Die Tropenstation La Gamba

Die „Tropenstation La Gamba“ in Costa Rica – Wissenschaftlicher Bericht
FISCHER, R., 2001: Die Symbiose von Piper spp. und Pheidole bicornis: ein
Nährstoffkreislauf zwischen Pflanzen und Ameisen. - Diplomarbeit: Univ. Wien, Formal- und
Naturwiss. Fakultät.
In der Interaktion zwischen myrmekophytischen Pflanzen und deren bewohnenden Ameisen spielen
Nährstoff-Flüsse eine entscheidende Rolle. Ein Nährstoff-Fluss von Pflanzen zu Ameisen ist dann evident,
wenn die Pflanze den Ameisen Futter, etwa in Form von extrafloralem Nektar oder Futterkörperchen, zur
Verfügung stellt. In den tropischen Regenwäldern Costa Ricas leben vier Arten der Gattung Piper
(Piperaceae) mit der Ameise Pheidole bicornis (Fomicidae-Myrmicinae) in einer symbiotischen
Gemeinschaft. Die Ameisen leben in Domatien, welche von den Blattstielen und den diese überdeckenden
Blattscheiden gebildet werden. Außerdem siedeln sie in Höhlungen des Stammes, die von der wachsenden
Kolonie aktiv durch Entfernen des Markgewebes geschaffen werden. In den Blattdomatien produzieren die
Pflanzen kleine, einzellige Futterkörperchen (FK), welche die Ameisen ernten. Gegenstand der Diplomarbeit
war es, die chemische Zusammensetzung der FK im Hinblick auf die Nahrungsbedürfnisse der Ameisen zu
analysieren. Dabei wurden gängige chemische Analysenmethoden adaptiert und zu einem neuen
Analysenpfad verknüpft, um alle für die Ameisen relevanten Inhaltsstoffe aus winzigen FK-Mengen
ermitteln zu können. Die Analysen zeigten, dass FK zu 41% bis 48% aus Lipiden und zu 17% bis 24% aus
Protein bestehen. Lösliche Kohlehydrate und Aminosäuren erwiesen sich als mengenmäßig
vernachlässigbar. Die Hauptmenge des Stickstoffs ist als lösliches Protein gespeichert und ist somit für die
Ameisen leicht verfügbar. Basierend auf der chemischen Zusammensetzung der FK wurde deren
Energiegehalt kalkuliert. Alle Ergebnisse zeigen, dass die FK eine ergetisch hochwertige Nahrungsquelle für
die Ameisen darstellen. Deren chemische Zusammensetzung und energetische Eigenschaften sind extrem an
die Bedürfnisse der Ameisen angepaßt. Die Abhängigkeit der Ameisen von FK als Nahrungsquelle wurde
mittels natürlicher Abundanz der stabilen Isotope von Kohlenstoff ( 13 C) und Stickstoff ( 15 N) ermittelt. Auch
die Ergebnisse zeigen, dass die FK von vitaler Wichtigkeit für die Ameisen sind und vor allem für die Brut
der Ameisen die wichtigste Nahrungsquelle darstellen.
Ein Nachweis für den umgekehrten Stoff-Fluss, nämlich Ameisen, die ihre Pflanzen „füttern“, ist
weitaus schwieriger. Um diese Frage zu klären, wurden mit 15 N, dem stabilen Isotop von Stickstoff, Puls-
Experimente durchgeführt: Die Ameisen wurden mit 15 N-Glyzin in Saccharoselösung, welches sowohl eine
Stickstoff- als auch eine Kohlenstoffquelle für die Ameisen darstellt, gefüttert. Das gebotene Futter wurde
von den Arbeiterinnnen aufgenommen und in der Kolonie verteilt (Trophallaxis). Vor allem in den Larven
und in der Arbeiterkaste konnten die höchsten Inkorporationsraten nachgewiesen werden, wohingegen die
reproduktiven Kasten (geflügelte Männchen und Weibchen, sowie die Königin) nur einen geringen Teil des
markierten Stickstoffs erhielten.
Des weiteren konnte im Falle von Piper fimbriulatum ein Nährstofftransport von den Ameisen zu
den Pflanzen nachgewiesen werden, wobei dieser Transfer von den Ameisen zu den Pflanzen bemerkenswert
schnell verläuft. Innerhalb von 6 Tagen wurde bis zu 25% des von den Ameisen aufgenommenen markierten
Stickstoffs von der Pflanze absorbiert. Dieser Betrag kann bis zu 18% des pflanzlichen Stickstoffbedarfs
ausmachen. Zusammenfassend kann man somit in der Piper-Pheidole Assoziation von einem sehr
hochentwickelten Nährstoffkreislauf von den Ameisen zur Pflanze und vice versa sprechen.
Anschrift der Autorin:
MAG. RENATE FISCHER,
Univ. Wien, Inst. f. Ökologie und Naturschutz
Althanstraße 3, A-1090 Wien
Tel. ++43 4277-54083
Fax ++42 4277-9541
a8907336@unet.univie.ac.at
62