Ökologie und Paarungsverhalten des Regenwurms Lumbricus terrestris in Zusammenhang mit Parasitenbefall durch Monocystis sp.

Abstract

Kapitel I ist eine allgemeine Einleitung mit einer Literaturübersicht, während Kapitel II-IV detaillierte Informationen über drei separate Experimente mit Einleitung, Material und Methoden, Ergebniss und Diskussion enthalten. Kapitel I gibt einen Überblick über sexuelle Selektion und die Rolle, die Parasiten dabei spielen. Es zeigt die Vielfalt hermaphroditischer Systeme im Tierreich und erklärt, wie sexuelle Selektion bei Hermaphroditen funktioniert. An Ende werden detaillierte Informationen über das verwendete Modellsystem, Lumbricus terrestris und Monocystis sp. angegeben. In Kapitel II behandele ich die Frage, ob Monocystis Infektionen die Partnerwahl bei L. terrestris beeinflussen. Uninfizierte Kontrolltiere sind fast niemals in Freilandpopulationen zu finden, deswegen benutzte ich parasitenfreie Laboraufzuchten. Diese wurden mittels einer neuen experimentellen Infektionstechnik infiziert, um dann die Paarungsfreudigkeit mit uninfizierten Tieren zu messen. Ich fand heraus dass Regenwürmer mehr Baubesuche machen, wenn sie mit einem infizierten Partner konfrontiert waren, und dass diese Baubesuche auch länger andauern. Außerdem führten höhere Parasitenkonzentrationen bei den infizierten Partnern dazu, dass diese Pärchen länger zögern, sich zum ersten Mal zu paaren. Ich schließe daraus, dass Partnerwahl im Zusammenhang mit Parasitenlast vor der Paarung eine wichtige Rolle für L. terrestris spielt. Kapitel III befasst sich mit der Frage, welche Eigenschaften eine Rolle für die Partnerwahl bei Regenwürmern spielen und ob Ähnlichkeiten zwischen den Partnern eine solche Eigenschaft ist. Zu diesem Zweck wurden Regenwürmer in 6er Gruppen unter Langzeit-Videoüberwachung gehalten. Ich konnte zeigen dass Parasiteninfektionen mit einer niedrigeren Spermienkonzentration, schlechterem Wachstum und einer weniger deutlichen Färbung zusammenhängen. Die Bildung von zueinander passenden Paaren geschah im Zusammenhang mit der Anzahl der gebildeten Kokons, mit der Färbung und mit der Spermienanzahl, sowohl einzeln als auch in Kombination dieser Parameter. Allgemein vermieden es die Regenwürmer, sich über längere Strecken zu verpaaren, daher korrigierte ich meine Analyse für diesen Effekt. Ich beschreibe außerdem ein neues Verhalten, dass einzelne Individuen gegenüber kopulierenden Paaren zeigen. In Kapitel VI beschreibe ich die Ergebnisse einer Freilandstudie von Regenwürmern, die unter unterschiedlichen Agrarbedingungen leben. Das Ziel war, die Auswirkungen von biologischer Landwirtschaft und Direktsaatverfahren auf die allgemeine Konstitution und die zugrundeliegende Genetik sowohl vom Wirt als auch vom Parasiten zu untersuchen. Die Demographie unterschied sich zwischen den Feldtypen insofern als dass die Würmer von Biofeldern älter sind und oft einen verkürzten Körper haben, wohl eine Konsequenz aus den Verletzungen durch den Pflug. Die Infektionsmuster unterschieden sich nicht zwischen den Feldtypen, aber ich konnte zeigen, dass ein Mikrosatelliten-Allele und die Anzahl von Monocystis Stämmen zusammenhängen. Die Ergebnisse dieser Studie bilden eine wichtige Grundlage für Praxis-Empfehlungen an Landwirte, die eine Umstellung auf das Direktsaatverfahren anstreben.

The annelid Lumbricus terrestris is probably one of the best studied earthworms and serves as a model species in immunology and eco-toxicology. However, little attention has been paid on the influence of parasite infections on reproduction in this species. In my research project, I focus on the effects of infection with Monocystis sp. (Gregarinidae, Apicomplexa, Protozoa) on fitness parameters, mating behaviour and assortative mating in laboratory and natural populations. This thesis is organised in four chapters. Chapter I is a general introduction with a literature review, while Chapter II-IV contain detailed information on three separate experiments with introduction, materials and methods, results and discussion. Chapter I provides an overview about sexual selection and the role of parasites therein. It shows the variety of hermaphroditic systems in the animal kingdom and points out how sexual selection could work in hermaphrodites. At the end, details on the study system, Lumbricus terrestris and Monocystis are presented. In Chapter II, I ask whether Monocystis infection influences mate choice in L. terrestris. Uninfected control animals are virtually absent in natural populations, so I used hand-reared, parasite-free animals. These were exposed to a new experimental infection technique followed by a test for mating latency when paired to a focal partner. Chapter III covers the question which traits play a role in earthworm mate choice and whether similarity to oneself is one of them. For this purpose, earthworms were kept in groups of six under long-term video surveillance. In Chapter IV, I describe the results of a sampling study in natural populations under different agricultural regimes. The objective was to examine effects of organic and no tillage farming on the general constitution of L. terrestris and the underlying genetics of both host and its parasite Monocystis sp.