Studies on the south east Asian ant-plant associationCrematogaster borneensis/Macaranga: Adaptations of the ant partner

Untersuchungen über die südostasiatische Ameisen-Pflanzen-VergesellschaftungCrematogaster borneensis Macaranga: Anpassungen des Ameisenpartners

Summary

C. borneensis (Myrmicinae) lives in close association with several myrmecophytic species of the South East Asian pioneer tree genusMacaranga (Euphorbiaceae). The ants are adapted to the plants so closely that they do not survive away from it. The only food they utilize is provided as food bodies by the plant and honeydew from specific scale insects kept inside the hollow internodes. The anatomy of the digestive tract is also adapted to life on the host plant: the crop is very small and can store only minute food quantities.

C. borneensis exclusively colonizes certainMacaranga species. Queens as well as workers are able to recognize their host plant species, probably by chemical cues. Colony founding queens swarm throughout the year, mostly during darkness. There is strong competition among queens for host plants. Queens do not carry scale insects on their nuptial flight. Worker ants are active day and night. Most of them patrol and collect food bodies on the younger parts of the host plant. An important characteristic is their cleaning behaviour, which results in removal of all foreign objects. Even though they are rather small, workers respond very aggressively to certain kinds of disturbance of the host plant. The ants attack most phytophagous insects and are especially effective in killing and removing small, softbodied herbivores (e.g. caterpillars). They do not possess a functional sting, but apply defensive secretion and—once biting an intruder—will not let go. Their effective alarm system results in a mass attack, which provides adequate defence for the colony and the host plant. A comparison with anotherCrematogaster species further illustrated the special adaptations ofC. borneensis to its host plant.

Zusammenfassung

C. borneensis (Myrmicinae) lebt in enger Gemeinschaft mit myrmekophytischen Arten der südostasiatischen PionierbaumgattungMacaranga (Euphorbiaceae). Die Ameise ist so eng an die Pflanze adaptiert, daß sie getrennt von ihr nicht lebensfähig ist. Die Nahrung beziehtC. borneensis in Form von Nährkörperchen ausschließlich von der Pflanze. Im Sproßachseninnern gehaltene spezifische Schildläuse bieten eine weitere Nahrungsquelle. Die Adaptationen erstrecken sich bis auf die Anatomie des Verdauungstraktes: Der Kropf ist sehr klein und kann nur geringe Nahrungsmengen speichern.

C. borneensis besiedelt spezifisch nurMacaranga-Pflanzen. Sowohl Königinnen als auch Arbeiterinnen sind in der Lage, die Wirtspflanze zu erkennen, wobei offenbar chemische Reize eine Rolle spielen. Die koloniegründenden Königinnen schwärmen das gesamte Jahr über, das Schwärmen erfolgt überwiegend während der Dunkelheit. Um die besiedlungsfähigenMacaranga-Pflanzen herrscht ein starker Konkurrenzdruck. Die beteiligten Schildlausarten sind spezifisch für die Assoziation. Sie werden nicht von der Königin beim Hochzeitsflug mitgenommen. Die Arbeiterinnen sind tag- und nachtaktiv. Die meisten Tiere halten sich im jüngsten Drittel der Pflanze auf, wo sie patrouillieren und Nährkörperchen sammeln. Mittels eines spezifischen Säuberungsverhaltens entfernen die Arbeiterinnen alle Fremdobjekte von der Pflanze.

Trotz ihrer geringen Größe attackieren die Ameisen eine Vielzahl phytophager Insekten und sind dabei besonders effektiv in der Abwehr kleiner, wenig sklerotisierter Tiere wie z.B. Raupen. Sie verfügen zwar nicht über einen funktionsfähigen Stachel, setzen aber wehrsekrete ein und beißen sich hartnäckig fest. Mit Hilfe eines effektiven Alarmierungssystems, das einen Massenangriff ermöglicht, gewährleisten sie eine Verteidigung ihrer Kolonien und damit gleichzeitig ihrer Wirtspflanze. Eine Vergleich mit einer anderenCrematogaster-Art demonstriert die besonderen Adaptationen vonC. borneensis an ihre Wirtspflanze.

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References

  1. Beattie A.J., 1985. —The evolutionary ecology of ant-plant mutualisms. Cambridge Univ. Press, Cambridge, 182 pp.

    Google Scholar 

  2. Bingham C.T., 1903. —The Fauna of British India. Hymenoptera Vol. 2. Taylor & Francis, London, 414 p.

    Google Scholar 

  3. Blum M.S., Hermann H.R., 1978. — Venom apparatuses of the Formicidae. In: Bettini S. (ed.)Handbook exp. Pharmacol. 48. Arthropod venoms. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 801–869.

    Google Scholar 

  4. Brauns A., 1976. —Taschenbuch der Waldinsekten. Band 1. Fischer, Stuttgart, 443 p.

    Google Scholar 

  5. Buckley R.C. (ed.), 1982. —Ant-plant interactions in Australia. W. Junk Publ., The Hague (Geobotany 4), 162 p.

    Google Scholar 

  6. Bünzli G.H., 1935. — Untersuchungen über coccidophile Ameisen aus den Kaffeefeldern von Surinam.Mitt. Schweiz. Ent. Ges., 16, 453–593.

    Google Scholar 

  7. Buschinger A., Heinze J., Jessen K., Douwes P., Winter U., 1987. — First European record of a queen ant carrying a mealybug during her mating flight.Naturwissenschaften, 74, 139–140.

    Google Scholar 

  8. Chapman J.W., Capco S.R., 1951. —Checklist of the ants (Hymenoptera, Formicidae) of Asia. Bureau of Printing, Manila, 327 p.

    Google Scholar 

  9. Davidson D.W., Longino J.T., Snelling R.R., 1988. — Pruning of host plant neighbors by ants: an experimental approach.Ecology, 69, 801–808.

    Google Scholar 

  10. Davidson D.W., Foster R.B., Snelling R.R., Lozada P.W., 1989. — The variable composition of some tropical ant-plant symbioses. In: Price, P.,Herbivory: Tropical and temperate perspectives. John Wiley, New York, in press.

    Google Scholar 

  11. Eisner Th., 1957. — A comparative morphological study of the proventriculus of ants (Hymenoptera, Formicidae).Bull. Mus. Comp. Zool. Harvard, 116, 439–490.

    Google Scholar 

  12. Fiala B., 1988. —Biologie, Funktion und Evolution eines malaysischen Myrmekophytiesystems: Die Assoziation von Crematogaster borneensis (Form.: Myrmicinae) mit Bäumen der Gattung Macaranga (Euphorbiaceae). Dissertation, Universität Frankfurt, 230 p.

  13. Fiala B., Maschwitz U., Tho Y.P., Helbig A.J., 1989. — Studies of a South East Asian antplant association: protection ofMacaranga trees byCrematogaster borneensis.Oecologia (Berlin), 79, 463–470.

    Google Scholar 

  14. Fiala B., Maschwitz U., Tho Y.P. 1989. — The association betweenMacaranga spp. andCrematogaster borneensis in South East Asia. In: Proc. Symposium on Ant-Plant-Interactions 6.-9.7.89, ed. D.F. Cutler and C.R. Huxley, Oxford Univ. Press, in press.

  15. Hocking B., 1970. — Insect associations with the swollen horn acacias.Trans. R. Ent. Soc. Lond., 122, 211–255.

    Google Scholar 

  16. Janzen D.H., 1966. — Coevolution of mutualism between ants and acacias in Central America.Evolution, 20, 249–275.

    Google Scholar 

  17. Janzen D.H., 1967. — Interaction of the bull's horn acacia (Acacia cornigera L.) with an ant inhabitant (Pseudomyrmex ferruginea F. Smith) in eastern Mexico.Univ. Kansas Science Bull., 47, 315–558.

    Google Scholar 

  18. Janzen D.H., 1969. — Allelopathy by myrmecophytes: The antAzteca as an allelopathic agent ofCecropia.Ecology, 50, 147–153.

    Google Scholar 

  19. Janzen D.H., 1972. — Protection ofBarteria (Passifloraceae) byPachysima ants (Pseudomyrmecinae) in a Nigerian rain forest.Ecology, 53, 885–892.

    Google Scholar 

  20. Janzen D.H., 1973. — Dissolution of mutualism betweenCecropia and itsAzteca ants.Biotropica, 5, 15–28.

    Google Scholar 

  21. Jolivet P., 1986. —Les fourmis et les plantes. Un exemple de coévolution. Singer-Polignac, Paris, 253 p.

    Google Scholar 

  22. Jolivet P., 1987. — Nouvelles observations sur les plantes à fourmis.Entomologiste, 43, 39–52.

    Google Scholar 

  23. Lee P.Y., 1977. —Studies on some solft scales (Homoptera, Coccidae) associated with Macaranga hypoleuca. M. S. Thesis, Univ. Malaya, Kuala Lumpur., 41 p.

    Google Scholar 

  24. Letourneau D.K., 1983. — Passive aggression: An alternative hypothesis for thePiper-Pheidole association.Oecologia (Berlin), 60, 122–126.

    Google Scholar 

  25. Longino J.T., 1989. — Geographic variation and community structure in an ant-plant mutualism:Azteca andCecropia in Costa Rica.Biotropica, 21, 126–132.

    Google Scholar 

  26. Maschwitz U., Fiala B., Moog J., Saw L.G., 1989. — Two new myrmecophytic associations from the Malay Peninsula: ants of the genusCladomyrma as partners ofSaraca thaipingensis (Caesalpiniaceae) andCrypteronia griffithii (Crypteroniaceae).Insectes Soc., in press.

  27. Mckey D., 1984. — Interaction of the ant- plantLeonardoxa africana (Caesalpiniaceae) with its obligate inhabitants in a rain forest in Cameroon.Biotropica, 16, 81–99.

    Google Scholar 

  28. Mckey D., 1989. — Comparative biology of ant-plant interaction inLeonardoxa (Leguminosae: Caesalpinioideae) I. A revision of the genus, with notes on natural history.Ann. Missouri Bot. Gard., in press.

  29. Morrison H., 1921. — Some nondiaspine Coccidae from the Malay Peninsula with descriptions of apparently new species.Phillip. J. Sci., 18, 637–677.

    Google Scholar 

  30. Oh H.K., 1973. —The soft scales (Homoptera, Coccidae) of Macaranga triloba. M. S. Thesis, Univ. Malaya, Kuala Lumpur, 57 p.

    Google Scholar 

  31. Ong S.L., 1978. —Ecology of the ant-association in Macaranga triloba. Ph. D. Thesis, Univ. Malaya, Kuala Lumpur, 143 p.

    Google Scholar 

  32. Risch S., 1982. — HowPheidole ants helpPiper plants.Brenesia, 19/20, 545–548.

    Google Scholar 

  33. Risch S., Mcclure M., Vandermeer J., Waltz S., 1977. — Mutualism between three species of tropicalPiper (Piperaceae) and their ant inhabitants.Am. Midl. Nat., 98, 433–444.

    Google Scholar 

  34. Roepke W., 1930. — über einen merkwürdigen Fall von “Myrmekophilie”, bei einer Ameise (Cladomyrma sp.?) auf Sumatra beobachtet.Misc. Zool. Sumatrana, 45, 1–3.

    Google Scholar 

  35. Schremmer F., 1984. — Untersuchungen und Beobachtungen zur ökoethologie der PflanzenameisePseudomyrmex triplarinus, welche die Ameisenbäume der GattungTriplaris bewohnt.Zool. Jb. Syst., 111, 385–410.

    Google Scholar 

  36. Takahashi R., 1952. — Some species of nondiaspine scale insects from the Malay Peninsula.Ins. Matsum., 18, 9–17.

    Google Scholar 

  37. Wheeler W.M., 1922. — Ants of the American Congo Expedition.Bull. Am. Mus. Nat. His., 45, 631–1055.

    Google Scholar 

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Fiala, B., Maschwitz, U. Studies on the south east Asian ant-plant associationCrematogaster borneensis/Macaranga: Adaptations of the ant partner. Ins. Soc 37, 212–231 (1990). https://doi.org/10.1007/BF02224049

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Keywords

  • Host Plant
  • Host Plant Species
  • Scale Insect
  • Phytophagous Insect
  • Food Quantity