Abstract

Sexual ornaments have developed in a very wide variety of animal taxa to increase fitness by improving mating success. How increased mating rate improves fitness is obvious in the case of most males: each mating provides more offspring. Whether more matings benefit females, whose fecundity is limited by resources and not mates, is unclear. Mate choice is linked to ornamentation, when individuals of one sex choose who to mate with based on the ornamentation in members of the other sex. Ornaments may work as a basis for mate choice due to conveying information about the quality of the mate. Mate choice may then lead to intrasexual competition for mates in the chosen sex as animals try to outcompete their neighbours and attract more mates. My aim in this thesis is to study the purpose and costs of female ornamentation as well as female competition for males. The main questions revolve around understanding what information female ornaments provide about the bearer and how males choose between females. I also examine how females compete against each other and what the costs of being ornamented are for a female. To study these questions I use the common glow-worm (Lampyris noctiluca Linnaeus, Lampyridae), whose females glow at night to attract flying males. According to my results, a female’s glowing provides accurate information about fecundity and males base their choice of mate on the intensity of female glowing. I showed that the perceived strength of an ornament in comparison to others close by is more important than the actual strength of an ornament. In the glow-worm, the perceived strength of an ornament depends on distance to the observer, making the system open to exploitation. A mathematical model I developed suggested that dull females could outcompete brighter ones by choosing optimal locations, and experimentation showed this to be the case. Finally, my results show that glow-worm females lose eggs each day they remain unmated. This suggests that the evolution of female ornamentation may have been driven in part by the need to find a mate as soon as possible after eclosion. Which in turn means that female and male ornamentation may have fundamentally different purposes: for females mating soon may be important, where for males the total number of offspring fertilized is critical.

Tiivistelmä

Seksuaalisia ornamentteja on kehittynyt hyvin laajaan kirjoon eläinlajeja parantamaan yksilöiden kelpoisuutta nostamalla niiden parittelutodennäköisyyttä. Koirailla parittelutodennäköisyyden ja kelpoisuuden välinen yhteys on yleensä selvä: jokainen parittelu nostaa jälkeläismäärää. Naarailla yhteys ei ole yhtä selvä, sillä niillä jälkeläismäärä yleensä riippuu resurssien saatavuudesta eikä kumppanien määrästä. Parinvalinta on kiinteästi yhteydessä ornamentaatioon: Yhden sukupuolen yksilöt päättävät kenen kanssa paritella toisen sukupuolen yksilöiden ornamenttien laadun perusteella. Ornamentit toimivat valinnan perusteena välittämällä tietoa parin laadusta. Parinvalinta voi johtaa yksilöiden väliseen kilpailuun kumppaneista valitun sukupuolen sisällä. Tässä väitöskirjassa tarkoituksenani on tutkia naaraiden ornamenttien tarkoitusta ja kustannuksia sekä tutkia miten naaraat voivat kilpailla toisiaan vastaan koiraista. Pääkysymykset liittyvät ornamenttien välittämään informaatioon ja siihen miten koiraat valitsevat kumppaninsa. Lisäksi tarkastelen miten naaraat voivat kilpailla keskenään ja mitä kustannuksia ornamenteista on naaraille. Kysymysten selvittämiseksi käytän tutkimuslajina kiiltomatoa (Lampyris noctiluca Linnaeus, Lampyridae), lajia jonka naaraat loistavat öisin houkutellakseen lentäviä koiraita. Tulosteni mukaan kiiltomatonaaraan loiste välittää tarkkaa informaatiota niiden munamäärästä ja koiraat osaavat valita parinsa tämän perusteella. Osoitin, että ornamentin havaittu vahvuus verrattuna ympärillä oleviin on tärkeämpää kuin ornamentin todellinen vahvuus. Kiiltomadolla havaittu kirkkaus riippuu etäisyydestä havaitsijaan, mikä tekee signallointijärjestelmästä avoimen väärinkäytölle. Laatimani matemaattisen mallin mukaan himmeät naaraat voisivat päihittää kilpailussa kirkkaampia valitsemalla parempia loistamispaikkoja. Käytännön kokeet osoittivat tämän pitävän paikkansa. Viimeinen tulokseni oli, että kiiltomadolla naaras menettää osan munistaan joka päivä jonka se joutuu odottamaan parittelua. Tästä voi päätellä, että naaraan ornamentin evoluutiota on voinut osaltaan ajaa tarve paritella mahdollisimman pian aikuistumisen jälkeen. Naaraiden ja koiraiden ornamenttien syyt voivat olla hyvin erilaiset: naarailla parittelu mahdollisimman pian voi olla tärkeintä, kun koiraalla parittelukumppanien määrä on tärkein.