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
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
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
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
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
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


5
Показать комментарии (5)
Свернуть комментарии (5)

  • Алексей Гиляров  | 19.01.2008 | 12:46 Ответить
    Эта работа наглядно показывает, как разнообразие порождает разнообразие, а упрощение сообщества на одном уровне (в данном случае выпадение из системы крупных травоядных) ведет к упрощению на других. Нарастающая усложненность в наслаивающихся деталях - это и есть то, что выдающийся каталонский эколог Рамон Маргалеф (1919 - 2004) (См.: http://www.icm.csic.es/bio/personal/fpeters/margalef/index.htm ) образно назвал "Барокко природы".
    Ответить
    • Petrov-Uralskiy > Алексей Гиляров | 19.01.2008 | 14:58 Ответить
      Читаю "Происхождение видов" и встретил там рассуждения на ту же тему, о сложности существующих в природе связей. Дарвин излагает некую ситуацию в Парагвае с паразитическими мухами и скотом и подытоживает: "Hence, if certain insectivorous birds (whose numbers are probably regulated by hawks or beasts of prey) were to increase in Paraguay, the flies would decrease - then cattle and horses would become feral, and this would certainly greatly alter (as indeed I have observed in parts of South America) the vegetation: this again would largely affect the insects; and this, as we just have seen in Staffordshire, the insectivorous birds, and so onwards in ever-increasing circles of complexity. We began this series by insectivorous birds, and we have ended with them. Not that in nature the relations can ever be as simple as this. Battle within battle must ever be recurring with varying success; and yet in the long-run the forces are so nicely balanced, that the face of nature remains uniform for long periods of time, though assuredly the merest trifle would often give the victory to one organic being over another. Nevertheless so profound is our ignorance, and so high our presumption, that we marvel when we hear of the extinction of an organic being; and as we do not see the cause, we invoke cataclysms to desolate the world, or invent laws on the duration of the forms of life!" Последнее (о катаклизмах) особенно актуально в свете рассуждений о тайне гибели динозавров.
      Ответить
  • int  | 19.01.2008 | 17:35 Ответить
    Опять же всё не так просто, по идее растение оптимизирует свои расходы на муравьёв и ему должно быть лучше, но ему хуже потому что появились другие факторы, другие насекомые которые разрушили эту оптимизацию, и растение эволюционно не успело к ним подготовиться.
    Ответить
    • Petrov-Uralskiy > int | 19.01.2008 | 18:37 Ответить
      Все не так просто как где? В популярной заметке поневоле приходится излагать проще, чем есть. Но статья, по-моему, написана довольно грамотно, и едва ли авторы не понимали того, что Вы здесь пишете. Быть может, в заметке мне стоило сказать об этом более внятно. А так, конечно, как справедливо пишет Дарвин: "Not that in nature the relations can ever be as simple as this".
      Ответить
      • int > Petrov-Uralskiy | 20.01.2008 | 04:46 Ответить
        Статья хорошая, просто я подчеркнул один момент.
        Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»