Муравьи стерилизуют растения с пользой для себя

[v1] Взаимодействие и совместное существование разных видов -- симбиоз часто встречается между растениями и насекомыми. Но иногда взаимопомощь оборачивается противоположностью: один партнер начинает вести себя так, что приносит вред другому. Примером служат взаимоотношения муравьев и деревьев, как выяснилось, очень непростые.

В тропических лесах встречаются мирмекофиты -- «муравьиные деревья», которые дают приют муравьям, а иногда и кормят их питательными выделениями. Это взаимовыгодный союз, поскольку муравьи защищают деревья от врагов -- гусениц и жуков-точильщиков. Кроме того, деревья извлекают какие-то питательные вещества, скопившиеся в муравьиных гнездах. Муравьи получают дом, иногда вместе со столом, деревья -- защиту. Всем хорошо. Такой симбиоз равноправных партнеров биологи называют мутуализмом.

Меган Фредериксон (Megan Frederickson) из Музея сравнительной зоологии Гарвардского университета в Кембридже, США, штат Массачусетс (Museum of Comparative Zoology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts), изучала взаимоотношения с муравьями тропических деревьев под названием кордия узловатая (Cordia nodosa).Кордия вступаетв симбиоз чаще всего с муравьями вида Allomerus octoarticulatus.

Расплата за приют

Колонии муравьев поселяются в специальных полостях, которые образуются внутри веток кордии. Эти полости населены рабочими муравьями, но часто насекомые используют их и как инкубатор для выведения новых особей. Кроме того, муравьи охотно поедают сладкие выделения на молодых листьях и побегах дерева.

Симбиоз деревьев и муравьев обычно начинается еще тогда, когда деревца еще совсем маленькие, и дальше они растут вместе. Allomerus octoarticulatus заселяют от 40 до 80% деревьев кордии, причем польза от такого сожительства очевидна: деревья с муравьиными колониями выше и мощнее, чем деревья без муравьев.

Но приходит время, когда гармония нарушается. Это происходит, когда у кордии наступает сезон размножения. С момента появления на дереве соцветий муравьи начинают вести себя на первый взгляд неадекватно: они атакуют бутоны соцветий и обгрызают их, не давая возможности завязаться плодам. Фактически муравьи стерилизуют своего хозяина. Причина, по которой муравьи это делают, долгое время оставалась не вполне понятной. Существовали лишь гипотезы.

«Когда исследователи впервые описали это загадочное поведение, они предположили, что, возможно, муравьи не дают дереву размножаться для того, чтобы стимулировать его рост, -- говорит Меган Фредериксон. -- В этом есть логика: чем крупнее дерево, тем больше муравьев могут найти в нем приют». Но это предположение никогда не проверялось.

Эксперимент в амазонских лесах

Меган Фредериксон решила его проверить и сравнить рост стерилизованных и нестерилизованных деревьев. Она работала в Амазонии, на территории Перу, в исследовательском центре Лос-Амигос (Los Amigos Research Center). В этих лесах деревья кордии растут в симбиозе с разными видами муравьев. Помимо Allomerus octoarticulatus с деревьями сожительствуют муравьи рода Azteca, которые в отличие от первых никогда не стерилизуют своих хозяев.

Чтобы опытная и контрольная группы деревьев росли в одинаковых условиях -- в симбиозе, исследовательница изучала те, что взаимодействуют с муравьями Azteca. Контрольную группу деревьев она оставила успешно размножаться, а опытную группу стерилизовала сама, срезая соцветия. Эксперимент продолжался четыре месяца.

Стерилизация способствует росту

Оказалось, что стерилизованные деревья кордии действительно быстрее росли и набирали биомассу. Они не тратили энергию на процесс размножения, а пускали ее в рост. Более того, в стерилизованных деревьях насчитывалось больше полостей, в которых заселялись муравьи. Ресурсы шли на образование молодых побегов, где и возникали новые полости-убежища. К тому же ускоренный рост молодых побегов обеспечивал муравьев большим количеством питательных веществ.

Так равноправные мутуалистические отношения, в которых каждый партнер получает выгоду, превращаются со временем в неравноправные, от которых один получает выгоду, а другой -- ущерб.

Как друг становится врагом

Исследовательница отмечает, что так же поступают еще два вида муравьев, так что это поведение не уникально. Ученые подсчитали, что насекомые снижают образование семян на оккупированных ими деревьях с 80 до 100%.

Если бы с деревьями вступали в отношения только эти муравьи, то своей стерилизацией они могли бы довести кордию до вымирания. Но к счастью для нее, она сожительствует и с другими муравьями, которые позволяют ей размножаться. Так что в экосистеме сохраняется равновесие.

Кроме того, дерево кордии живет около 77 лет, а колонии муравьев Allomerus octoarticulatus и Azteca -- по 7 и 14 лет соответственно. Так что дерево в течение своей жизни имеет возможность поменять партнера. Допустим, кордия живет и бурно растет, не размножаясь, сожительствуя с одним видом муравьев, а затем завязывает отношения с другими видом и начинает размножаться.

Отношения между кордией и муравьями, говорит Фредериксон, иллюстрирует постоянное «перетягивание каната», которое наблюдается в природе у симбиотических партнеров.

Статья опубликована в журнале American Naturalist.