Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

The impact of social and endocrine parameters upon reproductive success of male chimpanzees (Pan troglodytes)

Klinkova, Ekaterina

Based on a combination of detailed behavioral observations, non-invasive assessment of endocrine status and genetic determination of paternity, this thesis provides information on factors influencing male reproductive success in the chimpanzee, as an example of multimale-multifemale group living primate species. Since in terms of sexual selection theory male reproductive success is determined by inter-male competition and female mate choice, the relative importance of these two components upon reproductive success of male chimpanzees was examined in this study. The subjects of the study were two multimale-multifemale groups of captive chimpanzees held under zoo conditions. Results demonstrated that rates of male and female socio-sexual behaviors increased significantly with increasing degree of a female specific morphological trait, anogenital swelling, but were unrelated to the timing of the fertile phase within it. This suggests, that male chimpanzees are not able to precisely discern the female fertile phase. Copulatory rates were significantly higher in dominant compared to subordinate males, mainly as a result of rank-related rates of male soliciting behavior and aggressiveness to other males. Although females directed solicitations significantly more to dominant males, their contribution to initiating copulations was low, since females solicited high-ranking males on average 4 times less often than vice versa and daily female solicitation rates were not related to daily copulation rates. The results on male dominance rank and male reproductive success analyzed over a 13 year period in one of the study groups showed that rank-related male mating success translated into reproductive success in so far as in a group of 4 adult males the most dominant male sired the majority (65%) of offspring. Having shown that male dominance rank is an important determinant of reproductive success in male chimpanzees, a further objective of this thesis was to provide information on possible proximate (physiological) mechanisms underlying dominance and reproductive behavior. Endocrine parameters, in particular urinary androgen and glucocorticoid levels, were examined in relation to male dominance rank, since these hormones have been shown to influence spermatogenesis and to correlate with male dominance rank and reproductive behaviors in a number of other vertebrate species. The results of the present study have shown that in captive male chimpanzees neither androgen, nor glucocorticoid levels were related to male dominance rank. When looking in more detail at specific behaviors, however, the rates of strong aggression received correlated negatively to testosterone levels, while aggressiveness and copulatory rates were unrelated to testosterone concentrations. Basal urinary glucocorticoid levels were unrelated to basal androgen levels, suggesting that androgen production in captive chimpanzee males is not suppressed by elevated glucocorticoid levels as has been reported for some other vertebrate males. Basal glucocorticoid levels of chimpanzee subjects were also unrelated to the rates of aggressive behavior they received, but in some individuals were negatively affected by the amount of affiliative interactions with conspecifics. The performance of affiliative behavior, therefore, appears to represent a potential coping mechanism which might be used to reduce overproduction of glucocorticoids in chimpanzees under stressful conditions. In comparison to social factors, it was found additionally that external environmental factors (presumably related to seasonality) might considerably alter basal glucocorticoid production in captive chimpanzees. Taken together, mating and reproductive success in favor of high-ranking males in captive chimpanzees seem not to be the result of rank-related differences in endocrine testicular and adrenal function, but to be primarily modulated by behavioral mechanisms underlying inter-male competition (i.e. rank-associated aggressive and sexual behaviors). Whether similar mechanisms modulate male reproductive success in other multimale-multifemale living species remains to be investigated.

Basiert auf der Anwendung von detaillierten Verhaltensbeobachtungen, nicht-invasiven Hormonanalysen und genetisch determinierten Vaterschaftsanalysen liefert die vorliegende Arbeit Informationen zu Faktoren, die den Reproduktionserfolg bei männlichen Schimpansen (als Beispiel einer Mehrmännchen-Mehrweibchen-Gruppen lebenden Primatenart) beeinflussen. Gemäß der Theorie der sexuellen Selektion ist der männliche Reproduktionserfolg einerseits von zwischenmännlicher Konkurrenz anderseits von weiblicher Partnerwahl abhängig. In dieser Studie wurde die relative Bedeutung dieser zwei Komponenten der sexuellen Selektion für den Reproduktionserfolg männlicher Schimpansen untersucht. Die Untersuchungen wurden an zwei in Menschenobhut gehaltenen Mehrmännchen-Mehrweibchen-Gruppen von Schimpansen durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Frequenzen sozio-sexueller Verhaltensweisen signifikant mit zunehmendem Grad des weibchen-spezifischen Merkmals, der anogenitalen Schwellung, zunahmen, jedoch unabhängig waren von der Zeit der fertilen Phase während der Schwellungsperiode. Dies lässt darauf schließen, dass männliche Schimpansen die weibliche fertile Phase nicht präzise detektieren können. Kopulationsfrequenzen waren signifikant höher bei dominanten in Vergleich zu subordinierten Männchen. Das Ergebnis ließt sich hauptsächlich durch rang-abhängige Frequenzen im männlichen sexuellen Präsentationen und aggressiven Verhalten gegenüber anderen Männchen erklären. Obwohl die Weibchen ihrerseits sexuelle Präsentationen häufiger gegenüber dominanten Männchen richteten, war ihr Beitrag zu Kopulationsinitiationen niedrig, da durchschnittlich 4-mal weniger präsentieren als die Männchen und die Frequenzen weiblichen Präsentierens unabhängig von der Kopulationsfrequenzen waren. Die Ergebnisse zum Zusammenhang vom Dominanzrang und Reproduktionserfolg bei Männchen, der über einen 13-jährigen Zeitraum in einer der beiden Schimpansengruppen untersucht werden konnte, haben gezeigt, dass sich der rang-abhängige Paarungserfolg in einen rang-abhängigen Reproduktionserfolg transformiert, da in der Population mit 4 erwachsenen Männchen das höchst-rangige Individuum die Mehrheit (65%) der Nachkommen zeugte. Nachdem gezeigt werden konnte, dass beu Schimpansen der Dominanzrang eines Männchens ein determinierender Faktor seines Reproduktionserfolgs ist, war ein weiteres Ziel dieser These, Informationen zu möglichen proximaten (physiologischen) Mechanismen zu liefern, die Dominanz und Reproduktionserfolg zu Grunde liegen. Hinzu wurden endokrine Parameter, im Besonderen urinäre Androgen- und Glukokortikoidkonzentrationen in Bezug zu männlichem Dominanzrang getestet, da eine Reihe von Studien an anderen Wirbeltieren gezeigt haben, dass diese Hormone einen Einfluss auf Spermatogenese ausüben und mit Dominanzrang und Reproduktionsverhalten bei Männchen korrelieren können. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass bei im Menschenobhut lebenden Schimpansenmännchen weder Androgen- noch Glukokortikoidsekretion mit dem männlichen Dominanzrang assoziiert sind. Es zeigte sich jedoch, dass in spezifische Verhaltensweisen die Frequenzen von emfangener starker Aggression signifikant mit den Testosteronkonzentrationen korrelierten, obwohl Aggressivität und Kopulationsfrequenzen vom Testosteronniveau unabhängig waren. Des weiteren wurde gefunden, dass die basalen Glukokortikoidtiter unabhängig von den basalen Androgenkonzentrationen waren. Das ließt den Schluss zu, dass die Androgenproduktion bei in Menschenobhut lebenden Schimpansenmännchen wie auch bei einigen anderen Wirbeltierarten nicht durch erhöhte Glukokortikoidsekretion unterdrückt wird. Die basale Glukokortikoidproduktion war auch unabhängig von den Frequenzen der empfangenen Aggression, wurde in einigen Individuen aber negativ beeinflusst von der Menge der affiliativen Interaktionen mit Artgenossenen. Affiliatives Verhalten bei Schimpansen stellt deswegen einen potenziellen Mechanismus zur Reduzierung einer erhöhten Glukokortikoidproduktion unter Stress-Bedingungen dar. Im Vergleich zu sozialen Faktoren, wurde in dieser Arbeit auch gefunden, dass externe, umweltbedingte Faktoren (möglicherweise Saisonalitätsabhängige) die Glukokortikoidproduktion bei Schimpansen deutlich beeinflussen können.             Zusammenfassend hat die Studie gezeigt, dass bei in Menschenobhut lebenden männlichen Schimpansen ein rang-abhängiger Paarungs- und Reproduktionserfolg vorliegt, dass dieser aber nicht die Folge von rang-abhängigen Unterschieden in der endokrinen Testes- und Nebennierenfunktion zu sein scheint, sondern eher von Verhaltensmechanismen der zwischenmännlichen Konkurrenz (z.B. rang-abhängiges Aggressions- und Sexualverhalten) moduliert wird. Ob ähnliche Mechanismen den männlichen Reproduktionserfolg bei anderen in Mehrmännchen-Mehrweibchen-Gruppen lebenden Arten modulieren, bleibt weiter zu untersuchen.

Zitieren

Zitierform:

Klinkova, Ekaterina: The impact of social and endocrine parameters upon reproductive success of male chimpanzees (Pan troglodytes). Hannover 2004. Tierärztliche Hochschule.

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export