Die Reproduktion von Macaranga (Euphorbiaceae) in Südostasien : Bestäubung durch Thripse und Kastration durch Pflanzenameisen

Obligate Mutualismen gehören zu den bevorzugten Studienobjekten zur Erforschung der Mechanismen und Faktoren, welche Artenvielfalt hervorbringen und erhalten. Die Bestäubung der diözischen Pionierbaumgattung Macaranga (E
Obligate Mutualismen gehören zu den bevorzugten Studienobjekten zur Erforschung der Mechanismen und Faktoren, welche Artenvielfalt hervorbringen und erhalten. Die Bestäubung der diözischen Pionierbaumgattung Macaranga (Euphorbiaceae) war bislang unbekannt, und Untersuchungen zur Myrmekophytie in Macaranga beschränkten sich in der Vergangenheit auf die Jugendphase der Assoziation mit Ameisen. Während als gesichert galt, dass die Partnerorganismen in Myrmekophytie- und Bestäubungssystemen voneinander profitieren, blieben Konflikte bzw. Konfliktlösungen in diesen Mutualismen weitgehend unerforscht. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Bestäubung der Ameisenpflanzengattung Macaranga aufzuklären und potentielle Konflikte der Fortpflanzung von Macaranga mit dem Myrmekophytiesystem zu analysieren. Die insgesamt 16-monatigen Freilanduntersuchungen in Malaysia und Indonesien wurden in 6 Aufenthalten (1998-2001) durchgeführt. Von 27 Macaranga-Arten wurden Daten zur Blütenbiologie erhoben. Die Hauptuntersuchungsart war M. hullettii. Zusätzlich fanden Untersuchungen der Infloreszenzmorphologie aller westmalesischen Macaranga-Arten in den Herbarien des Forest Research Institute Malaysia (FRIM) und des Nationaal Herbarium Nederland in Leiden statt. 1) Die Bestäubung von Macaranga Von 27 der 61 Macaranga-Arten, welche auf der Halbinsel Malaysia und den großen Sundainseln Borneo und Sumatra vorkommen, wurden insgesamt 28544 Blütenbesucher gesammelt und das Verhalten der dominierenden Blütenbesucher beobachtet. Bei 52% der Arten dominierte eine Thripsart der Gattung Neoheegeria (Phlaeothripinae; Thysanoptera), bei 15% Thripse der Gattung Mesothrips (Phlaeothripinae, Thysanoptera), bei 11% Wanzen (Miridae und Anthocoridae; Heteroptera), bei 4% Thripse der Tribus Terebrantia, bei 4% Rüsselkäfer, und bei 15% diverse andere Insekten der Ordnungen Coleoptera, Hymenoptera und Diptera. Für den dominierenden Blütenbesucher Neoheegeria spec. wird gezeigt, dass er als effektiver Bestäuber von M. hullettii fungiert. Der Pollentransfer von männlichen zu weiblichen Bäumen und der Samenansatz nach ausschließlichem Zugang von Thripsen zu den Blüten konnte nachgewiesen werden. Die Thripse durchlaufen ihre Larvalentwicklung in weiblichen und männlichen Blütenständen. Der Vergleich der Blühzeiten von M. hullettii und der Entwicklungsdauer von Neoheegeria spec. erbrachte, dass die Dauer der Anthese des Wirtes und die der Entwicklung der Thripse aufeinander abgestimmt ist. Männliche Blütenstände öffnen ihre Knospen zeitlich vor den weiblichen Blütenständen, sodass eine Vermehrung der Thrips-Bestäuber-Population in männlichen Bäumen vor dem Beginn der Blühzeiten beider Geschlechter stattfinden kann. Die Analyse der Bestäubungstypen zeigte, dass blütenbedeckende Hüllblättchen mit Trichomnektarien als Belohnung für bestäubende Thripse und Wanzen dienen. Dieses Merkmal wird für thrips- und wanzenbestäubte Macaranga-Arten als homolog angesehen. Die Blütendeckblättchen umschließen die Blüten so eng, dass nur kleinsten Insekten der Zugang zu den Blüten gewährt wird. Neoheegeria-bestäubte Macaranga-Arten zeichnen sich durch ein reduziertes Androeceum und ein wenig strukturiertes Tectum der Pollenkörner aus. Die Bestimmung der Blühzeiten von 7 sympatrischen Macaranga-Arten erbrachte, dass Arten mit den gleichen Bestäubern zeitlich isoliert sind. Dagegen weisen Arten, deren Blühzeiten sich überschneiden, verschiedene Bestäuber auf. 2) Interaktionen der Reproduktion von Macaranga mit der Myrmekophytie Konflikte zwischen den Bestäubern und den Partnerameisen von Macaranga konnten nicht beobachtet werden. Dafür trat ein anderer, schwerwiegender Konflikt in Erscheinung, der drastische, negative Auswirkungen auf die Fortpflanzung von Macaranga hatte. Die Partnerameisen zerstörten zeitweise die Blüten ihrer Wirte. Dieses Kastrations-Verhalten zeigte sich bei mehreren Crematogaster-Arten, die verschiedene Macaranga-Arten besiedeln. Im Gombaktal, ein Hauptuntersuchungsgebiet im Tieflandregenwald Westmalaysias, trat das Kastrationsphänomen am häufigsten bei M. hullettii auf. 56% der Population wurde von ihren Ameisenbesiedlern (hauptsächlich C. msp. 4) kastriert. Das Phänomen wies eine ungleichmäßige Verteilung auf: Blütenzerstörung korrelierte signifikant negativ mit der Baumgröße. Die Analyse verschiedener Kolonie- und WirtspflanzenParameter ergab Hinweise, dass nicht Nahrungs- bzw. Nistraumlimitierung sondern die Koloniegröße ein entscheidender Faktor für dieses Verhalten war. Ab einer bestimmten Koloniegröße setzte nicht nur das Kastrationsverhalten aus, sondern auch die Außenaktivität der Ameisen nahm stark ab. Gleichzeitig stieg die Brutzunahme deutlich an, und die regelmäßige Geschlechtstierproduktion setzte ein. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Crematogaster (Decacrema), welche noch nicht ihre reife Koloniegröße erreicht haben, die Blüten ihres Wirtsbaumes zerstören, wenn dieser vor den Ameisen mit der reproduktiven Phase einsetzt. Aufgrund der daraus resultierenden Kosten für die Wirtspflanze könnte die Crematogaster-Art (msp. 4) als "unpassender" Partner von M. hullettii angesehen werden. Während die Schutzwirkung gegen Herbivorie an jungen Blättern durch C. msp. 4 aus früheren Untersuchungen gut belegt ist, fungiert diese Ameisenart durch ihr Kastrationsverhalten teilweise als Parasit in der Assoziation mit M. hullettii. Es wird ein Modell vorgeschlagen, in dem die Kastration als ein Konflikt zwischen den Partnern über das Einsetzen der Reproduktionsphase angesehen wird. "Passende" Partner sind folglich daran erkennbar, dass sich das Einsetzen ihrer Reproduktionsphasen weitgehend synchronisiert hat. Aus dieser Hypothese ergibt sich, dass der dominierende Ameisenbesiedler C. msp. 4 von M. hullettii im Tiefland des Untersuchungsgebietes nicht als "echter" Mutualist anzusehen ist. In den submontanen Regionen ist M. hullettii ausschließlich mit C. msp. 3 assoziiert. Letztere Crematogaster-Art wird als der eigentliche "passende" Partner vorgeschlagen, während C. msp. 4 als "echter" Mutualist einer zweiten Macaranga-Art, M. bancana, diskutiert wird. Auf der Basis der gewonnenen Ergebnisse und der Grundlage von jüngsten phylogenetischen Analysen von Macaranga werden Überlegungen zur Evolution der Bestäubungs- und Myrmekophytiesysteme vorgestellt.
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Metadaten
Author:Ute Moog
URN:urn:nbn:de:hebis:30-0000002184
Referee:Ulrich Maschwitz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2003/05/23
Year of first Publication:2002
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2002/10/30
Release Date:2003/05/23
SWD-Keyword:Südostasien; Macaranga; Bestäubung; Blasenfüße; Mutualismus; Crematogaster; Südostasien; Macaranga; Fortpflanzung; Bestäubung; Blasenfüße; Kastration; Ameisen
HeBIS PPN:109056825
Institutes:Biowissenschaften
Dewey Decimal Classification:570 Biowissenschaften; Biologie
Sammlungen:Universitätspublikationen
Biologische Hochschulschriften (Goethe-Universität)
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $