Дружба муравьев с акациями в африканских саваннах держится на жирафах и слонах

Акация Acacia drepanolobium образует у основания шипов наросты, в которых поселяются муравьи — Crematogaster mimosae и два других вида. Фото с сайта www.biolib.cz

На обложке журнала Science, в котором помещена обсуждаемая статья, изображены жирафы в предвкушении приятной трапезы в исследовательском центре «Мпала» в Кении. На таких крупных травоядных, как жирафы, и держится дружба муравьев с акациями в восточноафриканской экосистеме. Фото: Amy Wolf

Несколько видов жалящих муравьев, заселяющих стволы и полости вздутий в основании шипов у акации Acacia drepanolobium в кенийских саваннах, сложным образом взаимодействуют с растениями, на которых живут, и друг с другом. Обычно преобладают муравьи Crematogaster mimosae, они защищают акации от растительноядных животных и получают пищу (нектар, выделяемый специальными железами акации) и жилье (вздутия в основаниях шипов). Но если удалить из сообщества крупных млекопитающих, поедающих листья и ветви акаций, деревья начинают экономить нектар и реже образуют вздутия в основании шипов. Дружественным муравьям на смену приходят менее дружественные, а вместе с ними и другие насекомые, вредящие акациям. В результате акации, не подверженные объеданию млекопитающими, чувствуют себя хуже, чем объедаемые.

Несколько видов муравьев из рода Crematogaster способны заселять акации Acacia drepanolobium. Разные виды муравьев взаимодействуют с акациями по-разному. C. nigriceps (на фото), который, как и C. mimosae, поселяется во вздутиях у оснований шипов, успешно защищает акации от растительноядных животных, но вместе с тем и наносит им вред, поедая образовательную ткань в почках и тем самым препятствуя развитию кроны (чтобы уменьшить вероятность контакта с колониями муравьев других видов на соседних деревьях). Фото с сайта www.blueplanetbiomes.org

Взаимодействие друг с другом различных звеньев пищевых цепей бывает очень непростым и неоднозначным. Так, давно известно, что хищники не только вредят своим жертвам, но и приносят им пользу, истребляя больных, предотвращая распространение болезней и ограничивая численность жертв, не позволяя им подорвать свою кормовую базу.

Сложный комплекс взаимодействий, в которых не всегда легко определить, где вред, а где польза, порой приводит к неожиданным эффектам, таким, к примеру, как рост численности растительноядных животных за счет увеличения разнообразия хищников. Многолетние исследования, проведенные в саваннах Кении, позволили выявить еще один неожиданный эффект — благотворное влияние растительноядных млекопитающих на поедаемые ими же растения, опосредованное взаимоотношениями этих растений с муравьями.

Тодд Палмер (Todd Palmer) из Университета Флориды (University of Florida) и его коллеги, работающие вместе с ним в исследовательском центре «Мпала» в Кении (Mpala Research Center), изучили взаимодействие муравьев и акаций Acacia drepanolobium на участках, где акации подвергались объеданию со стороны крупных млекопитающих (слонов, жирафов, канн и газелей Гранта), а также на огороженных участках, куда доступ этих млекопитающих был закрыт в течение десяти лет.

Антилопа канна, или эланда (Taurotragus oryx), — один из четырех видов крупных млекопитающих, поедающих ветви и листья акаций в районе исследования. Фото с сайта www.wildlifesafari.info

На участках, где присутствовали крупные млекопитающие, среди четырех видов жалящих муравьев, заселяющих акации, преобладал Crematogaster mimosae, устраивающий гнезда во вздутиях у основания некоторых шипов акации и питающийся экстрафлоральным (внецветковым) нектаром, который выделяют железы на молодых стеблях акации. Муравьи этого вида эффективнее других защищают акации от растительноядных животных (как насекомых, так и млекопитающих) и лишь сравнительно редко причиняют дереву вред, разводя щитовок, которые пьют сок акации и могут разносить болезни, а муравьев вознаграждают за защиту и заботу питательными экскрементами, содержащими много углеводов.

Жук-усач (семейство Cerambycidae) и ствол акации в продольном разрезе. Видны ходы, прогрызенные личинками усачей. Внутри ствола личинки развиваются и окукливаются, а вышедшие из куколок взрослые насекомые выбираются наружу и заселяют новые деревья. Показанный на фотографии взрослый жук был обнаружен в одном из личиночных ходов. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Science

Но на тех участках, где крупных млекопитающих в течение десяти лет не было, взаимовыгодный союз акации и муравьев распался. Необъедаемые ветви стали реже образовывать вздутия в основаниях шипов и выделять меньше нектара. В результате среди муравьев, заселяющих акации, стал преобладать другой вид, Crematogaster sjostedti, который обычно поселяется не во вздутиях у оснований шипов, а в ходах, прогрызенных в древесине личинками жуков-усачей (семейство Cerambycidae). Муравьи этого вида плохо защищают акации от усачей и других растительноядных насекомых. Деревья, заселенные этим видом муравьев, медленнее растут и вдвое чаще гибнут, чем деревья, на которых живут муравьи других видов.

Кроме того, в отсутствие крупных млекопитающих муравьи прежде преобладавшего вида Crematogaster mimosae стали достоверно чаще разводить щитовок, чьи экскременты отчасти заменили им нектар, теперь выделяемый акациями в меньших количествах. В целом, как ни странно, акации больше потеряли, чем выиграли оттого, что их перестали поедать млекопитающие.

Коэволюция (совместная эволюция разных видов) может порождать сложные многоступенчатые взаимосвязи в сообществах. В результате долгой совместной эволюции крупные растительноядные млекопитающие кенийских саванн стали играть важную роль во взаимодействиях акации Acacia drepanolobium с насекомыми. Акация приспособилась к объеданию и стала реагировать на него, привлекая полезных для себя муравьев (которые защищают деревья от поедания как млекопитающими, так и насекомыми). Если исключить из сообщества крупных млекопитающих, акация реагирует на это невыгодным себе самой образом. В результате истребление этих млекопитающих, судя по всему, негативно сказывается на акациях, которые они перестают поедать.

Источник: Todd M. Palmer et al. Breakdown of an ant-plant mutualism follows the loss of large herbivores from an African savanna // Science. 2008. V. 319. P. 192–195.

Cм. также:
1) Mitch Leslie. The importance of being eaten // Science. 2008. V. 319. P. 146–147.
2) Aydin Örstan. Mutualistic complexities // Scientific American Community: Blogs. 17 January 2008.
3) Maureen L. Stanton et al. Sterilization and canopy modification of a swollen thorn acacia tree by a plant-ant // Nature. 1999. V. 401. P. 578–581.

Петр Петров

Последние новости: Биология, Экология, Петр Петров

2 февраля Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

31 января Больные муравьи становятся асоциальными

27 января Изменение ветров, дующих над Южным океаном, пошло на пользу альбатросам

18 января Новая методика позволяет изучать белки, тесно соседствующие с ДНК

16 января Обнаружено хищное растение, которое ловит почвенных нематод подземными листьями

12 января Принимая коллективное решение, пчелы-разведчики убеждают оппонентов замолчать

11 января Для фитопланктона не действует закон Кляйбера

28 декабря Одну треть рыбных запасов оставить птицам — новый закон в экологии

19 декабря Неинформированные массы мешают меньшинству переубедить большинство

9 декабря Посткопуляционные, презиготические барьеры мешают близкородственным видам сверчков скрещиваться

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):