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Experimente zur Präferenz myrmekochorer Diasporen
der Einfluss der chemischen Zusammensetzung der Elaiosomen auf das Wegtrageverhalten bei Myrmica rubra (Formicidae ; Myrmicinae)
Sofia Lehrner
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Anton Weber
DOI
10.25365/thesis.7634
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29473.78900.754654-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Myrmekochorie, die Ausbreitung von Früchten und Samen durch Ameisen, ist ein weltweites Phänomen, das bei über 3000 Pflanzenarten aus 80 verschiedenen Familien zu beobachten ist. Myrmekochore Diasporen besitzen Anhängsel, sogenannte Elaiosomen, die vor allem reich an Lipiden und freien Aminosäuren sind. Elaiosomen werden von Ameisen-Arbeiterinnen abtransportiert und an die Larven verfüttert, die diese Nährstoffe für Wachstum und Entwicklung brauchen. Sie stellen daher eine einträgliche Energiequelle für Ameisen dar. Die Pflanzen ziehen ebenfalls einen Vorteil aus diesem Mutualismus, denn ihre Diasporen werden somit ausgebreitet und/oder von den Ameisen ins Nest getragen und erhalten dadurch vor Prädatoren und Feuer geschützt.
In dieser Studie wurden im Labor die Diasporen 10 verschiedener temperater Pflanzenarten auf ihre Attraktivität bei Myrmica rubra untersucht. Zusätzlich wurden mit 5 dieser 10 Arten Versuche im Freiland durchgeführt, um zu testen, ob die Ergebnisse aus dem Labor auf die Freilandbedingungen übertragbar sind. Weiters wurde untersucht, ob die Präferenz bestimmter Pflanzenarten durch verschiedene Inhaltsstoffe ihrer Elaiosomen beeinflusst wird.
Die Ergebnisse zeigen, dass Diasporen von Knautia dipsacifolia, Knautia arvensis, Helleborus niger und Corydalis cava bei den Versuchen am attraktivsten waren, während jene von Galanthus nivalis, Leucojum vernum und Asarum europaeum eindeutig unattraktiver waren. Ein möglicher Grund könnte das Gesamtdgewicht der Diasporen sein. Denn die beiden unattraktivsten Diasporen waren die größten und schwersten Diasporen, was den Ameisen den Abtransport offenbar erschwert. Einzelne Aminosäuren wie Glutamat, Histidin, Arginin und Tyrosin, sowie der Gesamtkohlenhydratgehalt und in geringem Maße Trehalose scheinen einen Einfluss auf die Wegtragerate von Früchten und Samen bei M. rubra zu haben.
Hierbei scheint Glutamat jener Inhaltsstoff zu sein, der die Attraktivität der Diasporen der präferierten Pflanzenarten am meisten beeinflusst. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Untersuchung kann man nicht mit Gewissheit sagen, ob eine hohe oder niedrige Konzentration dieser Inhaltsstoffe für eine höhere Attraktivität verantwortlich ist, da man keinen generellen Trend feststellen kann. Die Konzentration an Glutamat z. B. war zwar in den attraktivsten Früchten (K. dipsacifolia und K. arvensis) am höchsten und in den unattraktivsten (G. nivalis und L. vernum) am niedrigsten, jedoch hatten Pflanzenarten, die in ihrer Präferenz in der Mitte lagen (Symphytum officinale und Pulmonaria officinalis) einen wesentlich höheren Gehalt an Glutamat in ihren Elaiosomen. Ähnliches gilt für die restlichen Aminosäuren. H. niger zum Beispiel lag weit oben in der Präferenzliste für M. rubra, hat jedoch den geringsten Histidin-Gehalt in seinen Elaiosomen. Umgekehrt sieht es beim Gesamtkohlenhydratgehalt aus, der zwar bei den unattraktivsten Diasporen am höchsten war, jedoch bei den übrigen Arten keinem Trend gefolgt ist.
Die Ergebnisse der Untersuchungen lassen daher vermuten, dass nicht einzelne Elaiosominhaltsstoffe, sondern synergistische Effekte bei Mischungen oder ein bestimmtes Verhältnis verschiedener Inhaltsstoffe eine Rolle bei der Attraktivität spielen. Zusätzlich könnten Diasporeneigenschaften, wie etwa Gesamtgröße und –masse, von Bedeutung sein und die Präferenz von Früchten und Samen bei Myrmica rubra beeinflussen.
Abstract
(Englisch)
Myrmecochory, the dispersal of fruits and seeds by ants is a phenomenon, which can be observed worldwide in over 3000 plantspecies out of 80 different families. Myrmecochorous diaspores have appendages, so-called elaiosomes, which are particularly rich in lipids and free amino-acids. Elaiosomes are removed by ant workers and fed to the larvae, which are in need of these nutrients for growth and development. So they demonstrate a rentable source of energy for ants. The plants also benefit from this mutualism, because their diaspores get dispersed or are carried from the ants into their nests where they are protected against predators and fire.
In this study, diaspores of 10 temperate plant species were examined as to their attractiveness to Myrmica rubra in the laboratory. Additionally, experiments with 5 of these 10 species were made in field, in order to test whether or not the laboratory results are similar to those under field conditions. Furthermore it was determined, whether the preference of certain plant species is influenced by different compounds in the elaiosomes.
The results show that the diaspores of Knautia dipsacifolia, Knautia arvensis, Helleborus niger and Corydalis cava were the most attractive ones, while those of Galanthus nivalis, Leucojum vernum and Asarum europaeum proved rather unattractive for M. rubra. One reason is possibly the total weight of the diaspore (seed/fruit + elaiosome). As the most unattractive diaspores were the biggest and heaviest, so the transport for the ants may be cumbersome. Particular amino-acids such as glutamate, histidine, arginine and tyrosine, plus the total carbohydrate content and, to a minor degree, trehalose seem to have an influence on the carrying rate/bear away rate of the diaspores. Here glutamate semms to be the ingredient which has the greatest influence on the attractiveness of the diaspores of the prefered plant species.
From my results it is difficult to say whether a high or low concentration of these compounds is responsible for the attractiveness, because there is no general trend. The glutamate concentration, for example, is highest in the most attractive diaspores (K. dipsacifolia und K. arvensis) and lowest in the most unattractive ones (G. nivalis und L. vernum), but some plant species, which were intermediate in their preference (Symphytum officinale und Pulmonaria officinalis) had a much higher concentration in their elaiosomes. The same applies to other amino-acids. H. niger diaspores, for example, were leading in the preference list of M. rubra, but had the lowest histidine-concentration in its elaiosomes. Conversely, the total carbohydrate concentration was highest in the most unattractive diaspores, but this does not seem to follow a trend in the other species. So the results of the present investigations suggest that not single elaiosome compounds, but synergistic effects in composition or a certain proportion of different compounds are responsible for attractiveness. Additionally, diaspore characteristics such as total diaspore mass and weight may be important and may influence the bearing-away behaviour of Myrmica rubra.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
myrmecochorous diaspores Myrmica rubra preference influence of elaiosome compounds amino-acids carbohydrates
Schlagwörter
(Deutsch)
myrmekochore Diasporen Myrmica rubra Präferenz Einfluss von Elaiosominhaltsstoffen Aminosäuren Kohlenhydrate
Autor*innen
Sofia Lehrner
Haupttitel (Deutsch)
Experimente zur Präferenz myrmekochorer Diasporen
Hauptuntertitel (Deutsch)
der Einfluss der chemischen Zusammensetzung der Elaiosomen auf das Wegtrageverhalten bei Myrmica rubra (Formicidae ; Myrmicinae)
Paralleltitel (Englisch)
Experiments on the preference of myrmecochorous diaspores
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
49 S.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Anton Weber
AC Nummer
AC08164474
Utheses ID
6926
Studienkennzahl
UA | 439 | | |