@phdthesis{Sauer2000,
  author    = {Sauer, Christina},
  title     = {Charakterisierung intrazellul{\"a}rer, bakterieller Endosymbionten im Mitteldarm von Ameisen der Gattung Camponotus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1940},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorliegenden Dissertation wurden verschiedene Themenbereiche bearbeitet, die zur Charakterisierung der intrazellul{\"a}ren, bakteriellen Endosymbionten im Mitteldarm von Ameisen der Gattung Camponotus beitrugen. Es wurden phylogenetische Untersuchungen mit Hilfe der 16S rDNA-Sequenzen der Symbionten und der Sequenzen der Cytochrom-Oxidase-Untereinheit I (COI-Sequenzen) ihrer Wirte durchgef{\"u}hrt, die zur n{\"a}heren Kl{\"a}rung der Fragen zu {\"U}bertragungsweg und Stellung der Camponotus-Endosymbionten verhalfen. Untersuchungen an dreizehn verschiedenen Camponotus-Arten brachten folgende Ergebnisse. Die intrazellul{\"a}ren Bakterien der Ameisen geh{\"o}ren zur g-Subklasse der Proteobakterien. Innerhalb des 16S-Stammbaumes der Symbionten kann man drei Untergruppen unterscheiden, in denen die einzelnen Arten enger miteinander verwandt sind. Bei den n{\"a}chstverwandten Bakteriennachbarn der Camponotus-Endosymbionten handelt es sich um die ebenfalls symbiontisch lebenden Bakterien der Gattungen Wigglesworthia und Buchnera. Die Ameisen-Symbionten besitzen in ihren rrs-Genen intervenierende DNA-Sequenzen (IVS), die stabile Sekund{\"a}rstrukturen ausbilden k{\"o}nnen. Ihre 16S-Gene sind nicht strangaufw{\"a}rts von den 23S-Genen lokalisiert. Durch diese genetische Besonderheit {\"a}hneln die Camponotus-Symbionten den Buchnera-Symbionten, deren rRNA-Gene auf zwei Transkriptionseinheiten verteilt sind. Innerhalb des Stammbaumes der untersuchten Wirtsameisen existieren ebenfalls drei Untergruppen, deren einzelne Arten enger miteinander verwandt sind. Die direkte Gegen{\"u}berstellung des Symbionten-Stammbaumes mit dem der Ameisen zeigt ein weitgehend gleiches Verzweigungsmuster. Beide Dendrogramme zeigen signifikante {\"U}bereinstimmungen bez{\"u}glich ihrer taxonomischen Beziehungen und legen eine kongruente Entwicklung von Symbionten und Wirten, die nur durch einen vertikalen {\"U}bertragungsweg erzeugt werden kann, nahe. Einzige Ausnahme bildete hierbei der C. castaneus-Symbiont, bei dem ein horizontaler Transfer von Symbionten nicht g{\"a}nzlich ausgeschlossen werden kann. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgef{\"u}hrten phylogenetischen Untersuchungen erm{\"o}glichten die Benennung einer neuen Symbiontengattung innerhalb der gamma-Subgruppe der Proteobakterien: "Candidatus Blochmannia spp." Histologische Studien der Endosymbiose mit Hilfe von licht- und elektronenmikroskopischen Methoden sollten Fragen zur Symbiontenlokalisation innerhalb adulter Individuen beantworten und die Ergebnisse zum {\"U}bertragungsweg der intrazellul{\"a}ren Bakterien festigen. Die Endosymbionten sind in den Mitteldarmepithelien von Arbeiterinnen, K{\"o}niginnen und M{\"a}nnchen in Myzetozytenzellen lokalisiert, die in das Mitteldarmepithel interkalieren. Diese spezialisierten Zellen besitzen kaum Vesikel und tragen keinen Mikrovillisaum. In den Oozyten der Ovarien von K{\"o}niginnen und Arbeiterinnen wurden ebenfalls große Symbiontenmengen gefunden. Die Spermatheka der K{\"o}niginnen und die Geschlechtsorgane der M{\"a}nnchen waren symbiontenfrei. Die Abwesenheit von Symbionten innerhalb dieser beiden Organe zeigt, dass eine Bakterieninfektion der weiblichen Tiere nicht durch die M{\"a}nnchen stattfindet, sondern wie schon in den phylogenetischen Untersuchungen postuliert, ein rein maternaler {\"U}bertragungsweg der Symbionten vorliegt. Die Detektion der Bakterien in Eiern und Larven der Ameisen mittels In situ-Hybridisierungen trugen zur Aufkl{\"a}rung des Weges der Endosymbionten w{\"a}hrend der Embryogenese bei. W{\"a}hrend sich im abgelegten Ei ein Ring aus Symbionten bildete, kam es in den Larvenstadien 1 bis 3 zur Auswanderung der Bakterien in Meso- bzw. Ektoderm. Im gr{\"o}ßten untersuchten Larvenstadium 4, das kurz vor der Verpuppung stand, konnten die Symbionten ausschließlich in den Myzetozyten des Mitteldarmes detektiert werden. Die Behandlung der Ameisen mit Antibiotika erm{\"o}glichte es, symbiontenfreie Ameisen zu erzeugen, die {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum weiterlebten, ohne ihre Symbionten zu regenerieren. Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmals, die intrazellul{\"a}ren Bakterien intakt aus dem sie umgebenden Mitteldarmgewebe zu isolieren. Somit konnten gereinigte Symbionten f{\"u}r Kultivierungs- und Infektionsversuche verwendet werden. Diese Versuche die mit Hilfe von Bakterienn{\"a}hrmedien und Insektenzelllinien durchgef{\"u}hrt wurden, zeigten jedoch sehr deutlich, dass es nicht m{\"o}glich ist, die Camponotus-Symbionten außerhalb ihrer Wirte zu kultivieren.},
  subject      = {Rossameise},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bohn2007,
  author    = {Bohn, Holger Florian},
  title     = {Biomechanik von Insekten-Pflanzen-Interaktionen bei Nepenthes-Kannenpflanzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26101},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Interaktionen zwischen Insekten und Pflanzen k{\"o}nnen auf chemischen oder mechanischen Faktoren beruhen. Mechanische Faktoren spielen eine besonders wichtige Rolle bei den Fallen karnivorer Pflanzen. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle mechanischer Faktoren in der Interaktion zwischen der Kannenpflanze Nepenthes bicalcarata und der Ameise Camponotus schmitzi aufzukl{\"a}ren, bei der Ameisen Gegenanpassungen zu spezialisierten pflanzlichen Fangstrukturen entwickelt haben. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich mich mit den Fragen besch{\"a}ftigt, 1) welche Kannenstrukturen und welche Mechanismen f{\"u}r den Fang von Arthropoden wichtig sind und 2) welche speziellen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen f{\"u}r das Leben auf ihrer karnivoren Wirtspflanze besitzen. Bisher wurde angenommen, dass Nepenthes-Kannen Tiere mit Hilfe von rutschigen Wachskristallschichten fangen. Ich konnte zeigen, dass ein weiterer, bisher unbekannter Fangmechanismus existiert, welcher auf speziellen Oberfl{\"a}cheneigenschaften des Kannenrandes (Peristom) und "Insekten-Aquaplaning" basiert. Das Peristom besitzt eine regelm{\"a}ßige Mikrostruktur, welche daf{\"u}r sorgt, dass die Oberfl{\"a}che vollst{\"a}ndig mit Wasser benetzbar ist, so dass sie bei feuchter Witterung von homogenen Fl{\"u}ssigkeitsfilmen {\"u}berzogen ist. Auf dem trockenen Peristom k{\"o}nnen Ameisen ohne Schwierigkeiten laufen und Nektar von den am inneren Peristomrand gelegenen Nektarien ernten. Wird die Oberfl{\"a}che aber beispielsweise durch Regen nass, rutschen die meisten Tiere ab und st{\"u}rzen in die Kanne. Messungen der Reibungskr{\"a}fte von Weberameisen (Oecophylla smaragdina) auf dem Peristom von N. bicalcarata zeigten, dass Fl{\"u}ssigkeitsfilme auf der Oberfl{\"a}che die Anhaftung der Haftorgane (Arolien) verhindern, und dass die Mikrostruktur des Peristoms auch den Einsatz der Krallen unterbindet. Versuche an Nepenthes alata zeigten dar{\"u}ber hinaus, dass dieser Fangmechanismus des Peristoms auch f{\"u}r Nepenthes-Arten mit wachsbereifter Kanneninnenwand essentiell, und die Wachsschicht eher f{\"u}r die Retention gefangener Tiere wichtig ist. Zur Analyse der {\"o}kologischen Auswirkungen des "Aquaplaning"-Fangmechanismus habe ich die Peristomfeuchte von Nepenthes rafflesiana var. typica-Kannen zeitgleich mit meteorologischen Daten im Feld kontinuierlich aufgezeichnet und mit Experimenten zur Beurteilung der Fangeffizienz der Kannen kombiniert. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, dass die Kannen abh{\"a}ngig vom Befeuchtungsgrad des Peristoms zeitweise sehr effiziente Fallen mit Fangraten von 80\% sein k{\"o}nnen, w{\"a}hrend sie zu anderen Zeiten vollkommen ineffizient sind. Die Variation der Peristomfeuchte wird durch Regen, Kondensation und von den Peristomnektarien sezerniertem Nektar verursacht. Es ist zu vermuten, dass die nur zeitweise und unvorhersehbare Aktivierung der Nepenthes-Kannenfallen durch N{\"a}sse der Evolution von Vermeidungsstrategien bei Beutetieren entgegenwirkt. Im Rahmen der Untersuchungen, welche mechanischen Anpassungen C. schmitzi-Ameisen f{\"u}r das Leben auf N. bicalcarata besitzen habe ich mich auf die Fragen konzentriert, wie es den Ameisen gelingt den Peristom-Fangmechanismus zu umgehen und welche Anpassungen sie besitzen um in der Kannenfl{\"u}ssigkeit tauchend und schwimmend nach Nahrung zu suchen. Im Gegensatz zu generalistischen Arten st{\"u}rzen C. schmitzi-Ameisen auf dem nassen Peristom nicht ab. Durch selektive Manipulation der tarsalen Haftstrukturen konnte ich demonstrieren, dass die Arolien f{\"u}r die Peristomlauff{\"a}higkeit der C. schmitzi-Ameisen eine wesentliche Rolle spielen. F{\"u}r das Furagieren in der Kannenfl{\"u}ssigkeit verf{\"u}gen C. schmitzi-Ameisen {\"u}ber ein sich wiederholendes, stereotypes Verhaltensmuster, welches aus einer Unterwasserlauf- und einer Oberfl{\"a}chenschwimmphase besteht. Meine Untersuchungen dieses Verhaltensmusters zeigten, dass die Ameisen am Ende der Unterwasserlaufphase mit Hilfe ihres stets vorhandenen Auftriebs zur Fl{\"u}ssigkeitsoberfl{\"a}che aufsteigen. Dabei taucht ein Teil ihres Hinterleibs aus der Kannenfl{\"u}ssigkeit auf, was den Ameisen die Sauerstoffaufnahme aus der Luft erm{\"o}glicht. Nach dem Auftauchen schwimmen C. schmitzi-Ameisen mittels schneller Beinbewegungen an der Oberfl{\"a}che der Kannenfl{\"u}ssigkeit. Dabei {\"a}hnelt die Bewegungskoordination ihrer Beine dem bei Ameisen f{\"u}r die Fortbewegung an Land typischen Dreifußgang. Ein Vergleich der Kinematik von schwimmenden und laufenden C. schmitzi-Ameisen hat gezeigt, dass schwimmende Ameisen ihre Beine in der Schlagphase mit einer h{\"o}heren Winkelgeschwindigkeit als in der R{\"u}ckholphase bewegen, w{\"a}hrend dies bei den laufenden Tieren genau umgekehrt ist. Ferner strecken schwimmende Ameisen ihre Beine w{\"a}hrend der Schlagphase weiter aus als in der R{\"u}ckholphase, wohingegen laufende Ameisen in beiden Bewegungsphasen vergleichbare Beinradien aufweisen. Dies l{\"a}sst den Schluss zu, dass die Schwimmkinematik der C. schmitzi-Ameisen eine abgewandelte Form ihrer Laufkinematik darstellt, welche f{\"u}r die Erzeugung von Vortrieb im Wasser optimiert wurde.},
  subject      = {Biomechanik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stoll2009,
  author    = {Stoll, Sascha},
  title     = {Funktionelle Analyse von Blochmannia floridanus, dem prim{\"a}ren Endosymbionten der Rossameise Camponotus floridanus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-37238},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ameisen der Gattung Camponotus beherbergen bakterielle Symbionten der Gattung Blochmannia in spezialisierten Zellen des Mitteldarms (Blochmann, 1882; Buchner, 1965; Sauer, 2000; Schr{\"o}der et al., 1996). Die Genomsequenzierung dieser Symbionten zeigte, dass Blochmannia, {\"a}hnlich den Symbionten von Blattl{\"a}usen, haupts{\"a}chlich Gene der Aminos{\"a}urebiosynthese beibehalten hat (Degnan et al., 2005; Gil et al., 2003). Die Relevanz dieser nahrungsaufwertenden Funktion konnte experimentell best{\"a}tigt werden (Feldhaar et al., 2007). Ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war die Aufkl{\"a}rung der dynamischen Interaktion der beiden Partner w{\"a}hrend des komplexen Lebenszyklus des holometabolen Wirtes. Fr{\"u}here Studien deuteten darauf hin, dass die Symbiose vor allem w{\"a}hrend der Larven- und Puppenphasen von Bedeutung sein k{\"o}nnte (Feldhaar et al., 2007; Wolschin et al., 2004; Zientz et al., 2006). Mit fluoreszenter in situ Hybridisierung (FISH) und konfokaler Laserscanning Mikroskopie konnte in der vorliegenden Arbeit die Lokalisierung von B. floridanus w{\"a}hrend der wichtigsten Entwicklungsstadien aufgekl{\"a}rt werden. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Symbionten schon im ersten Larvenstadium in spezialisierten Zellen um den Darm angeordnet sind, aber in sp{\"a}teren Stadien nicht, wie bisher angenommen, auf diese Bakteriozyten beschr{\"a}nkt sind, sondern bis zum Schlupf der jungen Arbeiterinnen massiv andere Darmzellen infizieren. {\"U}bereinstimmend mit Bestimmungen der Zellzahl in den verschiedenen Wirtsstadien ist die Anzahl der Symbionten gegen Ende der Metamorphose am h{\"o}chsten. Die Symbiose degeneriert in sehr alten Arbeiterinnen, gut gef{\"u}llte Bakteriozyten werden jedoch noch monatelang beibehalten. Mit Macroarray- und qRT- PCR- basierten Transkriptomanalysen wurde die Expression der bakteriellen Gene in charakteristischen Entwicklungsstadien des Wirtes untersucht. Allgemein zeigen vor allem Gene f{\"u}r molekulare Chaperons und bestimmte bakterielle Grundfunktionen eine hohe Expression. Aber auch viele Gene, die m{\"o}glicherweise wichtige Funktionen in der Symbiose besitzen, wie die Biosynthese essentieller Aminos{\"a}uren und das Recycling von Stickstoffverbindungen, zeigen ein hohes absolutes Transkriptlevel. Zudem besteht eine positive Korrelation zwischen dem Expressionsniveau und dem GC- Gehalt der Gene, die in dem h{\"o}heren Selektionsdruck und damit einer geringeren Mutationsrate der essentiellen Gene begr{\"u}ndet liegt (Schaber et al., 2005). Durch Proteinanalysen konnte best{\"a}tigt werden, dass die Faktoren mit der h{\"o}chsten absoluten Transkription die dominanten Proteine der Symbionten darstellen. In den unterschiedlichen Entwicklungsstadien zeigen viele Gene eine deutliche Dynamik, deren Ausmaß aber, verglichen mit freilebenden Bakterien, gering ist. Aus den Expressionsprofilen aufeinanderfolgender Gene lassen sich m{\"o}gliche Transkriptionseinheiten ableiten, die teilweise auch experimentell best{\"a}tigt wurden. Oftmals zeigen auch Gene, die nicht in Transkriptionseinheiten angeordnet sind, aber verwandten Stoffwechselwegen angeh{\"o}ren, {\"a}hnliche Muster. Dies deutet auf das Vorhandensein grundlegender Genregulations-mechanismen hin, obwohl im Genom von B. floridanus nur noch sehr wenige Transkriptionsfaktoren codiert sind (Gil et al., 2003). Auf {\"u}bergeordneter Ebene zeigt sich, dass bei Symbionten aus sp{\"a}ten Puppenstadien viele symbioserelevante Gene im Vergleich zu Genen des Grundmetabolismus eine erh{\"o}hte Expression zeigen. Dies betrifft besonders die Biosynthese aromatischer und verzweigter Aminos{\"a}uren, die in diesen Stadien vom Wirt in hoher Menge ben{\"o}tigt werden, w{\"a}hrend die internen Reserven gleichzeitig zur Neige gehen. Dies {\"a}ußert sich auch im deutlichen Abfallen der Speicherproteinmenge des Wirts gegen Ende der Puppenphase. Die festgestellte Ver{\"a}nderung der Symbiontenzahl {\"u}bertrifft das geringe Ausmaß der Genregulation um ein Vielfaches. Die Bakterien liegen in jedem Stadium polyploid mit bis zu 100 Genomkopien vor, dieser Polyploidiegrad bleibt jedoch w{\"a}hrend der gesamten Wirtsentwicklung weitestgehend konstant. Somit scheint die Kontrolle des Wirts {\"u}ber die bakterielle Vermehrung der entscheidende Faktor dieser Symbiose zu sein. Die verbleibenden regulatorischen F{\"a}higkeiten der Bakterien stellen m{\"o}glicherweise eine Feinjustierung von optimierten Produktionseinheiten dar, deren Anzahl nach den Bed{\"u}rfnissen des Wirtes ver{\"a}ndert wird. Insgesamt konnten in der vorliegenden Arbeit neue Einblicke in das komplexe Zusammenleben von Blochmannia und Camponotus gewonnen werden, die zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der biologischen Funktion und der grundlegenden Mechanismen dieser Symbiose f{\"u}hren. Eine der wichtigsten Fragestellungen nach dem Sinn einer nahrungsaufwertenden Symbiose f{\"u}r einen Nahrungsgeneralisten konnte mit starken Hinweisen auf eine stadienabh{\"a}ngige Relevanz der Symbiose beantwortet werden, die den enormen evolution{\"a}ren Erfolg dieser Ameisengattung erkl{\"a}ren k{\"o}nnte.\&\#8195;},
  subject      = {Intrazellul{\"a}re Symbiose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ratzka2012,
  author    = {Ratzka, Carolin},
  title     = {Immune responses of the ant Camponotus floridanus towards pathogens and its obligate mutualistic endosymbiont Blochmannia floridanus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69350},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Ants of the species Camponotus floridanus live in huge colonies composed of genetically identical or closely related animals, which should predispose them to an increased vulnerability towards infection by pathogens (Cremer et al. 2007). Therefore the question is how ants (or social insects in general) can nevertheless efficiently combat infections. In order to investigate the immune response of the ant C. floridanus, the present study initially focused on the identification of possible immune factors, encoded by the ant´s genome. By using the method "suppression subtractive hybridization" as well as by Illumnia sequencing technology, several immune-related genes could be identified. Among these were genes encoding proteins involved in pathogen recognition, signal transduction, antimicrobial activity, or general stress response. In accordance with the ant´s genome sequence (Bonasio et al. 2010), only three antimicrobial peptide (AMP) genes could be identified in C. floridanus. The gene and cDNA sequences of these AMPs were established and their expression was shown to be induced by microbial challenge. Two different defensin genes (type 1 and 2) were characterized. A detailed characterization of the mRNA and gene sequence of the other AMP, a hymenoptaecin, revealed a special repeat structure. The C. floridanus hymenoptaecin has a signal and a pro-sequence followed by a hymenoptaecin-like domain and six directly repeated hymenoptaecin domains (HDs). Since each HD is flanked by two known processing sites, proteolytic processing of the precursor protein may generate several mature AMPs. Bioinformatical analyses revealed the presence of hymenoptaecin genes with similar multipeptide precursor structure in genomes of other ant species suggesting an evolutionary conserved important role of this gene in ant immunity. C. floridanus ants harbor the obligate intracellular bacterium, Blochmannia floridanus, in specialized cells (so-called bacteriocytes), which are intercalated between midgut cells as well as in ovaries of females (Blochmann 1882; Sauer et al. 2002; Schr{\"o}der et al. 1996). Ant hosts face the problem that on the one hand they have to maintain the beneficial symbiotic bacteria and on the other hand they need to raise an immune response against harmful pathogenic bacteria during an infection. It was investigated, if endosymbionts are actually detected by the host immune system. Injection of B. floridanus induced an immune response of its host C. floridanus, which was comparable to the one towards pathogens. This means that, despite the evolutionary established cooperation of the endosymbionts and their hosts, these bacteria are still recognized as „non-self" by the host immune system. This finding led to the question, if the ant immune system might be involved in regulation of the endosymbiont number in the midgut tissue in order to avoid their uncontrolled replication. During the holometabolous life cycle of the ant hosts the distribution of bacteriocytes and of Blochmannia endosymbionts is remarkably dynamic and peaks in late pupal stages, in which the entire midgut is transformed into a symbiotic organ (Stoll et al. 2010). It was hypothesized that hosts could regulate the number of endosymbionts present in their tissues via the innate immune system. A quantitative gene expression analysis of assumed symbiosis-relevant candidate genes revealed distinct expression patterns of some genes according to developmental stage and tissue. Moreover, the immune gene expression in response to bacterial challenge was investigated in the pupal stage. By an artificial immune-challenge of pupae it was confirmed that in fact the immune response of the endosymbiont-bearing midgut tissue differs from that of other body parts. The data support a key role for amidase peptidoglycan recognition proteins (PGRPs), especially PGRP-LB, in endosymbiont tolerance and suggest an involvement of the lysosomal system in control of Blochmannia endosymbionts. In sum, this thesis provides a first description of the immune response of the ant C. floridanus. A comprehensive set of immune-relevant genes was determined. Especially, the identification and molecular characterization of the hymenoptaecin gene delivered new insights into the immune competence of ants in general. Moreover, first indications could be gathered for the involvement of the immune system in controlling the endosymbiont B. floridanus.},
  subject      = {Humorale Immunit{\"a}t},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mildner2018,
  author    = {Mildner, Stephanie},
  title     = {Temporal organization in \(Camponotus\) \(ants\): endogenous clocks and zeitgebers responsible for synchronization of task-related circadian rhythms in foragers and nurses},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-149382},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The rotation of the earth around its axis causes recurring and predictable changes in the environment. To anticipate those changes and adapt their physiology and behavior accordingly, most organisms possess an endogenous clock. The presence of such a clock has been demonstrated for several ant species including Camponotus ants, but its involvement in the scheduling of daily activities within and outside the ant nest is fairly unknown. Timing of individual behaviors and synchronization among individuals is needed to generate a coordinated collective response and to maintain colony function. The aim of this thesis was to investigate the presence of a circadian clock in different worker castes, and to determine the daily timing of their behavioral tasks within the colonies of two nectar-collecting Camponotus species. In chapter I, I describe the general temporal organization of work throughout the worker life in the species Camponotus rufipes. Continuous tracking of behavioral activity of individually- marked workers for up to 11 weeks in subcolonies revealed an age-dependent division of labor between interior and exterior workers. After eclosion, the fairly immobile young ants were frequently nurtured by older nurses, yet they started nursing the brood themselves within the first 48 hours of their life. Only 60\% of workers switched to foraging at an age range of one to two weeks, likely because of the reduced needs within the small scale of the subcolonies. Not only the transition rates varied between subcolonies, but also the time courses of the task sequences between workers did, emphasizing the timed allocation of workers to different tasks in response to colony needs. Most of the observed foragers were present outside the nest only during the night, indicating a distinct timing of this behavioral activity on a daily level as well. As food availability, humidity and temperature levels were kept constant throughout the day, the preference for nocturnal activity seems to be endogenous and characteristic for C. rufipes. The subsequent monitoring of locomotor activity of workers taken from the subcolonies revealed the presence of a functional endogenous clock already in one-day old ants. As some nurses displayed activity rhythms in phase with the foraging rhythm, a synchronization of these in-nest workers by social interactions with exterior workers can be hypothesized. Do both castes use their endogenous clock to schedule their daily activities within the colony? In chapter II, I analyzed behavioral activity of C. rufipes foragers and nurses within the social context continuously for 24 hours. As time-restricted access to food sources may be one factor affecting daily activities of ants under natural conditions, I confronted subcolonies with either daily pulses of food availability or ad libitum feeding. Under nighttime and ad libitum feeding, behavioral activity of foragers outside the nest was predominantly nocturnal, confirming the results from the simple counting of exterior workers done in chapter I. Foragers switched to diurnality during daytime feeding, demonstrating the flexible and adaptive timing of a daily behavior. Because they synchronized their activity with the short times of food availability, these workers showed high levels of inactivity. Nurses, in contrast, were active all around the clock independent of the feeding regime, spending their active time largely with feeding and licking the brood. After the feeding pulses, however, a short bout of activity was observed in nurses. During this time period, both castes increasingly interacted via trophallaxis within the nest. With this form of social zeitgeber, exterior workers were able to entrain in-nest workers, a phenomenon observed already in chapter I. Under the subsequent monitoring of locomotor activity under LD conditions the rhythmic workers of both castes were uniformly nocturnal independent of the feeding regime. This endogenous activity pattern displayed by both worker castes in isolation was modified in the social context in adaption to task demands. Chapter III focuses on the potential factors causing the observed plasticity of daily rhythms in the social context in the ant C. rufipes. As presence of brood and conspecifics are likely indicators of the social context, I tested the effect of these factors on the endogenous rhythms of otherwise isolated individuals. Even in foragers, the contact to brood triggered an arrhythmic activity pattern resembling the arrhythmic behavioral activity pattern seen in nurses within the social context. As indicated in chapter I and II, social interaction could be one crucial factor for the synchronization of in nest activities. When separate groups were entrained to phase-shifted light-dark-cycles and monitored afterwards under constant conditions in pairwise contact through a mesh partitioning, both individuals shifted parts of their activity towards the activity period of the conspecific. Both social cues modulated the endogenous rhythms of workers and contribute to the context dependent plasticity in ant colonies. Although most nursing activities are executed arrhythmically throughout the day (chapter II), previous studies reported rhythmic translocation events of the brood in Camponotus nurses. As this behavior favors brood development, the timing of the translocations within the dark nest seems to be crucial. In chapter IV, I tracked translocation activity of all nurses within subcolonies of C. mus. Under the confirmed synchronized conditions of a LD-cycle, the daily pattern of brood relocation was based on the rhythmic, alternating activity of subpopulations with preferred translocation direction either to the warm or to the cold part of the temperature gradient at certain times of the day. Although the social interaction after pulse feeding had noticeable effects on the in-nest activity in C. rufipes (chapter I and II), it was not sufficient to synchronize the brood translocation rhythm of C. mus under constant darkness (e.g. when other zeitgebers were absent). The free-running translocation activity in some nurses demonstrated nevertheless the involvement of an endogenous clock in this behavior, which could be entrained under natural conditions by other potential non-photic zeitgebers like temperature and humidity cycles. Daily cycling of temperature and humidity could not only be relevant for in-nest activities, but also for the foraging activity outside the nest. Chapter V focuses on the monitoring of field foraging rhythms in the sympatric species C. mus and C. rufipes in relation to abiotic factors. Although both species had comparable critical thermal limits in the laboratory, foragers in C. mus were strictly diurnal and therefore foraged under higher temperatures than the predominant nocturnal foragers in C. rufipes. Marking experiments in C. rufipes colonies with higher levels of diurnal activity revealed the presence of temporally specialized forager subpopulations. These results suggest the presence of temporal niches not only between the two Camponotus species, but as well between workers within colonies of the same species. In conclusion, the temporal organization in colonies of Camponotus ants involves not only the scheduling of tasks performed throughout the worker life, but also the precise timing of daily activities. The necessary endogenous clock is already functioning in all workers after eclosion. Whereas the light-dark cycle and food availability seem to be the prominent zeitgebers for foragers, nurses may rely more on non-photic zeitgeber like social interaction, temperature and humidity cycles.},
  subject      = {circadian clocks},
  language  = {en}
}