Estrategias y comportamiento reproductivo de la avispa invasora Vespula germanica en la Patagonia

Abstract

El comportamiento refleja la forma en la que los animales interactúan con su entorno, mediante acciones internamente coordinadas, cuyo propósito es maximizar su supervivencia y éxito reproductivo. Los sistemas de apareamiento definen las estrategias, acciones e interacciones que median la transferencia exitosa de esperma del macho a la hembra, incluyendo la búsqueda y localización de pareja, su reconocimiento como compatible, la aceptación y la cópula. Estas interacciones están moduladas por las condiciones del entorno y la capacidad de ajustar las estrategias reproductivas al contexto ecológico particular al que se enfrenta cada población resulta crucial, sobre todo para especies invasoras cuyo establecimiento y persistencia dependen directamente de su capacidad para reproducirse en nuevos ambientes. La avispa eusocial Vespula germanica (Hymenoptera: Vespidae), comúnmente conocida como chaqueta amarilla, es una especie invasora en la Patagonia, reconocida por sus impactos negativos a nivel ecológico, económico y sanitario. El objetivo principal de esta tesis es describir y analizar las estrategias reproductivas que V. germanica despliega en la región para comprender cómo el comportamiento de reinas y zánganos puede influir en el éxito reproductivo de la especie. Este trabajo incluye tres capítulos experimentales (2, 3 y 4) centrados en tres objetivos específicos relacionados con diferentes etapas que integran la secuencia reproductiva de la chaqueta amarilla. En el Capítulo 2 caractericé la variación en las capacidades de vuelo de los zánganos de V. germanica, evaluando la influencia de su estado nutricional y la dieta recibida durante la adultez temprana, con el objetivo de explorar sus patrones de dispersión y las posibles implicancias para su segregación espacial. Mediante ensayos en molinos de vuelo bajo condiciones controladas registré una amplia variabilidad individual en las capacidades de vuelo de los zánganos, tanto dentro de un mismo nido como entre nidos, correlacionada positivamente con su índice nutricional. Asimismo, calculé patrones de dispersión por nido y tipo de dieta relativizando las distancias de vuelo individuales, lo que permitió observar un patrón constante entre grupos, en el que la mayoría de los zánganos (70%) registró distancias relativamente cortas, cercanas a 1/4 de la máxima registrada para su grupo, mientras que el 30% restante exhibió un potencial de dispersión considerablemente mayor. En el Capítulo 3 analicé la ocurrencia de agregaciones de zánganos durante la temporada de vuelo reproductivo de las chaquetas amarillas en la Patagonia (otoño), considerando la influencia de distintos factores ambientales sobre su conformación. A través de un estudio a campo por transectas, evalué la relación entre la probabilidad de ocurrencia de agregaciones de zánganos y las características de la vegetación leñosa, incluyendo la especie y la altura, así como la influencia de diferentes variables climáticas y la hora del día. También realicé capturas in situ para determinar la composición de especies de las agregaciones. Encontré una mayor probabilidad de ocurrencia de agregaciones sobre la vegetación leñosa de mayor porte, aunque con diferencias significativas entre especies vegetales. Asimismo, la abundancia de zánganos varió según la hora del día y las condiciones climáticas, con máximos entre las 10:30 y 15 h en días cálidos. En cuanto a su composición, las agregaciones resultaron ser heteroespecíficas, ya que se registró la coocurrencia de zánganos de V. germanica y V. vulgaris en los mismos sitios de agregación, aunque con una variación inversa en su proporción de ocurrencia relativa a lo largo de la temporada reproductiva, con V. germanica predominando al inicio y V. vulgaris hacia el final. En el Capítulo 4 evalué la existencia de mecanismos de elección de pareja en las reinas de V. germanica basados en el reconocimiento entre individuos emparentados y no emparentados, dirigidos a evitar la endogamia. A través de ensayos de olfatometría observé que las reinas no presentaron atracción hacia los compuestos volátiles emitidos por los zánganos independientemente del parentesco. Además, las tasas de fecundación obtenidas en los ensayos de cópula fueron similares entre parejas emparentadas y no emparentadas, lo que sugiere la ausencia de mecanismos de evitación de la endogamia al menos durante esta etapa. Estos resultados también indican que la probabilidad de cópula exitosa se correlaciona positivamente con el estado nutricional de las reinas. En conjunto, los resultados sugieren que las castas reproductivas de V. germanica adoptan estrategias comportamentales caracterizadas por una notable capacidad de ajuste frente a diferentes escenarios, lo que les permitiría maximizar las oportunidades de apareamiento bajo condiciones variables. Estos hallazgos contribuyen al conocimiento sobre la reproducción de insectos sociales y tienen un potencial impacto en el desarrollo de programas de mitigación dirigidos a interferir con la reproducción de esta avispa invasora en la Patagonia.

Behavior reflects the way animals interact with their environment through internally coordinated actions aimed at enhancing their survival and reproductive success. Mating systems define the strategies, actions, and interactions that mediate the successful sperm transfer from males to females, including mate search and encounter, their recognition and acceptance as compatible, and actual mating. These interactions are shaped by environmental stochasticity, and the ability to adjust reproductive strategies to the particular ecological context that each population faces, which is decisive for invasive species, whose establishment and persistence directly depends on their capacity to reproduce in new environments. Vespula germanica (Hymenoptera: Vespidae), commonly known as yellowjacket, is an eusocial invasive wasp in Patagonia (Argentina), recognized for its negative ecological, economic, and human health impacts. The main objective of this thesis is to describe and analyze the reproductive strategies that V. germanica exhibits in Patagonia, to understand how the behavior of queens and drones influences the reproductive success of the species. This thesis is organized into three experimental chapters (2, 3, and 4), each focused on a specific objective related to different stages of the reproductive sequence of V. germanica. The variability in flight capabilities of V. germanica drones was characterized in Chapter 2, evaluating the influence of their nutritional status and the diet received during early adulthood, with the aim of exploring their dispersal patterns and implications for spatial segregation. Through flight mill assays under controlled conditions, a broad individual variability in flight capabilities was recorded, both within and among nests, which was positively correlated with the drones' nutritional index. Furthermore, dispersal patterns by nest and diet type were calculated by relativizing reached individual flight distances, revealing a consistent pattern across groups in which most males (70%) flew relatively short distances, close to one-quarter of the maximum recorded for their group, while the remaining 30% exhibited a considerably greater dispersal potential. The occurrence of male yellowjacket aggregations during their reproductive flight season in Patagonia (autumn) was analyzed in Chapter 3, considering the influence of distinct environmental factors on drone aggregation behavior. Through a transect-based field study, the relationship between drone aggregation behavior and the characteristics of woody vegetation, including species and height, as well as the influence of climatic variables and time of day was evaluated. In situ captures were carried out to further determine the species composition of aggregations. Results showed a higher probability of drone aggregation on taller woody vegetation, although significant differences among vegetation species was found. In addition, drone abundance varied according to the time of day and weather conditions, with peaks between 10:30 and 15:00 on warm days. Finally, drone aggregations were found to be heterospecific, as the co-occurrence of V. germanica and V. vulgaris was recorded at the same rendezvous sites, although their relative occurrence proportion varied inversely throughout the reproductive season, with V. germanica predominating at the beginning and V. vulgaris toward the end. On other hand, the existence of mate choice mechanisms based on the recognition of related and unrelated individuals aimed at avoiding inbreeding in V. germanica queens was evaluated in Chapter 4. In olfactometry assays, queens did not show attraction to the volatile compounds emitted by males, regardless of relatedness. Furthermore, fertilization rates observed in mating trials did not differ between related and unrelated pairs, suggesting the absence of inbreeding avoidance mechanisms, at least at this stage. These results also indicate that the probability of successful copulation positively correlates with queens nutritional status. Taken together, these results suggest that V germanica reproductive castes adopt strategies characterized by a broad intrinsic variability, potentially allowing them to maximize mating opportunities across diverse scenarios, thereby enhancing their reproductive success in Patagonia. These findings enhance knowledge of social insects reproduction and have potential applications for the development of mitigation programs designed to disrupt the reproduction of this invasive wasp in Patagonia.