Мирмекохория

редактировать
Семена Afzelia africana, несущие элайосомы. Chelidonium majus diaspores, состоящие из семян с твердой оболочкой и прикрепленных элайосом. Chelidonium majus diaspores, состоящие из семян с твердой оболочкой и прикрепленных элайосом

Мирмекохория ( / м ɜːr м ɪ к ɒ к ɔː г я / (иногда myrmechory); от древнегреческого : μύρμηξ, латинизируется : mýrmēks и χορεία khoreíā «круговой танец») является рассеивание семян от муравьев, экологически значимым муравей-завод взаимодействие с распространением по всему миру. Большинство мирмекохорных растений дают семена с элайосомами., термин, охватывающий различные внешние придатки или «пищевые тела», богатые липидами, аминокислотами или другими питательными веществами, привлекательными для муравьев. Семя с прикрепленной к нему элайосомой все вместе известно как диаспора. Распространение семян муравьями обычно происходит, когда рабочие, занимающиеся добычей пищи, несут диаспоры обратно в колонию муравьев, после чего элайосома удаляется или скармливается непосредственно личинкам муравьев. После того, как элайосома съедена, семена обычно выбрасывают в подземные кучи или выбрасывают из гнезда. Хотя диаспоры редко распространяются далеко от родительского растения, мирмекохоры также извлекают выгоду из этого преимущественно мутуалистического взаимодействия за счет распространения в благоприятные места для прорастания, а также ускользания от хищников семян.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Распространение и разнообразие
  • 2 Эволюционная история
  • 3 Экология
    • 3.1 Расстояние рассеивания
    • 3.2 Направленное рассредоточение
    • 3.3 Избегание семенных хищников
    • 3.4 Природа взаимодействия
  • 4 Мирмекохория и инвазивные виды
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Распространение и разнообразие

Мирмекохория представлена ​​более чем 3000 видами растений по всему миру и присутствует во всех основных биомах на всех континентах, кроме Антарктиды. Распространение семян муравьями особенно распространено в сухих вересковых и склерофилловых лесах Австралии (1500 видов) и южноафриканских финбосов (1000 видов). В обоих регионах средиземноморский климат и в основном неплодородные почвы (характеризующиеся низким содержанием фосфора ) - два фактора, которые часто упоминаются для объяснения распространения мирмекохории. Мирмекохория также присутствует в мезических лесах в регионах с умеренным климатом Северного полушария ( то есть в Европе и на востоке Северной Америки ), а также в тропических лесах и засушливых пустынях, хотя и в меньшей степени. Оценки истинного биоразнообразия мирмекохорных растений колеблются от 11 000 до 23 000 видов во всем мире, или около 5% всех видов цветковых растений.

Эволюционная история

Мирмекохория развивалась независимо много раз в большом количестве растений семейств. Недавнее филогенетическое исследование выявило более 100 отдельных источников мирмекохории в 55 семействах цветковых растений. Обладая множеством независимых эволюционных корней, элайосомы произошли из самых разных родительских тканей. Сильное давление отбора или относительная легкость, с которой элайосомы могут развиваться из родительских тканей, могут объяснить множественное происхождение мирмекохории. Эти данные идентифицируют мирмекохорию как яркий пример конвергентной эволюции. Кроме того, филогенетическое сравнение групп мирмекохориальных растений показывает, что более половины ветвей, в которых развивалась мирмекохори, более богаты видами, чем их немирмекохориальные сестринские группы. Мирмекохория не только конвергентная черта, но также способствует диверсификации множественных линий цветковых растений.

Экология

Мирмекохория обычно классифицируется как мутуализм, но это зависит от степени, в которой участвующие виды получают выгоду от взаимодействия. Скорее всего, сочетание нескольких различных факторов создает мутуалистические условия. Мирмекохористые растения могут извлекать пользу из увеличенного расстояния распространения, направленного распространения на обогащенные питательными веществами или защищенные микросайты и / или избегание посева семян хищников. Затраты, которые несут мирмекохористые растения, включают энергию, необходимую для обеспечения диаспор, особенно когда непропорционально большие инвестиции вкладываются в ограничивающие рост минеральные питательные вещества. Например, некоторые виды австралийской акации вкладывают значительную часть годового потребления фосфора в образование диаспор. Диаспоры также должны быть защищены от прямого нападения муравьев. Обычно это достигается путем получения твердой гладкой кожуры или кожуры семян.

В нескольких исследованиях изучались затраты и выгоды для муравьев, участвующих в мирмекохории. Еще многое предстоит понять о селективных преимуществах мирмекохорных муравьев.

Нет единой гипотезы, объясняющей эволюцию и сохранение мирмекохории. Вместо этого комбинация полезных эффектов, работающих в разных пространственно-временных масштабах, вероятно, способствует жизнеспособности этого преимущественно мутуалистического взаимодействия. Три обычно упоминаемых преимущества мирмекохористых растений - это увеличенная дальность распространения, направленное расселение и избегание посева семян хищников.

Расстояние рассеивания

Увеличение расстояния распространения от родительского растения, вероятно, снизит смертность семян в результате эффектов, зависящих от плотности. Муравьи могут переносить семена на расстояние до 180 м, но среднее значение составляет менее 2 м, а значения от 0,5 до 1,5 м являются наиболее распространенными. Возможно, из-за относительно ограниченного расстояния, на которое муравьи распространяют семена, многие мирмекохоры демонстрируют диплохорию, двухступенчатый механизм распространения, часто с баллистической проекцией в качестве начального механизма, которая может увеличить расстояние распространения на целых 50%. В некоторых случаях баллистическая дальность распространения обычно превышает дальность переноса муравьев. Расстояние распространения, достигаемое с помощью мирмекохории, вероятно, обеспечит преимущество, пропорциональное пространственному масштабу зависящих от плотности эффектов, действующих на отдельные растения. Таким образом, относительно небольшие расстояния, на которые муравьи переносят семена, вероятно, будут более выгодными для мирмекохорных кустарников, разнотравья и других растений небольшого роста.

Направленное рассредоточение

Мирмекохорным растениям может быть полезно, когда муравьи распространяют семена на богатые питательными веществами или защищенные микросайты, которые улучшают прорастание и укоренение проростков. Муравьи распространяют семена довольно предсказуемым образом, либо выбрасывая их в подземные кучи, либо выбрасывая их из гнезда. Эти закономерности распространения муравьев достаточно предсказуемы, чтобы позволить растениям управлять поведением животных и влиять на судьбу семян, эффективно направляя распространение семян на желаемые участки. Например, мирмекохоры могут влиять на судьбу семян, производя более округлые и гладкие диаспоры, которые препятствуют повторному диспергированию семян муравьями после удаления элайосом. Это увеличивает вероятность того, что семена останутся под землей, а не будут выброшены из гнезда.

Химический состав гнезда идеально подходит для прорастания семян, учитывая, что колонии муравьев обычно обогащены питательными веществами для растений, такими как фосфор и нитраты. Это, вероятно, будет выгодно в районах с неплодородными почвами и менее важно в районах с более благоприятным химическим составом почвы, например, в плодородных лесах. В местах, подверженных пожарам, глубина заделки - важный фактор для успешного прорастания после ожогов. Это, в свою очередь, зависит от гнездовых привычек мирмекохорных муравьев. Таким образом, значение направленного рассеивания во многом зависит от контекста.

Избегание семенного хищника

Мирмекохорные растения убегают или избегают захвата семян зерноядными животными, когда муравьи удаляют и изолируют диаспоры. Это преимущество особенно заметно в регионах, где мирмекохористые растения подвергаются сильному истреблению семян, что может быть обычным явлением. В средах обитания леса семенные хищники удаляют около 60% всех рассыпанных семян в течение нескольких дней и в конечном итоге удаляют все семена, не удаленные муравьями. Помимо привлечения муравьев, элайосомы также привлекают зерноядных животных, и их присутствие может увеличить скорость хищничества семян.

Характер взаимодействия

Традиционно считается, что мирмекохория представляет собой диффузный или факультативный мутуализм с низкой специфичностью между мирмекохорами и отдельными видами муравьев. Это утверждение было подвергнуто сомнению в исследовании иберийских мирмекохор, продемонстрировав непропорционально большое значение конкретных видов муравьев в распространении семян. Взаимодействия муравьиного растения с одним видом мирмекохора были зарегистрированы для 37 видов муравьев, но только два из них, как было обнаружено, в значительной степени рассеивали диаспоры; остальные были семенными хищниками или «обманщиками», оппортунистически питавшимися элайосомами in situ без распространения семян. Предполагается, что более крупные диаспоры увеличивают степень специализации, поскольку муравьи-мутуалисты должны быть крупнее, чтобы успешно переносить диаспору обратно в гнездо.

Однако муравьи, по-видимому, не образуют обязательных взаимоотношений с мирмекохорными растениями. Поскольку ни один из известных видов муравьев полностью не полагается на элайосомы для удовлетворения своих потребностей в питании, муравьи остаются универсальными собирателями, даже когда вступают в отношения с более специализированными мирмекохорами.

Как и во многих других факультативных мутуализмах, обман присутствует с обеих сторон взаимодействия. Муравьи обманывают, потребляя элайосомы без транспортировки семян или через прямое похищение семян. Мирмекохорные растения также могут обмануть, либо создавая диаспоры с помощью несъемных элайосом, либо моделируя присутствие несуществующей награды с помощью химических сигналов. Муравьи иногда способны различать обманщиков и мутуалистов, как показали исследования, демонстрирующие предпочтение диаспор неизлучающих мирмекохоров. Обман также подавляется экологическими взаимодействиями, внешними по отношению к мирмекохорному взаимодействию; простые модели предполагают, что хищничество оказывает стабилизирующее влияние на мутуализм, такой как мирмекохория.

Мирмекохория и инвазивные виды

Мирмекохорам угрожают инвазивные виды в некоторых экосистемах. Например, аргентинский муравей - агрессивный захватчик, способный вытеснять местные популяции муравьев. Поскольку аргентинские муравьи не разносят семена, инвазии могут привести к нарушению мутуализма мирмекохори, подавляя способность мирмекохоров к распространению и вызывая долгосрочные изменения в динамике сообщества растений. Инвазивные виды муравьев также могут поддерживать рассредоточение семян в своем интродуцированном ареале, как в случае с красным огненным муравьем на юго-востоке США. Некоторые инвазивные муравьи также распространяют семена в своем естественном ареале, например, европейский огненный муравей, и могут действовать как высококачественный диспергатор в своем интродуцированном ареале.

Мирмекохорные растения также способны вторгаться в экосистемы. Эти захватчики могут получить преимущество в районах, где местные муравьи распространяют инвазивные семена. Точно так же распространение мирмекохорных захватчиков может тормозиться ограничениями в пределах ареалов местных популяций муравьев.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

  • СМИ, связанные с мирмекохори на Викискладе?
Последняя правка сделана 2023-03-27 04:45:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте