Nie miażdż tej mrówki – może zasadzić dziki kwiat

Trillium, bloodroot, fiołki – wiele dzikich kwiatów wiosny we wschodniej Ameryce Północnej kwitnie dzięki mrówkom. Maleńcy sześcionożni ogrodnicy nawiązali współpracę z tymi roślinami, a także z około 11 000 innymi, aby rozproszyć swoje nasiona. Rośliny z kolei „płacą” za usługę, dołączając do każdego z nasion wyrostek kaloryczny, podobnie jak mięsiste owoce nagradzają ptaki i ssaki, które pozbywają się nasion lub je wydalają. Ale związek mrówek z nasionami to coś więcej niż wymiana, donieśli naukowcy na dorocznym spotkaniu Ecological Society of America, które odbyło się w Internecie.

Dalekie od samego transportu nasion, mrówki są aktywnymi ogrodnikami, preferując niektóre nasiona od innych i prawdopodobnie chroniąc swoich podopiecznych przed chorobami. „Staje się jasne, że nie jest to prosta dwukierunkowa interakcja” – mówi Douglas Levey, ekolog z National Science Foundation.

Uwagę zwraca również znaczenie tego partnerstwa. W lasach zniszczonych działalnością człowieka, gdzie mrówek jest mało, nasiona mogą nie trafić na żyzne gleby, a ekosystemy mogą ucierpieć. „Jeśli zginą mrówki, istnieje realna szansa, że ​​stracimy rośliny, a także inne gatunki zależne od mrówek i roślin” – mówi Judith Bronstein, ekolog ewolucyjny z University of Arizona.

Wiele mrówek je nasiona, ale w lasach liściastych w Europie i Ameryce Północnej, suchych lasach Australii i południowoafrykańskich krzewach zwanych fynbos, kilkadziesiąt gatunków mrówek oszczędza nasiona na rzecz czegoś lepszego. Niektóre rośliny przyczepiają do swoich osłonek odżywczą kulkę zwaną elajosomem, która służy jako obiad dla młodych mrówek i daje mrówkom uchwyt na nasionach, które mogą być większe niż ich głowa. Do tej pory naukowcy zakładali, że mrówki po prostu przenoszą nasiona do swoich gniazd, karmią elajosomem swój lęg i umieszczają je na zewnątrz lub wewnątrz „wysypiska śmieci” kolonii, które zapewnia żyzne środowisko do kiełkowania. Ale Charles Kwit, ekolog z University of Tennessee w Knoxville, uważa, że ​​mrówki mogą pomóc nasionom nie tylko w transporcie.

Powszechne mrówki z rodzaju Aphaenogaster, podobnie jak inne, wydzielają chemikalia przeciwdrobnoustrojowe, aby oczyścić siebie i inne mrówki. Kwit zastanawiał się, jak te środki dezynfekujące mogą wpływać na zbiorowiska mikroorganizmów nasion i ich zdrowie. On i jego absolwentka Chloe Lash połączyli siły z Melissą Cregger z Oak Ridge National Laboratory, aby wyizolować i sekwencjonować DNA z drobnoustrojów na okrywach nasion trzech pospolitych roślin zależnych od mrówek: dzikiego imbiru, bloodroot i twinleaf. Po pierwsze, nasiona każdego gatunku miały złożony i niepowtarzalny mikrobiom – społeczność bakterii i grzybów. Ale po tym, jak mrówka zajęła się nasionami, jej mikrobiom skurczył się i stał się bardziej podobny do tych innych nasion różnych gatunków, o których mówił Lash – najwyraźniej z powodu leczenia przeciwbakteryjnego. Dziki imbir i bliźniak również zawierały mniej patogenów roślinnych. Mikrobiom się zmienia, mówi Levey,

Laboratorium Kwit odkryło również, że jeśli chodzi o nasiona, mrówki mają preferencje, które mogą wpływać na sukces roślin. Zarówno na polu, jak i w laboratorium jego studentka Chelsea Miller podarowała mrówkom nasiona różnych gatunków trillium i odkryła, że ​​mrówki szybko zbierały nasiona niektórych gatunków, pozostawiając inne na gnicie, powiedziała Miller na spotkaniu. „Tak więc bycie mniej preferowanym naprawdę ma konsekwencje” – mówi Bronstein.

Aby dowiedzieć się, w jaki sposób mrówki dokonują wyborów, Miller i Susan Whitehead z Virginia Polytechnic Institute i State University (Virginia Tech) wykorzystały spektroskopię mas i inne techniki do analizy składu chemicznego elajosomów. Odkryły, że mrówki zbierają nasiona na podstawie określonej kombinacji i stężeń kwasu oleinowego i innych związków wytwarzanych przez roślinę, z których 20 jest unikalnych dla trilliums. Smaki mrówek mogą wpływać na rozmieszczenie gatunków roślin, mówi Kirsten Prior, ekolog z Binghamton University: „Powszechne gatunki trillium [są] preferowane przez mrówki rozpraszające nasiona w porównaniu z rzadkimi gatunkami trillium”.

Również działalność człowieka może wpływać na partnerstwa mrówek. Wielu badaczy zakładało, że mrówki przeżywają zakłócenia, takie jak wycinka lasów, i szybko wracają na zakłócone obszary. Ale Katie Stuble, ekolog z Holden Arboretum w Kirtland w Ohio, stwierdziła, że ​​jest inaczej. „Historia użytkowania gruntów wpływa na społeczności mrówek” – powiedziała na spotkaniu. Jej drzewozbiór obejmuje 1416 hektarów, z których większość została oczyszczona pod uprawy w różnych okresach w ciągu ostatniego stulecia, zanim drzewa odrosły.

Nawet na terenach wykarczowanych dziesiątki lat temu jej zespół odkrył wyższe stężenia inwazyjnych dżdżownic i niższe stężenia mrówek rozsiewających nasiona niż w lasach, które nigdy nie zostały wycięte. Dżdżownice rozkładają opadłe liście i szczątki organiczne, prawdopodobnie pozostawiając zbyt mało osłony dla mrówek. „Sugeruje to, że istnieją ogromne skutki użytkowania gruntów w przeszłości, które prawdopodobnie sięgają głębiej, niż wcześniej przypuszczaliśmy” – mówi Stuble. Skutki te mogą wyjaśniać, dlaczego lasy wtórne nie mają gęstego poszycia i dlaczego jest tam niewiele roślin, których nasiona są uzależnione od mrówek.

Podczas spotkania Prior i jej uczennica Carmela Buono poinformowali, że badanie 20 miejsc w północno-wschodniej Ameryce Północnej wykazało podobny trend. W porównaniu z nigdy nie wycinanymi lasami, lasy wtórne miały mniej Aphaenogaster mrówki, które rozpraszają do 70% nasion w lesie liściastym, powiedział Buono. Lasy wtórne miały mniej ściółki i mniej rozkładających się kłód, które mrówki mogły skolonizować. Mieli także bardziej inwazyjne ślimaki, które konkurują z mrówkami, zjadając elajosomy – i pozostawiając nasiona, zamiast je rozpraszać. Utrata mrówek niosących nasiona „ma poważne konsekwencje dla zbiorowisk leśnych i restytucji” – mówi Prior. „Aby przywrócić podszytowe zbiorowiska roślinne, możemy również pomyśleć o konieczności przywrócenia tej ważnej interakcji między gatunkami”. Na przykład może pomóc zapewnienie dużej liczby rozkładających się kłód i ściółki z liści, w których mrówki będą się dobrze rozwijać.

Bronstein zauważa, że ​​w przeszłości ekolodzy rozszyfrowali rolę mrówek jako ogrodników poprzez skrupulatne obserwacje. Teraz mówi: „Istnieją ekscytujące, dające się przetestować hipotezy, dobrze zaprojektowane eksperymenty, poważne analizy fitochemiczne i wyrafinowane podejścia statystyczne”, a także sekwencjonowanie genomu i analizy chemiczne na dokładną skalę.

Melissa Burt, ekolog z Virginia Tech, ma nadzieję, że te badania przyniosą mrówkom nowy szacunek. „Wiele osób, z którymi rozmawiam o mrówkach, zna je tylko jako szkodniki, które przejmują ich kuchnie, ale wiele mrówek pełni ważne funkcje w ekosystemach” – mówi. „Rozsiewanie nasion jest tylko jednym z nich”.

Źródło: Elizabeth Pennisi, doi: 10.1126 / science.abe2802 | Zdjęcie: ALEX WILD

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x