An ant–plant mutualism induces shifts in the protist community structure of a tank-bromeliad

Although ants may induce community-wide effects via changes in physical habitats in terrestrial environments, their influence on aquatic communities living in plant-held waters remains largely underexplored. The neotropical tank-bromeliad Aechmea mertensii (Bromeliaceae) occurs along forest edges in ant-gardens initiated by Camponotus femoratus or by Pachycondyla goeldii. Its leaves form wells that hold rainwater and provide suitable habitats for many aquatic organisms. We postulated that these ant–plant mutualisms indirectly affect the microbial community structure via changes in the environmental conditions experienced by the plants. To test this hypothesis, we analyzed the protist communities from 63 tank-bromeliads associated with either C. femoratus or P. goeldii (hereafter Cf-Aechmea and Pg-Aechmea) along a forest edge in French Guiana. For each plant, a large number of environmental variables (including habitat structure, food resources, incident radiation and the presence of aquatic invertebrates) were quantified to determine their relative importance in driving any observed differences across ant-associated plants. Pg-Aechmea are located in sun-exposed areas and hold low volumes of water and low amounts of detritus, whereas Cf-Aechmea are located in partially shaded areas and accumulate higher amounts of water and detritus. Protists (i.e., protozoa and algae) inhabiting Cf-Aechmea exhibit greater richness and abundances than those in Pg-Aechmea. Variations in detritus content, number of leaves, incident radiation, and the epiphyte richness of the ant-garden were the main factors explaining the variation in protist richness. A shift in the functional group composition of protists between bromeliads tended by different ant species suggested that mutualistic ants indirectly mediate changes in the microbial food web.

ZusammenfassungObgleich Ameisen gemeinschaftsübergreifende Effekte auslösen können, indem sie in terrestrischen Lebensräumen Änderungen des physikalischen Habitats bewirken, ist ihr Einfluss auf aquatische Gemeinschaften von Phytotelmata weitgehend unerforscht. Die neotropische Trichterbromelie Aechmea mertensii (Bromeliaceae) kommt entlang von Waldrändern in Ameisengärten, die von Camponotus femoratus bzw. Pachycondyla goeldii angelegt werden, vor. Ihre Blätter bilden Trichter, die Regenwasser auffangen und ein Habitat für zahlreiche aquatische Organismen sind.Wir postulierten, dass die mutualistischen Beziehungen zwischen der Pflanze und den Ameisenarten indirekt die Gemeinschaftsstruktur der Mikroorganismen beeinflussen - und zwar durch Änderungen der Umweltbedingungen, denen die Pflanzen ausgesetzt sind. Um diese Hypothese zu testen, analysierten wir entlang eines Waldrandes in Französisch-Guayana die Einzellergemeinschaften von 63 Trichterbromelien, die mit C. femoratus bzw. P. goeldii assoziiert waren (im Folgenden: Cf-Aechmea bzw. Pg-Aechmea). Für jede Pflanze wurde eine große Zahl von Umweltfaktoren (Habitatstruktur, Nahrungsressourcen, Strahlungsintensität, aquatische Wirbellose) untersucht, um deren relative Bedeutung für Unterschiede zwischen den mit Ameisen assoziierten Pflanzen zu bestimmen. Pg-Aechmea befinden sich an sonnenexponierten Stellen und enthalten geringe Mengen Wasser und Detritus, während Cf-Aechmea in partiell beschatteten Bereichen vorkommen und größere Mengen Wasser und Detritus speichern. Die Einzeller (d.h., Protozoen und Algen) von Cf-Aechmea zeigten größeren Formenreichtum und höhere Abundanzen als die in Pg-Aechmea. Detritusgehalt, Anzahl der Blätter, Einfallstrahlung und der Artenreichtum der Epiphyten im Ameisengarten waren die wichtigsten Erklärungsfaktoren für die Variation im Formenreichtum der Einzeller. Eine Verschiebung in der Zusammensetzung der funktionellen Gruppen der Einzeller zwischen Bromelien, die von verschiedenen Ameisenarten betreut wurden, legt nahe, dass die mutualistischen Ameisen indirekt Änderungen im mikrobiellen Nahrungsnetz vermitteln.