Het was zo eenvoudig begonnen

Evolutie en Biodiversiteit

Categorie: samenwerking (Pagina 1 van 7)

Schelp met ramen

10 december 2024 /

Hartkokkel voorziet inwonende algen van licht

Hartkokkel Corculum cardissa heeft veel raampjes in schelp

De schelpen van hartkokkels (Corculum cardissa) hebben aan de bovenzijde veel doorzichtige raampjes ten behoeve van inwonende algen. De microstructuur ervan is bijzonder, schrijven Dakota McCoy en collega’s.

Schelpen moeten hard en stevig zijn om het schelpdier binnenin te beschermen. Dat is een eenvoudige functie en meestal is aan een schelp dan ook niets bijzonders te zien, afgezien van de vele vormen en kleuren die er bestaan. Maar schelpen van hartkokkels (Corculum cardissa en andere soorten) hebben iets opmerkelijks: er zit een groot aantal doorzichtige raampjes in, netjes gerangschikt. Die zijn er niet voor niets: ze laten zonlicht door voor de eencellige algen die in het schelpdier leven. Dakota McCoy en collega’s verdiepten zich in vorm en functie van de ramen.

Maar eerst de vraag: waarom wonen er algen in de schelpdieren?

Algen zijn, net als planten, in staat om met behulp van zonlicht koolstofdioxide uit de lucht vast te leggen in suikers, die de basis zijn voor energie en bouwstoffen. Dat proces is de fotosynthese. Als voedingsstoffen hebben algen en planten alleen scheikundige elementen nodig als stikstof, fosfor en kalk, die ze inbouwen in complexe koolstofverbindingen zoals eiwitten en dna, het erfelijk materiaal. Dieren zijn afhankelijk van die fotosynthese; zij moeten zich voeden om aan energie en bouwstoffen te komen. Of….

ze kunnen algen in huis nemen, zodat ze direct suikers tot hun beschikking hebben en voedsel niet nodig is.

Minuscule raampjes

Sommige tweekleppige schelpdieren passen dit alternatief toe als het zo uitkomt. En er zijn twee groepen alleen maar met algen kunnen leven: de gigantische tweekleppigen (Tridacninae, onder andere de doopvontschelp) en veel hartkokkels (Fraginae). Zij huisvesten eencellige algen in fijne vertakkingen van hun darmstelsel. De algen leveren suikers in ruil voor een veilige woonplaats en waarschijnlijk ook voedingsstoffen, een vorm van samenwerking die symbiose heet.

Voorwaarde voor een geslaagde samenwerking is wel dat de algen toegang hebben tot zonlicht. Daar moeten de gastheren, die half ingegraven liggen, voor zorgen. Ze leven dan ook in ondiep water, waar zonlicht tot de bodem doordringt. Daarbij houden gigantische tweekleppigen vaak hun schelpen open, zodat het dier in zonlicht baadt. Hartkokkels hebben een andere oplossing. Hun schelpen blijven dicht, maar de algen krijgen licht via minuscule raampjes in de naar de zon gerichte kant van de schelpen.

De onderzoekers wilden meer weten over de structuur van de raampjes. Ze namen die van hartkokkel Corculum cardissa onder de loep.

Optische vezels

De schelpen van Corculum cardissa bestaan uit aragoniet, een kalkverbinding (calciumcarbonaat, CaCO3) die vlakke kristallen vormt die kriskras door elkaar liggen.

De raampjes hebben een andere microstructuur: het aragoniet heeft hier de vorm van vezels in plaats van vlakke kristallen. Elk raampje blijkt een bundel kabels te zijn die bestaan uit parallelle aragonietvezels; de bundel loopt loodrecht op het schelpoppervlak. De kabels geleiden licht, net als glasvezelkabels. Optische-vezelkabels zijn zeer zeldzaam in de natuur, en gebundeld zijn ze nooit eerder gevonden.

Experimenten laten zien dat de naar de zon gerichte schelpdelen – waar dus raampjes in zitten – kleuren uit het zonlicht doorlaten die van belang zijn voor fotosynthese; daar komt gemiddeld 31 procent van door. Van ultraviolet licht, dat schadelijk is voor schelpdierweefsel en algen, passeert maar 14 procent. De naar het zand gerichte schelpdelen laten nauwelijks licht door.

Sommige individuen hebben onder elk raampje een microlensje, ook van aragoniet, dat het invallende licht condenseert en in het weefsel focust, daar waar de algen zitten. Dat maakt het helemaal af.

Je zou het niet verzinnen: schelpen met ramen. Maar het bestaat.

Willy van Strien

Foto: De zongerichte zijde van hartkokkel Corculum cardissa. Ria Tan, Wildsingapore, via Flickr. Creative Commons: CC BY-NC-ND 2.0

Zie ook:
Een andere manier om fotosynthese in huis te halen: Elysia-soorten (zeenaaktslakken) nemen bladgroenkorrels van algen op; vraag is wel of de dieren echt op zonne-energie leven
Keverslakken hebben honderden oogjes op hun rugschild, compleet met een lens van aragoniet, oogkamer en netvlies

Bronnen:
McCoy, D.E., D.H. Burns, E. Klopfer, L.K. Herndon, B. Ogunlade, J.A. Dionne & S. Johnsen, 2024. Heart cockle shells transmit sunlight to photosymbiotic algae using bundled fiber optic cables and condensing lenses. Nature Communications 15: 9445. Doi: 10.1038/s41467-024-53110-x
Kirkendale, L. & G. Paulay, 2024. Photosymbiosis in Bivalvia. Treatise Online no. 89: Part N, Revised, Volume 1, Chapter 9. Doi: 10.17161/to.v0i0.6568

Samenwerking in plaats van bedrog

14 september 2023 /

Stinkende Gastrodia-orchidee biedt voedsel voor vliegenlarven

Gastrodia foetida levert zijn bestuivers een wederdienst

Gastrodia foetida lokt voor de bestuiving vliegenvrouwtjes die normaliter op paddenstoelen afkomen om daar hun eitjes te leggen. De orchidee lijkt een bedrieger, maar is dat toch niet, ontdekte Kenji Suetsugu.

Veel orchideeën zijn bedriegers. Waar de meeste planten samenwerken met insecten en hen nectar aanbieden als beloning voor de bestuiving, laten zulke orchideeën de bloemen bestuiven zonder daar een beloning tegenover te stellen. Ze lokken hun bestuivers met valse voorwendsels. Zo doen sommige orchideeën zich voor als vrouwtjesinsecten om mannetjes te misbruiken die willen paren en bij hun vergeefse pogingen stuifmeel van de ene bloem oppikken en op een volgende achterlaten.

Een ander soort bedrog plegen orchideeën van het geslacht Gastrodia. Zij lokken vliegenvrouwtjes die eitjes willen leggen door de geur na te bootsen van materiaal waarin vliegenlarven opgroeien, zoals gistende vruchten of halfvergane paddenstoelen. Maar de belofte is vals, blijkt als de vrouwtjes op deze bloemen afkomen. Als ze er eitjes op leggen, wat ze zelden doen, gaan de larven die eruit komen dood van honger.

Een uitzondering is Gastrodia foetida, ontdekte Kenji Suetsugu.

In de val

Gastrodia foetida is een zeldzame plant uit de bossen van Japan en Taiwan. Net als bij andere Gastrodia-soorten hebben de planten geen gewone bladeren en de sappige bloem stelt in onze ogen niet veel voor: hij is onopvallend en bruin. Maar voor vrouwtjes van sommige vliegensoorten is de bloem zeer aantrekkelijk vanwege zijn muffe geur; foetida betekent stinkend. Een veel geziene bezoeker is Drosophila bizonata, een soort waarvan de larven zich in rottende paddenstoelen ontwikkelen.

Drosophila bizonata vrouwtje met stuifmeel

Als een vliegenvrouwtje de bloem ingaat, buigt de holle lip in de bloem omhoog naar het zuiltje dat de stamper en meeldraden draagt. Het vrouwtje zit vast in de buis die daardoor tussen zuiltje en lip ontstaat. Om uit die val te ontsnappen moet ze door een nauwe opening langs de meeldraden kruipen, en dan plakt het stuifmeel, dat in twee klompjes is samengepakt, op haar rug (tenzij er al een andere vlieg geweest was, want dan zijn de klompjes weg). Als ze daarna een andere bloem bezoekt en weer opgesloten raakt, komen die stuifmeelklompjes op de stamper terecht en zal die bloem veel zaadjes maken. Dat gaat bij de andere Gastrodia-soorten net zo.

Bloemen vergaan

Maar in tegenstelling tot die andere soorten, is de stinkende orchidee wel degelijk een geschikte plek om eitjes te leggen. Suetsugu vond vaak eitjes op bloemen van Gastrodia foetida waar een vliegenvrouwtje was geweest. En het bijzondere was, dat die eitjes uitkomen en dat de larven niet doodgaan, maar goed groeien. Drie of vier dagen na bestuiving vallen de bloemen af en blijft alleen het vruchtbeginsel op de plant achter. Terwijl de bloemen op de bodem vergaan, eten de larven ervan tot ze volgroeid zijn en verpoppen. Twee weken na bestuiving komen ze als volwassen vliegen tevoorschijn.

Hoewel de larven van Drosophila bizonata paddenstoel-eters zijn, voorzien deze bloemen kennelijk in hun behoefte.

Wederzijdse dienstverlening

Waarom de paddenstoel-etende vliegenlarven het ook op deze bloemen goed doen, is niet duidelijk. Het kan te maken met het feit dat de orchidee zijn suikers niet zelf kan maken door middel van fotosynthese, zoals normale planten, want hij heeft niet de groene bladeren die daarvoor nodig zijn. In plaats daarvan steelt hij suikers van schimmels. Misschien, suggereert Suetsugu, heeft het plantenweefsel daardoor chemische overeenkomsten met dat van paddenstoelen.

Hoe het ook zij, Gastrodia foetida lijkt van bedrog weer te zijn teruggegaan naar samenwerking met bestuivers, maar met een andere beloning dan nectar. Vliegjes bestuiven de bloemen en het sappige bloemweefsel in ontbinding doet daarna dienst als voedsel voor hun larven. Het is de eerste keer dat deze vorm van beloning is aangetoond.

De samenwerking is voor de plant onmisbaar, maar voor de vlieg niet; die kan zijn eitjes ook gewoon op paddenstoelen leggen.

Willy van Strien

Foto’s: ©Kenji Suetsugu
Eerste: Gastrodia foetida
Tweede: Drosophila bizonata zit met stuifmeel op de rug in de bloem; de val (boven het zuiltje, onder de bloemlip) staat open

Zie ook:
Vogelorchideeën doen zich voor als vrouwtjeswesp
Gastrodia pubilabiata ruikt als een opgroeiplaats voor vliegenlarven, maar is het niet

Bron:
Suetsugu, K., 2023. A novel nursery pollination system between a mycoheterotrophic orchid and mushroom-feeding flies. Ecology, 23 augustus online. Doi: 10.1002/ecy.4152

Poetslipvis beduvelt de klant stiekem

19 oktober 2021 /

Vrouw beseft wanneer partner haar gedrag ziet

in een paartje gewone poetslipvis kan een conflict ontstaan

Een vrouwtje gewone poetslipvis jaagt een klant soms weg door een hap uit zijn slijmlaag te bijten. Maar als ze weet dat haar partner kan zien wat ze doet, gedraagt ze zich iets beter, melden Katherine McAuliffe en collega’s.

Gewone poetslipvissen (Labroides dimidiatus) werken vaak in paren. Dan inspecteren man en vrouw gezamenlijk hun klanten, vissen die een schoonmaakbeurt willen. Met hun spitse snuitje pikken de poetsers uitwendige parasieten en dode huidcellen weg. Het is een schoolvoorbeeld van samenwerking tussen soorten, oftewel mutualisme: klanten raken van hun parasieten af, poetsers hebben er een maaltje aan.

Bij poetslipvissen die als stel opereren ontstaat soms een conflict doordat de vrouw een klant bijt; die klant vertrekt dan, waardoor de man zijn maaltje misloopt. Een vrouwtjespoetser misdraagt zich meer als ze weet dat haar partner niet kan zien wat ze uitspookt, ontdekten Katherine McAuliffe en collega’s.

Straf

Als een vrouwtje poetslipvis bijt, heeft ze daar een goede reden voor. Ze neemt dan een hap uit de beschermende slijmlaag van een klant. Dat is vooral in de broedtijd verleidelijk omdat ze veel energie nodig heeft en vissenslijm voedzamer is dan de parasieten die ze behoort te eten. Maar een gebeten klant maakt dat hij wegkomt, en het mannetje, dat wel netjes werkt, is de dupe: omdat zij vals speelt, raakt ook hij de klant kwijt – maar dan zonder een fijn hapje slijm op te hebben zoals zij.

Daarbij komt nog een risico dat hij zijn territorium, waarbinnen meerdere vrouwtjes leven, verliest. Want poetslipvissen wisselen tijdens hun leven van geslacht. Jonge vissen zijn altijd vrouwtjes die, als ze een zekere grootte hebben bereikt, mannetjes worden. Een vrouw die voedzaam slijm eet, groeit goed. Als ze bijna even groot is als haar partner, kan het elk moment gebeuren dat ze man wordt en hem uitdaagt; misschien slaagt ze erin hem te verjagen en zijn territorium over te nemen.

Logisch dus dat een man het niet pikt als zijn partner een klant bijt. Doet ze dat, dan straft hij haar door haar weg te jagen of te bijten. Uit eerder onderzoek was bekend dat hij strenger straft naarmate het om een grotere klant gaat, waar meer te halen valt. De straf is ook zwaarder als zijn partner ongeveer even groot is als hijzelf, dus als het risico op machtsovername reëel is.

Na een straf bindt de vrouw in en werken de partners weer goed samen.

Modelklanten

McAuliffe wist al dat poetsers hun klanten beter behandelen als andere vissen, potentiële klanten, toekijken. Want toeschouwers vertrekken als ze zien dat klanten gebeten worden. Nu wilde ze weten of een gewone poetslipvis-vrouw een klant ook minder snel beduvelt als ze weet dat haar partner haar kan zien.

De poetsvissen leven op koraalriffen, waar ze, alleen of als stel, een ‘poetsstation’ bemannen. Het is lastig om daar waar te nemen wat er precies gebeurt tussen poetsers en hun klanten. Daarom deden de onderzoekers experimenten in het lab. Ze brachten daar poetsvispaartjes in contact met kunstmatige klanten: plaatjes van plexiglas met hoopjes voedsel erop geplakt. Een prutje van garnaal, dat poetsvissen lekker vinden, stond model voor het slijm van een klant; een mengsel van visvlokken en garnaal, dat de poetsers minder waarderen, stelde parasieten voor.

De poetsvissen leerden eerst om met deze modelklanten om te gaan. Aten ze, tegen hun voorkeur in, visvlokmengsel, dan telde dat als goede schoonmaakservice. Maar namen ze een hapje garnalenprut, dan gold dat als vals spelen en trokken de onderzoekers de modelklant weg.

De onderzoekers gingen na die training eerst na hoe vrouwtjes zich gedragen als hun partner van hen was gescheiden door ofwel een doorzichtige afscheiding, ofwel een ondoorzichtige. Zo gauw een vrouw een hapje garnalenprut had genomen, werd de modelklant verwijderd en haar partner toegelaten.

Slechte dienst

Als hun partner zichtbaar was, en hij hun dus ook kon zien, aten gewone poetslipvis-vrouwen gemiddeld wat meer happen visvlokmengsel voordat ze een hap garnalenprut namen en de modelklant verdween. Dan leverden de vrouwen dus een betere dienst. Waren de partners onzichtbaar voor elkaar, dan aten vrouwen minder visvlokmengsel. Met andere woorden: in het geniep speelden ze eerder vals.

Mannen, die hun vrouw konden straffen nadat ze van de garnalenprut gegeten had, straften minder streng naarmate zij eerst meer visvlokmengsel geconsumeerd had. Vreemd genoeg maakte het voor de strafmaat na vals spel niet uit of mannen het gedrag van hun partner daadwerkelijk hadden gezien of niet. Kennelijk merkten ze op een of andere manier toch wel aan hun partner hoe ernstig ze vals had gespeeld.

Twee keer kiezen

Het lijkt er dus op dat vrouwen beseffen dat hun partner wel of niet kan zien wat ze doen, en dat ze zich eerder misdragen tegenover een klant als de partner niet kan toekijken.

Een volgende, wat ingewikkelder proef bevestigde dat. In deze opstelling zat de man weer achter een doorzichtige of ondoorzichtige afscheiding, maar nu waren er twee modelklanten achter extra afscheidingen. Een van de klanten was voor de man zichtbaar achter een transparante afscheiding – als die man tenminste zelf achter een doorzichtige afscheiding zat; de andere was voor hem verborgen achter een ondoorzichtig scherm. De vrouw kon kiezen welke modelklant ze behandelde. Ze mocht twee keer kiezen; tussendoor werd de man toegelaten, die haar al dan niet strafte.

De eerste keer kozen vrouwen vaker voor de modelklant achter de ondoorzichtige afscheiding als hun partner kon toekijken dan wanneer hij dat niet kon. Maar de tweede keer gingen ze onder zijn toezicht juist vaker naar de modelklant achter de doorzichtige afscheiding. Dat was waarschijnlijk omdat mannen hun partner na de eerste keer vaker straften als ze de verborgen modelklant had bezocht. Maar, in overeenstemming met het vorige experiment: mannen straften onafhankelijk van of ze hadden kunnen zien dat zij daarheen was gegaan. Kennelijk verraadde ze zich op de een of andere manier.

Knappe soort

De hoofdconclusie van de onderzoekers: een gewone poetslipvis-vrouw speelt eerder vals tegenover een klant als ze weet dat haar partner, die slecht gedrag afstraft, niet kan zien wat ze doet. In de eerste proef namen vrouwtjes sneller een hap garnalenprak, die stond voor de beschermende slijmlaag van een klant. In de tweede proef bezochten ze in eerste instantie liever een voor de partner verborgen modelklant dan een zichtbare.

Dat zij beseft wat hij kan zien, geeft blijk van indrukwekkende verstandelijke vermogens. Dat deze poetsvissoort daarover beschikt, bleek al eerder: de visjes herkennen zichzelf in een spiegel.

Maar de vraag is wel waarom het een vrouw iets kan schelen of haar partner haar slechte gedrag daadwerkelijk kan zien of niet, want dat maakte voor de straf niet uit.

Het verhaal is dus nog niet af. Maar er komt vast een vervolg, want de onderzoeksgroep doet al jarenlang grondig onderzoek aan deze poetsvissen.

Willy van Strien

Foto: Gewone poetslipvis aan het werk bij een koran keizersvis (Pomcanthus semicirculatus). Longdongdiver (Vincent C. Chen) (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Meer over de gewone poetslipvis: huichelachtig, klantvriendelijk karakter, schoonmakers in het gareel.

Bronnen:
McAuliffe, K., L.A. Drayton, A. Royka, M. Aellen, L.R. Santos & R. Bshary, 2021. Cleaner fish are sensitive to what their partners can and cannot see. Communications Biology 4: 1127. Doi: 10.1038/s42003-021-02584-2
Kohda, M., T. Hotta, T. Takeyama, S. Awata, H. Tanaka, J-y. Asai & A.L. Jordan, 2019. If a fish can pass the mark test, what are the implications for consciousness and selfawareness testing in animals? PLoS Biol 17: e3000021. Doi: 10.1371/journal.pbio.3000021
Raihani, N.J., A.I. Pinto, A.S. Grutter, S. Wismer & R. Bshary, 2012. Male cleaner wrasses adjust punishment of female partners according to the stakes. Proceedings of the Royal Society B 279: 365-370. Doi: 10.1098/rspb.2011.0690

Honingdauw met dopamine

8 oktober 2021 /

Japanse bijvoetluis dwingt extra bescherming af van mieren

Japanse bijvoetluis manipuleert de mier die hem beschermt

Een kolonie van de Japanse bijvoetluis maakt mieren agressiever, laten Tatsumi Kudo en collega’s zien. Daardoor krijgen vijanden nog minder kans om de luizen te eten.

De samenwerking tussen bladluizen en mieren is een van de best bekende voorbeelden van samenwerking of mutualisme. Bladluizen, die leven van het sap van planten, scheiden overtollige suikers uit in een plakkerig goedje, de honingdauw. Voor mieren is dat een mooie voedselbron. Ze verzamelen de honingdauw, oftewel: ze melken de luizen. Om de oogst veilig te stellen beschermen ze de luizen tegen vraatzuchtige vijanden alsof het hun vee is. De partijen ruilen dus voedsel uit tegen bescherming, en beide partijen profiteren van deze samenwerking.

Zo’n samenwerking bestaat ook tussen de Japanse bijvoetluis (Macrosiphoniella yomogicola), die op bijvoet (Artemisia montana) leeft, en verschillende soorten mieren, waarvan Lasius japonicus de belangrijkste is. Deze bladluis maakt de mieren die hem beschermen extra agressief tegen roofvijanden door dopamine in de honingdauw af te scheiden, ontdekten Tatsumi Kudo en collega’s. Met andere woorden: de luizen manipuleren het gedrag van de mieren.

Dopamine

Eerder al had de Japanse onderzoeksgroep al laten zien dat de mier de luizen manipuleert. Van de Japanse bijvoetluis komen twee kleurvormen voor en de mieren begunstigen de vorm die zich het langzaamst vermenigvuldigt maar de beste honingdauw produceert. Nu schrijft het team dat de Japanse bijvoetluis zich op zijn beurt niet als gedwee melkvee gedraagt.

In de honingdauw van de luizen troffen de onderzoekers namelijk dopamine aan, een stof die inwerkt op het zenuwstelsel. De krop van mieren die de honingdauw hadden geoogst bevatte ook dopamine.

En dat had invloed op het gedrag van de mieren. De onderzoekers deden proeven om te zien hoe agressief de mieren waren tegen het Aziatisch lieveheersbeestje (Harmonia axyridis), een belangrijke roofvijand van de luizen. Mieren die net een bladluiskolonie hadden bezocht waren agressiever dan mieren die dat niet hadden gedaan. Dat ligt aan de dopamine, bleek uit andere experimenten: toediening van dopamine maakte de mieren agressiever dan normaal, terwijl kunstmatige honingdauw zonder dopamine dat niet deed.

Extra voordeel

Zo halen zowel de Japanse bijvoetluis als de mier Lasius japonicus die hem beschermt extra voordeel uit de samenwerkingsrelatie. De bladluis dwingt de mier om een betere bescherming te geven, de mier manipuleert de luizenkolonie zo dat er extra veel voedsel van hoge kwaliteit beschikbaar is.

Vooral voor de bladluis is de relatie met mieren belangrijk. Zonder zijn mieren-lijfwachten zou een kolonie het niet redden.

Willy van Strien

Foto: Japanse bijvoetluis. ©Ryota Kawauchiya

Op YouTube: lieverheersbeestjeslarve die luizen eet wordt door mier gebeten

Zie ook hoe de mier de luizenkolonie manipuleert

Bron:
Kudo, T., H. Aonuma & E. Hasegawa, 2021. A symbiotic aphid selfishly manipulates attending ants via dopamine in honeydew. Scientific Reports 11: 18569. Doi: 10.1038/s41598-021-97666-w

Hangende tuinen

19 april 2021 /

Mieren kweken planten in boomnesten

Camponotus femoratus en Crematogaster levior zijn goede tuiniers

Sommige mieren hebben mierentuinen. In hun nesten in bomen groeien een of enkele plantensoorten. De mieren zijn goede tuiniers, laat een Braziliaans onderzoeksteam zien: ze kiezen de planten met zorg en beschermen ze.

In de bossen van het Amazonegebied zijn hanging baskets te vinden, bollen waar planten uit groeien. Het zijn de begroeide nesten van mieren die in bomen leven. Deze mierentuinen bieden beide partijen voordeel. De planten zijn soorten die niet in de bodem wortelen, maar op boomstammen groeien (of dus in een boommierennest), zogenoemde epifyten. Ze profiteren doordat de mieren de zaden verspreiden en de ontkiemde planten bemesten. De mieren profiteren doordat de plantenwortels het nest verstevigen en waterdicht maken.

De meeste hangende tuinen in het Amazonegebied zijn van twee soorten mieren die samenleven: Camponotus femoratus en Crematogaster levior. Ze hebben gezamenlijke nesten en foerageerpaden, maar houden hun broed gescheiden. Een Braziliaanse onderzoeksgroep beschrijft hoe netjes dit mierenduo hun tuinen verzorgt.

Taakverdeling

De twee soorten hebben de taken verdeeld. Crematogaster levior gaat eropuit om voedsel te halen. De onderzoekers denken dat hij ook degene is die, binnen een kolonie, het initiatief neemt om er een nieuw nest bij te maken; een kolonie omvat gemiddeld 17 nesten. Werksters van Crematogaster levior zijn in de meerderheid, vooral in jonge nesten; in beginnende nesten zijn ze zelfs de enige.

Maar Camponotus femoratus is de sterkste en meest agressieve van de twee. Hij bouwt en verdedigt de nesten.

Hij is ook degene die zaden van de gewenste planten verzamelt en in de kartonachtige wand van het nest stopt. Daar is hij kieskeurig in: van de vele soorten epifyten die in Zuid-Amerika groeien gebruiken de mieren er maar een handvol. Per nest kweken ze slechts een of twee soorten.

De meest voorkomende tuinplant is Peperomia macrostachya. Waarschijnlijk zijn de mieren daar gek op omdat hij, naast nectarklieren, bloemen en vruchten ook olieklieren heeft. Olie is een moeilijk te vinden onderdeel van het dieet, dus die klieren zijn waardevol. Andere toegepaste planten zijn onder meer Philodendron-soorten.

Onderhoud van mierentuinen

De mieren verzorgen de planten goed. Als een blad beschadigd is, bleek uit proeven, gaan werksters van Camponotus femoratus eropaf; ze reageren op vluchtige stoffen die bij beschadiging ontsnappen. Zo komen ze bij plekken waar plantenetende insecten aan het knagen zijn en kunnen ze die verjagen. Vooral beschadiging van de kostbare Peperomia macrostachya lokt een snelle toevloed van veel werksters uit.

Bovendien wieden de mieren ‘onkruid’. De wanden van een mierennest zijn voor veel epifyten een aantrekkelijke groeiplaats omdat ze vol voedingsstoffen zitten. Maar de mieren gaan de groei van niet-gewenste planten, die zouden concurreren met de tuinplanten, tegen. Plakken er verkeerde zaden aan de wand, dan halen ze die weg, en als er vreemde planten ontkiemen knippen ze de stengel of bladeren daarvan door.

Geen wonder dat de tuinplanten floreren en de hangende tuinen er goed uitzien.

Willy van Strien

Foto: Tuin met Philodendron van het mierenduo Camponotus femoratus en Crematogaster levior. ©Ricardo Eduardo Vicente

Meer tuinierende mieren: groene pootjes

Bronnen:
Pereira, A.A., I.V. da Silva & R.E. Vicente, 2021. Interaction between epiphytic chemical allelopathy and ant‑pruning determining the composition of Amazonian ant‑garden epiphytes. Arthropod-Plant Interactions, 9 april online. Doi: 10.1007/s11829-021-09825-5
Dacquin, P., F. Degueldre & R.E. Vicente, 2021. Relative colony size of parabiotic species demonstrates inversion with growth. Insectes Sociaux, 2 januari online. Doi: 10.1007/s00040-020-00798-x
Vicente, R.E., W. Dáttilo & T.J. Izzo, 2014. Differential recruitment of Camponotus femoratus (Fabricius) ants in response to ant garden herbivory. Neotropical Entomology 43: 519-525. Doi: 10.1007/s13744-014-0245-6

Garnalenhouders

24 februari 2021 /

Koraaljuffers laten hun algentuin bemesten

Koraaljuffer Stegastes diencaeus kweekt algen met behulp van aasgarnaaltjes

Elke indringer wordt verjaagd uit de algentuin van koraaljuffer Stegastes diencaeus, maar een zwerm aasgarnaaltjes mag blijven en krijgt zelfs bescherming. Dat is niet voor niets, schrijven Rohan Brooker en collega’s.

De koraaljuffer Stegastes diencaeus (in het Engels: langvinkoraaljuffer) is een agressieve, territoriale vis die leeft op koraalriffen. Hij kweekt zijn eigen voedsel door een tuin van een paar vierkante meter te creëren waar eetbare algen groeien. Hij koestert zijn algen en verdedigt zijn territorium fel; alle dieren houdt hij uit de buurt.

Of eigenlijk: bijna alle dieren. Want Rohan Brooker en collega’s laten zien dat er overdag in veel algentuinen een zwerm piepkleine aasgarnaaltjes (Mysidium integrum) te vinden is. Een tuinier tolereert de aanwezigheid van de garnaaltjes niet alleen, maar beschermt ze ook tegen hun roofvijanden, hoewel hem dat wat extra moeite kost. Kennelijk zijn de diertjes die moeite waard.

Florerende tuin

Waarom is een tuinierende langvinkoraaljuffer aan de aasgarnaaltjes gehecht, vroeg Brooker zich af. Hoewel de vis zijn algendieet aanvult met wat kleine diertjes, eet hij deze garnaaltjes niet. Misschien, veronderstelde Brooker, bemesten de garnalen de algen met hun uitwerpselen.

En dat bleek het te zijn. Een tuin waar zich een zwerm garnaaltjes ophoudt doet het beter dan een tuin zonder zo’n zwerm, dankzij de voedingsstoffen die de garnaaltjes toevoegen. Er groeien meer grote bruine algen en die vormen een structuur waarop matvormende algen, die de koraaljuffers het liefst eten, goed gedijen. Dat vertaalt zich in een betere conditie van de vissen: koraaljuffers met een garnalenzwerm in hun tuin hebben een grotere energiereserve dan collega’s met een niet-bemeste tuin.

Brooker deed zijn onderzoek op koraalriffen voor de kust van Belize, in Midden-Amerika.

Gedomesticeerd

De tuinierende vis profiteert dus vanwege zijn florerende gewas, en de aasgarnaal vanwege zijn bewaakte leefgebied. Buiten tuinen komen zwermen van deze garnalen overdag niet voor. De garnaaltjes verlaten de tuin ’s nachts, als het veilig is, om aan het oppervlak voedsel uit het water te filteren. Daarna keren ze naar hun vaste tuin terug.

De trouw aan de woonplaats is zo sterk dat jonge garnaaltjes in de tuin van hun ouders blijven leven. De schrijvers  beschouwen de relatie tussen koraaljuffer en aasgarnaal daarom als een vroege fase van domesticatie. De vissen ‘houden’ de aasgarnalen als vee.

Willy van Strien

Foto: Koraaljuffer Stegastes diencaeus. Mark Rosenstein (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)

Uitleg (in het Engels) over het onderzoek op YouTube

Een ander voorbeeld van domesticatie: de gele weidemier

Bron:
Brooker, R.M., J.M. Casey, Z-L. Cowan, T.L. Sih, D.L. Dixson, A. Manica & W.E. Feeney, 2020. Domestication via the commensal pathway in a fish-invertebrate mutualism. Nature Communications 11: 6253. Doi: 10.1038/s41467-020-19958-5

Mannetjes die op vrouwen parasiteren

13 augustus 2020 /

Diepzeehengelvissen hebben sterk afwijkend afweersysteem

Bij sommige diepzeehengelvissen leven mannetjes parasitair op vrouwtjes

Aan de al bekende eigenaardigheden van diepzeehengelvissen voegen Jeremy Swann en collega’s een nieuwe toe: sommige soorten missen een belangrijk deel van het afweersysteem. Dat gaat samen met een unieke parasitaire levenswijze van mannetjes.

Er bestaan vreemde dieren. Er zijn heel vreemde dieren. En je hebt extreem rare snuiters. Tot de laatste groep kunnen we zeker de diepzeehengelvissen rekenen.

Zij vormen binnen de vinarmigen (Lophiiformes) een groep van ruim 160 soorten, de Ceratioidea, die zich, zoals de naam aangeeft, hebben gespecialiseerd op een leven in de volslagen duisternis van de diepzee. Daar zijn voedsel en partners uitermate schaars. Dat verklaart een aantal eigenaardigheden die van deze vissen bekend zijn. Nu blijkt dat ze ook nog een sterk afwijkend afweersysteem hebben, melden Jeremy Swann en collega’s.

Hengel met lampje

Diepzeehengelvissen beginnen hun leven vrij normaal; ze verblijven als eitjes en larven aan de oppervlakte van het water. Maar als ze zich tot jonge visjes hebben ontwikkeld, verandert dat. De vrouwen groeien uit tot een flink formaat, de mannetjes blijven klein.

Hoe groter een vrouw wordt, hoe meer eitjes ze kan produceren. En dus gaat een jong vrouwtje groeien. Ze moet goed eten, en op haar menu staan allerlei prooidieren. Om die te vangen, beschikt ze over een hengel die op haar rug groeit; het is een gemodificeerde voorste rugvin. Aan het uiteinde ervan zit lokaas: een bolletje waarin bacteriën leven die licht maken door een chemische reactie uit te voeren. Het is een vorm van samenwerking, waarbij de bacteriën kost en inwoning krijgen in ruil voor lichtproductie.

De hengelaarsters kunnen hun lichtje laten knipperen en dansen. Het lampje lijkt op een bewegend diertje. Echte dieren zien er een lekker hapje in en komen eropaf. En dan slokt een hengelvis een grote hoeveelheid water op, inclusief prooi. Daar kan ze met een beetje geluk weer een tijd mee toe.

De vrouwen, plomp en met een enorme kop en bek vol scherpe tanden, zijn niet moeders mooiste. Goede zwemmers zijn het niet; ze drijven wat rond, in afwachting van prooien die toevallig langskomen.

Hechte verbintenis

Als mannetjes het larvale stadium achter de rug hebben, slaan ze een heel andere richting in. Groeien doen ze dan niet meer; ze kunnen niet eens eten. Hun enige doel is om in de lege diepzee een vrouw te vinden. Ze zwemmen dan ook voortdurend rond. Jonge vrouwtjes hebben, naast het lampje aan hun hengel, ook twee lichtgevende organen op hun rug. Misschien dat de dwergmannetjes, die grote ogen hebben, hen daardoor kunnen vinden. Als ze geluk hebben, ontmoeten ze een partner voordat ze door hun reserves heen zijn.

Bij een ontmoeting bijt hij zich met scherpe tandjes aan haar vast. Als zij eraan toe is om eitjes los te laten, is hij klaar om ze te bevruchten. Mannetjes en vrouwen worden pas seksueel rijp als ze een partner hebben. Gezien de schaarste aan soortgenoten is dat logisch: pas na paarvorming is zeker dat eitjes en zaad met elkaar in contact kunnen komen.

Spermazakje

Bij sommige diepzeehengelvissen is de verbintenis tussen vrouw en mannetje tijdelijk; na gedane zaken maakt hij zich weer los.

Maar bij andere soorten hechten mannetjes zich voorgoed aan een vrouw. Dat zijn de meest bizarre soorten, want de twee partners vergroeien met elkaar. Zo kan het mannetje overleven. De huidweefsels versmelten, de bloedvatstelsels raken op elkaar aangesloten. Hij wordt een ‘seksuele parasiet’, niet veel meer dan een spermaproducerend zakje dat leeft van voedingsstoffen die hij aan haar ontleent. Dit seksueel parasitisme is een unieke manier van voortplanten; het komt alleen bij diepzeehengelvissen voor.

Het wordt parasitisme genoemd, maar het is ook te beschouwen als een vorm van wederkerige hulp. Hij levert immers sperma in ruil voor voedingsstoffen.

De best bekende soort is Ceratias holboelli; die is tevens de grootste, met de meest uiteenlopende formaten van mannetje en vrouw. Een vrouw wordt ruim een meter lang (inclusief staart), zestig keer zo groot als een vrij levend mannetje. De verbintenis van een paar is voorgoed. Eenmaal vastgehecht aan haar buik, groeit hij uit tot maximaal 20 centimeter. Een vrouw draagt hooguit één parasitair mannetje.

Een andere soort met permanente aanhechting is Cryptopsaras couesii; daar kunnen meerdere mannetjes aan één vrouw hechten, maximaal acht. Een vrouw wordt tot 30 centimeter lang, een vrij levend mannetje haalt drie centimeter.

Oeroud afweersysteem

Het is opmerkelijk dat het afweersysteem van vrouwen permanent aangehechte, parasitaire mannetjes met rust laat, realiseerden Swann en collega’s zich. Je zou verwachten dat het afweersysteem zulke mannetjes als niet-eigen herkent en afstoot. Maar dat gebeurt niet.

Kennelijk tolereert het afweersysteem de wel zeer intieme voortplantingswijze. Om te achterhalen hoe, onderzochten de biologen een aantal genen die essentieel zijn voor verschillende onderdelen van het afweersysteem. Ze namen vier soorten diepzeehengelvissen met tijdelijk aangehechte mannetjes onder de loep en zes soorten met permanent aangehechte, parasitaire  mannetjes, waaronder Cryptopsaras couesii. Ze vergeleken ze met een aantal soorten hengelvissen buiten de diepzee-groep, waarvan mannetjes zich niet aan vrouwen vastbijten.

Vissen hebben hetzelfde afweersysteem als andere gewervelde dieren; dat systeem is 500 miljoen jaar oud. Het bestaat uit enerzijds aangeboren, algemene afweerreacties en anderzijds specifieke afweer die zich opbouwt tegen indringers waar het systeem mee te maken krijgt. De onderzoekers richtten zich op de verworven, specifieke afweer.

Letaal

De resultaten waren verrassend: diepzeehengelvissen waar mannetjes als parasieten op vrouwen leven, missen belangrijke afweergenen. Hun specifieke afweer is voor een groot deel uitgeschakeld.

Bij twee van de onderzochte soorten, soorten waarbij vrouwen meer dan een mannetje bij zich kunnen hebben, is er zelfs vrijwel niets van het specifieke afweersysteem over. En dat is zeer vreemd, want dat volledige gebrek aan specifieke afweer is voor andere dieren letaal. De eerste de beste infectie zou dodelijk zijn. Ook in de diepzee leven microbiële ziekteverwekkers, dus diepzeehengelvissen moeten zich kunnen verweren. Ze hebben waarschijnlijk hun aangeboren afweer aangepast, denken de onderzoekers.

Uit eigen en ander onderzoek concluderen ze dat de gemeenschappelijke voorouder van de diepzeehengelvissen kleine, niet- parasitaire mannetjes kende die zich tijdelijk aan vrouwen hechtten. Een paar keer hebben van die voorouder afstammende soorten de overstap naar permanente aanhechting gemaakt en hun specifieke afweer goeddeels ontmanteld.

Het is onduidelijk wat er eerst gebeurde. Werden mannetjes parasitair, waardoor het noodzakelijk  werd om de specifieke afweer uit te schakelen? Of verloor het specifieke afweersysteem belangrijke onderdelen en maakte dat permanente aanhechting mogelijk?

De diepzeehengelvissen blijven raadselachtige wezens.

Willy van Strien

Tekening: Cryptopsaras couesii, vrouw met aanhechtend mannetje. Tony Ayling (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 1.0)

Bekijk een filmpje van diepzeehengelvis Caulophryne jordani (niet in dit onderzoek opgenomen): vrouw met permanent aangehecht mannetje

Bronnen:
Swann, J.B., S.J. Holland, M. Petersen, T.W. Pietsch, T. Boehm, 2020.  The immunogenetics of sexual parasitism. Science, 30 juli online. Doi: 10.1126/science.aaz9445
Fairbairn, D.J., 2013. Odd couples. Extraordinary differences between the sexes in the animal kingdom.  Princeton University Press, Princeton and Oxford, VS. ISBN 978-0-691-14196-1

Vereende krachten tegen broedparasiet

7 april 2020 /

Mangrovezanger waarschuwt, epauletspreeuw valt aan

Epauletspreeuw luistert alarmroep van mangrovezanger af

De mangrovezanger laat een speciale roep horen als er een broedparasiet in de buurt is. De epauletspreeuw pikt het signaal op en valt aan, schrijven Shelby Lawson en collega’s. Zo beschermen de vogels samen hun nesten.

Epauletspreeuw wordt geparasiteerd door bruinkopkoevogel, een broedparasietEen vogelnest met eieren of jongen is kwetsbaar. Een van de gevaren is dat een vreemde vogel er een ei in legt en de ouders opscheept met een pleegjong, zoals de koekoek doet. Dat risico loopt de epauletspreeuw, die broedt in natte gebieden in Noord- en Midden-Amerika. Hier is de bruinkopkoevogel de ‘koekoek’, oftewel de broedparasiet.
Hoewel een jonge koevogel niet, zoals een koekoeksjong, zijn pleegbroertjes en -zusjes uit het nest gooit, zijn die toch slecht af. Het vreemde jong eist zoveel aandacht dat de rechtmatige jongen te kort komen en verhongeren of in een slechte conditie uitvliegen.
De epauletspreeuw moet de koevogel dus buiten zijn nest zien te houden. Daarbij profiteert hij van de waakzaamheid van de mangrovezanger, een andere zangvogel die de koevogel op bezoek kan krijgen, laten Shelby Lawson en collega’s zien. De mangrovezanger op zijn beurt profiteert van de agressie van de epauletspreeuw.

Verdediging

Mangrovezanger waarschuwt voor broedparasietAls mangrovezangers een bruinkopkoevogel ontdekken, laten ze een specifiek alarmsignaal horen, een ‘siet’-klank. Alle vrouwtjes die dat horen reageren adequaat: ze gaan onmiddellijk naar hun nest (als ze daar al niet waren), herhalen de ‘siet’ en drukken zich stevig op hun legsel. Zo heeft een koevogel geen toegang.
Mangrovezangers laten de ‘siet’-klank alleen horen als de broedparasiet in de buurt is en alleen in de broedperiode. Voor roofvijanden hebben ze een ander signaal, en als dat klinkt hippen vrouwtjes rond en zijn ze alert, maar gaan ze niet terug naar het nest. De combinatie van het speciale waarschuwingssignaal voor broedparasiet en de adequate reactie van vrouwtjes is uniek.

De onderzoekers vroegen zich af of epauletspreeuwen dat specifieke signaal afluisteren en er hun voordeel mee doen. Ze speelden verschillende opgenomen geluiden af bij nesten van epauletspreeuwen en keken hoe die daarop reageerden.
Zowel spreeuwen-mannetjes als -vrouwtjes werden agressief als ze de ‘siet’ van mangrovezangers hoorden en vielen de speaker aan. Ze reageerden even opgewonden als op het ‘gebabbel’ van bruinkopkoevogels. En ook de roep van een blauwe gaai, een roofvijand die nesten plundert, wekte die agressie op. De reactie op de ‘siet’-klank is blijkbaar een algemene verdedigingsactie tegen verschillende gevaren die een nest bedreigen. De zang van een onschuldige zangvogel negeerden ze.
Overigens lokte het gebabbel van andere epauletspreeuwen de verdedigingsreactie het allersterkst uit. De vogels beschouwen soortgenoten die hun territorium binnendringen kennelijk als het grootste gevaar.

Samen

Het waarschuwingssignaal van mangrovezangers voor broedparasieten wordt dus opgepikt door epauletspreeuwen, die op het gevaar af gaan. Daar profiteren mangrovezangers weer van. Uit eerder onderzoek was al gebleken dat hun nesten minder risico lopen op misbruik door een koevogel als ze in de buurt van epauletspreeuwen broeden. Epauletspreeuw en mangrovezanger nestelen vaak in elkaars nabijheid; samen kunnen ze zich tegen de broedparasiet weren.

Tot nu toe lijkt de epauletspreeuw de enige vogelsoort te zijn die de waarschuwing van mangrovezangers voor broedparasieten verstaat en erop reageert.

Willy van Strien

Foto’s:
Groot: Epauletspreeuw. Brian Gratwicke. (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY 2.0)
Klein boven: Bruinkopkoevogel vrouwtje. Ryan Hodnett (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 4.0)
Klein onder: Mangrovezanger mannetje. Mykola Swarnyk (Wikimedia Commons, Creative Commons CC BY-SA 3.0)

De onderzoekers lichten hun werk toe op YouTube

Bronnen:
Lawson, S.L., J.K. Enos, N.C. Mendes, S.A. Gill & M.E. Hauber, 2020. Heterospecific eavesdropping on an anti-parasitic referential alarm call. Communications Biology 3: 143 . Doi: 10.1038/s42003-020-0875-7
Gill, S.A. & S.G. Sealy, 2004. Functional reference in an alarm signal given during nest defence: seet calls of yellow warblers denote brood-parasitic brown-headed cowbirds. Behavioral Ecology and Sociobiology 5671-80. Doi: 10.1007/s00265-003-0736-7
Clark, K.L. & R.J Robertson, 1979. Spatial and temporal multi-species nesting aggregations in birds as anti-parasite and anti-predator defenses. Behavioral Ecology and Sociobiology 5: 359-371. Doi: 10.1007/BF00292524

Bladsnijders vermijden opstoppingen

16 december 2019 /

Niet zwaarbeladen de weg op als het druk is

bladsnijders dragen geen zware last bij grote verkeersdrukte

Bij grote drukte op het pad handhaven bladsnijders de doorstroming door met alleen kleine stukjes blad te lopen, laten Mariana Pereyra en Alejandro G. Farji-Brener zien. Anders zouden verkeersopstoppingen ontstaan.

De schimmel die bladsnijdermieren in hun tuintjes kweken heeft voortdurend vers plantenmateriaal nodig; daar groeit hij op. En dus lopen werksters af en aan op speciaal aangelegde en schoongehouden paden. Ze verlaten het nest om stukjes blad van planten af knippen, soms ook stukjes bloem, vrucht of stengel; ze keren terug met een stuk plant in de kaken.
Soms sjouwen mieren hele grote bladstukken mee, waarmee ze maar langzaam vooruit komen. Dat is lastig als het druk is op de paden, want dan kan een langzame mier de doorstroming belemmeren. Bij grote drukte nemen ze dan ook alleen kleine vrachtjes mee, schrijven Mariana Pereyra en Alejandro Farji-Brener.

Vrachtwageneffect

In eerder onderzoek hadden Farji-Brener en collega’s laten zien dat werksters van de bladsnijder Atta cephalotes soms een opvallend groot stuk blad meetorsen, tot twee keer het normale formaat. Dat tikt lekker aan bij de bevoorrading. Maar zo’n extra grote last heeft ook nadelen; een zwaarbeladen mier loopt langzamer en remt de mieren af die achter haar komen en een gewone last dragen. Die komen soms nog maar op halve snelheid vooruit. Zo kan een opstopping achter een zwaarbelaste werkster ontstaan; de onderzoekers spreken van het vrachtwageneffect. Het vertraagt de hele colonne.
Een langzame mier op het pad is vooral een probleem als het druk is; dan lopen de bladsnijders immers dicht op elkaar en kunnen ze een langzame collega niet inhalen. De biologen zagen dat er bij grote drukte in verhouding maar weinig mieren waren met een zware vracht. Is dat omdat de mieren zo ‘verstandig’ zijn om niet met een zware last een druk pad op te gaan?

Gestage doorstroming

Die vraag hebben Pereyra en Farji-Brener nu beantwoord, aan een andere soort, namelijk Acromyrmex crassispinus. De onderzoekers boden werksters stukjes ‘blad’ aan: filterpapiertjes die met sinaasappel waren doordrenkt. Ze lieten de mieren kiezen tussen een normaal en een extra groot formaat. Ze hielden bij hoe de keuze uitviel bij verschillende verkeersdruktes op het mierenpad. En inderdaad: alleen als het rustig was, namen werksters extra grote stukjes papier mee; was het heel druk, dan pakten ze uitsluitend de kleinere stukjes op.

Er kunnen verschillende redenen zijn om geen grote stukken te pakken; het is daarmee moeilijker manoeuvreren als er obstakels zijn, de kans op botsingen is groter en een zwaar belaste mier is kwetsbaarder voor roofvijanden. Maar dat mieren de grote stukken vooral laten liggen als het druk is, wijst erop dat ze dat ook doen om het verkeer niet te hinderen. Zo houden bladsnijders het tempo waarmee ze met zijn allen bladmateriaal aandragen hoog. Allemaal even snel gaan: dat is op een druk pad de beste manier om een gestage doorstroming te bewaren.

Net als op de snelweg.

Willy van Strien

Foto: Atta cephalotes ©Alejandro Farji-Brener

Lees meer over bladsnijdermieren

Bronnen:
Pereyra, M. & A.G. Farji-Brener, 2019. Traffic restrictions for heavy vehicles: Leaf-cutting ants avoid extra-large loads when the foraging flow is high. Behavioural Processes, 25 november online. Doi: 10.1016/j.beproc.2019.104014
Farji-Brener, A.G., F.A. Chinchilla, S. Rifkin, A.M. Sánchez Cuervo, E. Triana, V. Quiroga & P. Giraldo, 2011. The ‘truck-driver’ effect in leaf-cutting ants: how individual load influences the walking speed of nest-mates. Physiological Entomology 36: 128-134. Doi: 10.1111/j.1365-3032.2010.00771.x

De kunst van de plaagbestrijding

9 juli 2019 /

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

« Oudere berichten

© 2024 Het was zo eenvoudig begonnen

Thema gemaakt door Anders Noren — Boven ↑