Гнезда муравьев-древоточцев Camponotus vagus как «горячие точки» биологической активности в лесных экосистемах

Аннотация

В работе оценено влияние гнездостроительной деятельности муравьев Camponotus vagus на биологическую активность микробных сообществ в гнездовом материале по сравнению с окружающей почвой.Объектами исследования выступали образцы древесной и почвенной частей гнезда черных муравьев-древоточцев, устроенного в поваленном стволе сосны обыкновенной, отобранные в Рязанской области в сосновом лесу на гумидных ареносолях. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии охарактеризован особый «материал гнезда», представленный фрагментами древесины и другими растительными остатками, песком, плотно оплетенный грибным мицелием, в котором также показано присутствие актиномицетов и одноклеточных бактерий, формирующих ассоциации. Сравнительный анализ элементного состава (C, N, P, S) показал, что данный материал значимо обогащен всеми биофильными элементами, а соотношение С:Nв материале гнезда эффективно снижается по сравнению с отмершей сосновой древесиной. Микробное сообщество материала гнезда характеризуется повышенной интенсивностью процессов, включенных в круговорот азота и углерода (потенциальной активностью азотфиксации, денитрификации, эмиссии CO₂ и образования CH₄) по сравнению с микробными сообществами почвенной части гнезда и контрольной почвы.Таким образом, в ходе гнездостроительной деятельности в сосновых лесах, сформированных на бедных песчаных почвах, муравьи Camponotus vagus интенсифицируют разложение древесины и, тем самым, создают уникальные микролокусы («горячие точки») с повышенной биологической активностью. Это подчеркивает важную экосистемную функцию муравьев-древоточцев. Есть основания предполагать возможные симбиотические связи между муравьями и мицелиальными организмами, формирующими так называемый материал гнезда.

Литература

1.    ВоробьеваЛ.А., Ладонин Д.В., ЛопухинаО.В. и др. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М., 2012. 186 с.
2.    Закалюкина Ю.В., Зайцев А.Р., Бирюков М.В. Оценка целлюлозоразрушающей активности актинобактерий, ассоциированных с муравьями // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 16. Биология. 2021. Т. 76, № 1. С. 24–32.
3.    Захаров А.А.Муравьи лесных сообществ, их жизнь и роль в лесу. М., 2015. 404 с.
4.    Котова А.А., Умаров М.М., Закалюкина Ю.В. Особенности трансформации азота и углерода в гнездах почвообитающих муравьев // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2015. № 1. С. 30–34.
5.    Методыпочвенноймикробиологииибиохимии / Подред. проф. Д.Г.Звягинцева. М., 1991. 309 с.
6.    Baranova A.A., Zakalyukina Y.V., Ovcharenko A.A. et al. Antibiotics from insect-associated actinobacteria // Biology.2022. Vol. 11(11). 1676.
7.    Boulton A.M., Jaffee B.A., Scow K.M. Effects of a common harvester ant (Messorandrei) on richness and abundance of soil biota // Appl Soil Ecol. 2003. Vol. 23. P. 257–265.
8.    Dauber J., Wolters V. Microbial activity and functional diversity in the mounds of three different ant species // Soil Biology and Biochemistry. 2000. Vol. 32.Iss. 1. P. 93–99.
9.    Golichenkov M.V., Maksimova I.A., Zakalyukina Y.V. et al. Ants' nesting activity as a factor of changes in soil physical properties // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.2019. Vol. 368. 012013.
10.    Kielak A.M., Scheublin T.R., Mendes L.W. et al. Bacterial Community Succession in Pine-Wood Decomposition // Front. Microbiol. 2016. Vol. 7. 231.
11.    Klimek B., Poliwka-Modliborek H., Grześ I.M. Ant nests as a microbial hot spots in a long-term heavy metal-contaminated soils // Environ Sci Pollut Res Int. 2022 Feb. Vol. 29,№7. P.10848–10857.
12.    Laakso J., Setälä H. Impacts of wood ants (Formica aquilonia Yarr.) on the invertebrate food web of boreal forest floor // Ann. Zool. Fenn. 1998. Vol. 37. P. 93–100.
13.    Lindström S., Timonen S., Sundström L. The bacterial and fungal community composition in time and space in the nest mounds of the antFormica exsecta (Hymenoptera: Formicidae) // Microbiology Open. 2021 Aug. Vol. 10,№ 4. e1201.
14.    Hardy R.W., Holsten R.D., Jackson E.K. et al. The acetylene-ethylene assay for N2 fixation: Laboratory and field evaluation // Plant Physiol. 1968. Vol. 43. P. 1185–1207.
15.    Holec M., Frouz J. The effect of two ant species Lasius niger and Lasius flavus on soil properties in two contrasting habitats // European Journal of Soil Biology. 2006. Vol. 42.P. S213–S217.
16.    Maschwitz U., Hölldobler B. Der Kartonnestbaubei Lasius fuliginosus Latr. (Hym. Formicidae) // Z. Vergl. Physiol.1970. Vol. 66. P. 176–189.
17.    Ruiz-González M.X., Malé P.J., Leroy C. et al. Specific, non-nutritional association between an ascomycete fungus and Allomerus plant-ants // Biol Lett. 2011. Vol. 7,Iss. 3. P. 475–479.
18.    Silva A., Bacci M., Gomes de Siqueira C. et al. Survival of Atta sexdens workers on different food sources // Journal of Insect Physiology. 2003. Vol. 49,Iss. 4. P. 307–313.
19.    Schlick-Steiner B.C., Steiner F.M., Konrad H. et al. Specificity and transmission mosaic of ant nest-wall fungi // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008. Vol. 105,Iss. 3. P. 940–943.
20.    Ugelvig L.V., Kronauer D.J., Schrempf A. et al. Rapid anti-pathogen response in ant societies relies on high genetic diversity // Proc Biol Sci. 2010. Vol.277(1695). P. 2821–2828.
21.    Wills B.D., Landis D.A. The role of ants in north temperate grasslands: a review //Oecologia. 2018 Feb. Vol.186,№ 2. P. 323–338.
22.    Zakalyukina Y.V., Birykov M.V., Lukianov D.A. et al.Nybomycin-producing streptomyces isolated from carpenter ant Camponotusvagus // Biochimie. 2019. Vol. 160. P. 93–99.
23.    Zakalyukina Y.V., Osterman I.A., Wolf J. et al. Amycolatopsiscamponoti sp. nov., new tetracenomycin-producing actinomycete isolated from carpenter ant Camponotusvagus // Antonie van Leeuwenhoek. 2022. Vol. 115. P. 533–544.
24.    H.J. Andrews Experimental Forest: long-term ecological research [Электронныйресурс] URL: https://andrewsforest.oregonstate.edu/sites/default/files/lter/pubs/webdocs/reports/detritus/misha%27s%20entire%20site/pine.htm (датаобращения: 07.06.2026).