Để lan rộng hạt giống của chúng càng rộng và càng xa càng tốt, thực vật thường sử dụng sự trợ giúp của động vật. Ở những loài khác, bao gồm cả cây ăn quả được gieo trồng, hạt bị động vật ăn thịt nuốt chửng và nảy mầm sau khi rời khỏi cơ thể động vật với phân hoặc ợ.
Tuy nhiên, hạt giống không chỉ được phân phối bởi động vật có xương sống; vai trò của kiến cũng rất lớn trong việc này.
Kiến - nhà phân phối hạt giống
Các nhà sinh học mới chỉ bắt đầu hiểu các cơ chế chuyên biệt đưa kiến vào các yếu tố chính trong sự lây lan của thực vật trên toàn cầu. Thực vật định cư bởi kiến được tìm thấy trong các hệ sinh thái khác nhau trên tất cả các châu lục ngoại trừ Nam Cực. Bây giờ hơn 3000 loài thực vật có hoa từ 60 họ được biết đến, lan rộng theo cách này, và danh sách này được bổ sung.
Giữa thực vật và kiến mang hạt giống của chúng, sự tương hỗ thực sự được hình thành, tức là mối quan hệ cùng có lợi. Chủ nghĩa tương sinh nảy sinh độc lập trong rất nhiều nhóm thực vật, mà rõ ràng, chúng ta có thể nói về sự mạnh mẽ, lặp đi lặp lại trong quá trình tiến hóa của áp lực chọn lọc, góp phần vào sự xuất hiện của nó. Quá trình chọn lọc tự nhiên gắn liền với sự tương hỗ giữa thực vật và động vật, sự tiến hóa của các mối quan hệ liên loài của loại này và lợi ích môi trường do chúng tạo ra là chủ đề của bài viết này.
Cơ chế phân phối hạt giống với sự tham gia của kiến
Có hai cơ chế khác nhau để phân phối hạt giống cây trồng với sự tham gia của kiến. Đầu tiên là do hành vi không hoàn hảo của những con kiến gặt, chúng thu thập hạt giống với số lượng lớn và kéo chúng vào tổ của chúng, sau đó ăn chúng. Những con côn trùng này bị mất một số hạt giống trên đường đi và một số trong số chúng được đưa vào phòng lưu trữ dưới lòng đất, nhưng sau đó chúng không đến thăm chúng. Những hạt giống như vậy nảy mầm và cây xuất hiện ở những nơi mới.
Vì kiến tuy nhiên ăn nhiều hạt hơn chúng rơi hoặc ẩn không thành công, nên cơ chế được mô tả có lợi cho kiến hơn nhiều so với cây mất phần lớn hạt. Do đó, sự lây lan của hạt bởi kiến thợ gặt nên được quy cho các tác dụng phụ của dinh dưỡng hạt giống, chứ không phải do sự tương hỗ. Tác dụng của cơ chế này hầu như chỉ giới hạn ở những vùng khô cằn.
Mertekohoriya
Chúng ta sẽ quan tâm đến cơ chế phân phối hạt giống thứ hai, về cơ bản khác với cơ chế thứ nhất và có tầm quan trọng lớn hơn nhiều trong tự nhiên. Thực vật tham gia vào cơ chế này, trong đó cái gọi là eliosome phát triển - hình thành chứa chất béo liền kề hoặc gắn liền với hạt giống. Eliosomes phục vụ như một mồi cho kiến và chúng mang hạt giống cùng với các eliosome đến tổ của chúng. Ở đó, cư dân của thuộc địa ăn tinh hoa, và loại bỏ hạt giống mà không làm hại nó.
Đồng thời, cây không phải hy sinh hạt giống của mình để nuôi kiến. Những mối quan hệ như vậy, được gọi là myrmecochoria (từ tiếng Hy Lạp "myrmex" - kiến và "hợp xướng" - tiến lên, lan rộng), rõ ràng có thể được coi là sự tương hỗ thực sự, vì chúng có lợi cho cả kiến, kéo hạt và cây tạo thành eliosome.
Tiến hóa Eliosome
Trong quá trình tiến hóa, eliosome làm mồi cho kiến liên tục xuất hiện trong các họ thực vật khác nhau. Chúng rất phổ biến trong thảm thực vật của các khu rừng ẩm ướt ở châu Âu và phía đông Bắc Mỹ, các cộng đồng cây bụi khô ở Đông Úc và các cộng đồng thực vật ở miền nam châu Phi.
Thông thường nhất trong gia đình, chỉ có một số loài được truyền bá bởi kiến. Ví dụ, trong chi khổng lồ của cây cói Carex, chỉ có một số loài có eliosome cung cấp, như đã được chỉ ra, sự lây lan của hạt bởi kiến. Nhiều loài khác cùng chi được định cư bằng nước hoặc động vật có xương sống.Trong số các loài thực vật thuộc chi Trillium, được phân biệt bằng hoa lớn, ở một số loài, hạt được trang bị eliosome và lây lan bởi kiến, trong khi ở các dạng khác, quả là thịt và sự định cư xảy ra qua động vật có xương sống. Những ví dụ này, được lấy từ các nhóm thực vật rất xa, cho thấy myrmecochoria có thể phát sinh độc lập trong một chi cụ thể.
Sự lây lan của myrmecochoria
Cây myrmecochoria đầu tiên được nghiên cứu chi tiết bởi nhà thực vật học Johan Rutger Cernander của Đại học Uppsala ở Thụy Điển; vào năm 1906, ông đã xuất bản một bài đánh giá về các loài thực vật myrmecochore của hệ thực vật châu Âu. Sử dụng một phương pháp thí nghiệm định lượng, Cernander đã thiết lập tầm quan trọng lớn của myrrh-mechoria đối với hầu hết các loại thảm thực vật châu Âu. Kết quả của nhiều thí nghiệm thực địa của ông với các loài thực vật khác nhau cho thấy, với khả năng lựa chọn, kiến thích hạt giống với eliosome.
Mặc dù nghiên cứu về cây myrmecochora bắt đầu ở châu Âu, các nhà thực vật học đã sớm kiểm tra thảm thực vật của các lục địa khác. Dần dần, các nhà máy của Bắc và Nam Mỹ đã được thêm vào danh sách các loại nấm. Ở châu Âu và Bắc Mỹ, hầu hết trong số chúng là những cây thân thảo của những khu rừng rụng lá ẩm ướt (Cernander là người đầu tiên nhận thấy mô hình này). Ở châu Mỹ Latinh, kiến rải hạt giống của nhiều loại thảo mộc, epiphyte và dây leo của rừng mưa nhiệt đới.
Mirmecochores đặc biệt nhiều ở Úc và miền nam châu Phi, nơi chúng chủ yếu được đại diện bởi những cây bụi lá cứng mọc trên đất khô cằn nghèo chất dinh dưỡng. Năm 1975, R. Berg từ Đại học Oslo đã công bố kết quả nghiên cứu của mình, theo đó tại Úc, khoảng 1,5 nghìn loài từ 87 chi thực vật được phân phối với sự tham gia của kiến. Trong các cộng đồng thực vật cụ thể của Nam Phi, được gọi là Fin finbosh, có hơn một ngàn loài myrmecochor. Các nghiên cứu đang diễn ra về thế giới sống của vùng nhiệt đới chắc chắn sẽ bổ sung đáng kể danh sách này.
Sự đa dạng của eliosome
Sự đa dạng phân loại của thực vật có eliosome tương ứng với các loại mô thực vật rộng nhất đã biến thành cấu trúc để thu hút kiến. Trong một số loài, ví dụ, ở Dicentra cucullaria, một eliosome được hình thành từ một phần phát triển quá mức của vỏ hạt. Ở các loài khác, đặc biệt là ở loài gan nở hoa mùa xuân đang phát triển ở miền đông Bắc Mỹ, eliosome đến từ một phần của thành buồng trứng bao quanh hạt giống. Trong chi Carex, zlyosome phát sinh từ mô xương bao quanh buồng trứng. Các trường hợp được biết khi một số cơ quan khác của thực vật có hoa trở thành eliosome.
Sự đa dạng về nguồn gốc của eliosome là một ví dụ điển hình về tiến hóa hội tụ, chứng minh làm thế nào các cấu trúc của các hình dạng và chức năng khác nhau có thể được chuyển đổi trong quá trình chọn lọc tự nhiên và có cùng mục đích từ quan điểm môi trường. Trong trường hợp eliosome, các mô thực vật ban đầu đóng vai trò bảo vệ chống côn trùng thực vật hoặc các yếu tố khác, đã trải qua các thay đổi sinh hóa và cấu trúc, biến thành mồi cho kiến.
Các thành phần của eliosome
Eliosome bao gồm các tế bào đột biến cao có chứa không bào lớn - khoang chứa màng chứa đầy hỗn hợp các chất dinh dưỡng khác nhau. Sau khi nghiên cứu nhiều loại thực vật myrmecochore, A. Brzezinski từ Đại học Munich đã xác định rằng các eliosome chứa một tập hợp nhiều chất béo, axit béo và các chất cần thiết khác cho động vật. Vì vậy, kiến có thể sử dụng eliosome làm thức ăn.
Hầu hết các loài kiến đều ăn tạp: chúng ăn côn trùng và các loại thực vật và động vật khác nhau được tìm thấy trên bề mặt đất. Eliosome và hạt gắn liền với chúng phải bắt chước hóa học mô động vật, khiến kiến bắt chúng.
Thức ăn cho kiến
Eliosome cũng có thể bao gồm các thành phần hóa học khác gây ra phản ứng hành vi của kiến. D. Marshall thuộc Đại học New Mexico và các đồng nghiệp đã phân lập được một chất cụ thể, đó là lipid 1,2-diolein, một chất hấp dẫn đối với kiến, từ các eliosome của mùi thơm tím châu Âu (Violaodorala). Một hợp chất tương tự đã được tìm thấy trong các eliosome của hai cây bụi Úc - Acacia myrtifolia và Teratheca stenocarpa.
Giá trị của các chất này đối với kiến vẫn chưa hoàn toàn rõ ràng, nhưng sự hiện diện của chúng trong các cây myrrh-mechor ở phía đối diện của địa cầu cho thấy đã có sự tiến hóa hội tụ. Ngoài ra, sự giống nhau này cho thấy một gợi ý thú vị rằng eliosome có thể khiến kiến không chỉ nhặt thức ăn, mà cả các hành vi bẩm sinh khác. Vì vậy, người ta biết rằng axit oleic gây ra một số loài kiến để loại bỏ động vật chết ra khỏi tổ. Có thể các eliosome chứa chất này được kiến mang đi vì lý do tương tự.
Phân phối hạt hiệu quả trong myrmecochores
Ngoài mồi thức ăn - eliosome - cây myrmecochore đôi khi cũng có các thiết bị hình thái khác tạo điều kiện cho hạt giống xâm nhập vào những nơi mà kiến đến thăm. Ở một số loài thực vật, thân và chồi mang quả rất mỏng và linh hoạt đến nỗi khi hạt chín, chúng uốn cong gần như xuống đất, nằm trong cách tìm kiếm kiến.
Các nhà máy khác đã trải qua những thay đổi hình thái sâu sắc hơn. Ví dụ, trong rốn Carex, chồi mang hoa rất ngắn và các hạt (cùng với các mô xung quanh chúng) tự chín trên mặt đất, để chúng luôn ở mức độ mà kiến tìm kiếm thức ăn.
Những thay đổi về hình thái ở Trillium petiolatum, mọc ở phía tây Bắc Mỹ, thậm chí còn rõ rệt hơn. Hầu hết các loài thuộc chi Trillium có một bông hoa và ba lá nằm ở đỉnh của một thân cây cao (lên đến 30 cm). Và ở Trillium petiolatum, một bông hoa lớn, đáng chú ý được hình thành rất gần mặt đất, và có những hạt giống được trang bị eliosome chín ở một nơi dễ tiếp cận với kiến.
Ngoài ra, nếu Trillium petiolatum, giống như các loài khác cùng chi, có lá mọc dưới một bông hoa, chúng sẽ xuất hiện trực tiếp trên bề mặt đất. Tuy nhiên, ở loài này, mặc dù lá bám vào thân cây ở nơi thông thường, tức là dưới bông hoa, phiến lá nằm ở đầu cuống lá dài nhấc lá phía trên hoa để thuận tiện hơn cho quá trình quang hợp. Nói tóm lại, kiến trúc điển hình của người Viking thuộc chi Trillium bị đảo ngược. Để đưa ra một lời giải thích tiến hóa hợp lý cho dạng T. petiolatum này, cần giả định rằng việc phân phối hạt của kiến mang lại lợi ích to lớn.
Để phân phối hạt hiệu quả hơn trong myrmecochores, thời gian chín của chúng cũng có thể thay đổi. Ở vùng ôn đới trong hầu hết các loại cây này, hạt và eliosome chín vào đầu mùa xuân. Vào thời điểm này, xác chết của côn trùng, thường hình thành nền tảng cho chế độ ăn của kiến, ít phổ biến hơn nhiều so với mùa hè, khi số lượng côn trùng tăng lên nhiều lần. Do đó, thực vật trong đó các eliosome trưởng thành xuất hiện vào mùa xuân sẽ ít phải cạnh tranh hơn với sự chú ý của kiến tìm kiếm và hạt của chúng sẽ được vận chuyển thường xuyên hơn vào mùa hè hoặc mùa thu.
Sự phổ biến của mùa xuân Myrmecochores có thể được giải thích bằng hành động của chọn lọc tự nhiên, trong đó ủng hộ sự chín sớm của hạt và eliosome. Tất nhiên, các yếu tố khác cũng có thể góp phần vào tốc độ trao đổi chất cao của các loại cây thân thảo trong rừng vào đầu mùa xuân - đặc biệt là sự phong phú của ánh sáng mặt trời ở mặt đất trước khi thân cây mở ra. Có thể là đặc thù của kiến tìm kiếm chỉ là một yếu tố bổ sung của áp lực chọn lọc, tăng cường sự phát triển của cây myrmecochora vào đầu mùa xuân.
Kiến nhặt hạt
Những con kiến thu thập hạt giống tạo thành một nhóm motley khá. Nhiều người trong số họ, đánh giá bằng một số dấu hiệu, rõ ràng nên ăn thịt. K. Horwitz từ Đại học Miami đã chỉ ra rằng, ví dụ, ở miền nam Mexico, hạt Calathea được mang theo bởi những con kiến từ các chi Odontomachus và Pachyeondyla, có những con chích mạnh mẽ và những quả quýt lớn để đối phó với con mồi sống.
Tuy nhiên, những con kiến này thu thập hạt giống rất tích cực và mang chúng đến tổ của chúng, nơi chúng tách các eliosome ra khỏi hạt và cho chúng ăn ấu trùng. Nó có thể chỉ ra rằng một số hợp chất hóa học có trong eliosome là tác nhân kích thích tương tự đối với loài kiến mà chúng sở hữu.
Các loại kiến rải hạt giống
Hạt giống được lan truyền và đại diện của nhiều chi khác. Trong các khu rừng thuộc vùng ôn đới của châu Âu và Bắc Mỹ, chúng thường là Formica, Myrmica và Aphaenogaster, và trên các loài của miền đông nam Australia, các loài thuộc chi Rhyti-doponera, Pheidole và Iridomyrmex đóng vai trò nổi bật nhất. Ngay cả những con kiến gặt ăn ngũ cốc điển hình như Messor, Pogonomyrmex và yeromigator, trong một số điều kiện, như hóa ra, đóng vai trò là người mang hạt giống.
Với phương pháp định cư myrrh-mechor, ý nghĩa trực tiếp là thu hút càng nhiều loài kiến khác nhau càng tốt. Theo quy định, khá nhiều loài kiến được tìm thấy ở cùng một nơi, vì vậy nếu một nhà máy chỉ có một phương pháp thu hút một trong số chúng, thì rõ ràng nó sẽ mất đi nhiều lợi ích. Trên thực tế, trong số hàng ngàn loài thực vật có nguồn gốc thực vật nổi tiếng thế giới được biết đến bởi khoa học, không có một loài nào có thể an toàn khi nói rằng nó được định hướng cho bất kỳ một loài kiến nào.
Tương tự như vậy, không có bằng chứng về sự chuyên môn hóa của bất kỳ loài kiến nào đối với một loài thực vật đặc biệt của cây myrmecochor. Sự thiếu chuyên môn này tương phản mạnh với tính đặc thù của loài phổ biến về mối quan hệ giữa côn trùng và thực vật ở vùng nhiệt đới, thường rất quan trọng đối với sự thụ phấn. Về vấn đề này, hiện tượng myrmecochoria nên được coi là kết quả của sự tiến hóa của thực vật, chứ không phải là sự đồng tiến hóa của thực vật và côn trùng. Từ quan điểm của người Viking, những con kiến, eliosome phải là cùng một loại thực phẩm nên được mang về nhà, chỉ trong một gói đặc biệt.
Tại sao kiến phân phối hạt giống?
Rốt cuộc, nơi myrmecochores phát triển, theo quy luật, đại diện của nhiều nhóm côn trùng khác cũng được tìm thấy. Tuy nhiên, để đảm bảo nhân giống cây trồng hiệu quả, côn trùng được yêu cầu di chuyển hạt trên một khoảng cách đáng kể mà không làm hỏng chúng. Yêu cầu này chỉ được đáp ứng bởi các côn trùng xã hội, chúng mang thức ăn trong tổ của chúng và không ăn tại chỗ. Thông thường, các cá nhân làm việc kiểm tra và nhổ một số lãnh thổ xung quanh tổ (ổ kiến), sau đó kéo mọi thứ ăn được ở đó để nuôi ấu trùng. Đó là lý do tại sao sự tiến hóa của hành vi xã hội giữa các loài kiến đã thúc đẩy chúng (nghĩa là làm cho chúng phù hợp trước) để phân phối hạt giống hiệu quả.
Kiến cũng có những đặc điểm khác phù hợp với vai trò của nhà phân phối hạt giống. Trong hầu hết các môi trường sống, kiến thuộc về nhiều loài côn trùng nhất; họ ráo riết tìm kiếm thức ăn trên bề mặt đất trong toàn bộ thời kỳ thực vật; Khi phát hiện ra một nguồn thức ăn mới, những con kiến huy động các cá nhân làm việc khác để thu thập càng nhiều thức ăn càng tốt; nếu có một nơi, đặc biệt giàu thức ăn, chúng thậm chí có thể di chuyển đến đó với toàn bộ tổ. Tất cả những hành vi này đều có lợi cho những cây giống như myrrh đang tìm cách phân phối hạt giống của chúng.
Vì myrmecochoria được tìm thấy trên khắp thế giới trong nhiều môi trường sống, các nhà sinh thái học đã tự hỏi liệu có bất kỳ mô hình phổ biến nào trong các lợi thế tiến hóa thu được từ thực vật do hiện tượng này. Và gần đây, một số thí nghiệm tại hiện trường và trong phòng thí nghiệm đã tiết lộ mức độ hấp dẫn của hạt đối với kiến làm tăng khả năng sống sót và khả năng sinh sản của các loài thực vật myrmecochor.
Những lợi ích cho cây từ sự lây lan của hạt giống của kiến
Mở rộng ranh giới của phạm vi là lợi ích chính cho cây từ sự lây lan của hạt bởi kiến. Thông thường kiến chỉ mang hạt một hoặc hai mét, nhưng chuyển động được ghi lại ở khoảng cách 70 m.Vì vậy, nhờ có kiến, thực vật có cơ hội cư trú trên các lãnh thổ mới. Sự phân tán của quần thể làm giảm khả năng tuyệt chủng của nó do những thay đổi cục bộ trong môi trường sống. Bất kỳ loại kiến nào cũng có thể cung cấp lợi thế này bất kể thói quen xây tổ của nó.
Nhờ có kiến, cơ hội sống sót của hạt giống cũng có thể tăng lên, vì chúng được mang đi khỏi cây mẹ và bóng của nó sẽ không kìm hãm sự phát triển của cây con. Một trong những tác giả của nghiên cứu, cụ thể là Xử lý, đã tiến hành thí nghiệm sau. Các hạt của trầm tích Carex peduncula (a, bên trái cây mẹ, đã cho cây con chỉ có ba lá và từ hạt được lấy ra từ bên dưới, cây con phát triển với trung bình 89 lá cùng một lúc. sinh sôi nảy nở hơn: chỉ họ mới cho những cây nở hoa vào mùa hè năm sau.
Sự di chuyển của hạt giống bởi kiến làm giảm sự cạnh tranh không chỉ giữa cây con và cây mẹ mà còn giữa các loài thực vật khác nhau. Vì vậy, trong các thí nghiệm Xử lý với ba loài Carex (trong đó một loài là Mirmekohor), sinh trưởng trong một môi trường sống, sự hiện diện của các loài trầm tích khác đã can thiệp vào các loài Myrmecohor và nó chỉ phát triển tốt.
Vì kiến địa phương chỉ quan tâm đến hạt giống với eliosome, nên chúng tự nhiên lấy hạt của cây Mertekochor cói vào tổ của chúng. Do đó, các loài myrmechor đã có thể độc quyền trong những môi trường sống ở những khu vực có nhiều bệnh than (ví dụ, trong gỗ mục nát). Tại đây, ông không phải cạnh tranh với các loài Carex khác về không gian, ánh sáng, chất dinh dưỡng và các tài nguyên cơ bản khác. Mirmekohoriya sẽ có hiệu quả với sự có mặt của đại diện của nhiều chi khác, những cây con trong đó cạnh tranh cho một "nơi trong ánh mặt trời".
Thậm chí thiệt hại lớn hơn so với cạnh tranh, hạt giống và cây con phải chịu do ăn động vật, đặc biệt là chim và động vật gặm nhấm nhỏ, mà hạt giống là cơ sở của chế độ ăn uống. Ngoài ra, như bất kỳ người làm vườn nào cũng biết, ốc sên và sên cũng phá hủy cây con.
Ở một số khu vực trên toàn cầu, khả năng đã được nghiên cứu rằng sự hiện diện của hạt trong bệnh than sẽ bảo vệ chúng khỏi bị ăn bởi ít nhất một số động vật có hạt. Theo các nghiên cứu được thực hiện trong các khu rừng ở Tây Virginia và trong các đồng cỏ dưới đất. Hạt Colorado được đặt trên các bục nhỏ, được bảo vệ khỏi sự xâm nhập của kiến, gần như chắc chắn đã bị ăn vào ban ngày. Nếu những con kiến không bị chặn, những hạt giống có eliosome nhanh chóng rơi vào kho chứa dưới lòng đất của chúng. Turnbell từ Đại học Macquarie ở Úc cho thấy ở Viola nuttallii, đang phát triển ở Colorado, động lực phát hành hạt theo mùa và hàng ngày tương ứng với thời gian hoạt động của kiến tối đa.
Có lẽ tình huống thú vị nhất là việc ăn hạt giống trong các cộng đồng thạch thảo và rừng của Úc, nơi yếu tố thực vật chiếm ưu thế là cây bụi lá cứng (sclerophylls), và chim ưng myrmecochor khá nhiều, như là động vật có hạt. Thật là mỉa mai khi loài ăn hạt chính ở đây là kiến. Đánh giá kết quả của một trong những tác phẩm mới nhất của L. Hughes (cũng từ Đại học Macquarie), trong một cộng đồng như vậy, số phận của một hạt giống rơi xuống phụ thuộc vào người đầu tiên tìm thấy nó - một con kiến hữu ích, người chuyển hạt giống, hay một con bọ gây hại. Nếu hạt giống này có khả năng gây tò mò, thì nhiều khả năng là con kiến hữu ích trên đỉnh cao của Bỉ sẽ nhặt được nó trước khi có hại.
Một mối đe dọa khác là hỏa hoạn. Đặc biệt tuyệt vời là vai trò của chúng trong hệ sinh thái Úc và Nam Phi với ưu thế là cây bụi. Tuy nhiên, các nhà máy của các cộng đồng này có một số sự thích nghi cho các đám cháy còn sót lại. Nhiều loài, bao gồm cả một số loài myrmecochores, không chỉ có khả năng chống cháy mà còn cần lửa để sinh sản.
Dữ liệu thu được bởi một số nhà nghiên cứu Úc chỉ ra một cách thuyết phục rằng việc di chuyển đến tổ kiến bảo vệ hạt giống khỏi sự quá nhiệt gây chết người trong các đám cháy trong cộng đồng cây bụi. Nhưng một số hạt mang theo kiến không thể nảy mầm nếu không có hệ thống sưởi dưới mức cụ thể. Các cuộc khai quật của anthills đã chỉ ra rằng các hạt giống được chôn ở các độ sâu khác nhau. Sự sắp xếp như vậy trong các hạt granaries có lẽ có lợi cho thực vật, bởi vì điều này, hạt giống không bị quá nóng gây tử vong, nhưng đủ nóng để nảy mầm, có khả năng vẫn còn trong một số lớp.
Ảnh hưởng của kiến đến điều kiện môi trường đối với sự phát triển của cây con
Không giống như chim và động vật có vú, các hạt phân tán đến với chúng gần như ngẫu nhiên trên toàn lãnh thổ, kiến mang chúng đến những nơi được xác định nghiêm ngặt trong thuộc địa của chúng; tính năng hành vi này cũng cải thiện sự sống sót của hạt giống. Vì vậy, trong những khu rừng ẩm vừa phải, kiến thường làm tổ trong những thân cây mục nát và gốc cây mọc lên trên mặt đất. Những nơi như vậy ít bị lũ lụt trong lũ lụt mùa xuân và do đó rất thuận tiện cho cả kiến và hạt giống.
Như trong bất kỳ cộng đồng động vật (và con người) nào khác, rác thải tích tụ trong đàn kiến. Kiến "bãi rác" chứa xác con mồi, phân, xác của những cá thể đã chết và rất nhiều vật liệu khác (đôi khi không thể đoán được mục đích), mà kiến nhặt và kéo về nhà. Đối với hạt giống nảy mầm và cây con, đặc biệt là các loài myrmecochore, việc đến một bãi rác như thế này có thể rất hữu ích.
Chất thải hữu cơ thường giàu chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây (do đó, người làm vườn sắp xếp đống phân ủ, và nông dân mang phân vào đất trồng). Trong tổ kiến, nồng độ chất hữu cơ, nitơ, kali và phốt pho thường cao hơn trong đất xung quanh. Do đó, cặn bã của một đàn kiến có thể cung cấp cho cây con một nguồn cung phân hữu cơ nhỏ nhưng sẵn sàng để ăn, rất cần thiết cho cây trong giai đoạn đầu phát triển, đặc biệt nhạy cảm với điều kiện môi trường.
Sự sống sót của cây con cũng được tạo điều kiện bởi các tính chất vật lý của đất nơi tổ kiến nằm và các khu vực lân cận. Việc xây dựng các ổ kiến thường làm cho đất lỏng lẻo hơn và được sục khí tốt hơn, tăng khả năng giữ nước. Theo một số nhà nghiên cứu, điều chính làm cho cây chống kiến là việc nhận được lượng nước cần thiết cho cây con vào thời điểm rễ của nó vẫn còn quá nhỏ để cung cấp nước cho cây một cách độc lập.
Các thí nghiệm để đánh giá vai trò của myrmecochoria
Vì vậy, rõ ràng là kiến có thể ảnh hưởng đáng kể đến các điều kiện môi trường cho sự phát triển của cây con. Để đánh giá vai trò của myrrh-mechoria trong quá trình tiến hóa, các thí nghiệm thực địa đã được thực hiện trong đó số phận của hai nhóm hạt giống được tìm ra và so sánh: một số hạt giống được mang đến tổ bởi những con kiến và những hạt khác được gieo bằng tay trong cùng một môi trường sống. Trong số các thí nghiệm đầu tiên thuộc loại này đã được nghiên cứu hai loài hoa violet myrmecochor ở miền nam nước Anh. Sau 3 năm, khi hạt giống nảy mầm và cây con xuất hiện, hóa ra tất cả những cây sống sót chỉ thuộc về nhóm đi qua ổ kiến.
Một thí nghiệm tương tự đã được thực hiện với một cây hai năm tuổi, Golden Corydalis (Corydalis aurea), tạo ra hạt giống trong năm thứ hai. F. Hanzawa thuộc Đại học Grinnel đã phát hiện ra rằng tỷ lệ sống sót của cây con mọc lên và bên ngoài các giống cây là như nhau. Tuy nhiên, trong số những cây con của nhóm đầu tiên, tỷ lệ sống sót của mùa đông và đến tuổi sinh sản cao hơn.Điều này dẫn đến thực tế là ở thế hệ tiếp theo, sự khác biệt về tổng số hạt được hình thành từ thực vật của nhóm thứ nhất và thứ hai hóa ra rất có ý nghĩa: năng suất hạt từ các cây đi qua ổ kiến hóa ra gấp đôi so với nhóm đối chứng.
Vì ở thế hệ đầu tiên, số lượng hạt giống trong các nhóm khác nhau hoàn toàn giống nhau, nên rõ ràng là quần thể mào vàng, được khai thác bởi kiến, sẽ tăng nhanh hơn nhiều so với khi không có kiến. Một dân số tăng nhanh có nhiều khả năng giành chiến thắng cạnh tranh với các nhà máy khác về dinh dưỡng, không gian sống và các tài nguyên khác. Do đó, dữ liệu Hanzawa cho thấy các điều kiện môi trường của phân phối hạt giống, bao gồm cả sự hiện diện của kiến, ảnh hưởng đến tiềm năng tiến hóa của quần thể thực vật.
Do đó, myrmecochoria chắc chắn mang lại một số lợi thế cho một số loài thực vật nhất định. Nhưng nó vẫn chưa được thiết lập một cách chắc chắn chính xác những gì con kiến giành được trong quá trình tương tác này. Nói rằng, người ta biết rằng những con kiến tìm kiếm đang tích cực tìm kiếm eliosome, nhanh chóng gặm chúng từ hạt và cho chúng ăn ấu trùng. Nhưng làm thế nào hành vi này ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của một đàn kiến vẫn còn được nhìn thấy.
Đáng chú ý là thực tế không phải tất cả các loài kiến đều tham gia vào việc phân phối hạt giống. Khi hạt được tắm từ cây, chỉ một phần nhỏ trong số nhiều loài kiến sống trong môi trường sống nhất định cho thấy sự quan tâm đến eliosome. Phải có một chuyên môn nhất định giữa các loài kiến, nhưng vẫn chưa biết bản chất của nó là gì - hành vi, hình thái, thức ăn hoặc một số khác.
Đó là lý do tại sao sự phân bố hạt của kiến có thể được coi là một mô hình quan trọng để nghiên cứu một loạt các tương tác giữa thực vật và động vật, theo một nghĩa nào đó dường như không đối xứng. Thực vật rõ ràng đã phát triển các thích ứng đặc biệt để đối phó với kiến (đáng chú ý nhất trong số các nhân vật thích nghi là eliosome), nhưng những gì sự thích nghi thu được của kiến bao gồm rất rõ ràng.
Mặc dù myrmecochoria tự coi mình là một cơ chế phân phối hạt giống, nhưng đồng thời nó không hoàn toàn đáng tin cậy. Eliosomes hấp dẫn kiến của các nhóm khác nhau. Tuy nhiên, như thể hiện qua các thí nghiệm với Corydalis vàng, cây con không bao giờ xuất hiện trong tổ của một số loài kiến. Rõ ràng, những con kiến này sử dụng các eliosome miễn phí, có thể phá hủy các hạt giống gắn liền với chúng, hoặc cây con.
Ngoài những con kiến cướp như vậy, trong bất kỳ môi trường sống nào, có hàng tá các yếu tố khác ảnh hưởng đến sự thành công hay thất bại của myrrh-mechoria như một cơ chế phân phối hạt giống. Đôi khi những ngôi nhà của kiến tràn ngập những cơn mưa; động kinh nấm hoặc hoạt động bạo lực của động vật ăn thịt có thể làm suy yếu quần thể của chúng. Với sự phong phú của các nguồn thực phẩm khác, eliosome có thể không hấp dẫn đối với kiến. Nếu một số loài thực vật phải cạnh tranh để được phục vụ bởi kiến của chúng, thì loài sau có thể bỏ bê hạt giống với các eliosome nhỏ nhất.
Mirmekohoriya - chủ nghĩa tương hỗ có điều kiện
Vì hiệu quả phân phối hạt giống của kiến rất khác nhau, X. Cashman từ Đại học Macquarie và J. Eddicott từ Prov. Alberta (Canada) cho rằng Mirmecohoria là chủ nghĩa tương hỗ có điều kiện. Tại thời điểm này hay lúc khác ở một nơi nhất định, cơ chế này, tùy thuộc vào các điều kiện phổ biến, có thể không hoạt động rất hiệu quả.
Tuy nhiên, nếu tất cả các điều kiện được đáp ứng, lợi ích của myrmecochoria cho cả thực vật và kiến là rất đáng kể. Và những lợi ích này lớn đến mức áp lực lựa chọn giữ lại các thuộc tính cần thiết để duy trì các loại hành vi phù hợp.
Ngay khi danh sách các nhà máy myrrh-mechor được biết đến phát triển mọi lúc, người ta hy vọng rằng kiến thức về vai trò của cơ chế định cư thực vật này trong biota toàn cầu sẽ mở rộng. Các nghiên cứu sâu hơn về lợi ích do myrmecochoria tạo ra cho thực vật và kiến cũng sẽ giúp làm rõ mối quan hệ tương hỗ và ý nghĩa tiến hóa của chúng.