Düngemaschinen auf sechs Beinen

Ameisen-Hinterlassenschaften machen Pflanzen „fitter“

06.10.2017 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Die Blätter dieser Kaffee-Pflanze sind übersät mit kleinen dunklen Flecken: den Exkrementen der Ameisen. Sie dienen der Pflanze als extra Portion Dünger. (Bildquelle: © Joachim Offenberg)
Die Blätter dieser Kaffee-Pflanze sind übersät mit kleinen dunklen Flecken: den Exkrementen der Ameisen. Sie dienen der Pflanze als extra Portion Dünger. (Bildquelle: © Joachim Offenberg)

Ameisen und Pflanzen verbindet oft eine enge Beziehung, die zu beiderseitigem Nutzen ist. So weiß man, dass Ameisen, die auf den Blättern von Bäumen leben, ihre Wirtspflanze vor einigen Feinden beschützen. Im Gegenzug erhalten Sie Nahrung und Unterschlupf. Nun entdeckte man einen weiteren Vorteil: Ihre Exkremente werden von Pflanzen als extra Portion Dünger verwertet.

Myrmekophyten sind Pflanzen, die mit Ameisen in einer Symbiose leben. Daher nennt man sie auch Ameisenpflanzen. Beide Seiten profitieren von dieser Freundschaft (mutualistische Symbiose). Denn die Pflanze kann den Tierchen eine geschützte Bleibe und Nahrung bieten. Im Gegenzug revanchieren sich die Sechsbeiner beispielsweise als eine Art Wachschutz und halten so den Wirtspflanzen feindliche Insekten und parasitische Pflanzen vom Leib.  

Gewinnbringende Zusammenarbeit untersucht

Ein Forschungsteam fand nun einen weiteren Nutzen des Ameisen-Besuchs: Sie hinterlassen umfangreich Exkremente. Was auf den ersten Blick als unnütze Verschmutzung anmutet, entpuppt sich als wertvoller Zusatzdünger: Denn die Hinterlassenschaften der Ameisen enthalten Aminosäuren und Harnstoff (auch Urea genannt), die auch in kommerziellem Stickstoffdünger enthalten sind. Der Vorteil ist, dass sie direkt von den Blättern aufgenommen werden können.

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Weberameisen in Aktion: Wenn sie auf ihren Wirtspflanzen umherwandern, essen sie andere Insekten. Das hat einen doppelten Vorteil für die Wirte. Denn sie sind nicht nur vor Fraßfeinden geschützt, die Ameisen lassen auch nährstoffreiche Exkremente zurück, die die Pflanzen direkt aufnehmen können.

Weberameisen in Aktion: Wenn sie auf ihren Wirtspflanzen umherwandern, essen sie andere Insekten. Das hat einen doppelten Vorteil für die Wirte. Denn sie sind nicht nur vor Fraßfeinden geschützt, die Ameisen lassen auch nährstoffreiche Exkremente zurück, die die Pflanzen direkt aufnehmen können.

Bildquelle: © Kim Aaen, NatureEyes

Dieses Phänomen haben Forscher entdeckt, als sie die Interaktionen von Weberameisen (Oecophylla smaragdina) und Kaffeepflanzen (Coffea arabica) untersuchten. Sie wollten herausfinden, warum Pflanzen, die von Ameisen bewohnt sind, eine höhere Fitness aufweisen - also besser wachsen und sich besser vermehren. Denn die geringere Zahl an Pflanzenfressern (Herbivoren) - was auf die Verteidigungsleistung der Ameisen zurückzuführen ist - konnte die beobachtete Verbesserung bei der Wuchsleistung nicht immer vollständig erklären.

Die kleinen Besucher hinterlassen wertvolle Nährstoffe

Im Labor kreierte man dafür eine Miniatur-Kaffeeplantage, bestehend aus 24 Kaffeebäumchen und setzte eine Kolonie von Ameisen auf die Blätter ausgewählter Pflanzen. Es wurde gezielt beeinflusst, wo Ameisen sich von Baum zu Baum bewegen konnten (über Hängebrücken) und wo nicht. Bäumchen ohne Ameisen dienten damit als Kontrollgruppe. Die Ameisen wurden zudem mit Nahrung gefüttert, die mit Stickstoff-Isotopen (15N) markiert war. Wohin der Stickstoff aus ihren Exkrementen später gelangte, war dadurch gut nachverfolgbar.

Nach 14 Wochen analysierte das Forscherteam dann die Pflanzen. Es konnte beobachtet werden, dass die von Ameisen bewohnten Bäume einen signifikant höheren Gehalt an 15N-Isotopen sowie einen höheren Gesamtstickstoffgehalt aufwiesen als die Bäume der Kontrollgruppe. Die Kaffeebäume mit Ameisen hatten auch etwas größere Baumkronen als die ohne Ameisen.

Interessant war auch, dass selbst an Blättern ein höherer 15N-Gehalt und ein Anstieg im Gesamtstickstoffgehalt verzeichnet wurde, die durch Vorrichtungen Ameisen-frei waren, sich aber an Bäumen befanden, die von Ameisen bewohnt wurden. „Zum ersten Mal haben wir gezeigt, dass Nährstoffe aus Ameisenexkrementen von den Blättern aufgenommen und an andere Stellen im Baum transportiert werden“, beschreibt Studienleiter Joachim Offenberg die Ergebnisse.

Unterschätzter Einflussfaktor?

Dieser zusätzliche Nährstoffeintrag könnte von hoher ökologischer Bedeutung sein, glauben die Studienautoren. Denn von spezialisierten Ameisen-Pflanzen-Beziehungen war zwar bekannt, dass ein Nährstoffaustausch stattfindet. Ameisen versorgen ihre Wirtspflanzen oft unterirdisch über die Wurzeln oder über spezielle Gewebe, die den Tieren als Nistgelegenheiten in den Baumkronen dienen, mit Stickstoff. Doch die Nährstoffaufnahme aus Ameisenexkrementen über die Blätter wurde vorher noch nie nachgewiesen. Sollte dies ein genereller Mechanismus des überirdischen Nährstoffaustauschs sein, dann gilt dieser Vorteil selbst für Pflanzen, die keine Myrmekophyten sind, also nur zufällig von Ameisen besucht werden. Das Forschungsteam will nun untersuchen, wie weit verbreitet das Phänomen ist.

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