2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A tudósok most először azonosítottak egy hangyafajt, amely saját természetes gyomirtó szert állít elő, hogy megmérgezi a nem kívánt növényeket.
A Stanford Egyetem biológusa, Deborah M. Gordon és munkatársai a Nature folyóirat szeptember 22-i számában ismertetik az eredményeket. A felfedezésre egy négyéves terepvizsgálat során került sor, amelyet Megan E. Frederickson Stanford-diplomás hallgató vezetett Peru nyugati részének Amazonas dzsungelében. A kutatás az ördögkertekre, az amazóniai esőerdőkben véletlenszerűen megjelenő titokzatos növényzetekre összpontosított.
„Az ördögkertek nagy faállományok az amazóniai esőerdőben, amelyek szinte teljes egészében egyetlen fajból, a Duroiahirsutából állnak, és a helyi legenda szerint egy gonosz erdőszellem műveli őket” – írják Frederickson és munkatársai a Nature-ben. "Az alábbiakban bemutatjuk, hogy a hangya, Myrmelachista schumanni, amely a D.hirsuta szárában fészkel, ördögkerteket hoz létre azáltal, hogy a gazdák kivételével az összes növényt hangyasavval mérgezi. Más növények elpusztításával a M. schumanni bőséges fészkelőhelyet biztosít kolóniáinak - ez egy hosszú távú előny, mivel a kolóniák 800 évig élhetnek."
Ördöghangyák
A legtöbb trópusi esőerdő sűrűn lakott, fák, szőlők, cserjék és vadvirágok figyelemreméltó változatosságával. De az ördögkert általában egyetlen növényből, a D. hirsuta-ból áll, amely történetesen az ördögkerti hangya, a M. schumanni kedvenc élőhelye.
A gonosz szellem legendán kívül két tudományos javaslatot is javasoltak annak magyarázatára, hogy miért fordulnak elő az ördögkertek. Az egyik hipotézis szerint a D. hirsuta fák mérgező váladékot bocsátanak ki, amely elpusztítja a versengő növényeket – ezt a folyamatot a botanikusok allelopátiának nevezik. Mások azzal érvelnek, hogy az ördögkerti hangyák felelősek a növényzet szabályozásáért, akár kiterjedt metszéssel, akár mérgezéssel. "Az ötlet az, hogy más növények elpusztításával a rovarok teret biztosítanak a fiatal D. hirsuta csemeték növekedéséhez, ezáltal lehetővé téve a hangyatelep terjeszkedését, miközben új fészkelőhelyeket foglal el a csemetékben" - magyarázza Frederickson.
A hipotézis tesztelésére kollégáival kísérletsorozatot végeztek a Madre Selva biológiai állomáson, a perui Loreto amazóniai esőerdőjében. A kutatócsoport 10 ördögkertet keresett a vizsgálathoz, amelyek mérete egytől 328 D.hirsutanövényig terjedt.
A Cedrela odorata vagy spanyol cédrus nevű közönséges amazóniai fa két csemetét elültettek minden kertben, egy D. hirsuta fa tövéhez közel, amelyet munkáshangyák aktívan járőröznek. Az egyik cédruscsemetére ragacsos rovarvédőt helyeztek a hangyák kizárására, míg a másik csemetét kezeletlenül hagyták. A kutatók két további csemetét ültettek el – egy kezelt, egy kezeletlen – körülbelül 150 lábnyira minden kerten kívül, de az elsődleges esőerdőn belül.
Az eredmények azonnaliak voltak. A munkáshangyák azonnal megtámadták a kezeletlen csemetéket, hangyasavnak nevezett mérget fecskendezve a levelekbe, amelyek 24 órán belül elpusztultak. "Ezen a csemetéken a levelek többsége öt napon belül elveszett, és az elveszett csemeték aránya lényegesen magasabb volt, mint a hangyáktól kizárt csemetéké" - írják a szerzők. Ezzel szemben a Tanglefoot-tal kezelt cédrusok jól teljesítettek, akár az ördögkertben, akár azon kívül.
"Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az ördögkerteket a M. schumanniworkers termeli, nem pedig a D. hirsuta allelopátia" - következtetnek a szerzők.
Domatia
Annak kiderítésére, hogy a munkáshangyák csak a nem gazdanövényeket támadják-e meg, a tudósok úgy döntöttek, hogy utánozzák a D. hirsuta üreges szárát, az úgynevezett domatia-t, amelyek a hangyák elsődleges fészkelőhelyei. Az Artificialdomatia fóliába csomagolt kémcsövekből készült, amelyeket részben pamuttal töltöttek meg. Két cédruscsemetét műcsövekkel és anélkül ültettek az ördögkertbe két D. hirsuta facsemete közelében, egy domatia-val és egy anélkül. 24 óra elteltével az összes cédrusnövényen jelentős levélelhullás volt, de egyetlen D. hirsutas csemete esetében sem. "Arra a következtetésre jutottunk, hogy a M. schumanni csak a nem gazdanövényeket támadja meg, mint például a C. odorata, és nem támaszkodik a domatia jelenlétére, hogy különbséget tegyen gazdanövénye és más növényfajok között" - jegyzi meg a Stanford csapata.
A kémiai elemzés kimutatta, hogy a hangyák méregmirigyei által termelt egyetlen vegyület a hangyasav, egy toxin, amely számos hangyafajban gyakori, és a nevét valójában a formica-ról kapta, ami latin forant. "A levelek hangyasavval történő kezelése levélnekrózist váltott ki az összes általunk tesztelt növényen" - írják a szerzők. „Tudomásunk szerint ez az első feljegyzés arról, hogy egy hangyasavat használnak gyomirtó szerként – bár köztudott, hogy baktérium- és gombaölő tulajdonságai is vannak."
A hangyák nagyon hatékony halálos injekciót alkalmaznak, jegyzi meg Gordon, a Stanfordi biológiatudományok docense. "A rendszer két alapvető eszközt használ: a hangyasavat, amelyet sok hangyafaj használ más célokra, és az összes edényes növény alapvető keringési rendszerét" - mondja.
Az esőerdők 2002 és 2004 között végzett népszámlálása kimutatta, hogy az ördögkertek évente 0,7 százalékkal nőttek. "Ezzel a növekedési rátával úgy becsüljük, hogy a telkünk legnagyobb ördögkertje, 351 növényével, 807 éves" - összegezték a szerzők. Becsléseik szerint az atipikus kertet egyetlen hangyakolónia gondozza, akár 3 millió munkással és 15 000 királynővel, hozzátéve, hogy a többszörös királylányok jelenléte "kétségtelenül hozzájárul a kolónia élettartamához".
résépítés
"Az ördögkertek hangyák általi művelése kiváló példa a résépítésre" - mondja Frederickson. "Más fajok növényeinek elpusztításával a hangya elősegíti a D.hirsuta növekedését és megtelepedését, ezáltal több fészekhelyet szerez."
A növények a biomasszájuk növelésével és a verseny kiküszöbölésével is profitálnak – mondja Michael J. Greene társszerző, egykori sanfordi posztdoktori ösztöndíjas, jelenleg a Colorado-Denveri Egyetem biológia adjunktusa. "Ez a munka igazán figyelemre méltó példa arra, hogy a hangyák milyen hatékonyan tudják manipulálni a környezetüket, hogy elősegítsék saját túlélésüket" - teszi hozzá.
Az ördögkert akkor kezdődik, amikor egy M. schumanni királynő megtelepedik egyetlen D.hirsuta fában. A szerzők ezt írják: "Idővel a D. hirsuta facsemeték a hangyák által létrehozott növényzettől mentes területen nőnek, és a hangyatelep kitágul. hogy elfoglalja őket. M. schumanni ördöge ma otthont ad a hangyáknak a jövőben."
Frederickson új terepvizsgálatokat végez annak meghatározására, hogy a hangyák milyen vegyi jelzéseket használnak a gazdanövények és más fajok megkülönböztetésére. Elkezdte kutatni az ördögkerteket is az Amazonas nyugati részének más részein, hogy lássa, mennyire elterjedt a gyomirtó jelenség."Megan munkája egy olyan rendszert tár fel, amely elképesztő, mert a hangyák olyan nagy irányítást gyakorolnak a környezetük felett, és egyetlen fajból álló állományokat hoznak létre a Föld egyik legváltozatosabb helyén" - mondja Gordon.
A Nature tanulmány finanszírozását a Stanford Center for Evolutionary Studies, a Stanford Center for Latin American Studies, Sigma Xi, a Stanford Graduate Fellowships Program és a Kanadai NaturalSciences and Engineering Research Council biztosította.
