Erleben Sie die Magie der Ameisen! Ameisen "grasen" nicht nur, sondern "züchten auch Pilze"

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Qin Yalong (Institut für Botanik, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Provinz Jiangsu, Botanischer Garten Nanjing Zhongshan)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Geheimnisse der Biowissenschaften zu entschlüsseln, hat das Spitzentechnologieprojekt von China Science Popularization eine Artikelserie mit dem Titel „Neues Wissen über das Leben“ veröffentlicht, die Lebensphänomene interpretiert und die Geheimnisse der Biologie aus einer einzigartigen Perspektive enthüllt. Tauchen wir ein in die Welt des Lebens und erkunden wir die unendlichen Möglichkeiten.

Ameisen tauchten bereits in der Kreidezeit vor 100 Millionen Jahren auf der Erde auf. Damals wurden die riesigen Kontinente der Erde noch von Dinosauriern beherrscht. Nach dem Kreide-Tertiär-Massenaussterben starben jedoch die meisten Arten, darunter auch die Dinosaurier, aus, die Vorfahren der Ameisen überlebten jedoch hartnäckig.

Im Laufe der Evolution sind die Ameisen in ihrer großen Vielfalt die am weitesten entwickelten Lebewesen auf der Erde. Man kann sagen: Wo immer es Menschen gibt, gibt es auch Ameisen. Die Ameisenfamilie ist im Vergleich zu anderen Lebewesen unübertroffen, was ihre weite Verbreitung, ihre große Zahl, ihre vielen Arten und ihre starken Fähigkeiten betrifft.

Im Laufe der langen Evolution haben Ameisen enge, für beide Seiten vorteilhafte symbiotische Beziehungen mit einer Vielzahl von Pflanzen, Insekten und Pilzen aufgebaut. Während der Interaktion können Ameisen Pflanzen schützen oder ihnen bei der Bestäubung und Verbreitung von Samen helfen, und die Pflanzen geben den Ameisen im Gegenzug Schutz und Nahrung. Es ist erstaunlich, wie Ameisen durch die Interaktion zwischen Insekten und Pilzen auch die Nahrung erhalten können, die sie für ihre Kolonie benötigen.

Ameisen können „hüten“

Nach einer langen Evolutionsphase können Ameisen im Rahmen ihres Lebens mit der Natur nicht nur Nahrung aus der Natur gewinnen, sondern auch die Fähigkeit zum „Weiden“ erlernen. Wie Hirten können sie sich durch das Grasen auf Weiden eine stetige Nahrungsversorgung sichern. Am bekanntesten ist die Tatsache, dass Ameisen Blattläuse „hüten“. Sie bewegen die Blattläuse zu den zarten Spitzen der Pflanzen und die Blattläuse beginnen, verzweifelt den Pflanzensaft auszusaugen. Zu diesem Zeitpunkt stimulieren die Ameisen mit ihren Fühlern ständig den Hinterleib der Blattläuse, sodass diese weiterhin „Honigtau“ absondern können, von dem sich die Ameisenkolonie ernährt.

Ameisen hüten Blattläuse auf Hypericum longituba

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Neben Blattläusen „weiden“ Ameisen auch die Larven von Schildläusen, Buckelzirpen, Blattflöhen, Zikaden, Schmetterlingen und anderen Insekten ab, um an die Sekrete der Insektenjungen zu gelangen. Natürlich sind Ameisen sowohl Hirten als auch Wächter. Während sie Nahrung beschaffen, bieten sie den Insekten gleichzeitig ausreichend Schutz, sodass diese beruhigt „Milch produzieren“ können. Auf diese Weise erreichen Ameisen und diese Insekten eine für beide Seiten vorteilhafte Symbiose, die wissenschaftlich als „Blattlaus-Ameisen-Symbiose“ bezeichnet wird.

Ameisen treiben Blattläuse auf Glyzinien

(Videoquelle: vom Autor aufgenommen)

Als „Hirten“ müssen Ameisen den „Hüteinsekten“ möglichst viel Nahrung entlocken. Nehmen wir Blattläuse als Beispiel. Um jedes Jahr „Honigtau“ zu sammeln, bringen Ameisen Blattlauseier in Ameisennester, wo sie diese im Winter aufbewahren. Wenn die Eier schlüpfen, werden sie zum „Abgrasen“ an die Wurzeln, zarten Spitzen, Blütenknospen und andere Teile der Pflanzen verfrachtet. Wenn dieselbe „Weide“ mit grasenden Insekten überlastet ist, bewegen die Ameisen die zusätzlichen Insekten, um neue „Weiden“ zu erschließen.

Während des „Weideprozesses“ bauen Ameisen manchmal Zäune, um Insekten „einzuschließen“ und sie am Herumlaufen zu hindern. Schlimmer noch: Ameisen beschädigen oder beißen die Flügel von „grasenden“ Blattläusen ab oder geben spezielle chemische Pheromone ab, um die Entwicklung der Flügel der Blattläuse zu hemmen und ihre Kriechgeschwindigkeit zu kontrollieren. Blattläuse, die seit ihrer Kindheit mit dem Fressen beschäftigt sind, können nicht wegfliegen, und selbst wenn sie krabbeln wollen, können sie nicht schnell krabbeln.

Darüber hinaus zeigen neueste Forschungsergebnisse, dass Ameisen auch zwei Tracking-Pheromone freisetzen, um die Ausbreitung flügelloser Blattläuse zu hemmen und die Blattlausvermehrung anzuregen. Während die Population der „Weideblattläuse“ kontinuierlich zunimmt, werden die Blattläuse vollständig gezwungen, den Gedanken an eine Flucht aufzugeben und beruhigt „Honig zu produzieren“, wodurch sichergestellt wird, dass die „Weideblattläuse“ immer unter Kontrolle bleiben.

Kann man bei solchen Ameisen sagen, dass sie sich nicht perfekt entwickelt haben? Es gibt so viele Tricks gegen Stottern, und das ist nur das, was wir wissen. Sie sollten über viele Überlebensfähigkeiten verfügen, die wir noch nicht entdeckt haben.

Ameisen können auch Pilze züchten

Die Geschichte der menschlichen Zivilisation wird begleitet von der Geschichte der Domestizierung von Tieren und Pflanzen. Als sich die Umwelt veränderte, lernten die Ameisen auch, Nahrung zu beschaffen, indem sie Pilze züchteten und domestizierten, um zu überleben und sich fortzupflanzen. Es ist zu beachten, dass es sich bei den verschiedenen Pilzen, die wir essen, ebenfalls um Pilze handelt. Daher ist es verständlich, dass auch Ameisen die Fähigkeit beherrschen, Pilze zu domestizieren und zu züchten.

Bereits vor etwa 60 Millionen Jahren lernten Blattschneiderameisen in den tropischen Regenwäldern Südamerikas, Pilze zur Nahrungsgewinnung zu züchten. Sie werden „Pilz züchtende Ameisen“ genannt und die Pilze, die sie züchten, werden „symbiotische Pilze“ genannt. Derzeit sind weltweit über 200 Arten pilzzüchtender Ameisen bekannt. Die Pilze, die sie züchten, sind eine wichtige Nahrungsquelle für erwachsene Blattschneiderameisen und die einzige Nahrungsquelle für junge Ameisen. Zwischen Pilzen und Blattschneiderameisen entsteht eine einzigartige symbiotische Beziehung.

Die Studie ergab, dass Blattschneiderameisen je nach Grad der Pilzkultivierung in Blattschneiderameisen mit hohem Pilzbefall und Blattschneiderameisen mit niedrigem Pilzbefall unterteilt werden können. Um mit den Veränderungen des Lebensraums und der Dürre klarzukommen, gingen hochentwickelte Blattschneiderameisen von der Kultivierung wilder Pilze zur Domestizierung spezifischer Pilze über. Später verloren die domestizierten Pilze ihre Fähigkeit, außerhalb der feuchten Ameisennester zu überleben, und verloren sogar die Fähigkeit, sich mit wilden Pilzen zu kreuzen und zu vermehren, sodass sie zu einer exklusiven Pilzgruppe für Blattschneiderameisen wurden.

Blattschneiderameisen tragen Blätter

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Wie die „grasenden“ Ameisen verfügen auch die Blattschneiderameisen, die Pilze züchten, über viele Fähigkeiten. Sie sind nicht nur „Baumeister“, die mehrere Meter tiefe Nester bauen können, in denen die Ameisenkolonie überleben, sich vermehren und Pilze züchten kann, sondern sie schaffen auch extragroße Eingänge und Gänge, um den Transport von Blättern und die Belüftung der Nester zu erleichtern. Gleichzeitig bauen sie in den Nestern aufwendige Abfallentsorgungssysteme ein, um eine Kontamination der Nester durch andere Krankheitserreger zu verhindern.

Blattschneiderameisen sind außerdem hochqualifizierte „Bauern“. Größere Arbeiterameisen schneiden in Teams Blätter von Pflanzen ab und tragen sie zurück zum Nest, während kleinere Arbeiterameisen die Blätter weiter schneiden und zu Brei zermahlen, diesen auf das Pilzbett schmieren, das zum Anbau von Pilzen verwendet wird, und das Pilzbett mit Pilzhyphen im Ameisennest beimpfen.

Wenn Blattschneiderameisen Blätter von Pflanzen abschneiden, geben die Vorreiter unterwegs Tracking-Pheromone ab und leiten so ihre nachfolgenden Gefährten an, der festgelegten Navigationsroute zum Ziel zu folgen, Blätter abzuschneiden und sie zurück zum Nest zu tragen.

Beim Pilzanbau verwenden Blattschneiderameisen ihre Exkremente nicht nur zum Düngen des Pilzbeets, sondern halten auch das Ameisennest und das Pilzbeet stets sauber, sodass das Pilzbeet gesund wachsen kann und gleichzeitig eine Verschmutzung vermieden wird. Bei manchen Blattschneiderameisen ist in winzigen Drüsenkrypten an Mund und Vorderbeinen eine Art Antibiotika produzierender Streptomyces versteckt. Die von Streptomyces abgesonderten Antibiotika können wirksam verhindern, dass die kultivierten Pilze durch andere parasitäre Pilze oder Krankheitserreger zerstört werden.

Natürlich müssen auch Blattschneiderameisen eine Familie gründen. Wenn sich die Ameisenkolonie bis zu einem bestimmten Stadium entwickelt hat, werden dort geflügelte Blattschneiderameisen gezüchtet. Wenn sie erwachsen werden, entscheiden sie sich dafür, vom Nest wegzufliegen. Diese fliegenden Blattschneiderameisen werden in Männchen und Weibchen unterteilt. Unter den weiblichen Blattschneiderameisen gibt es eine zukünftige Ameisenkönigin, die mit einem kleinen Ball aus Ameisennestpilz davonfliegt, den sie in der Backentasche (einer speziellen beutelartigen Struktur zur Aufbewahrung von Myzel) aufbewahrt. Nach dem „Hochzeitsflug“ erhält die zukünftige Ameisenkönigin die Liebessamen unzähliger männlicher Ameisen, baut mit den aus dem alten Nest geerbten Pilzen ein neues Ameisennest und beginnt die nächste Runde der Populationsvermehrung und Pilzzucht.

Ameisennest

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Wer Hühnerpilze essen will, muss auf Termiten setzen

Wenn Blattschneiderameisen Pilze zu ihrem eigenen Vergnügen züchten, dann kann man von Termiten, die Pilze züchten (Aconitum caryophyllus), sagen, dass sie „anderen helfen, ihre Ziele zu erreichen“.

Alternaria albuminata ist ein Pilz der Gattung Myrmecophaga in der Familie Synechophylla. Es handelt sich um einen allgemeinen Begriff für eine Art großen Pilzes, der zusammen mit Termiten existieren kann. Es wird in vielen Provinzen meines Landes vertrieben. Aufgrund seines dicken und feinen Fleisches, seines süßen Geschmacks und seines hohen Nährwerts gilt er als Schatz unter den essbaren Wildpilzen.

Seit der Antike ist der Hühnerpilz auch als Hühnerpilz, Hühnerseidenpilz, Termitenpilz und Termitenschirmpilz bekannt. Der Name weist darauf hin, dass der Geschmack von Chicken Mushroom so köstlich wie der von Hühnchen ist, und weist auch auf die enge Verwandtschaft zwischen Chicken Mushroom und Termiten hin.

Die Geschichte von Termiten und Hühnerpilzen ereignete sich auch in einem Ameisennest. Beim Nestbau von Termiten verwenden Arbeiterameisen halbverdaute Nahrungsreste zum Nestbau. Dabei werden die Sporen (Samen) der Alternaria japonica ausgesät. Damit die Sporen gedeihen können, schaffen Termiten im Ameisennest optimale Wachstumsbedingungen für den Hühnerpilz und sorgen für eine kontinuierliche Nährstoffversorgung.

Unter der sorgfältigen Pflege der Termiten wachsen die Sporen allmählich zu einem kleinen, weißen, kugelförmigen Myzel im Mikrometerbereich heran und entwickeln sich dann zum Stiel und Hut des Hühnerpilzes (gemeinsam als Fruchtkörper bezeichnet). Erst nach dem Ausbohren aus der Erde entsteht der von uns gegessene Hühnerpilz, der wie ein Bündel kleiner Schirme aussieht. Wenn kein menschliches Eingreifen erfolgt, verbreiten diese Hühnerpilze Sporen, wenn sie reif sind.

Agaricus fasciata wächst auf einem Termitennest (Termiten sind eingekreist)

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Die im Nest heranwachsenden Ameisenjungen ernähren sich schon in jungen Jahren vom kleinen, weißen, kugelförmigen Myzel des Hühnerpilzes und gewinnen daraus die notwendigen Nährstoffe und krankheitsresistenten Stoffe. Wenn die jungen Ameisen Nahrung aufnehmen, tragen sie daher unvollständig verdaute Stämme des Hühnerpilzes in ihrem Körper. Wenn die jungen Ameisen heranwachsen und an andere Orte ziehen, um Nester zu bauen, werden die Bakterien aus ihrem Darm in das neue Ameisennest gebracht.

Natürlich gibt es für Alpinia terrestris noch einen anderen Verbreitungsweg. Die Arbeiterameisen, die ein neues Ameisennest bauen, bringen manchmal das Myzel oder die Sporen von Alternaria japonica aus anderen symbiotischen Systemen reifer Termiten mit, wenn diese draußen sind, und züchten dann ihre eigene Nahrung und köstliche Alternaria japonica.

Für das Wachstum des Hühnerpilzes ist eine Symbiose mit Termiten erforderlich und unter der Erde, auf der der Hühnerpilz wächst, müssen sich Termitennester befinden. Wer die Köstlichkeit von Alpinia ternata probieren möchte, sollte sie nicht vorschnell probieren, wenn er sie in der freien Natur sammelt und sich nicht hundertprozentig sicher ist. Schließlich gibt es unter den vielen Pilzen mit weißen Schirmen und weißen Stängeln auch viele, von denen man sich nach dem Verzehr krank fühlen kann. Wenn Sie sie sammeln müssen, graben Sie am besten nicht zu tief, um das von den Termiten mühsam errichtete Ameisennest nicht zu zerstören und sich außerdem auf eine weitere Hühnerpilz-Ernte zu freuen.

Alstroemeria

(Bildnachweis: Foto vom Autor aufgenommen)

Die wilde Alstroemeria albuminata hat den Gaumen der Menschen schon lange nicht mehr zufriedengestellt und man hofft, durch künstliche Kultivierungstechnologie eine großflächige Produktion von Alstroemeria albuminata zu erreichen.

In den letzten Jahren haben viele wissenschaftliche Forschungseinrichtungen entsprechende Forschungen durchgeführt. Der Tropische Botanische Garten Xishuangbanna der Chinesischen Akademie der Wissenschaften simulierte die Wachstumsumgebung der wilden Alternaria albuminosa in der freien Natur und „pflanzte“ künstlich gezüchtete Termiten-Alternaria albuminosa-Symbiosenester im Testgebiet für die Freilandbepflanzung. Schätzungsweise können im Jahr 2024 fünf- bis sechstausend Alternaria albuminosa geerntet werden. Im Mai 2024 wuchs zudem der erste Hühnerpilz im symbiotischen Nest aus Termiten und Hühnerpilz, das im Labor des Kunming Institute of Forestry and Grassland Sciences gezüchtet wurde. Ich bin überzeugt, dass wir mit den gemeinsamen Anstrengungen der Wissenschaftler in naher Zukunft die Freiheit von Alpinia solani erreichen können.

Quellen:

1.Branstetter, Michael G., et al. Trockene Lebensräume waren Schmelztiegel der Domestizierung in der Evolution der Landwirtschaft bei Ameisen[J]. Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2017, 284(1852):20170095.

2.Currie, Cr, et al. Koevolvierte Krypten und exokrine Drüsen unterstützen mutualistische Bakterien bei pilzzüchtenden Ameisen[J]. Science, 311.5757(2006): 81-83.

3.Oliver TH, Mashanova A, Leather SR, et al. Ameisensemiochemikalien begrenzen die Verbreitung der Blattlaus[J]. Proceedings of the Royal Society B: Biowissenschaften, 2007.

4.Padje AV', Peppel LJJVD, Aanen DK. Evolution: Pheromone von Ameisenstraßen fördern den Mutualismus zwischen Ameisen und Blattläusen[J]. Aktuelle Biologie, 2021, 31(21): R1437-R1439.

5.Xu T, Xu M, Lu Y, et al. Ein Spurpheromon vermittelt den Mutualismus zwischen Ameisen und Blattläusen [J]. Aktuelle Biologie: CB, 2021, 31(21):4738-4747.e4.