Биологи Лаура Каролина Леал и Фелипе Пассос провели серию экспериментов в северо-восточном регионе Бразилии, в частности, во внутренних районах штата Баия, где преобладает полузасушливый биом каатинга, чтобы определить, как растения с экстрафлоральными нектарниками взаимодействуют с муравьями.
Экстрафлоральные нектарники - это секретирующие нектар железы, не участвующие в опылении, которые снабжают насекомых углеводами в обмен на защиту от травоядных. Нектар привлекает хищных насекомых, которые потребляют как нектар, так и травоядных членистоногих, выступающих в роли телохранителей.
В отличие от предыдущего убеждения, мы обнаружили, что углеводы являются лишь одной из форм оплаты, предлагаемой растениями муравьям, которые их защищают. Другая форма - это белок, который муравьи получают, потребляя травоядных членистоногих, доступных на или вокруг заводов, которые они посещают», - сказал Леал, профессор Института экологических, химических и фармацевтических наук Федерального университета Сан-Паулу (ICAQF-UNIFESP) в Бразилии.
«Этот вывод противоречит идее о том, что оплата производится только сахаром», - сказал Лил. «Это показывает, что то, что муравьи получают от травоядных, также имеет значение. Мы обнаружили, что муравьи могут быть более агрессивными в среде, где мало членистоногих и других источников белка, защищая свои источники пищи и, следовательно, защищая растения».
Научные интересы Леала и Пассоса сосредоточены на различных формах мутуализма насекомых и растений. «Мутуализм - это форма взаимодействия между двумя видами, при которой каждый получает какую-то выгоду от взаимодействия. Если это не выгодно обоим видам, а только одному, то это паразитизм», - сказал Леал.
"Несколько исследований показали, что нектароядные муравьи изгоняют травоядных и повышают репродуктивный успех растений с внецветковыми нектарниками. Чем больше значение внефлорного нектара для муравьев, тем лучше для растений, поскольку это увеличивает агрессивность муравьев. Мы решили выяснить, является ли нектар единственной платой растений за защиту муравьев или же поедание травоядных может быть выгодным и для муравьев."
Лил и Пассос подтвердили гипотезу о том, что посещаемость растений более агрессивными муравьями и эффективность их защиты увеличиваются, когда доступность углеводов и/или белков для муравьев низка, увеличивая относительную ценность как внефлорных нектарников, так и белков. -богатые травоядные этим насекомым.
Исследование проводилось в кампусе Университета Фейра-де-Сантана в штате Баия. В регионе полузасушливый климат со среднегодовой температурой 25,2 ° C и средним количеством осадков 848 мм в год. Растительность в Каатинге ксерофитная (приспособленная к жизни в засушливой среде обитания), состоящая из мозаики колючих кустарников и сезонно сухих лесов.
В начале 2017 года исследователи создали 19 исследовательских площадок площадью 16 квадратных метров каждая. Участки находились на расстоянии не менее 30 м друг от друга и в основном содержали Turnera subulata, кустистое растение из семейства страстоцветов, известное как белая ольха. Это было единственное растение с экстрафлоральными нектарниками на участках. Его плотность варьировала от 5 до 218 особей на участок.
«T. subulata имеет пару экстрафлоральных нектарников на каждом черешке [стебель, который прикрепляет листовую пластинку к стеблю] и основании соцветия», - сказал Леал. Внецветковые нектарники постоянно посещают разные виды муравьев, которые могут защитить растение от травоядных.
"Относительная важность любого ресурса для животных зависит не только от его изобилия в среде обитания, но и от количества особей, разделяющих его. Поэтому нашим первым шагом был подсчет гнезд муравьев, которые кормились в нашем исследовании. участки."
Исследователи оставили пять смесей углеводов и белков (сардина и мед) в качестве приманки в почве каждого участка между 7 и 11 часами утра, когда муравьи были наиболее активны на этом участке. Один кусок приманки был помещен в центре, а остальные четыре примерно в трех метрах по углам.
"Мы подождали, пока муравьи найдут приманку, и последовали за ними обратно в свои гнезда, даже если они находились за пределами нашего исследовательского участка", - сказал Лил.
Они подсчитали гнезда муравьев и оценили изобилие белковых и углеводных ресурсов для муравьев на каждом участке. Поскольку T. subulata представляет собой распростертое травянистое растение, встречающееся в открытых местообитаниях, его посещают в основном виды муравьев, питающихся почвой.
«Мы зафиксировали 312 случаев появления 13 видов муравьев на этих растениях. Большинство из них одновременно посещали два или более видов муравьев», - сказал Лил.
Наиболее частым видом был Camponotus blandus (42% случаев), за ним следует Dorymyrmex piramicus (25,6%). Мертвые членистоногие в почве являются основным источником белка для этих муравьев.
Исследователи использовали почвенную биомассу членистоногих в качестве показателя доступности белка для муравьев, которые посещали внефлорные нектарники на каждом участке. Чтобы получить этот показатель, они установили пять ловушек на каждом участке, опять же по одной в центре и по одной на каждом углу.
Ловушки-ловушки оставались активными в течение 24 часов. Мы фильтровали их содержимое и сушили в печи при 60 °C в течение 24 часов. доступности белка для муравьев», - сказал Лил.
Меньше белка, больше агрессивности
Исследователи также наблюдали за поведением муравьев, посещающих внефлорные нектарники, по отношению к симулированному травоядному, чтобы определить, влияет ли наличие углеводов и/или белка в среде обитания на эффективность защиты муравьев.
Мы смоделировали присутствие травоядных на растениях, используя личинок Ulomoides dermestoides, обычного хищника семян арахиса, известного как арахисовый жук или китайский долгоносик. На самой верхушечной ветке каждого фокусного растения помещали по одной личинке на лист, предлагавший лучшую горизонтальную или почти горизонтальную платформу для насекомого. Мы позволили личинке свободно передвигаться по листу и ждали, пока ее найдут муравьи», - сказал Леаль.
Биологи идентифицировали муравьев, присутствующих на пяти растениях на каждом участке, и измерили их эффективность в удалении симулированных травоядных животных с растений.
"При обнаружении личинки мы наблюдали за поведением муравьев по отношению к личинке. Наблюдали, сняли ли личинку с растения, унесли ли муравьи личинку на землю, столкнули ли посадил или съел там, где был", - сказал Леал.
По ее словам, на вероятность взаимодействия между растениями и более агрессивными видами муравьев не влияло количество активных внефлорных нектарников или биомасса членистоногих, обнаруженных на участках.
Однако смоделированные травоядные животные удалялись чаще на участках с меньшей биомассой членистоногих. Это говорит о том, что муравьи, независимо от вида, становятся более агрессивными по отношению к другим членистоногим в бедных белками местах обитания. Это увеличение агрессивности потенциально повышает эффективность защиты растений, обладающих экстрафлоральными нектарниками, от травоядных», - сказал Леал.
В отличие от углеводов, белковые ресурсы не возобновляемы и распределены в окружающей среде случайным образом. Мертвые насекомые, например, не имеют предсказуемой картины распространения и могут быть найдены практически где угодно. После употребления в пищу эти мертвые насекомые становятся недоступными для других видов муравьев в сообществе.
«Это привело нас к предположению, что растения с экстрафлоральными нектарниками могут быть более эффективно защищены в бедных белком местах обитания, независимо от того, сколько они вкладывают во взаимодействие посредством секреции нектара», - сказал Лил.
Если это так, то даже растения, выделяющие низкокачественный экстрафлоральный нектар, могут быть эффективно защищены, потому что поведение муравьев по отношению к травоядным будет определяться их потребностью в белке, а не в углеводах.