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Ökologie: Spezialkost für Leibwächter

Mit freier Kost und Logis entlohnen Akazien bestimmte Ameisen für ihren Wachdienst im Kampf gegen unliebsame Gäste. Doch wie verhindern die Pflanzen, dass sich nicht auch schmarotzende Verwandte der Leibgarde an ihrem Nektar laben? Das Geheimnis liegt offenbar in der Rezeptur der süßen Speise.
Es ist ein Geben und Nehmen, das die eingespielte Partnerschaft zwischen einigen Akazienarten und Ameisen auszeichnet: Während die auf Blättern und jungen Trieben patrouillierenden Insekten Fressfeinden wie Raupen, kleinen Käfern und Co nachstellen, bieten ihnen die Pflanzen als Gegenleistung eine dauerhafte Behausung in hohlen Spross-, Blatt- oder Wurzelteilen. Obendrein verköstigen sie ihre Untermieter mit extrafloralem Nektar, der ganzjährig aus Drüsen an den Blattstängeln sprudelt. Im Gegensatz zu diesen so genannten Myrmekophyten rufen andere Akazien Ameisen nur im Notfall mit flugs produziertem Nektar zu Hilfe.

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Ameisen auf Akazie | Als Gegenleistung für die Abwehr von Fressfeinden verköstigen Akazien ihre Ameisen-Leibwächter aus der Gattung Pseudomyrmex mit saccharosefreiem Nektar, der aus Drüsen an den Blattstängeln quillt. Die Rezeptur dieser süßen Belohnung ist offenbar exakt auf die Bedürfnisse der Insekten abgestimmt.
Diese begehrte Futterquelle könnten auch leicht betrügerische Parasiten anzapfen, ohne dass sie sich mit einem Service für die Pflanze revanchieren. Wie – so fragten sich Martin Heil und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie – stellen die Akazien bloß sicher, dass sie nur die treuen Leibwächter mit Nektar belohnen, die Schmarotzer aber gleichzeitig leer ausgehen?

Um dieses Rätsel zu lösen, unterzogen die Forscher verschiedene Ameisen an zwei Lokalitäten Mexikos einem Geschmackstest. In einer Art "Cafeteria" boten sie zunächst den nicht-symbiotischen Insekten – also Arten, die in der Vegetation jagen und nicht dauerhaft auf Akazien sesshaft werden – Nektar von Myrmekophyten und Nicht-Myrmekophyten an, zudem Lösungen von Glukose, Fruktose und Saccharose sowie einen Cocktail aus diesen drei Zuckern. Nachdem die eintreffenden Ameisen frei zwischen dem reichhaltigen Speiseangebot gewählt hatten, zählten die Forscher wiederholt die sich labenden Individuen – über einen Zeitraum von mindestens zwei Stunden.

Und die Futterquellen lockten unterschiedlich viele Insekten an: Deutlich bevorzugten die nicht-symbiotischen Arten den Nektar von Nicht-Myrmekophyten gegenüber dem von Myrmekophyten. Die beiden spezialisierten Akazien-Ameisenspezies Pseudomyrmex ferrugineus und P. mixtecus zeigten in vergleichbaren Experimenten hingegen einen anderen Geschmack: Sie schleckten mit Vorliebe an dem Nektar der Myrmekophyten. Offenbar stellt das Blattsekret der Ameisenpflanzen nur für die auf ihnen residierenden Partner eine leckere Speise dar, während andere Arten diese Kost verschmähen.

Aber warum ist die Nahrung der Myrmekophyten derart unattraktiv für die potenziellen Konkurrenten der Akazien bewohnenden Wachtrupps? Als wahrscheinlichen Kandidaten für die starken Geschmacksunterschiede verdächtigten die Forscher das Disaccharid Saccharose (Rohrzucker) – eine häufige Komponente des extrafloralen Nektars, auf die Ameisen gewöhnlich fliegen.

Und tatsächlich: Wie chemische Analysen offenbarten, enthält das Sekret der Nicht-Myrmekophyten neben variierenden Mengen an Glukose und Fruktose stets Saccharose. Letzterer Zucker fehlte im Nektar der Akazien-Ameisenpflanzen hingegen völlig. Fügten die Wissenschaftler diese Zutat experimentell hinzu, interessierten sich die Generalisten unter den Ameisen plötzlich verstärkt für die zuvor ignorierte Speise, für die Spezialisten wurde die Kost indes weniger anziehend.

Die Forscher enthüllten auch den zugrunde liegenden Mechanismus für den Mangel an Rohrzucker: In allen Blattnektar-Proben der Myrmekophyten-Arten wiesen sie die Aktivität des Enzyms Invertase nach, das Saccharose nach der Sekretion in Glukose und Fruktose spaltet. Offensichtlich stellen die Akazien ihren Haus-Ameisen die Kohlenhydrate quasi vorverdaut zur Verfügung. Und diese Nektar-Rezeptur ist auf die Bedürfnisse der Pseudomyrmex-Arten exakt zugeschnitten, denn in deren Verdauungstrakt ist nahezu keine Invertase-Aktivität zu verzeichnen.

"Diese Anpassung erlaubt den Pflanzen, ihren ansässigen Partnern eine wertvolle Nahrungsquelle darzubieten, die nur selten von unspezialisierten Konkurrenten ausgebeutet wird", betonen die Wissenschaftler um Heil. "Wir haben herausgefunden, dass selbst die An- oder Abwesenheit einer anscheinend einfachen und gewöhnlichen Verbindung wie Saccharose als ein Filter genutzt werden kann, um eine spezifische symbiotische Beziehung zu stabilisieren."
23.04.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 23.04.2005

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