Ontogenetic succession and the ant mosaic: An empirical approach using pioneer trees

Arboreal ant mosaics have been intensively investigated, but what generates these mosaics remains poorly understood. In this paper, we hypothesize that the dynamics of arboreal ant mosaics could be better understood by examining the ontogenetic succession of ants in tropical trees. We used three African pioneer tree species as biological models. Lophira alata (Ochnaceae) is a long-lived species that does not furnish any reward (i.e., extra-floral nectaries [EFNs], shelter) to ants, Anthocleista vogelii (Gentianaceae) bears extremely well-developed EFNs, and Barteria fistulosa (Passifloraceae) is a long-lived myrmecophyte providing both EFNs and domatia. For both L. alata and A. vogelii, we noted a succession of different associated ants as the plants grew and aged. Ground-nesting, arboreal-foraging ant species were the first associates, followed by arboreal species that build nests with the leaves of their host trees, together with some species nesting opportunistically in pre-existing cavities. Carton-building Crematogaster species were the last in this succession. The presence of EFNs on A. vogelii slows species turnover, demonstrating that the plant exerts some control over its ant associates. The comparison with B. fistulosa, which generally remains associated with the same plant-ant species during its entire ontogeny, highlights the importance of the selective attractiveness of the trees for their associated ants – or, perhaps, the existence of plant filters that screen arriving ants.

ZusammenfassungDie mosaikartigen Verteilungen von Baumameisen sind intensiv untersucht worden, aber was diese Mosaike hervorruft, ist noch unklar. In dieser Arbeit stellen wir die Hypothese auf, daß die Dynamik der Mosaike von Baumameisen besser verstanden werden können, wenn man die “ontogenetische Sukzession” der Ameisen auf tropischen Bäumen untersucht. Wir verwendeten drei afrikanische Pionierbaumarten als biologische Modelle. Lophira alata (Ochnaceae) ist eine langlebige Art, die keinerlei Belohnung (extraflorale Nektarien [EFN], Domatien) für Ameisen bereithält, Anthocleista vogelii (Gentianaceae) trägt wohlausgebildete EFN, und Barteria fistulosa (Passifloraceae) ist eine langlebige Ameisenpflanze, die sowohl EFN als auch Domatien bietet. Bei beiden, L. alata und A. vogelii stellten wir im Laufe des Wachsens und Alterns der Pflanzen eine Sukzession von unterschiedlichen Arten fest. Im Boden nistende Ameisen, die zur Nahrungssuche in die Bäume aufsteigen, waren die ersten Kolonisatoren, gefolgt von Arten, die Nester aus den Blättern ihrer Wirtsbäume konstruieren oder bereits existierende Höhlungen zum Nestbau nutzen. Die Kartonnester bauenden Crematogaster-Arten folgen als letzte in dieser Sukzession. Das Vorhandensein von EFN auf A. vogelii verlangsamt den Arten-turnover, was zeigt, daß die Pflanze in gewisser Weise die mit ihr vergesellschafteten Ameisen kontrolliert. Der Vergleich mit B. fistulosa, die während ihrer gesamten Lebenszeit mit denselben Ameisenarten assoziiert bleibt, zeigt die Bedeutung von selektiver Attraktivität der Bäume für die mit ihnen vergesellschafteten Ameisen – oder, möglicherweise, die Existenz von Filtern auf Seiten der Pflanzen, die die ankommenden Ameisen aussieben.