Metapopulation processes affecting diversity and distribution of myrmecophiles associated with red wood ants

Red wood ants support a diverse community of myrmecophiles in their nest mounds. Given that nest mounds provide fairly constant and distinct habitat patches for myrmecophiles, metapopulation and metacommunity dynamics can be expected to play an important role in structuring myrmecophile communities. Here, we investigate how site, site size (i.e. number of mounds per site), mound isolation, mound size, moisture, pH and red wood ant host (Formica rufa and Formica polyctena) affect the (meta)community composition and species richness. We demonstrate that community composition is structured by site and within-site isolation. In addition, species richness per unit volume is negatively correlated with increasing nest mound isolation. Mound size and site size at a higher spatial scale had no effect on community composition or diversity. The latter suggests that few mounds are required to support the minimum viable metapopulation size. We did not find support that the environmental variables mound moisture and pH affect the myrmecophile community or its species richness. Finally, the communities of the two closely related wood ant species F. rufa and F. polyctena were very similar. Overall, our results demonstrate, in accordance with metapopulation theory, that isolated mounds support fewer myrmecophile species. Diverse myrmecophile metacommunities also occur in small red wood ant sites, with well connected nest mounds. We discuss the powerful potential of ant nests, and particularly red wood ant mounds, for metapopulation and metacommunity research.

ZusammenfassungRote Waldameisen beherbergen eine diverse Gemeinschaft von Ameisengästen in ihren Nesthaufen. Da die Nesthaufen recht konstante und eigenständige Habitate bilden, kann erwartet werden, dass Metapopulations- und Metagemeinschaftsdynamik eine wichtige Rolle bei der Bildung von Myrmekophilengemeinschaften spielen. Wir untersuchten wie der Standort, die Anzahl der Nester je Standort, die Isolation der Nester, die Nestgröße, Feuchtigkeit, pH und die Art der Wirtsameise (Formica rufa oder Formica polytena) Zusammensetzung und Artenreichtum der (Meta-)Gemeinschaft beeinflussen. Wir zeigen, dass die Zusammensetzung der Gemeinschaft durch den Standort und die Isolation der Nester innerhalb des Standortes strukturiert wird. Der Artenreichtum pro Volumeneinheit ist negativ mit zunehmender Isolation der Nesthaufen korreliert. Die Größe der Nesthaufen und die Zahl der Nester pro Standort hatten keinen Effekt auf Zusammensetzung und Diversität der Gemeinschaft. Letzteres legt nahe, dass wenige Nester benötigt werden, um eine minimale überlebensfähige Größe der Metapopulation aufrechtzuerhalten. Wir fanden keinen Anhaltspunkt dafür, dass Feuchtigkeit im Nest und der pH-Wert Zusammensetzung oder Diversität der Gemeinschaft beeinflussten. Schließlich waren die Myrmekophilengemeinschaften der beiden nah verwandten Waldameisenarten F. rufa und F. polyctena sehr ähnlich. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse in Übereinstimmung mit der Metapopulationstheorie, dass isolierte Nesthaufen weniger Myrmekophilenarten beherbergen. Diverse Metagemeinschaften von Ameisengästen treten auch in kleinen Waldameisenpopulationen mit gut vernetzten Nesthaufen auf. Wir diskutieren das große Potential von Ameisennestern und insbesondere der Nesthaufen von Roten Waldameisen für Forschungen zu Metapopulationen und Metagemeinschaften.