De kunst van de plaagbestrijding

Schimmelkwekende termieten houden hun tuinen goed schoon

Schimmelkwekende termieten houden hun gewas vrij van plagen, zoals onkruid, ziekteverwekkers en schimmeletende aaltjes, melden Saria Otani en Natsumi Kanzaki en collega’s. Bacteriën in de termietendarm spelen een rol bij de plaagbestrijding.

Er zijn termieten die landbouw bedrijven door een eetbare schimmel in hun nesten te kweken. En net als menselijke landbouwers moeten ze hun gewas tegen plagen beschermen. Dat doen ze uitstekend, zo is bekend. Saria Otani en collega’s laten zien hoe een aantal Afrikaanse soorten termieten hun tuinen vrij houdt van niet-eetbare, woekerende of ziekteverwekkende schimmelsoorten. En Natsumi Kanzaki en collega’s schrijven hoe de Aziatische termiet Odontotermes formosanus schimmeletende aaltjes weert.
Een van de bestrijdingsmethoden is dat ze het plantenmateriaal waarop ze de schimmel kweken eerst opeten en hun darm laten passeren. Darmbacteriën produceren stoffen die verkeerde schimmels en aaltjes remmen, zodat het voorverteerde spul vrij schoon is.

Landbouw bij termieten

Termieten zijn, net als mieren en een aantal soorten bijen en wespen, eusociale insecten. Ze leven in grote kolonies die tientallen jaren oud kunnen worden. De meeste bewoners zijn steriel: het zijn ofwel werkers, die het nest onderhouden, het broed verzorgen en voedsel halen, ofwel soldaten, die het nest verdedigen. De voortplanting is voorbehouden aan het koninklijk paar, dat daar geen andere taken bij heeft. De koningin is niet meer dan een eilegmachine, de koning paart met haar.
Eens per jaar verschijnen gevleugelde, seksuele individuen. Zij maken een bruidsvlucht en vormen koppels die een nieuwe kolonie kunnen stichten.

Ruim driehonderd soorten termieten uit Afrika en Azië hebben een bijzondere levenswijze: ze leggen tuinen in het nest aan waarin ze schimmels in hoogproductieve monoculturen kweken.
De werkers hebben dan ook als taak om het gewas te verzorgen. Ze halen taai plantenmateriaal waarop de schimmel kan groeien: droog gras, hout en afgevallen bladeren. Tuiniers eten dat op en poepen het uit op de tuin. Het cellulose en lignine van planten kunnen zij zelf niet verteren, maar de schimmel gedijt prima op het voorverteerde en bemeste materiaal. Hij vormt voedzame knopjes, die de termieten dan weer eten. In de knopjes zitten aseksuele sporen, die de termietendarm ongeschonden passeren. Door ze op de tuin te deponeren, houden de termieten het gewas in stand. Oude, met schimmeldraden doorgroeide onderste tuingedeelten eten ze ook op.

Schoonmaakproces

De landbouw is een samenwerking tussen termiet en schimmel waarvan beide partijen profiteren. De schimmel heeft een veilige en comfortabele leefomgeving, de termieten beschikken over een voedselvoorraad. Maar er is een probleem: de verzorgde schimmeltuinen zijn ook voor andere partijen zeer geschikt als leefomgeving of voedselbron.

Zo is een tuin aantrekkelijk voor schimmels waar de termieten niets aan hebben of die het gewas beconcurreren of infecteren. Het plantenmateriaal dat de werkers van buiten het nest halen is niet vrij van zulke soorten.
Toch kon Otani ze nauwelijks vinden in de schimmeltuinen van drie Afrikaanse soorten, waaronder Macrotermes natalensis. Hij laat zien dat zowel het schimmelgewas als de tuin stoffen bevatten die de groei van ongewenste schimmels remmen.
De termieten zelf maken zulke stoffen niet, maar hun darmbacteriën doen dat. Door het plantenmateriaal op te eten voordat ze het aan het gewas geven, onderwerpen de tuiniers het waarschijnlijk aan een schoonmaakproces. Darmbacteriën komen met de poep in de tuin terecht, en blijven schimmeldodende stoffen afgeven.

Controle

Omdat het schimmelgewas propvol zit met koolhydraten, eiwitten en vetten, is het een goede voedselbron voor andere dieren, zoals schimmeletende aaltjes (kleine rondwormpjes die in de bodem leven). Hun aanwezigheid zou de oogst verminderen. Natsumi Kanzaki laat voor de Aziatische termietensoort Odontotermes formosanus zien dat werkers die plantenmateriaal halen, bij thuiskomst vaak zulke aaltjes op zich hebben, evenals hun vracht.
Het schimmelgewas is niet giftig voor deze aaltjes. Maar ze krijgen geen kans ervan te eten, want de termieten controleren binnenkomende nestgenoten namelijk grondig en verwijderen meeliftende aaltjes. Het helpt ook dat de foerageerders niet direct met de tuin in contact komen. En als de tuiniers het nieuwe plantenmateriaal eten, zullen darmbacteriën de aaltjes doden die daar op zitten.

Hechte relatie

De termietenlandbouw is in Afrika ontstaan. De relatie tussen schimmelkwekende termieten en gekweekte schimmelsoorten is hecht: ze kunnen niet meer leven zonder elkaar.

Hoewel termieten wat op mieren lijken, zijn ze daar niet aan verwant. Ze staan op de evolutiestamboom dicht bij kakkerlakken. Er zijn dan ook meerdere verschillen tussen termieten en mieren. Waar bij mieren mannetjes geen deel nemen aan het kolonieleven (alle werksters zijn vrouwtjes), leveren steriele termietenmannetjes als werker of soldaat wel hun bijdrage. Jonge termieten maken geen larve- en popstadium door, maar zijn nimfen, kleine versies van volwassen dieren.

Willy van Strien

Foto’s
Groot: Odontotermes formosanus, gevleugelde exemplaren die zullen uitvliegen en werkers. ©Wei-Ren Liang
Klein: Macrotermes natalensis: schimmeltuin met knoppen, soldaten en nimfen. ©Saria Otani

In Zuid-Amerika leven miersoorten die schimmels kweken. Er zijn overeenkomsten met de landbouw van de termieten, maar ook verschillen. Zie: een kleine landbouwgeschiedenis en een hele zorg

Bronnen:
Kanzaki, N., W-R. Liang, C-I. Chiu, C-T. Yang, Y-P. Hsueh & H-F. Li, 2019. Nematode-free agricultural system of a fungus-growing termite. Scientific Reports 9: 8917. Doi: 10.1038/s41598-019-44993-8
Otani, S., V.L. Challinor, N.B. Kreuzenbeck, S. Kildgaard, S. Krath Christensen, L. Lee Munk Larsen, D.K. Aanen, S. Anselm Rasmussen, C. Beemelmanns & M. Poulsen, 2019. Disease-free monoculture farming by fungus-growing termites. Scientific Reports 9: 8819 . Doi: 10.1038/s41598-019-45364-z
Aanen, D.K. & J.J. Boomsma, 2006. Social-insect fungus farming. Current Biology 16: R1014-R1016. Doi: 10.1016/j.cub.2006.11.016
Aanen, D.K., P. Eggleton, C. Rouland-Lefèvre, T. Guldberg-Frøslev, S. Rosendahl & J.J. Boomsma, 2002. The evolution of fungus-growing termites and their mutualistic fungal symbionts. PNAS 99: 14887-14892. Doi: 10.1073/pnas.222313099