Evolutionsbiologie

Dominante Ameisenarten haben großen Einfluss auf Ökosysteme

Die Biomasse von Ameisen und Menschen auf der Erde ist in etwa gleich groß. In den Tropen machen Ameisen zusammen mit anderen staatenbildenden Insekten ein Drittel der gesamten tierischen Biomasse aus. Dementsprechend groß ist ihr Einfluss auf die Ökosysteme.

Kippleibameise (Crematogaster modiglianii) beim Abtransport eines Pflanzensamens (Malaysia, Borneo). (Foto/©: Florian Menzel)

Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben nun in tropischen Regenwäldern die Bedeutung von Ameisenarten für verschiedene Prozesse in Ökosystemen untersucht. Sie stellten fest, dass beim Verbrauch von Nahrungsressourcen oft nur wenige oder gar nur eine Ameisenart dominiert, was ein Ökosystem recht anfällig machen kann.

Die Wissenschaftler um Dr. Florian Menzel vom Institut für Zoologie fanden insbesondere in den Wäldern von Borneo Ameisenarten, die extrem effizient sind und einen Großteil des Nahrungsangebots aufnehmen. Die Evolutionsbiologen haben für ihre Studien erstmals den Ressourcenverbrauch von Ameisen in der Natur gemessen und dabei zwischen tag- und nachtaktiven Ameisen unterschieden.

Die Stabilität eines Ökosystems hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise davon, ob ein System nach Störungen seinen ursprünglichen Zustand beibehalten oder sich schnell regenerieren kann. Auch die Fähigkeit, den Verlust von Arten abzufedern, trägt zur Stabilität bei. Inwieweit der vom Menschen verursachte Rückgang der Artenvielfalt die Stabilität von Ökosystemen bedroht, ist in den vergangenen Jahren viel untersucht worden. Im Allgemeinen, so der jetzige Stand der Wissenschaft, führt hohe Artenvielfalt zu einer hohen Stabilität von Ökosystemen. Es ist aber oftmals noch unbekannt, wie stark dieser Zusammenhang ist und welche weiteren Faktoren ihn beeinflussen.

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Die zwei Ameisenarten Crematogaster levior (links) und Ectatomma tuberculatum (rechts) beim Betreuen von pflanzensaugenden Zikadenlarven (Französisch-Guayana). (Foto/©: Florian Menzel)

Die Mainzer Biologen haben für ihre Untersuchungen jeweils zwei Wälder im südamerikanischen Französisch-Guayana und im südostasiatischen Borneo ausgewählt. In jedem Wald haben die Wissenschaftler 64 Sammelplätze angelegt und natürliche Nahrungsquellen ausgebracht – unter anderem lebende Insekten verschiedener Größe, tote Insekten, Zucker, der in süßen Früchten oder Nektar vorkommt, aber auch Zucker, wie er von Blattläusen produziert wird. „Wir haben analysiert, welche Ameisenarten welche Nahrung aufsuchen, und gemessen, wie stark jede Art zum Verbrauch beiträgt“, erklärt Florian Menzel. „Daraus können wir die Stabilität des Systems berechnen.“

Artenvielfalt und Stabilität oft geringer bei Nacht
In den Tropen herrscht eine enorm große Artenvielfalt: Auf einer Fläche von einem Hektar können mehr als 100 Ameisenarten vorkommen. Manche sind nur tagsüber, andere nur nachts aktiv. Ob eine Art bei Tag, bei Nacht oder durchgehend aktiv ist, hat jedoch großen Einfluss auf die Stabilität eines Ökosystems. Wenn tagsüber und nachts verschiedene Arten aktiv sind, erhöht dies die Gesamtstabilität des Ökosystems.

Wie die Mainzer Forscher festgestellt haben, sind Artenreichtum und Stabilität in manchen Wäldern bei Nacht wesentlich geringer als bei Tag. Die Studie zeigt außerdem, dass ein hoher Nahrungsumsatz nur durch die Anwesenheit von „Hochleistungsameisen“ erreicht wurde und nicht durch gleich große Beiträge einer Vielzahl weniger effizienter Arten. Auf den Versuchsflächen in Borneo war die aktivste Ameisenart alleine für mehr als die Hälfte des gesamten Nahrungsverbrauchs verantwortlich. „Diese hoch effizienten Arten können in manchen Wäldern das gesamte System dominieren. Sie steigern den momentanen Ressourcenumsatz, machen das System gleichzeitig aber auch anfälliger, da ihr Rückgang nicht durch andere Arten kompensiert werden kann“, so Menzel. Dieser Befund ist insbesondere relevant, weil Ameisen einen maßgeblichen Anteil an vielen Prozessen in einem Ökosystem haben, so z.B. dem Abbau tierischer Biomasse, dem Fressen von Samen und der Erbeutung anderer Insekten.

Pilzzüchtende Ameisen der Gattung Cyphomyrmex beim Eintragen von Blütenblättern, die als Substrat für die Pilzzucht dienen (Französisch-Guayana). (Foto/©: Florian Menzel)

In Zukunft wollen die Mainzer Evolutionsbiologen diesem Phänomen noch weiter nachgehen und herausfinden, was diese effizienten Arten so effizient macht. Ursachen könnten eine hohe Nahrungsspezialisierung, die Fähigkeit zum schnellen Auffinden der Nahrung oder morphologische Gründe sein. Unbedingt zu berücksichtigen ist jedoch bei jeder Untersuchung, so das Fazit, dass Ökosystemprozesse sich tagsüber und nachts unterscheiden können und es daher unabdingbar ist, die Stabilität eines Ökosystems zu verschiedenen Tageszeiten zu erforschen.

Veröffentlichung:
Mickal Houadria et al.: The relation between circadian asynchrony, functional redundancy and trophic performance in tropical ant communities. Ecology , 29. Januar 2016. DOI: 10.1890/14-2466.1.

Weitere Informationen:
Dr. Florian Menzel
Institut für Zoologie: Abt. 4 – Evolutionsbiologie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
E-Mail: menzelf@uni-mainz.de
http://www.bio.uni-mainz.de/zoo/evobio/73_DEU_HTML.php

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