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Fractal dimension of African mole-rat burrows

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Abstract:

The African mole-rats (Bathyergidae) are a model taxon on which to test evolutionary theories of the origin and maintenance of mammalian social behaviour, since species within the family range in social complexity from solitary to eusocial. The aridity food-distribution hypothesis suggests that sociality within the Bathyergidae has evolved as a consequence of habitat aridity, and the subsequent pattern of geophyte abundance and distribution. In more arid environments, because of the patchiness of this food resource, and the fact that burrowing is only possible during brief periods where rainfall has softened the soil, the risk of unsuccessful foraging is high. This risk may decrease when large numbers of animals are involved in cooperative searching. We examined 25 burrows of seven species within the Bathyergidae and used a simple box-counting method to determine their fractal dimension, which we propose as a measure of burrow architecture that allows explicit testing of differences in African mole-rat burrows within the theoretical framework of the aridity food-distribution hypothesis. We investigate the effect of habitat type and colony size on this parameter, and conclude that habitat type is reflected in burrow architecture in the common mole-rat, Cryptomys hottentotus hottentotus. We also found evidence that the burrows of species with larger maximum group size explore the surrounding area more thoroughly. The results support the contention that larger group size offers adaptive benefits in terms of how thoroughly the surrounding area is explored, and is not simply a consequence of the increased costs of dispersal and colonization in arid areas.

Les rats-taupes africains (Bathyergidae) constituent un taxon idéal pour l'épreuve de théories évolutives sur les origines et la persistance du comportement social des mammifères parce que, au sein de cette famille, on trouve toute une gamme d'espèces, des espèces solitaires aux espèces eusociales. L'hypothèse de la répartition de la nourriture en fonction de l'aridité (AFDH) suppose que la socialité chez les Bathyergidae est apparue comme conséquence de l'aridité de l'habitat et des patterns d'abondance et de répartition des géophytes qui ont suivi. Dans les milieux plus arides, la répartition contagieuse de cette ressource alimentaire et le fait que le sol ne soit assez meuble pour creuser des terriers que pour de courtes périodes après les pluies signifient que les risques d'insuccès de la quête de nourriture sont élevés. Ces risques peuvent être diminués dans les cas de quêtes collectives par de grands nombres d'animaux. Nous examinons ici 25 terriers de rats-taupes appartenant à sept espèces et en déterminons la dimension fractale au moyen d'une simple méthode des boîtes pour décrire l'architecture du terrier, une mesure qui permet de tester explicitement les différences entre les terriers de rats-taupes dans le cadre théorique de l'hypothèse AFDH. Nous avons cherché à déterminer les effets du type d'habitat et de la taille de la colonie sur cette variable et nous avons constaté que le type d'habitat se reflète dans l'architecture du terrier chez le rat-taupe commun, Cryptomys hottentotus hottentotus. Nous avons également constaté que les terriers des espèces chez lesquelles le nombre maximal d'animaux par groupe est élevé couvrent le site plus efficacement. Nos résultats appuient l'hypothèse selon laquelle la formation de groupes plus importants est reliée à des bénéfices évolutifs en ce que les zones de construction des terriers sont explorées plus à fond et il ne s'agit pas là d'une simple conséquence de l'augmentation des coûts associés à la dispersion et à la colonisation dans des régions arides.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-03-01

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