Ameisenverbreitung bei Früchten und Samen

Myrmekochore Diasporen (d.h. Ausbreitungseinheiten) sind weltweit von mehr als 70 Familien der Blütenpflanzen bekannt (BEATTIE 1983). Diasporen, die durch Ameisen verbreitetet werden, haben verschieden gestaltete Anhängsel, sog. "Elaiosomen" (von griechisch elaion = Öl und soma = Körper), deren Attraktivität für Ameisen der schwedische Forscher SERNANDER (1906) in experimentellen Studien als erster belegt hat. Seine "Monographie der europäischen Myrmekochoren" ist bis heute das ausführlichste Werk für europäische ameisenverbreitete Pflanzen. Neuere Studien zeigen, daß die Elaiosomen Fette, Proteine, Zucker und Vitamine enthalten und somit eine wertvolle Nahrungsquelle für Ameisen darstellen. Ob und inwieweit chemischen Unterschiede in der Inhaltsstoffzusammensetzung von Elaiosom und Same bestehen, wurde bisher allerdings nur in einer einzigen Studie über australische Myrmekochoren verglichen (HUGHES et al. 1994). Die Unterschiede der chemischen Zusammensetzung von Elaiosom und Samen sind jedoch eine wichtige Information, ob ameisenverbreitete Diasporen an die Ernährungsbedürfnisse ihrer Verbreiter angepaßt sind. Sie spielt eine Schlüsselrolle im Verständnis der Evolution dieser Ameisen/Pflanzen Interaktion. In der folgenden Studie sollen durch chemische Analysen von Samen und Anhängseln, durch Experimente zum Verhalten der Ameisen im Labor und durch Keimversuche folgende Fragen untersucht werden: (1) Welche Unterschiede bestehen in der Aminosäuren-, Fett-, Protein-, und Zuckerzusammensetzung zwischen Elaiosomen und Samen mitteleuropäischer Pflanzen? (2) Welche Komponenten sind (a) typisch für die Elaiosomen, welche typisch für die Samen, und (b) weist die Zusammensetzung der Elaiosomen signifikante jahreszeitliche Unterschiede auf? (3) Was passiert mit den Diasporen? In welchem Ausmaß (a) verbleiben Samen und Früchte im Ameisennest, (b) werden sie gefressen, (c) werden sie zerstört, oder (d) auf die Erdoberfläche zurückgebracht? (4) Welche Rolle spielt für die Keimung (a) das Entfernen des Elaiosoms und (b) der Kontakt mit den fungiziden Substanzen, die Ameisen abscheiden? Die Ergebnisse der hier vorgestellten Studie wird einige Antworten geben können, die das Verständnis dieser Ameisen/Pflanzen Interaktionen weiterbringen und einige wichtige Fragen zur Evolution dieser außergewöhnlichen Ausbreitungsart beantworten:

Unter den wirbellosen Tieren, die Früchte und Samen ausbreiten, spielen die bei vielen Menschen ungeliebten Ameisen die wichtigste Rolle. Die meisten der durch Ameisen verbreiteten Früchte und Samen besitzen ein fleischiges, oft fetthaltiges weisses Anhängsel, das auch "Elaiosom" genannt wird (aus dem Griechischen elaion = Öl, soma = Körperchen). Die Ameisen tragen die Früchte oder Samen in ihr Nest, wo das fleischige Anhängsel gefressen wird, ohne den Embryo oder das Samenspeichergewebe zu zerstören. Danach werden die Früchte und Samen aus dem Nest entfernt und entweder auf oberirdische Abfallhaufen transportiert, oder unterirdisch in Abfallkammern deponiert. Ameisenverbreitung ist bei mehr als 80 verschiedenen Pflanzenfamilien bekannt und umfasst mehr als 3000 Arten. Am häufigsten ist das Phänomen in den Trockengebieten Australiens und Südafrikas, aber auch in Mitteleuropa und dem östlichen Nordamerika sind ameisenverbreitete Arten zu finden, wenngleich in weit geringerer Anzahl. Die grosse Zahl unterschiedlicher Familien, in denen ameisenverbreitete Früchte und Samen vorkommen, macht deutlich, dass diese Verbreitungsweise im Laufe der Evolution mehrfach unabhängig voneinander entstanden sein muss. In unserem Projekt haben wir die chemische Zusammensetzung der Samen einerseits, und dazugehörigen Elaiosomen andererseits untersucht, um herauszufinden, ob eine Anpassung an die Nahrungsbedürfnisse der Ameisen stattgefunden hat. Wir fanden heraus, dass in den Elaiosomen (1) wesentlich mehr freie Aminosäuren zu finden sind, die schnell verstoffwechselt und zu Proteinen umgebaut werden können, (2) weisen die Elaiosomen wesentlich grössere Mengen an essentiellen Fettsäuren wie Ölsäure, Palmitin-, Palmitolein- und Stearinsäure auf, und (3) haben sie sehr viel mehr stickstoffhaltige Aminosäuren, sodass die Elaiosomen eine wertvolle Stickstoffquelle darstellen. Wie wir herausfinden konnten, wird das Anhängsel vor allem als "Babynahrung" für die jungen Larven verwendet, die vor allem im Frühling, wenn Nahrung knapp ist, zahlreich heranwachsen. Wir nehmen daher an, dass dies mit ein Grund ist, warum in Mitteleuropa vor allem Frühjahrsblüher Elaiosomen bilden: im Frühling ist durch Nahrungsknappheit eine wesentlich höhere Ausbreitungsrate gegeben als im Sommer oder Herbst.