Light affects the homing ability of Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae) foraging workers

Abstract

Ants have evolved a wide variety of ways to take advantage of available food resources and to distribute them to colony members. For the red imported fire ant, Solenopsis invicta Buren (Hymenoptera: Formicidae), at least 3 major stages are involved: A) foraging or scout workers leave the nest and take a looping path as they forage an area for resources; B) the scout must orient back to its nest after food discovery either with food or to recruit workers to a food source too large for a single forager to take back to the colony, and C) the food resources must be efficiently distributed to colony members (queen, workers, and brood). Fire ant recruitment has been well studied behaviorally and chemically. However, initial homing of the foraging worker back to its colony after food discovery has only been investigated relative to the sensitivity of the fire ant to geomagnetism under dark conditions, where the time-to-trail-formation was significantly increased when the magnetic field direction was reversed. Here, we focus on light in the context of a homing cue used by foraging workers above ground. We demonstrate that fire ants use light as a powerful homing/orientation cue that allows them to orient directly back to their nest after locating food, instead of retracing their previous random foraging path. The light source needs to be relatively fixed, as rotating light inhibited trail formation. Light does not have to be very bright as there was no degradation of homing ability even at 1 lux (equivalent to moonlight). We also showed time-to-trail formation under red light was indistinguishable from under dark conditions. An experiment that changed the visual cues but kept the light fixed suggested that in the presence of a light source, visual cues had no effect on fire ant homing. Our study documents the use of light in fire ant homing and contributes to our understanding of another component of the complex fire ant recruitment system.

Resumen

Las hormigas han desarrollado una amplia variedad de formas de aprovechar los recursos alimenticios disponibles y distribuirlos entre los miembros de la colonia. Para la hormiga de fuego roja importada, Solenopsis invicta Buren (Hymenoptera: Formicidae), están involucradas al menos 3 etapas principales: A) las obreras exploradoras o en busca de alimento abandonan el nido y toman un camino circular mientras buscan recursos en un área; B) el explorador debe orientarse de regreso a su nido después del descubrimiento de alimentos, ya sea con alimentos o para reclutar trabajadores a una fuente de alimentos demasiado grande para que un solo recolector los lleve a la colonia, y C) los recursos alimentarios deben distribuirse de manera eficiente entre los miembros de la colonia (reina, obreras y cría). El reclutamiento de hormigas de fuego roja importada ha sido bien estudiado desde el punto de vista conductual y químico. Sin embargo, el regreso inicial de la obrera en busca de alimento a su colonia después del descubrimiento de alimento solo se ha investigado en relación con la sensibilidad de la hormiga de fuego al geomagnetismo en condiciones de oscuridad, donde el tiempo hasta la formación del rastro aumentó significativamente cuando la dirección del campo magnético fue invertido. Aquí, nos enfocamos en la luz en el contexto de una señal de búsqueda utilizada por los trabajadores que buscan alimento en la superficie. Demostramos que las hormigas de fuego usan la luz como una poderosa señal de orientación/búsqueda que les permite orientarse directamente de regreso a su nido después de localizar el alimento, en lugar de volver sobre su camino de búsqueda de alimento aleatorio anterior. La fuente de luz debe ser relativamente fija, ya que la luz giratoria inhibe la formación de estelas. La luz no tiene que ser muy brillante ya que no hubo degradación de la capacidad de orientación incluso a 1 lux (equivalente a la luz de la luna). También mostramos que el tiempo de formación de estelas bajo luz roja era indistinguible por de bajo de condiciones de oscuridad. Un experimento que cambió las señales visuales pero mantuvo la luz fija sugirió que, en presencia de una fuente de luz, las señales visuales no tenían ningún efecto sobre el retorno de las hormigas de fuego. Nuestro estudio documenta el uso de la luz en la búsqueda por las hormigas y contribuye a nuestra comprensión de otro componente del complejo sistema de reclutamiento de las hormigas de fuego.

Key Words: fire ant; illumination; orientation; recruitment; hunting

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