Муравьи, защищающие растения, получают сахар и белок

Биологи Лаура Каролина Леал и Фелипе Пассос провели серию экспериментов, чтобы определить, как растения с внецветковыми нектарниками взаимодействуют с муравьями в регионе северо-востока Бразилии — в частности, во внутренних районах штата Баия, где преобладает полузасушливый биом Каатинга.

Внецветковые нектарники — это железы, выделяющие нектар, не участвующий в опылении, которые обеспечивают насекомых углеводами в обмен на защиту от травоядных. Нектар привлекает хищных насекомых, которые потребляют как нектар, так и растительноядных членистоногих, выступая в роли телохранителей.

«Вопреки прежним представлениям, мы обнаружили, что углеводы — лишь одна из форм оплаты, которую растения предлагают защищающим их муравьям. Другая — это белок, который муравьи получают, поедая растительноядных членистоногих, доступных на растениях или вокруг них», — заявила Леал.

Это открытие противоречит идее, что оплата происходит только сахаром. Оно показывает, что то, что муравьи получают от травоядных, также имеет значение. Муравьи могут быть более агрессивными в средах, где членистоногие и другие источники белка скудны, защищая свои источники пищи и, следовательно, растения.

Исследование опубликовано в Biological Journal of the Linnean Society.

Гипотеза и место исследования

Исследователи подтвердили гипотезу о том, что посещаемость растений более агрессивными муравьями и эффективность их защиты возрастают, когда доступность углеводов и/или белков для муравьев низка, что повышает относительную ценность как внецветковых нектарников, так и богатых белком травоядных для этих насекомых.

Исследование проводилось на территории кампуса Университета Фейра-де-Сантана в Баие. Растительность Каатинги — ксерофитная.

Исследователи установили 19 опытных участков площадью 16 квадратных метров каждый в начале 2017 года. В основном на участках произрастала Turnera subulata (белая ольха) — единственное растение с внецветковыми нектарниками на участках. T. subulata имеет пару внецветковых нектарников на каждом черешке и основании соцветия.

Методология

Первым шагом был подсчет гнезд муравьев, фуражирующих на участках. Для этого использовали пять приманок из смеси углеводов и белка (сардины и меда) на каждом участке.

Было зарегистрировано 312 случаев посещения растений 13 видами муравьев. Наиболее частым видом был Camponotus blandus (42% случаев), за которым следовал Dorymyrmex piramicus (25.6%).

Основным источником белка для этих муравьев являются мертвые членистоногие в почве. Исследователи использовали биомассу почвенных членистоногих в качестве показателя доступности белка. Для ее измерения на каждом участке установили пять почвенных ловушек.

Меньше белка — больше агрессивности

Чтобы определить, влияет ли доступность углеводов и/или белка на эффективность защиты муравьями, исследователи наблюдали за их поведением по отношению к имитированному травоядному.

Присутствие травоядных имитировали с помощью личинок жука Ulomoides dermestoides. Личинку помещали на лист растения и наблюдали за реакцией муравьев: удаляли ли они личинку с растения, сбрасывали на землю или поедали на месте.

Результаты

Вероятность взаимодействия растений с более агрессивными видами муравьев не зависела от количества активных внецветковых нектарников или биомассы членистоногих на участках.

Однако имитированные травоядные удалялись значительно 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 белком местообитаниях. Это повышает эффективность защиты растений с внецветковыми нектарниками.

«Это привело нас к предположению, что растения с внецветковыми нектарниками могут защищаться более эффективно в бедных белком местообитаниях независимо от того, сколько они инвестируют во взаимодействие через секрецию нектара», — пояснила Леал.

Таким образом, даже растения, выделяющие низкокачественный внецветковый нектар, могут быть эффективно защищены, потому что поведение муравьев по отношению к травоядным будет определяться их потребностью в белке, а не в углеводах.