Dies ist die Ameisenfarm, wo ich Landwirtschaft betreibe.

Autor: Ge Yingqiang

Der Artikel stammt vom offiziellen Account der Science Academy (ID: kexuedayuan)

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Herzliche Erinnerung: Dieser Artikel enthält Bilder von echten Insekten. Wenn Sie genau hinschauen, werden Sie vielleicht feststellen, wie niedlich sie sind. Leser, die große Angst vor Insekten haben, sollten jedoch vorsichtig sein.

Es ist März, früher Frühling. Das Erwachen der Insekten ist vorbei. Der Klang des Frühlingsdonners hat die schlafenden Tiere geweckt und die Frühlingspflugsaison hat begonnen. Der Mensch betreibt seit etwa 12.000 Jahren Landwirtschaft. Im Vergleich zum Sammeln und Jagen ist der Anbau von Feldfrüchten eine stabilere Methode zur Nahrungsbeschaffung.

Allerdings beherrschten Insekten bereits vor 50 bis 60 Millionen Jahren die Fähigkeiten der Landwirtschaft. Unter den zahlreichen Insektenarten, die das Land bewirtschaften können, wie etwa Ameisen, Termiten und Käfern, sind Blattschneiderameisen die besten. Durch den Anbau essbarer Pilze haben sie eine Autarkie hinsichtlich der Nahrungsmittelressourcen erreicht. Heute werde ich Ihnen etwas über die „Ameisenfarm“ der Blattschneiderameisen erzählen.

Eine fruchtbare Blattschneiderameisenfarm (Bildnachweis: alexanderwild.com)

Wir Arbeiterameisen haben Macht

Wie der Name schon sagt, sind Blattschneiderameisen vor allem dafür bekannt, dass sie ihre gut entwickelten Mandibeln zum Schneiden von Blättern verwenden. Sie fressen die abgeschnittenen Blätter nicht direkt, sondern bringen sie als Nährstoffe zur Pilzzucht in den Ameisenbau zurück und betreiben so ihre eigene „Ameisenfarm“.

Geeignete Pflanzenblätter zu beschaffen und Pilze zu züchten ist keine leichte Aufgabe. Blattschneiderameisen benötigen die Zusammenarbeit von Arbeiterameisen unterschiedlicher Berufe, um dieses riesige Projekt abzuschließen.

Fleißige Arbeiterinnen der Blattschneiderameisen (Bildquelle: sciencenews.org)

Dieselbe Art von Blattschneiderameise, mit unterschiedlichen Rollen und unterschiedlicher Körperform (Bildquelle: wikimedia.org)

Als Erstes werden die flinken Arbeiterameisen ausgesandt, die als Kundschafter fungieren. Ihre Aufgabe besteht darin, überall nach Pflanzen zu suchen, die sich zum Pilzanbau eignen. Nachdem ein geeigneter Sammelpunkt gefunden wurde, ruft der Scout eine große Gruppe Arbeiterameisen zur Unterstützung herbei.

Die erste Verstärkungswelle besteht aus großen Arbeiterameisen, die ihr Maul als Schere verwenden können. Große Arbeiterameisen verwenden ihre extrem kräftigen Mandibeln, um ganze Blätter in viele kleine Stücke zu schneiden, die leichter zu transportieren sind.

Wenn Sie Ihre Arbeit gut machen möchten, müssen Sie zuerst Ihre Werkzeuge schärfen (Bildquelle: fineartamerica.com)

Kein Wunder, dass große Arbeiterameisen sehr runde Stücke beißen (Bildquelle: earthlife.net)

Nachdem die Pflanzen gefunden und die Blätter abgeschnitten wurden, muss als Nächstes der Transport in Betracht gezogen werden. Obwohl die großen Arbeiterameisen, die ganze Blätter zerschneiden, gute Zähne haben, ist ihre Beinkraft möglicherweise durchschnittlich, sodass die Aufgabe des Transports von Blattfragmenten nicht von ihnen, sondern von kleineren Arbeiterameisen übernommen wird. In Dokumentarfilmen sieht man oft riesige Armeen von Blattschneiderameisen, die mit abgeschnittenen Blattfragmenten auf dem Kopf vorwärtsmarschieren. Bei diesen Kerlchen handelt es sich um kleine und mittelgroße Arbeiterameisen, die als Transporter fungieren.

Transportsoldat: „Die zurückgelegte Distanz offenbart die Kraft der Ameisen!“ (Bildquelle: wikimedia.org)

Nachdem die Transportsoldaten zum Ameisennest zurückgekehrt sind, übergeben sie die Blattfragmente an kleine Arbeiterameisen mit einer anderen Aufgabe. Die aufwendigsten und wichtigsten weiteren Verarbeitungsschritte übernehmen dabei die kleinen Arbeiterameisen: Sie müssen die Blattfragmente weiterverarbeiten, kontinuierlich zerkauen und mit Speichel zu einer pastösen Nährsubstanz verrühren, die den Nährboden bildet.

Während der Herstellung des Nährmediums fügen die kleinen Arbeiterameisen auch verantwortungsvoll „Zutaten hinzu“ – sie schmieren ihren eigenen Kot auf die Paste. Dies liegt daran, dass Kot einen höheren Stickstoffgehalt aufweist und das Kulturmedium nach der Zugabe möglicherweise mehr Pilze wachsen lässt. Sobald das Nährmedium bereit ist, verpflanzen die winzigen Arbeiterameisen den Pilz und kümmern sich dann sorgfältig darum, bis ausgewachsene Pilze heranwachsen und verwendet werden können. (Ich weiß nur nicht, ob die auf diese Weise gezüchteten Pilze überhaupt riechen werden …)

„Was Sie vorher gemacht haben, war körperliche Arbeit, aber was ich gemacht habe, ist technische Arbeit!“ (Bildquelle: cdn.thinglink.me)

Dank der Zusammenarbeit verschiedener Arbeitertypen kann sich die Familie der Blattschneiderameisen seit Generationen durch die Kultivierung von Pilzen ernähren. Dabei spielt auch der komplexe und ausgeklügelte innere Aufbau des Nestes der Blattschneiderameisen eine wesentliche Rolle. Im Inneren des Ameisenhaufens gibt es viele Räume, wie in einem unterirdischen Palast, und die Räume sind miteinander verbunden, wobei sich viele Wege kreuzen. Durch die Vielzahl der Räume und Öffnungen kann das Ameisennest nach dem Prinzip der thermischen Konvektion einen Gasaustausch durchführen, kontinuierlich Kohlendioxid abgeben und frischen Sauerstoff aufnehmen und so eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Pilzzuchtraums gewährleisten. Darüber hinaus verschließen die cleveren Blattschneiderameisen unter besonderen Umständen, etwa an Regentagen und im Winter, den Eingang zum Nest, um einen Rückfluss von Regenwasser oder das Eindringen kalter Luft zu verhindern.

Ein riesiges Blattschneiderameisennest (Fotoquelle: bluebird-electric.net)

Durch die Kultivierung von Bakterien können auch die umliegenden Bereiche befeuchtet werden

Die landwirtschaftliche Arbeit der Blattschneiderameisen hat viele Vorteile. Neben der Versorgung der Familienmitglieder mit Nahrung und der Sicherung des Wohlstands der Population selbst kann es auch zur Verbesserung der Umgebung des Ameisennests beitragen.

Durch einen Vergleich der Umgebungen in der Nähe und in der Ferne der Nester der Blattschneiderameisen stellten die Forscher fest, dass der Boden in der Nähe der Nester fruchtbarer war und dass die Pflanzengemeinschaften in der Nähe bessere Wachstumsparameter aufwiesen (d. h. einen höheren Pflanzenradius, eine höhere Pflanzenhöhe und eine höhere Rhizombiomasse). Der Grund, warum Blattschneiderameisen den umgebenden Boden und die Pflanzen verbessern können, liegt darin, dass die großen Mengen an Abfallresten und Abfällen, die bei ihrer Pilzzucht entstehen, wieder in die Nahrungskette gelangen und so den Nährstoffkreislauf fördern.

Wie gehen Blattschneiderameisen mit Abfall um? Generell gibt es zwei Methoden: Die eine besteht darin, dass Arbeiterameisen die Abfallfragmente außerhalb des Nestes transportieren (diese Methode wird als externe Ablagerung bezeichnet), was dem Wachstum von Pflanzen mit flachen Wurzeln wie Kräutern und kleinen Bäumen förderlich ist; Die andere Methode besteht darin, den Abfall in einem Lagerraum tief im Inneren des Ameisennests anzusammeln (diese Methode wird als interne Ablagerung bezeichnet), was für große Bäume mit tieferen Wurzeln von Vorteil ist.

Blattschneiderameisenarbeiterinnen tragen Dinge am Eingang des Nests (Fotoquelle: alexanderwild.com)

Auch Pilzabfälle sind ein Schatz (Fotoquelle: dirtyclassroom.com)

Symbiotische Pilze: Mich gibt es nicht umsonst

In der „Ameisenfarm“ handelt es sich bei der Beziehung zwischen Blattschneiderameisen und Pilzen nicht um eine einfache essbare Beziehung, sondern um eine für beide Seiten vorteilhafte symbiotische Beziehung. In der Ökologie ist die klassischste symbiotische Beziehung zwischen Ameisen die „Ameisen, die Blattläuse hüten“: Beim Hüten der Blattläuse erhalten die Ameisen den Honigtau der Blattläuse als Nahrung; während Blattläuse Ameisen als Leibwächter bekommen, die ihre natürlichen Feinde vertreiben können.

Dasselbe gilt für die symbiotische Beziehung zwischen Pilzen und Blattschneiderameisen – die Blattschneiderameisen erhalten durch die symbiotischen Pilze eine stetige Nahrungsquelle und fungieren gleichzeitig als Leibwächter.

Die natürlichen Feinde, die die Blattschneiderameisen vertreiben müssen, sind allerdings einige Pilze, die mit den symbiotischen Pilzen konkurrieren. Die oben erwähnten kleinen Arbeiterameisen, die Nährböden herstellen können, haben bei der Pflege symbiotischer Pilze eine zusätzliche Aufgabe: Sie müssen die Sporen anderer Wildpilze heraussuchen und entfernen. Darüber hinaus sondern Blattschneiderameisen selbst bestimmte Antikörper ab, um das Wachstum schädlicher Pilze zu hemmen (ist das nicht die Unkrautjätarbeit, die Zweibeiner in der Landwirtschaft erledigen?).

Es ist so anstrengend, gleichzeitig Bauer und Leibwächter zu sein! (Bildquelle: kqed.org)

Nach einer langen Zeit der Koevolution mit Blattschneiderameisen hat sich auch die Lebensgeschichte des Pilzes verändert. Pilze vermehren und verbreiten sich im Allgemeinen durch Fruchtkörper (d. h. Pilze) und Sporen. Die von Blattschneiderameisen gezüchteten symbiotischen Pilze bilden jedoch eine Ausnahme. Diese symbiotischen Pilze müssen keine Fruchtkörper und Sporen mehr produzieren, da Blattschneiderameisen das einzige Medium für ihre Vermehrung und Verbreitung geworden sind.

Blattschneiderameisen und symbiotische Pilze „laufen“ miteinander und sind voneinander abhängig. Sogar junge Ameisenköniginnen bringen die Pilzarten aus ihrer ursprünglichen Familie mit, wenn sie das Nest teilen und durch die Anlage einer neuen Ameisenfarm ihre eigene neue Familie gründen.

Waren es also in der zigmillionenjährigen Geschichte der „Ameisenfarmen“, die Blattschneiderameisen, die die symbiotischen Pilze domestiziert haben, oder waren es die symbiotischen Pilze, die die Blattschneiderameisen domestiziert haben?

Quellen:

[1] Farji-Brener, AG, Werenkraut. Eine Metaanalyse der Auswirkungen von Blattschneiderameisennestern auf die Bodenfruchtbarkeit und die Pflanzenleistung[J]. Ökologische Entomologie, 2015,40(2):150-158.

[2] Bollazzi M, Roces F. Bauen oder nicht bauen: zirkulierende trockene Luft organisiert kollektives Bauen zur Klimakontrolle bei der Blattschneiderameise Acromyrmex ambiguus[J]. Tierverhalten, 2007, 74 (Pt5):1349-1355.

[3] Poulsen M, Hughes WOH, Boomsma JJ. Differenzielle Resistenz und die Bedeutung der Antibiotikaproduktion in der Kastenart Acromyrmex echinatior der Blattschneiderameisen gegenüber dem entomopathogenen Pilz Aspergillus nomius[J]. Insectes Sociaux, 2006, 53(3):349-355.

[4] Mueller UG, Gerardo N. Pilzzüchtende Insekten: Mehrere Ursprünge und unterschiedliche Evolutionsgeschichten[J]. Verfahren der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika, 2002, 99(24):S.15247-15249.

[5] www.smithsonianmag.com/science-nature/how-ants-became-worlds-best-fungus-farmers-180962871/

[6] www.sciencenews.org/article/insects-ants-extreme-farming-methods-offer-good-bad-lessons