Vorteile einer ungewöhnlichen Symbiose

Die fleischfressende Pflanze Nepenthes bicalcarata wächst in den nährstoffarmen Wäldern von Borneo. Um diesen Mangel zu kompensieren fängt sie mit Fallen zusätzlich Beute, die sie als Nährstoffquelle – vor allem für Stickstoff – benötigt. Zusätzlich entwickelte sich eine einzigartige mutualistische Symbiose mit der Ameisenart Camponotus schmitzi.

Dabei ist die fleischfressende Pflanzenart an sich schon eine skurrile Laune der Natur. Sie gehört zur Gattung der Kannenpflanzen (Nepenthes) und hat zum Beutefang zwei Arten von Kannen ausgebildet: Boden- und Luftkannen. Nur wenige Pflanzen bilden jedoch die oben gelegenen Luftkannen aus, wenn sie nicht in der symbiotischen Beziehung mit Ameisen leben. Diese Symbiose, auch Myrmekotrophie genannt, sichert der Pflanze zusätzliche Nährstoffe und der Ameise einen sicheren Nistplatz und Nahrung.

Kannenpflanzen (Nepenthes) bilden die unterscheidlichsten Kannen zum Beutefang aus. Die Beute rutscht auf dem glatten Rand ab und fällt in die Kanne, wo sie von Verdauungsflüssigkeit zersetzt wird. (Quelle: © iStockphoto®)

Doch wie genau funktioniert diese Austauschbeziehung und wie groß ist der daraus resultierende Vorteil? Um dies herauszufinden, verglichen Wissenschaftler nun Pflanzen (Nepenthes bicalcarata), die von Ameisen bewohnt waren, mit unbewohnten Pflanzen.

Größeres Pflanzenwachstum und höherer Nährstoffgehalt

Die Studie weist nach, dass die Symbiose einen positiven Effekt auf das Pflanzenwachstum hat. Die Pflanzen mit Ameisen hatten mehr und größere Blätter; Was zusätzlich die Photosyntheseleistung erhöht. Auch die Anzahl und Größe der Kannen (vor allem Luftkannen) stieg bei den bewohnten Pflanzen. Darüber hinaus unterstützen die Ameisen durch ihre Ausscheidungen den Nährstoffhaushalt der Pflanzen. Dadurch werden bis zu 76% des Stickstoffgehaltes der Pflanze abgedeckt.

Die Pflanze lockt Insekten mit ihren bunten Kannen an. Die Insekten können allerdings an der glatten Oberfläche keinen Halt finden und rutschen in die Kannen ab, wo sie von einer Verdauungsflüssigkeit zersetzt werden. Camponotus schmitzi können unbeschadet in der Kannenflüssigkeit schwimmen und attackieren die Beute, die gerade frisch in die Fallen der Pflanze getappt ist. Die Ameisen lassen ihre Ausscheidungen wiederum in die Kannen fallen und liefern damit der Pflanze notwendige Nährstoffe, vor allem Stickstoff. Die Forscher stellten fest, dass sich der Stickstoffgehalt in den Blätter durch diese Symbiose um 200% erhöht. Zusätzlich erhöht sich die Anzahl der gefangenen Beutetiere mit der Anwesenheit der Ameisen.

Strategische Vorteile für beide Seiten

Die Ameise wiederum profitiert von der Symbiose, dadurch dass sie einen geschützten Platz für ihre Kolonie und Nahrung erhält. Der Nektar der Pflanze versorgt die Ameisen mit Kohlenhydraten und die Proteinversorgung ist durch das Verspeisen eines Teils der Beute gesichert.

Pflanzen haben im Laufe der Evolution vielfältige Ernährungsstrategien entwickelt. Karnivore – also fleischfressende – Pflanzen beispielsweise haben die unterschiedlichsten Mechanismen ausgebildet, um Beute zu fangen. Auch symbiotische Beziehungen ermöglichen strategische Vorteile. Das Beispiel der Symbiose zwischen der fleischfressender Pflanze Nepenthes bicalcarata und der Ameisenart Camponotus schmitzi verdeutlicht anschaulich, dass ausgefeilte Strategien zudem kombiniert werden können. Mit der kürzlich veröffentlichten Forschungsarbeit konnte die Forschergruppe diese Strategien nun mit konkreten Zahlen belegen.
Quelle:
Bazile, V. et al. (2012): A Carnivorous Plant Fed by Its Ant Symbiont: A Unique Multi-Faceted Nutritional Mutualism. In: PLoS ONE 7(5): e36179, 09. Mai 2012, doi:10.1371/journal.pone.0036179