Για να διαδώσουν τους σπόρους τους όσο το δυνατόν ευρύτερα και περισσότερο, τα φυτά χρησιμοποιούν συχνά τη βοήθεια των ζώων. Σε άλλα, συμπεριλαμβανομένων των καλλιεργημένων οπωροφόρων δένδρων, οι σπόροι καταπιούνται από σαρκοφάγα και βλαστάνουν αφού αφήσουν το σώμα του ζώου με περιττώματα ή ρήξη.
Ωστόσο, οι σπόροι δεν διανέμονται μόνο από σπονδυλωτά. Ο ρόλος των μυρμηγκιών είναι επίσης μεγάλος σε αυτό.
Μυρμήγκια - διανομείς σπόρων
Οι βιολόγοι μόλις αρχίζουν να καταλαβαίνουν τους εξειδικευμένους μηχανισμούς που θέτουν τα μυρμήγκια μεταξύ των κύριων παραγόντων στην εξάπλωση των φυτών σε όλο τον κόσμο. Τα φυτά που εγκαθίστανται από μυρμήγκια βρίσκονται σε διάφορα οικοσυστήματα σε όλες τις ηπείρους εκτός από την Ανταρκτική. Τώρα περισσότερα από 3000 είδη ανθοφόρων φυτών από 60 οικογένειες είναι γνωστά, εξαπλώνονται με αυτόν τον τρόπο, και αυτός ο κατάλογος αναπληρώνεται.
Μεταξύ των φυτών και των μυρμηγκιών που μεταφέρουν τους σπόρους τους, σχηματίζεται πραγματικός αμοιβαισμός, δηλαδή αμοιβαία επωφελείς σχέσεις. Ο αμοιβαισμός προέκυψε ανεξάρτητα σε τόσες πολλές ομάδες φυτών, οι οποίες, προφανώς, μπορούμε να μιλήσουμε για την ισχυρή, επαναλαμβανόμενη επανειλημμένη κατά την εξέλιξη της πίεσης της επιλογής, συμβάλλοντας στην εμφάνισή της. Η διαδικασία της φυσικής επιλογής που σχετίζεται με τον αμοιβαισμό μεταξύ φυτών και ζώων, την εξέλιξη των ειδικών σχέσεων αυτού του είδους και τα περιβαλλοντικά οφέλη που δημιουργούνται από αυτά είναι το αντικείμενο αυτού του άρθρου.
Μηχανισμοί κατανομής σπόρων με τη συμμετοχή μυρμηγκιών
Υπάρχουν δύο διαφορετικοί μηχανισμοί για τη διανομή των φυτικών σπόρων με τη συμμετοχή μυρμηγκιών. Το πρώτο οφείλεται στην ατελή συμπεριφορά των μυρμηγκιών θεριστών, τα οποία συλλέγουν σπόρους σε μεγάλες ποσότητες και τους σύρουν στις φωλιές τους και στη συνέχεια τους τρώνε. Αυτά τα έντομα χάνουν μερικούς από τους σπόρους τους στην πορεία, και μερικά από αυτά τοποθετούνται σε υπόγειους αποθηκευτικούς χώρους, αλλά στη συνέχεια δεν τους επισκέπτονται. Τέτοιοι σπόροι βλασταίνουν και το φυτό εμφανίζεται σε νέα μέρη.
Δεδομένου ότι τα μυρμήγκια τρώνε ωστόσο περισσότερους σπόρους από ό, τι πέφτουν ή αποτυγχάνουν ανεπιτυχώς, ο περιγραφόμενος μηχανισμός είναι πολύ πιο ευεργετικός για τα μυρμήγκια παρά για τα φυτά που χάνουν το μεγαλύτερο μέρος των σπόρων. Ως εκ τούτου, η απόσταση των σπόρων από τα μυρμήγκια θεριστή πρέπει να αποδοθεί σε παρενέργειες της διατροφής των σπόρων και όχι στον αμοιβαισμό. Το αποτέλεσμα αυτού του μηχανισμού περιορίζεται σχεδόν αποκλειστικά σε άνυδρες περιοχές.
Mirmekohoriya
Θα μας ενδιαφέρει ο δεύτερος μηχανισμός κατανομής σπόρων, ουσιαστικά διαφορετικός από τον πρώτο και με πολύ μεγαλύτερη σημασία στη φύση. Τα φυτά συμμετέχουν σε αυτόν τον μηχανισμό, στον οποίο αναπτύσσονται τα λεγόμενα ελαιοσώματα - σχηματισμοί που περιέχουν λίπος γειτονικά ή προσκολλημένοι στον σπόρο. Τα ελιοσώματα χρησιμεύουν ως δόλωμα για τα μυρμήγκια και μεταφέρουν σπόρους μαζί με τα ελιοσώματα στη φωλιά τους. Εκεί, οι κάτοικοι της αποικίας τρώνε το ελαιόσωμα και απορρίπτουν το σπόρο χωρίς να το βλάψουν.
Ταυτόχρονα, το φυτό δεν χρειάζεται να θυσιάσει τους σπόρους του για να ταΐσει τα μυρμήγκια. Τέτοιες σχέσεις, που ονομάζονται μυρμοχώρια (από το ελληνικό «μυρμήξυ» - μυρμήγκι και «χορωδία» - προχωρώντας, εξαπλώνονται), μπορεί προφανώς να θεωρηθεί αληθινός αμοιβαισμός, καθώς είναι ωφέλιμες τόσο για τα μυρμήγκια που σέρνουν τους σπόρους όσο και για τα φυτά που σχηματίζουν ελαιόσωμα.
Ελιόσωμα Εξέλιξη
Κατά την εξέλιξη, τα ελιοσώματα ως δόλωμα για τα μυρμήγκια εμφανίστηκαν επανειλημμένα σε διάφορες φυτικές οικογένειες. Είναι πολύ συχνές στη βλάστηση των υγρών δασών της Ευρώπης και της ανατολικής Βόρειας Αμερικής, στις κοινότητες ξηρών θάμνων της Ανατολικής Αυστραλίας και στις φυτικές κοινότητες στη νότια Αφρική.
Τις περισσότερες φορές στην οικογένεια, μόνο ορισμένα είδη εξαπλώνονται από μυρμήγκια. Για παράδειγμα, στο τεράστιο γένος του Carex sedges, μόνο λίγα είδη έχουν ελιοσώματα που παρέχουν, όπως έχει δειχθεί, την εξάπλωση των σπόρων από τα μυρμήγκια. Πολλά άλλα είδη του ίδιου γένους εγκαθίστανται χρησιμοποιώντας νερό ή σπονδυλωτά.Μεταξύ των φυτών του γένους Trillium, τα οποία διακρίνονται από μεγάλα άνθη, σε ορισμένα είδη οι σπόροι είναι εξοπλισμένοι με ελαιόσωμα και εξαπλώνονται από μυρμήγκια, ενώ σε άλλες μορφές τα φρούτα είναι σαρκώδη και η καθίζηση γίνεται μέσω σπονδυλωτών. Αυτά τα παραδείγματα, λαμβανόμενα από φυλογενετικώς πολύ απομακρυσμένες ομάδες, δείχνουν ότι η μυρμοκορία μπορεί να εμφανιστεί ανεξάρτητα μέσα σε ένα συγκεκριμένο γένος.
Η εξάπλωση των μυρμοχωρίων
Το πρώτο myrmecochoria μελετήθηκε λεπτομερώς από τον βοτανολόγο Johan Rutger Cernander του Πανεπιστημίου της Ουψάλα στη Σουηδία. το 1906, δημοσίευσε μια ανασκόπηση των φυτών μυρκοκορέας της ευρωπαϊκής χλωρίδας. Χρησιμοποιώντας μια ποσοτική πειραματική προσέγγιση, ο Cernander καθόρισε τη μεγάλη σημασία του μύρου-mechoria για τους περισσότερους ευρωπαϊκούς τύπους βλάστησης. Τα αποτελέσματα πολλών από τα πειράματά του με διάφορα είδη φυτών έδειξαν ότι, με τη δυνατότητα επιλογής, τα μυρμήγκια προτιμούν τους σπόρους με τα ελιοσώματα.
Παρόλο που η μελέτη των φυτών myrmecochora ξεκίνησε στην Ευρώπη, οι βοτανολόγοι εξέτασαν σύντομα τη βλάστηση άλλων ηπείρων. Σταδιακά, τα φυτά της Βόρειας και της Νότιας Αμερικής προστέθηκαν στη λίστα των μυρμοκορίων. Στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική, τα περισσότερα από αυτά είναι ποώδη φυτά υγρών φυλλοβόλων φυλλοβόλων δασών (ο Κέρναντερ ήταν ο πρώτος που παρατήρησε αυτό το μοτίβο). Στη Λατινική Αμερική, τα μυρμήγκια απλώνουν τους σπόρους πολλών βοτάνων, επιφύτων και αμπέλων του τροπικού τροπικού δάσους.
Τα Mirmecochores είναι ιδιαίτερα πολυάριθμα στην Αυστραλία και τη νότια Αφρική, όπου αντιπροσωπεύονται κυρίως από σκληρούς φυλλώδεις θάμνους που αναπτύσσονται σε ξηρά εδάφη φτωχά σε θρεπτικά συστατικά. Το 1975, ο R. Berg από το Πανεπιστήμιο του Όσλο δημοσίευσε τα αποτελέσματα της έρευνάς του, σύμφωνα με το οποίο στην Αυστραλία περίπου 1,5 χιλιάδες είδη από 87 γένη φυτών διανέμονται με τη συμμετοχή μυρμηγκιών. Στις συγκεκριμένες φυτικές κοινότητες της Νότιας Αφρικής, που ονομάζονται "finbosh", υπάρχουν περισσότερα από χίλια είδη ειδών myrmecochor. Οι συνεχιζόμενες μελέτες για τον ζωντανό κόσμο των τροπικών θα αναπληρώσουν αναμφίβολα σημαντικά αυτόν τον κατάλογο.
Ποικιλία των ελαιοσωμάτων
Η ταξινομική ποικιλότητα φυτών με ελαιοσώματα αντιστοιχεί στην ευρύτερη ποικιλία φυτικών ιστών που έχουν μετατραπεί σε δομές για την προσέλκυση μυρμηγκιών. Σε διάφορα είδη, για παράδειγμα, το Dicentra cucullaria, ένα ελαιόσωμα σχηματίζεται από ένα υπερβολικό τμήμα του στρώματος σπόρου. Σε άλλα είδη, ιδίως σε συκώτι που ανθίζουν την άνοιξη και αναπτύσσονται στην ανατολική Βόρεια Αμερική, τα ελιοσώματα προέρχονται από ένα μέρος του τοιχώματος των ωοθηκών που περιβάλλει τον σπόρο. Στο γένος Carex, τα γλυκοσώματα προκύπτουν από βρακτό ιστό που περικυκλώνει την ωοθήκη. Οι περιπτώσεις είναι γνωστές όταν ορισμένα άλλα όργανα ανθοφόρων φυτών γίνονται ελαιόσωμα.
Η ποικιλομορφία της προέλευσης των ελιοσωμάτων είναι ένα καλό παράδειγμα συγκλίνουσας εξέλιξης, καταδεικνύοντας πώς δομές διαφόρων σχημάτων και λειτουργιών μπορούν να μετασχηματιστούν στη διαδικασία της φυσικής επιλογής και να αποκτήσουν τον ίδιο σκοπό από περιβαλλοντική άποψη. Στην περίπτωση των ελαιοσωμάτων, οι φυτικοί ιστοί που έπαιξαν αρχικά το ρόλο της προστασίας έναντι φυτοφάγων εντόμων ή άλλων παραγόντων, που έχουν υποστεί βιοχημικές και δομικές αλλαγές, μετατράπηκαν σε δολώματα τροφής για μυρμήγκια.
Η σύνθεση του ελαιοσώματος
Τα ελιοσώματα αποτελούνται από πολύ μεταλλαγμένα κύτταρα που περιέχουν μεγάλα κενοτόπια - κοιλότητες εγκλεισμένες σε μεμβράνες γεμάτες με ένα μείγμα διαφόρων θρεπτικών ουσιών. Έχοντας μελετήσει ένα ευρύ φάσμα φυτών myrmecochore, ο A. Brzezinski από το Πανεπιστήμιο του Μονάχου διαπίστωσε ότι τα ελιοσώματα περιέχουν ένα πλούσιο σετ λιπών, λιπαρών οξέων και άλλων ουσιών απαραίτητων για τα ζώα. Έτσι τα μυρμήγκια μπορούν να χρησιμοποιούν τα ελιοσώματα ως τροφή.
Τα περισσότερα μυρμήγκια είναι παμφάγα: τρώνε έντομα και διάφορα φυτικά και ζωικά υλικά που βρίσκονται στην επιφάνεια του εδάφους. Τα ελιοσώματα και οι σπόροι που συνδέονται με αυτά πρέπει να μιμούνται χημικά τον ζωικό ιστό, γεγονός που προκαλεί τα μυρμήγκια να τα αρπάξουν.
Τροφές για τα μυρμήγκια
Τα ελιοσώματα μπορεί επίσης να περιλαμβάνουν και άλλα χημικά συστατικά που προκαλούν τροφή συμπεριφοράς των μυρμηγκιών. Η D. Marshall του Πανεπιστημίου του Νέου Μεξικού και οι συνεργάτες της απομόνωσαν μια συγκεκριμένη ουσία, το πολικό λιπίδιο 1,2-διολεΐνη, το οποίο είναι ελκυστικό για τα μυρμήγκια, από τα ελαιοσώματα της ευρωπαϊκής αρωματικής βιολέτας (Viola odorala). Μια παρόμοια ένωση βρέθηκε στα ελαιοσώματα δύο αυστραλιανών θάμνων - Acacia myrtifolia και Teratheca stenocarpa.
Η αξία αυτών των ουσιών για τα μυρμήγκια δεν είναι ακόμη εντελώς σαφής, αλλά η παρουσία τους σε φυτά μυρμηγκιών σε αντίθετες πλευρές του πλανήτη υποδηλώνει ότι υπήρξε συγκλίνουσα εξέλιξη. Επιπλέον, αυτή η ομοιότητα υποδηλώνει μια ενδιαφέρουσα υπόθεση ότι τα ελιοσώματα μπορούν να προκαλέσουν τα μυρμήγκια όχι μόνο να συλλέξουν τρόφιμα, αλλά και άλλες συγγενείς συμπεριφορές. Έτσι, είναι γνωστό ότι το ελαϊκό οξύ προκαλεί μερικά μυρμήγκια να απομακρύνουν τα νεκρά ζώα από τη φωλιά. Είναι πιθανό τα ελαιοσώματα που περιέχουν αυτήν την ουσία να παρασύρονται από μυρμήγκια για τον ίδιο λόγο.
Αποτελεσματική κατανομή σπόρων σε μυρμοκοχόρρους
Εκτός από τα δολώματα τροφίμων - τα ελιοσώματα - τα φυτά myrmecochore έχουν μερικές φορές και άλλες μορφολογικές συσκευές που διευκολύνουν την είσοδο των σπόρων σε μέρη που επισκέπτονται τα μυρμήγκια. Σε ορισμένα φυτά, τα στελέχη και οι βλαστοί που φέρουν τους καρπούς είναι τόσο λεπτά και εύκαμπτα που όταν οι σπόροι ωριμάζουν, λυγίζουν σχεδόν στο έδαφος, με τον τρόπο να αναζητούν τροφή μυρμηγκιών.
Άλλα φυτά έχουν υποστεί βαθύτερες μορφολογικές αλλαγές. Για παράδειγμα, στην οροφή του Carex umbellate, ο βλαστός με άνθη είναι πολύ κοντός και οι σπόροι (μαζί με τους ιστούς που τους περιβάλλουν) ωριμάζουν στο ίδιο το έδαφος, έτσι ώστε να παραμένουν πάντα στο επίπεδο όπου τα μυρμήγκια αναζητούν το φαγητό τους.
Οι μορφολογικές αλλαγές στο Trillium petiolatum, που αναπτύσσονται στη δυτική Βόρεια Αμερική, είναι ακόμη πιο έντονες. Τα περισσότερα είδη του γένους Trillium έχουν ένα λουλούδι και τρία φύλλα που βρίσκονται στην κορυφή ενός ψηλού στελέχους (έως 30 cm). Και στο Trillium petiolatum, ένα μεγάλο, αξιοσημείωτο λουλούδι σχηματίζεται πολύ κοντά στο έδαφος, και υπάρχουν σπόροι που είναι εξοπλισμένοι με ελιοσώματα ωριμάζουν σε ένα προσιτό μέρος για τα μυρμήγκια.
Επιπλέον, εάν το Trillium petiolatum, όπως και άλλα είδη του ίδιου γένους, είχε φύλλα στριμωγμένα κάτω από ένα λουλούδι, θα εμφανίζονταν απευθείας στην επιφάνεια του εδάφους. Ωστόσο, σε αυτό το είδος, αν και τα φύλλα προσκολλώνται στο στέλεχος στο συνηθισμένο μέρος, δηλαδή κάτω από το λουλούδι, οι λεπίδες των φύλλων κάθονται στο τέλος των μακριών μίσχων που σηκώνουν τα φύλλα πάνω από το λουλούδι έτσι ώστε να είναι πιο βολικές για τη φωτοσύνθεση. Εν συντομία, η τυπική «αρχιτεκτονική» του γένους Trillium του φυτού αντιστρέφεται. Προκειμένου να δοθεί μια λογική εξελικτική εξήγηση για αυτήν τη μορφή του T. petiolatum, πρέπει να υποτεθεί ότι η κατανομή των σπόρων από τα μυρμήγκια παρέχει τεράστια οφέλη.
Για πιο αποτελεσματική κατανομή των σπόρων στα μυρκοκοχέρια, οι χρόνοι ωρίμανσής τους μπορεί επίσης να αλλάξουν. Σε εύκρατες ζώνες στα περισσότερα από αυτά τα φυτά, οι σπόροι και τα ελιοσώματα ωριμάζουν στις αρχές της άνοιξης. Αυτή τη στιγμή, τα πτώματα των εντόμων, που συχνά αποτελούν τη βάση της διατροφής των μυρμηγκιών, είναι πολύ λιγότερο κοινά από ό, τι το καλοκαίρι, όταν ο αριθμός των εντόμων αυξάνεται πολλές φορές. Έτσι, τα φυτά στα οποία εμφανίζονται ώριμα ελιοσώματα την άνοιξη θα αντιμετωπίσουν λιγότερο ανταγωνισμό για την προσοχή των μυρμηγκιών τροφής και οι σπόροι τους θα μεταφέρονται συχνότερα από ό, τι το καλοκαίρι ή το φθινόπωρο.
Η επικράτηση των ελατηρίων Myrmecochores μπορεί να εξηγηθεί από τη δράση της φυσικής επιλογής, η οποία ευνόησε την πρώιμη ωρίμανση των σπόρων και των ελαιοσωμάτων. Φυσικά, άλλοι παράγοντες μπορούν επίσης να συμβάλουν στον υψηλό μεταβολικό ρυθμό των ποωδών φυτών των δασών στις αρχές της άνοιξης - συγκεκριμένα, την αφθονία του ηλιακού φωτός στο επίπεδο του εδάφους πριν ανοίξει η κορώνα του δέντρου. Είναι πιθανό οι ιδιαιτερότητες της τροφής των μυρμηγκιών να αποτελούν μόνο έναν πρόσθετο παράγοντα πίεσης επιλογής, ενισχύοντας την ανάπτυξη των φυτών myrmecochora στις αρχές της άνοιξης.
Μυρμήγκια που μαζεύουν σπόρους
Τα μυρμήγκια που συλλέγουν σπόρους αποτελούν μια μάλλον «ετερόκλητη» ομάδα. Πολλά από αυτά, κρίνοντας από διάφορα σημεία, προφανώς θα πρέπει να είναι σαρκοφάγα. Ο K. Horwitz από το Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι έδειξε, για παράδειγμα, ότι στο νότιο τμήμα του Μεξικού οι σπόροι Calathea μεταφέρονται από μυρμήγκια από τα γένη Odontomachus και Pachyeondyla, τα οποία έχουν ισχυρά τσιμπήματα και μεγάλα μανδύα για να αντιμετωπίσουν τα ζωντανά θηράματα.
Παρ 'όλα αυτά, αυτά τα μυρμήγκια συλλέγουν σπόρους πολύ ενεργά και τους μεταφέρουν στη φωλιά τους, όπου διαχωρίζουν τα ελιοσώματα από τους σπόρους και τα τροφοδοτούν στις προνύμφες. Μπορεί να αποδειχθεί ότι ορισμένες χημικές ενώσεις που περιέχονται στα ελαιοσώματα είναι το ίδιο ερέθισμα για τα μυρμήγκια με αυτά.
Τύποι μυρμηγκιών που διαδίδουν σπόρους
Οι σπόροι διαδίδονται και εκπροσωπούν πολλά άλλα γένη. Στα δάση της εύκρατης ζώνης της Ευρώπης και της Βόρειας Αμερικής, αυτά είναι συνήθως η Formica, η Myrmica και η Aphaenogaster, και είδη των γενών Rhyti-doponera, Pheidole και Iridomyrmex διαδραματίζουν τον πιο σημαντικό ρόλο στους φράκτες της νοτιοανατολικής Αυστραλίας. Ακόμα και αυτά τα τυπικά μυρμήγκια που τρώνε δημητριακά όπως ο Messor, Pogonomyrmex και ο yeromessor, υπό ορισμένες συνθήκες, όπως αποδείχθηκε, χρησιμεύουν ως φορείς σπόρων.
Με τη μέθοδο μυρωδιάς εγκατάστασης του φυτού, η άμεση έννοια είναι να προσελκύσετε όσο το δυνατόν περισσότερα μυρμήγκια. Κατά κανόνα, αρκετά είδη μυρμηγκιών βρίσκονται στο ίδιο μέρος, οπότε εάν ένα φυτό έχει μια μέθοδο προσέλκυσης μόνο ενός από αυτά, χάνει σαφώς πολλά οφέλη. Στην πραγματικότητα, μεταξύ των χιλιάδων γνωστών σε όλο τον κόσμο ειδών φυτικών ειδών που είναι γνωστά στην επιστήμη, δεν υπάρχει ούτε ένα για το οποίο θα μπορούσε να ειπωθεί με βεβαιότητα ότι είναι προσανατολισμένο σε οποιοδήποτε από τα μυρμήγκια.
Ομοίως, δεν υπάρχουν ενδείξεις για την εξειδίκευση οποιουδήποτε είδους μυρμηγκιών σε ένα συγκεκριμένο είδος φυτού myrmecochor. Αυτή η έλλειψη εξειδίκευσης έρχεται σε αντίθεση με την εκτεταμένη εξειδίκευση των ειδών της σχέσης μεταξύ εντόμων και φυτών στις τροπικές περιοχές, η οποία συχνά έχει μεγάλη σημασία για την επικονίαση. Από αυτή την άποψη, το φαινόμενο των μυρμοκορίων πρέπει να θεωρηθεί το αποτέλεσμα της εξέλιξης των φυτών και όχι η συν-εξέλιξη των φυτών και των εντόμων. Από την «άποψη» των μυρμηγκιών, το ελαιόσωμα πρέπει να είναι το ίδιο φαγητό που πρέπει να φέρεται στο σπίτι, μόνο σε μια ειδική συσκευασία.
Γιατί τα μυρμήγκια διανέμουν σπόρους;
Σε τελική ανάλυση, όπου αναπτύσσονται μυρκοκοκκίδες, κατά κανόνα, βρίσκονται επίσης εκπρόσωποι πολλών άλλων ομάδων εντόμων. Ωστόσο, για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική διασπορά των φυτών, απαιτούνται έντομα που θα μεταφέρουν σπόρους σε μεγάλη απόσταση χωρίς να τους καταστρέφουν. Αυτή η απαίτηση ικανοποιείται μόνο από κοινωνικά έντομα, τα οποία μεταφέρουν τρόφιμα στη φωλιά τους και δεν τα τρώνε επί τόπου. Συνήθως, τα άτομα που εργάζονται εξετάζουν και αποπλέουν μια συγκεκριμένη περιοχή γύρω από τη φωλιά (μυρμηγκοφωλιά) και στη συνέχεια σύρουν ό, τι εδώδιμο για να ταΐσουν τις προνύμφες. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εξέλιξη της κοινωνικής συμπεριφοράς μεταξύ των μυρμηγκιών τα προετοίμασε (δηλαδή τα έκανε κατάλληλα εκ των προτέρων) για την αποτελεσματική διανομή των σπόρων.
Τα μυρμήγκια έχουν επίσης άλλα χαρακτηριστικά κατάλληλα για το ρόλο των διανομέων σπόρων. Στα περισσότερα ενδιαιτήματα, τα μυρμήγκια ανήκουν στα πολυάριθμα έντομα. αναζητούν εντατικά τροφή στην επιφάνεια του εδάφους καθ 'όλη τη διάρκεια της φυτικής βλάστησης. Έχοντας ανακαλύψει μια νέα πηγή τροφής, τα μυρμήγκια κινητοποιούν άλλα άτομα που εργάζονται για να συλλέξουν όσο το δυνατόν περισσότερη τροφή. Αν υπάρχει ένα μέρος, ιδιαίτερα πλούσιο σε φαγητό, μπορούν ακόμη και να μετακινηθούν εκεί με ολόκληρη τη φωλιά. Όλες αυτές οι συμπεριφορές είναι ωφέλιμες για φυτά που μοιάζουν με μύρο που επιδιώκουν να διαδώσουν τους σπόρους τους.
Δεδομένου ότι η μυρμοκορία βρίσκεται σε όλο τον κόσμο σε μια μεγάλη ποικιλία ενδιαιτημάτων, οι οικολόγοι αναρωτιούνται εάν υπάρχουν κοινά μοτίβα στα εξελικτικά πλεονεκτήματα που αποκομίζουν τα φυτά λόγω αυτού του φαινομένου. Και πρόσφατα, μια σειρά από πειράματα πεδίου και εργαστηρίου αποκάλυψαν πώς η ελκυστικότητα των σπόρων για τα μυρμήγκια αυξάνει την επιβίωση και την γονιμότητα των ειδών φυτών myrmecochor.
Τα οφέλη για τα φυτά από την εξάπλωση των σπόρων από τα μυρμήγκια
Η επέκταση των ορίων της περιοχής είναι το κύριο όφελος για το φυτό από την εξάπλωση των σπόρων από τα μυρμήγκια. Συχνά τα μυρμήγκια φέρουν σπόρους μόνο ένα μέτρο ή δύο, αλλά οι κινήσεις καταγράφονται σε απόσταση 70 μέτρων.Έτσι, χάρη στα μυρμήγκια, τα φυτά έχουν την ευκαιρία να κατοικήσουν νέες περιοχές. Η διασπορά ενός πληθυσμού μειώνει την πιθανότητα εξαφάνισης λόγω τοπικών αλλαγών στο περιβάλλον. Κάθε είδος μυρμηγκιών μπορεί να προσφέρει αυτό το πλεονέκτημα ανεξάρτητα από τις συνήθειες φωλιάς του.
Χάρη στα μυρμήγκια, οι πιθανότητες επιβίωσης των σπόρων μπορεί επίσης να αυξηθούν, καθώς παρασύρονται από το μητρικό φυτό και η σκιά του δεν θα εμποδίσει την ανάπτυξη φυτωρίων. Ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, συγκεκριμένα ο Handle, πραγματοποίησε το ακόλουθο πείραμα. Οι σπόροι του ιζήματος Carex peduncula (α, αριστερά κάτω από το μητρικό φυτό, έδωσαν φυτά με μόνο τρία φύλλα και από τους σπόρους που αφαιρέθηκαν από κάτω, τα φυτά αναπτύχθηκαν με μέσο όρο 89 φύλλα ταυτόχρονα. Επιπλέον, οι σπόροι που μετακινήθηκαν ήταν πολύ πιο παραγωγικό: μόνο έδωσαν φυτά που άνθισαν το επόμενο καλοκαίρι.
Η μετακίνηση των σπόρων από τα μυρμήγκια μειώνει τον ανταγωνισμό όχι μόνο μεταξύ των φυτών και του μητρικού φυτού, αλλά και μεταξύ φυτών διαφορετικών ειδών. Έτσι, στα πειράματα της Handle με τρία είδη Carex (εκ των οποίων το ένα ήταν Mirmekohor), το οποίο αναπτύχθηκε σε έναν βιότοπο, η παρουσία άλλων καταβόθρων παρενέβη στο είδος Myrmecohor και αναπτύχθηκε μόνο καλά.
Δεδομένου ότι τα τοπικά μυρμήγκια ενδιαφερόταν μόνο για σπόρους με ελιοσώματα, φυσικά πήραν τους σπόρους του Mirmekochor sedge στις φωλιές τους. Λόγω αυτού, το είδος myrmechor μπόρεσε να μονοπωλήσει σε αυτούς τους οικοτόπους εκείνες τις περιοχές όπου υπήρχαν πολλές μυρμηγκοφωλιές (για παράδειγμα, σε σάπιο ξύλο). Εδώ δεν χρειάστηκε να ανταγωνιστεί με άλλα είδη Carex για χώρο, φως, θρεπτικά συστατικά και άλλους βασικούς πόρους. Η Mirmekohoriya θα ήταν αποτελεσματική παρουσία εκπροσώπων πολλών άλλων γενών, τα φυτά των οποίων ανταγωνίζονται για ένα «μέρος στον ήλιο».
Ακόμη μεγαλύτερες απώλειες από ό, τι από τον ανταγωνισμό, οι σπόροι και τα σπορόφυτα υποφέρουν λόγω της κατανάλωσής τους από ζώα, ιδίως πουλιά και μικρά τρωκτικά, για τα οποία οι σπόροι αποτελούν τη βάση της διατροφής. Επιπλέον, όπως γνωρίζει οποιοσδήποτε κηπουρός, τα σαλιγκάρια και οι γυμνοσάλιαγκες καταστρέφουν επίσης τα φυτά.
Σε ορισμένες περιοχές του πλανήτη, έχει μελετηθεί η πιθανότητα ότι η παρουσία σπόρων στους μυρμηγκιές τους προστατεύει από την κατανάλωση τουλάχιστον από ορισμένα ζώα που τρώνε κόκκους. Σύμφωνα με μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στα δάση της Δυτικής Βιρτζίνια και σε υποαλπικά λιβάδια τεμ. Οι σπόροι του Κολοράντο τοποθετούνται σε μικρές πλατφόρμες, προστατευμένοι από τη διείσδυση των μυρμηγκιών, σχεδόν αναπόφευκτα τρώγονται κατά τη διάρκεια της ημέρας. Εάν τα μυρμήγκια δεν είχαν μπλοκαριστεί, οι σπόροι με ελαιόσωμα έπεσαν γρήγορα στις υπόγειες αποθήκες τους. Ο Turnbell από το Πανεπιστήμιο Macquarie στην Αυστραλία έδειξε ότι στο Viola nuttallii, που αυξάνεται στο Κολοράντο, η εποχική και καθημερινή δυναμική της απελευθέρωσης σπόρων αντιστοιχεί σε περιόδους μέγιστης δραστηριότητας μυρμηγκιών.
Ίσως η πιο ενδιαφέρουσα κατάσταση είναι η κατανάλωση σπόρων σε ερείκη κοινότητες και δασικές εκτάσεις της Αυστραλίας, όπου το κυρίαρχο στοιχείο της βλάστησης είναι σκληροί θάμνοι (sclerophylls), και τα πιρούνια myrmecochor είναι αρκετά πολυάριθμα, όπως και τα σαρκοφάγα ζώα. Είναι ειρωνικό ότι το κύριο είδος που τρώει κόκκους εδώ είναι μυρμήγκια. Κρίνοντας από τα αποτελέσματα ενός από τα πιο πρόσφατα έργα του L. Hughes (επίσης από το Πανεπιστήμιο Macquarie), σε μια τέτοια κοινότητα η τύχη ενός πεσμένου σπόρου εξαρτάται από το ποιος το βρει για πρώτη φορά - ένα «χρήσιμο» μυρμήγκι που μεταφέρει σπόρους ή «επιβλαβές» που τους τρώει. Εάν ο σπόρος έχει ένα ελαιόσωμα, τότε είναι πιο πιθανό ότι το «χρήσιμο» μυρμήγκι θα το παραλάβει πριν από το «επιβλαβές».
Μια άλλη απειλή είναι οι πυρκαγιές. Ιδιαίτερα μεγάλος είναι ο ρόλος τους στα οικοσυστήματα της Αυστραλίας και της Νότιας Αφρικής με κυριαρχία των θάμνων. Ωστόσο, τα φυτά αυτών των κοινοτήτων έχουν μια σειρά προσαρμογών για την επιβίωση των πυρκαγιών. Πολλά είδη, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων μυρμοκορίων, δεν είναι μόνο ανθεκτικά στη φωτιά, αλλά χρειάζονται πυρκαγιές για την αναπαραγωγή τους.
Τα δεδομένα που ελήφθησαν από αρκετούς Αυστραλούς ερευνητές δείχνουν πειστικά ότι η μετακίνηση στις φωλιές των μυρμηγκιών προστατεύει τους σπόρους από θανατηφόρα υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια πυρκαγιών σε θάμνους. Αλλά μερικοί από τους σπόρους που μεταφέρονται από τα μυρμήγκια δεν είναι σε θέση να βλαστήσουν χωρίς ειδική θανάτωση. Οι ανασκαφές από τους μυρμηγκιές έχουν δείξει ότι οι σπόροι θάβονται σε διαφορετικά βάθη. Μια τέτοια διάταξη στους «σιτοβολώνες» είναι πιθανώς ωφέλιμη για τα φυτά, γιατί χάρη σε αυτό, οι σπόροι που δεν έχουν υποστεί θανατηφόρα υπερθέρμανση, αλλά έχουν θερμανθεί αρκετά για να βλαστήσουν, είναι πιθανό να παραμείνουν σε ορισμένα από τα στρώματα.
Η επίδραση των μυρμηγκιών στις περιβαλλοντικές συνθήκες της ανάπτυξης δενδρυλλίων
Σε αντίθεση με τα πουλιά και τα θηλαστικά, που διασκορπίζουν σπόρους που τους ήρθαν σχεδόν τυχαία σε όλη την επικράτεια, τα μυρμήγκια τους μεταφέρουν σε αυστηρά καθορισμένα μέρη στην αποικία τους. Αυτό το χαρακτηριστικό συμπεριφοράς βελτιώνει επίσης την επιβίωση των σπόρων. Έτσι, σε μέτρια υγρά δάση, τα μυρμήγκια φωλιάζουν συχνά σε σάπιους κορμούς και κολοβώματα που υψώνονται πάνω από το επίπεδο του εδάφους. Τέτοια μέρη είναι λιγότερο επιρρεπή σε πλημμύρες κατά τη διάρκεια πλημμυρών την άνοιξη και επομένως είναι πολύ βολικά τόσο για τα μυρμήγκια όσο και για τους σπόρους.
Όπως σε οποιαδήποτε άλλη κοινότητα ζώων (και ανθρώπων), τα σκουπίδια συσσωρεύονται στην αποικία μυρμηγκιών. Τα μυρμήγκια "σκουπίδια" περιέχουν τα υπολείμματα λείας, περιττώματα, τα πτώματα των νεκρών ατόμων και πολλά άλλα υλικά (που μερικές φορές είναι αδύνατο να μαντέψει κανείς για τον σκοπό), το οποίο τα μυρμήγκια μαζεύουν και μεταφέρουν πάντα το σπίτι τους. Για τη βλάστηση των σπόρων και των δενδρυλλίων, ειδικά των ειδών μυρκοχορών, η μετάβαση σε χώρο υγειονομικής ταφής όπως αυτό μπορεί να είναι πολύ χρήσιμη.
Τα οργανικά απόβλητα είναι συχνά πλούσια σε θρεπτικά συστατικά απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών (επομένως οι κηπουροί οργανώνουν σωρούς λιπασματοποίησης και οι αγρότες φέρνουν κοπριά στο έδαφος των φυτειών). Στις φωλιές των μυρμηγκιών, η συγκέντρωση οργανικής ύλης, αζώτου, καλίου και φωσφόρου είναι συχνά υψηλότερη από ό, τι στο περιβάλλον έδαφος. Έτσι, το αφρό μιας αποικίας μυρμηγκιών μπορεί να παρέχει στα φυτά μια μικρή, αλλά έτοιμη για κατανάλωση λιπασματοποίηση, η οποία είναι τόσο απαραίτητη για το φυτό στα αρχικά στάδια ανάπτυξης, τα οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις περιβαλλοντικές συνθήκες.
Η επιβίωση των δενδρυλλίων διευκολύνεται επίσης από τις φυσικές ιδιότητες του εδάφους στο οποίο βρίσκεται η μυρμήγκι και τις γειτονικές περιοχές. Η κατασκευή του μυρμηγκοφωλιού κάνει συχνά το έδαφος πιο χαλαρό και καλύτερο αερισμό, αυξάνει την ικανότητά του να συγκρατεί νερό. Σύμφωνα με ορισμένους ερευνητές, το κύριο πράγμα που δίνει στο φυτό μυρμηγκοφωλιά είναι η παραλαβή της απαραίτητης ποσότητας νερού στο δενδρύλλιο σε μια εποχή που οι ρίζες του είναι ακόμη πολύ μικρές για να παρέχουν ανεξάρτητα νερό στο φυτό.
Πειράματα για την εκτίμηση του ρόλου των μυρμοκορίων
Είναι λοιπόν σαφές ότι τα μυρμήγκια μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις περιβαλλοντικές συνθήκες για την ανάπτυξη των δενδρυλλίων. Προκειμένου να αξιολογηθεί ο ρόλος της μύρας-μεκοχώρια στην εξέλιξη, πραγματοποιήθηκαν πειράματα πεδίου στα οποία εντοπίστηκε και συγκρίθηκε η τύχη δύο ομάδων σπόρων: μερικοί σπόροι μεταφέρθηκαν στη φωλιά από μυρμήγκια και άλλοι σπέρθηκαν χειροκίνητα στον ίδιο βιότοπο. Μεταξύ των πρώτων πειραμάτων αυτού του είδους μελετήθηκαν δύο είδη βιολέτας myrmecochor στη νότια Αγγλία. Μετά από 3 χρόνια, όταν βρήκαν οι σπόροι και εμφανίστηκαν φυτά, αποδείχθηκε ότι όλα τα φυτά που σώθηκαν ανήκαν αποκλειστικά στην ομάδα που πέρασε από τον μυρμηγκοφωλιά.
Ένα παρόμοιο πείραμα έγινε με ένα φυτό δύο ετών, το Corydalis aurea, το οποίο δίνει σπόρους το δεύτερο έτος. Ο F. Hanzawa του Grinnel College διαπίστωσε ότι το ποσοστό επιβίωσης των δενδρυλλίων που φυτρώνουν εντός και εκτός των μυρμηγκοφωλιών είναι το ίδιο. Ωστόσο, μεταξύ των φυτών της πρώτης ομάδας, το ποσοστό των επιζώντων του χειμώνα και της ηλικίας αναπαραγωγής ήταν υψηλότερο.Αυτό οδήγησε στο γεγονός ότι στην επόμενη γενιά η διαφορά στον συνολικό αριθμό σπόρων που σχηματίστηκαν από φυτά της πρώτης και δεύτερης ομάδας αποδείχθηκε πολύ σημαντική: η απόδοση των σπόρων από φυτά που πέρασαν μέσω του μυρμηγκοφωτίου αποδείχθηκε διπλάσια από την ομάδα ελέγχου.
Δεδομένου ότι στην πρώτη γενιά ο αριθμός των σπόρων σε διαφορετικές ομάδες ήταν ακριβώς ο ίδιος, είναι προφανές ότι ο πληθυσμός του λοφιοφόρου χρυσού, που εκμεταλλεύεται τα μυρμήγκια, θα αυξηθεί πολύ ταχύτερα από ό, τι στην απουσία μυρμηγκιών. Ένας ταχέως αναπτυσσόμενος πληθυσμός είναι πιο πιθανό να κερδίσει τον ανταγωνισμό με άλλα φυτά για θρεπτικά συστατικά, χώρο διαβίωσης και άλλους πόρους. Έτσι, τα δεδομένα Hanzawa υποδηλώνουν ότι οι περιβαλλοντικές συνθήκες της κατανομής των σπόρων, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας μυρμηγκιών, επηρεάζουν το εξελικτικό δυναμικό των φυτικών πληθυσμών.
Ως εκ τούτου, το myrmecochoria δίνει αναμφίβολα ορισμένα πλεονεκτήματα σε ορισμένα είδη φυτών. Αλλά δεν έχει ακόμη αποδειχθεί με βεβαιότητα τι ακριβώς κερδίζουν τα μυρμήγκια στη διαδικασία αυτής της αλληλεπίδρασης. Ας πούμε, είναι γνωστό ότι τα μυρμήγκια ζωοτροφών αναζητούν ενεργά τα ελιοσώματα, τα ροκανίζουν γρήγορα από τους σπόρους και τα τροφοδοτούν σε προνύμφες. Αλλά πώς αυτή η συμπεριφορά επηρεάζει το ρυθμό ανάπτυξης μιας αποικίας μυρμηγκιών δεν πρέπει να δούμε.
Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι δεν εμπλέκονται όλα τα μυρμήγκια στη διανομή των σπόρων. Όταν οι σπόροι πλημμυρίζονται από ένα φυτό, μόνο ένα μικρό κλάσμα από τα πολλά είδη μυρμηγκιών που κατοικούν σε ένα δεδομένο ενδιαίτημα δείχνουν ενδιαφέρον για τα ελαιοσώματα. Πρέπει να υπάρχει κάποια εξειδίκευση μεταξύ των μυρμηγκιών, αλλά δεν είναι ακόμη γνωστό ποια είναι η φύση του - συμπεριφορική, μορφολογική, τροφή ή κάποια άλλη.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κατανομή των σπόρων από τα μυρμήγκια μπορεί να θεωρηθεί ένα σημαντικό μοντέλο για τη μελέτη ενός ευρέος φάσματος αλληλεπιδράσεων μεταξύ φυτών και ζώων, οι οποίες κατά μια έννοια φαίνεται να είναι ασύμμετρες. Τα φυτά ανέπτυξαν ξεκάθαρα ειδικές προσαρμογές για την αντιμετώπιση των μυρμηγκιών (οι πιο αξιοσημείωτες μεταξύ των προσαρμοστικών χαρακτήρων είναι τα ελιοσώματα), αλλά σε τι συνίστανται οι προσαρμογές που αποκτήθηκαν από τα μυρμήγκια δεν είναι καθόλου προφανές.
Αν και το myrmecochoria δικαιολογείται ως μηχανισμός κατανομής σπόρων, ταυτόχρονα δεν είναι απολύτως αξιόπιστο. Τα ελιοσώματα είναι ελκυστικά για μυρμήγκια διαφόρων ομάδων. Ωστόσο, όπως φαίνεται από τα πειράματα με τον χρυσό Κορδαλή, τα φυτά δεν εμφανίζονται ποτέ στις φωλιές ορισμένων ειδών μυρμηγκιών. Προφανώς, αυτά τα μυρμήγκια χρησιμοποιούν τα ελιοσώματα δωρεάν, καταστρέφοντας πιθανώς τους σπόρους που τους συνδέονται ή τα φυτά.
Εκτός από αυτά τα μυρμήγκια ληστών, σε οποιονδήποτε βιότοπο υπάρχουν περίπου δώδεκα άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν την επιτυχία ή την αποτυχία των μυρμοχωρίων ως μηχανισμού διανομής σπόρων. Μερικές φορές οι κατοικίες των μυρμηγκιών πλημμυρίζουν από βροχές. μυκητιακή επιζωοτία ή βίαιη δραστηριότητα των αρπακτικών μπορεί να υπονομεύσει τον πληθυσμό τους. Με την αφθονία άλλων πηγών τροφίμων, τα ελιοσώματα μπορεί να μην είναι τόσο ελκυστικά για τα μυρμήγκια. Εάν πολλά είδη φυτών πρέπει να ανταγωνίζονται για την εξυπηρέτηση των μυρμηγκιών τους, το τελευταίο μπορεί να παραμελήσει τους σπόρους με τα μικρότερα ελαιόσωμα.
Mirmekohoriya - υπό όρους αμοιβαισμός
Δεδομένου ότι η αποτελεσματικότητα της κατανομής των σπόρων από τα μυρμήγκια ποικίλλει ευρέως, ο X. Cashman από το Πανεπιστήμιο Macquarie και ο J. Eddicott από την Prov. Ο Αλμπέρτα (Καναδάς) πρότεινε ότι η μυρμοκορία είναι υπό όρους αμοιβαισμός. Κάποια στιγμή σε ένα δεδομένο μέρος, αυτός ο μηχανισμός, ανάλογα με τις επικρατούσες συνθήκες, μπορεί να μην λειτουργεί πολύ αποτελεσματικά.
Ωστόσο, εάν πληρούνται όλες οι προϋποθέσεις, τα οφέλη της μυρμοκοχορίας τόσο για τα φυτά όσο και για τα μυρμήγκια είναι πολύ σημαντικά. Και αυτά τα οφέλη είναι τόσο μεγάλα που η πίεση της επιλογής διατηρεί τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για τη διατήρηση κατάλληλων τύπων συμπεριφοράς.
Μόλις μεγαλώσει συνεχώς ο κατάλογος των γνωστών φυτών myrrh-mechor, ελπίζεται ότι θα επεκταθεί η γνώση σχετικά με το ρόλο αυτού του μηχανισμού διακανονισμού των φυτών στον παγκόσμιο βίο. Περαιτέρω μελέτες σχετικά με τα οφέλη που δημιουργεί η μυρμοκορία για τα φυτά και τα μυρμήγκια θα βοηθήσουν επίσης στην αποσαφήνιση των αμοιβαίων σχέσεων και των εξελικτικών τους επιπτώσεων.