Detailansicht

The role of volatiles in the Piper/Pheidole association for ant recruitment

Tamara Bernscherer

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Veronika Mayer

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.29884

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30155.96011.418164-4

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In den Tropen gibt es eine Reihe von Lebensgemeinschaften von Ameisen und Pflanzen, die voneinander abhängig sind. Einige zentralamerikanische Piper-Arten, die zur Sektion Macrostachys gehören, sind eine obligatorische Verbindung mit Ameisen eingegangen. Die Pflanzen stellen Wohnräume und Nahrung bereit, während Ameisen die Pflanzen im Gegenzug vor Pflanzenschädlingen und Pilzinfektionen schützen. Das Hauptziel dieser Arbeit bestand darin, die durch Pflanzenschäden induzierte Ameisenansammlung von pflanzenbewohnenden Pheidole bicornis (Myrmicinae) in myrmekophytischen Piper Arten zu untersuchen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden Feldversuche mit Piper obliquum und Piper fimbriulatum im Parque Nacional Piedras Blancas, nahe der biologischen Forschungsstadion La Gamba in Costa Rica durchgeführt. Verschiedene flüchtige Duftstoffe (Terpene) wurden auf ein Filterpapier pipettiert und am zweitjüngsten Internodium der Pflanzen angeboten. In verschiedenen Versuchsdurchläufen wurden Reinsubstanzen (ß-Caryophyllen, α-Copaen, Para-Cymen und trans-3-Caren), Verdünnungen dieser Reinsubstanzen und Mischungen der Terpene, sowie Green-leaf volatiles verwendet. In der Auswertung wurde ersichtlich, dass weder Green-leaf volatiles noch eine andere chemische Substanz eine mehr oder weniger gleichstarke Ameisenrekrutierung ausgelöst hat, wie die künstliche Stammverletzung mit einem Skalpell. Daraus kann geschlossen werden, dass eine starke Ameisenrekrutierung vermutlich von der Kombination mehrerer Faktoren (Umwelteinflüsse, Koloniegröße, spezifischere Duftstoffe) abhängt. Mittels DNA-barcoding wurde herausgefunden, dass es sich bei 18 von 19 untersuchten Pflanzen immer um dieselbe Ameisenart, nämlich Pheidole bicornis, handelt. Das Vorhandensein von mehreren Ameisenarten kann in dieser Studie praktisch ausgeschlossen werden. Um das Vorkommen und die Verteilung von Ölzellen, welche Terpene enthalten, zu untersuchen, wurden Stammquerschnitte diverser myrmekophytischer und nichtmyrmekophytischer Piper Arten angefertigt. Diese wurden in drei Bereiche unterteilt: Rindenparenchym mit sklerenchymatischem Ring, Region mit Phloem und Xylem und Markparenchym. Vergleiche zwischen diesen Regionen zeigten, dass sich die meisten Ölzellen im Mark der Stämme und die wenigstens in der Rinde befinden. Weiters wurden die Stammquerschnitte für Vergleiche zwischen myrmekophytischen und nichtmyrmekophytischen Piper Arten herangezogen. 42 Es konnten keine signifikanten Ergebnisse bezüglich der Verteilung der Ölzellen gefunden werden, was uns zu der Annahme führt, dass Ölzellen im Gewebe der Pflanzen möglicherweise für alternative physiologische Prozesse notwendig sind und sich nicht unbedingt spezifisch evolviert haben, um eine Reaktion bei den Ameisen auszulösen.

Abstract

(Englisch)

Close associations between ants and plants are common throughout the tropics. Several Central American species of Piper sect. Macrostachys (Piperaceae) have obligate associations with ants, in which the ant partner derives food and shelter from modified plant structures and, in return, protects the plant against fungal infection and herbivory. The major aim of this study was to investigate volatile cues of the damage-induced ant-recruitment of resident Pheidole bicornis (Myrmicinae) in myrmecophytic Piper species. In the first part of this study, field experiments with Piper obliquum and Piper fimbriulatum were conducted in the Parque Nacional Piedras Blancas, near the Biological Research Station La Gamba in Costa Rica. Via volatile experiments different terpenes were offered at the second youngest internodes of the plants to artificially induce ant-recruitment by simulating herbivore attack through stem damage. Trials were performed using pure terpenes (ß-caryophyllene, α-copaene, paracymene and trans-3-carene), dilutions and mixtures of terpenes and green-leaf volatiles but none of the treatments did induce more or less the same response as the artificial stem damage did. The most similar ant response was with β-phellandrene and the mixture with ß-caryophyllene and 3-carene 1:100. We conclude that a full ant response depends on the combination of terpenes and environmental conditions as well as on colony size. Via DNA barcoding it was determined that in 18 out of 19 Piper plants investigated in this study, the presence of different ant-species can be virtually excluded. It is assumed that all plants investigated are inhabited by Pheidole bicornis, their mutualistic ant-partner. To locate oil droplets presumably containing the terpenes which are emitted after stem damage, cross sections of the stems were made and distribution patterns recorded. The cross sections were divided into three regions parenchyma of the bark and sclerenchyma ring, region with phloem and xylem and parenchyma of the pith. Comparisons indicated that the majority of oil cells were located in the pith, fewer were in the phloem and xylem and fewest were found in the bark. Stem-sections and oil cell distribution were compared between myrmecophytic and nonmyrmecophytic Piper species and no significant differences were found. We believe that oil cells are present in the tissue of the plants for alternative physiological processes and did not evolve specifically to elicit ant responses.

Autor*innen

Tamara Bernscherer

Haupttitel (Englisch)

The role of volatiles in the Piper/Pheidole association for ant recruitment

Paralleltitel (Deutsch)

Die Rolle von flüchtigen, chemischen Substanzen bei der Ameisenrekrutierung in der Piper/Pheidole Gemeinschaft

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

51 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Veronika Mayer

Klassifikationen

42 Biologie > 42.38 Botanik: Allgemeines ,

42 Biologie > 42.60 Zoologie: Allgemeines

AC Nummer

AC11310115

Utheses ID

26650

Studienkennzahl

UA | 439 | | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter