Tetraponera binghami: Eine ganz besondere Ameise

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Tetraponera binghami: Eine ganz besondere Ameise

Beitragvon Merkur » Freitag 30. Januar 2015, 20:52

Die in den Tropen der Alten Welt verbreitete Gattung Tetraponera gehört zur Unterfamilie Pseudomyrmecinae. Tetraponera binghami (Forel, 1902) wurde aus Burma (heute Myanmar) beschrieben. Prof. Maschwitz und Mitarbeiter haben sie in Malaysia untersucht. Die Art lebt in den Halmen von Riesenbambus (Gigantochloa scortechinii), die gegen 20 m hoch werden können. Diese Halme sind wie Grashalme (Bambus ist ein Gras!) in hohle Abschnitte (Internodien) und Knoten (Nodien) mit Querwänden unterteilt. (Bilder 1, 2)

1-Bambuswald.jpg
Riesenbambus: Ein Wald von 20m hohen Halmen!

2-Bambushalm.jpg
Der Bambushalm ist gegliedert wie ein Grashalm

Für die Ameisen zugänglich werden die Internodien nur durch die Tätigkeit einer Schmetterlingsraupe, die zunächst in den Hohlräumen lebt und vor der Verpuppung einen Ausgang passender Größe nagt (oval, ca. 2 x 3 mm klein). Eine Ameisenkolonie kann mehrere Halme in einem Bambusbüschel besiedeln, jedoch immer nur die über diese Öffnungen zugänglichen Internodien; die Querwände können sie nicht durchnagen. Der Verkehr zwischen den Nestteilen erfolgt über die Halmoberfläche und über Blattbrücken zwischen den Halmen.
Eine Kolonie haben wir komplett ausgezählt. Sie besiedelte 36 Internodien in 9 benachbarten Halmen und enthielt 1 Königin, 6.953 Arbeiterinnen, 2.079 Geflügelte (Männchen und Weibchen inklusive Puppen) sowie zahllose Eier und Larven. Weiterhin leben in den Bambushalmen, gehäuft nahe den Nodien oben und unten, sehr viele auffällige Schildläuse. Bild 3 zeigt einen Blick in ein aufgesägtes Internodium (Innendurchmesser ca. 10 cm), an dessen Grund, auf der Querwand des Nodiums, größere und kleine Schildläuse erkennbar sind.

3-Nodium-m.-Läusen.jpg
Nodium mit Schildläusen

Die Schildläuse (genauer: Pseudococcidae, Schmierläuse oder Wollläuse) mit dem Namen Kermicus wroughtoni saugen Pflanzensaft wie alle Blattlaus-Verwandten und geben den überschüssigen Honigtau ab, Nahrung für die Ameisen! Die Läuse sind im Larvenstadium beweglich, setzen sich aber bald mittels eines wachsartigen Sekrets fest. Bild 4 zeigt die hell- bis dunkelbraunen adulten Schildläuse, sowie einige jüngere Stadien. Die kleinsten roten Tierchen sind noch beweglich. Zahlreiche Wachsflecken (weiß) zeigen, wo bereits Läuse gesessen hatten. Zum Teil wurden die fehlenden Läuse vermutlich gefressen, oder in andere, neu besiedelte Internodien verfrachtet.

4--Läuse.jpg
Die Schildläuse, Kermicus wroughtoni

Für Bild 5 wurden die abgetötete Königin der großen Kolonie sowie eine Arbeiterin zu den Läusen gelegt.
5-Königin.jpg
Tetraponera Königin und Arbeiterin

Es gibt Arten, bei denen spannende Eigenschaften ganz besonders gehäuft auftreten. Tetraponera binghami gehört mit Sicherheit dazu!

6-Tetraponera-Nesteingang.jpg
Der Nesteingang von T. binghami (dunkles Oval ganz oben) mit "Bart"

Trotz der engen Nestzugänge kommt es bei heftigen Tropenregen dazu, dass Wasser in die Internodien eindringt. Vermutlich entsteht auch Kondenswasser bereits bei geringer nächtlicher Abkühlung. Um der Überflutung der Nestkammern entgegen zu wirken, haben diese Ameisen ein spezielles Verhalten „erfunden“: Arbeiterinnen trinken das Wasser am Boden (nehmen es in den Kropf auf), klettern dann zum Nesteingang hoch und spucken es nach draußen! Da immer irgendwelche Substanzen in dem Wasser gelöst sind, die unterhalb des Nesteingangs dann antrocknen, bildet sich hier ein mehrere Zentimeter langer „Bart“, so wie der „Rostbart“ unter einem tropfenden Wasserhahn. Spritzt man gefärbtes Wasser durch den Nesteingang, erscheinen nach wenigen Minuten Arbeiterinnen und spucken farbiges Wasser nach draußen! Eine ähnliche Art der Nest-Trockenlegung hat man erst bei einer weiteren Ameisenart, auch aus dem Tropenwald von Malaysia, beobachtet

Eine weitere Besonderheit von Tetraponera binghami, die bisher ebenfalls nur von wenigen anderen Ameisenarten bekannt wurde, ist das Mitnehmen von Schildlauslarven auf den Hochzeitsflug. Die Jungkönigin startet mit einer oder zwei Lauslarven zwischen den Mandibeln. Nach der Begattung muss sie ein leeres Bambusinternodium mit Eingang finden, worin sie ihre Laus absetzen und ihre Kolonie gründen kann. Die Läuse sind parthenogenetisch, also alles Weibchen, so dass eine Larve genügt um eine Schildlausherde aufzuziehen.

Schließlich hat Tetraponera binghami auch noch ein merkwürdiges Endosymbionten-Organ am Verdauungstrakt. Das kam zutage, als ich Gynen und auch Arbeiterinnen sezierte um zu sehen, ob Receptacula vorhanden sind bzw. Spermien darin.

In Malaysia findet man außer den großen Tetraponera binghami auch mehrere kleinere Arten der Gattung, die z. B. in trockenen Stängeln im Gebüsch wohnen.

Hier ist der Darm einer der kleinen Tetraponera-Arten.
7-Darm-Tetr.sp..jpg
Darm von Tetraponera sp. ohne Bakterientasche

Das Präparat beginnt mit dem Mitteldarm (Mg; der Kropf würde links anschließen), dahinter münden die Malpighischen Gefäße ein (Mal), es folgt der Enddarm (Hg) und das gut gefüllten Rectum (Rect). Sti ist der Stachel.
Das ist ein ganz normaler Ameisendarm. Bei T. binghami und einigen weiteren südostasiatischen Pseudomyrmecinen hingegen entdeckten wir eine auffallende Struktur am Darm, eine seitliche Anschwellung, in die hier die Malpighischen Gefäße münden und die mit Tracheen reich versorgt ist.

8-Darm-Tetr.-binghami.jpg
Darm von T.binghami,mit Bakterientasche

Das Präparat beginnt wieder mit dem Mitteldarm (MG, oben), nach links weist die „Bakterientasche“ (BP) mit einmündenden Malpighi-Gefäßen (MT) und Tracheen, nach unten folgen der Enddarm (INT) und das Rectum (R). (st) ist der Stachel. Nach links ist das Bauchmark zu erkennen (nc) und nahe der Stachelbasis die Giftdrüse (pg). (aus: Billen & Buschinger 2000).

Später haben weitere Untersuchungen gezeigt, dass diese Tasche nicht weniger als fünf Bakterien-Arten enthält, die verwandtschaftlich in die Nähe der bekannten Knöllchenbakterien bei Leguminosen (z.B. Hülsenfrüchten) gehören. Dort helfen sie den Pflanzen, Luftstickstoff nutzbar zu machen.
Bei den Ameisen kann man spekulieren, dass sie den Stickstoff aus dem Exkret der Malpighigefäße (Harnsäure) rückgewinnen. (Van Borm et al. 2002; Stoll et al. 2007). Vielleicht ist T. binghami deshalb so gerne an den weißen Exkrementen von Reihern am Bachufer zu finden? Vielleicht "füttert" sie mit der Harnsäure ihre Endosymbionten noch zusätzlich?

Offenbar ist es nur eine bestimmte Verwandtschaftsgruppe von Arten innerhalb der Gattung Tetraponera, die mit einer solchen Bakterientasche versehen sind. Bei welchen Arten der Pseudomyrmecinae sie sonst noch vorkommt, ist unerforscht, und so kann man auch noch nicht sagen, unter welchen ökologischen Bedingungen sich eine derartige Symbiose entwickelt hat. Doch liefert der Befund ein paar weitere "Pixel" an Information zu dem Gesamtbild der Verbreitung der Bakteriensymbiose bei Ameisen.

Tetraponera binghami bewohnt obligatorisch den Riesenbambus und lebt in obligatorischer Symbiose mit der Schildlausart, die andererseits auch nirgends außerhalb der Tetraponera-Nester gefunden wird. Das Ganze ist ein äußerst komplexes Symbiosesystem mit mehreren beteiligten Organismen aus dem Tierreich, dem Pflanzenreich und dem der Mikroorgansmen:
Riesenbambus (der nur als Wirt für die Schildläuse dient und den Ameisen Wohnraum bietet, aber nicht auf diese angewiesen ist); ein Kleinschmetterling, der die Internodien für die Ameisen zugänglich macht; an (in!) der Pflanze saugende Schildläuse, die Myzetome mit endosymbiontischen Bakterien oder Pilzen in sich tragen; Ameisen, die vom Honigtau der Schildläuse leben, selbst aber nochmals Endosymbionten in ihrem Darm beherbergen.

Die Welt der Ameisen ist voll von derartig komplizierten und bisher weitgehend unerforschten Wechselbeziehungen. Ganz besonders wenn man auch die innere Organisation der Ameisen mit in die Untersuchungen einbezieht, eröffnen sich noch riesige „weiße Flecken“ in unserer Kenntnis dieser faszinierenden Tiere!
(Und wenn man versuchen wollte, eine zufällig gesammelte Königin von T. binghami im RG zur Koloniegründung zu bringen, würde man natürlich scheitern! - Welche Geheimnisse birgt die nächste unbestimmt zum Verkauf angebotene Gyne? ;) ).

Literatur:

Billen, J., Buschinger, A. (2000): Morphology and ultrastructure of a specialized bacterial pouch in the digestive tract of Tetraponera ants (Formicidae, Pseudomyrmecinae). Arthropod Structure & Development 29, 259-266.

Buschinger, A. (2004): Mit der Kuh auf Hochzeitsreise. Ameisenschutz aktuell 18, 97-102

Buschinger, A., Klein, R.W., Maschwitz, U. (1994): Colony structure of a bamboo-dwelling Tetraponera sp. (Hymenoptera: Formicidae: Pseudomyrmecinae) from Malaysia. Insectes soc. 41, 29-41

Klein, R.W., Kovac, D., Buschinger, A., Schellerich, A., Maschwitz, U. (1994): Mealybug-transport by swarming queens, water bailing from flooded nest chambers, and other adaptive strategies of a Southeast Asian bamboo ant (Hymenoptera: Formicidae: Pseudomyrmecinae: Tetraponera). Les Insectes Sociaux, Paris - Sorbonne 1994, Abstract volume p. 200, A. Lenoir, G. Arnold, M. Lepage /Eds.)

Klein, R.W., Kovac, D., Maschwitz, U., Buschinger, A.(1994): Tetraponera sp. nahe attenuata F. SMITH, eine südostasiatische Bambusameise (Hymenoptera: Formicidae: (Peudomyrmecinae) mit ungewöhnlichen Anpassungen an ihren Lebensraum. Mitt. dtsch. Ges. allg. angew. Ent. 9, 337-341.

Stoll S., Gadau J,, Gross R,, Feldhaar H, (2007): Bacterial microbiota associated with ants of the genus Tetraponera. Biol. J. Linn. Soc. 90: 399–412.

Van Borm, S., Buschinger, A., Boomsma, J.J., Billen, J. (2002): Tetraponera ants have gut symbionts related to nitrogen-fixing root-nodule bacteria. Proc. R. Soc. Lond. B, 269, 2023-2027
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