Las hormigas que defienden a las plantas reciben azúcares y proteínas a cambio

La agresividad de estos insectos en ambientes áridos y con poca disponibilidad de alimentos ayuda a ahuyentar a los artrópodos herbívoros

Por Peter Moon  |  Agência FAPESP – Los biólogos Laura Carolina Leal y Felipe Passos realizaron una serie de experimentos en el nordeste de Brasil –más específicamente en el interior del estado de Bahía, una región en donde predomina el bioma semiárido conocido con el nombre de Caatinga– para verificar la interacción entre las plantas que poseen nectarios extraflorales y las hormigas. 

Los nectarios extraflorales son las fuentes de los azúcares (hidratos de carbono) que las plantas les suministran a las hormigas a cambio del trabajo de defensa contra los herbívoros. Son glándulas de néctar que no se relacionan con el proceso de polinización vegetal y que suelen recibir las visitas de diversas especies de hormigas.

“A diferencia de lo que se pensaba, descubrimos que los hidratos de carbono constituyen tan solo una de las formas de pago que las plantas ofrecen a cambio del trabajo de defensa que les brindan las hormigas. Otra forma de pago es la de las proteínas que las hormigas pueden obtener al consumir a los artrópodos herbívoros que se encuentran disponibles en las plantas que visitan”, dijo Leal, docente del Instituto de Ciencias Ambientales, Químicas y Farmacéuticas de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), en Brasil.  

“Esta constatación va en el sentido contrario de la idea de que el pagamento se hace efectivo sólo en azúcar. Y muestra que aquello que las hormigas ganan con el consumo de herbívoros también importa. En un ambiente donde los alimentos ricos en proteínas son más escasos, con menos artrópodos, verificamos que las hormigas pueden ser más agresivas y defender su fuente de alimento; y a las plantas, por añadidura”, declaró la investigadora a Agência FAPESP. 

Los resultados de este estudio salieron publicados en el Biological Journal of the Linnean Society. Y el trabajo de investigación contó con el apoyo de la FAPESP y de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes), un organismo del gobierno federal brasileño.

El enfoque de los estudios de Leal y Passos gira alrededor de la investigación de las diversas formas de mutualismo que se concretan en la interacción entre insectos y plantas. “El mutualismo consiste en la interacción entre dos especies con sendos beneficios. De no ser ventajoso para ambas especies sino para una, se configura como parasitismo”, dijo Leal. 

“Diversos estudios demostraron que las hormigas nectarívoras expulsan a los herbívoros y aumentan el éxito reproductivo de las plantas con nectarios extraflorales. Cuanto más importante es el néctar extrafloral para las hormigas, tanto mejor para las plantas, toda vez que esto aumentaría la agresividad de las hormigas en su interacción con los herbívoros. Decidimos investigar si el néctar sería efectivamente el único pago que las plantas le efectúan a las hormigas, toda vez que el consumo del propio herbívoro también puede constituir una ventaja para las hormigas”, dijo Leal. 

Leal y Passos verificaron la hipótesis de que la frecuencia del forrajeo a cargo de especies de hormigas más agresivas y la eficiencia de la defensa de las plantas a cargo de estos insectos serían mayores cuando la disponibilidad de hidratos de carbonos o de proteínas para las hormigas fuese baja. Esto aumentaría el valor relativo tanto del néctar extrafloral como de los herbívoros para las hormigas.

Este estudio se realizó en el campus de la Universidad Estadual de Feira de Santana, en Bahía. Es una región de clima semiárido, con una temperatura media anual de 25,2 °C y precipitación media anual de 848 milímetros. La vegetación de la Caatinga constituye un mosaico de arbustos espinosos y selva estacionalmente seca.

En Feira de Santana, a comienzos de 2017, los investigadores delimitaron con fines de estudio 19 parcelas de terreno de 16 metros cuadrados cada una, a una distancia de al menos 30 metros entre ellas. Las parcelas contenían la planta rastrera Turnera subulata, popularmente conocida como turnera de ojos pardos. La densidad de T. subulata varió de cinco a 218 ejemplares por parcela de estudio. 

“En las áreas estudiadas, T. subulata era la principal especie vegetal y la única que contenía nectarios extraflorales”, dijo Leal. Esta planta posee un par de nectarios extraflorales insertados en el pecíolo y en la base de las inflorescencias. Esos nectarios son constantemente visitados por distintas especies de hormigas que pueden defender a la planta contra los herbívoros.

“La importancia relativa de cualquier recurso para los animales puede verse influenciada por la abundancia de ese recurso en el hábitat, pero también por la cantidad de ejemplares que comparten este recurso. Por ende, nuestro primer paso consistió en cuantificar los nidos de hormigas que buscaban alimento en nuestras parcelas”, dijo.  

Para ello los investigadores pusieron cinco cebos con mezclas de hidratos de carbonos y proteínas (sardina y miel) en el suelo en cada parcela. Se puso un cebo en el centro de cada parcela y los otros cuatro quedaron ubicados en los vértices, a tres metros del centro. Los cebos permanecieron activos entre las 7 y las 11 horas (durante el pico de actividad de las hormigas en el lugar donde se realizó el estudio). 

“Esperamos hasta que las hormigas ubicasen los cebos y las seguimos de regreso a sus nidos, aun cuando estos se encontraban fuera de nuestras parcelas de estudio”, dijo Leal.

Tras cuantificar los hormigueros, los investigadores estimaron la abundancia local de recursos de proteínas e hidratos de carbonos disponibles para las hormigas en cada una de las parcelas de estudio. Dado que T. subulata es una herbácea que existe en hábitats abiertos, es atendida fundamentalmente por hormigas que buscan alimentos en el suelo. 

“Registramos 312 apariciones de 13 especies de hormigas en las plantas del estudio, con la mayor parte de las plantas como objeto de búsqueda de dos o más especies simultáneamente”, dijo Leal. 

Entre las especies de hormigas, Camponotus blandus fue la más frecuente (en el 42% de los casos), seguida por Dorymyrmex piramicus (en el 25,6% de los casos). Para esas hormigas, los artrópodos muertos en el suelo constituyen la principal fuente de proteínas. 

Los investigadores utilizaron la biomasa de los artrópodos existentes en cada parcela de estudio como una aproximación a los efectos de determinar la disponibilidad de proteínas para las hormigas que frecuentaban los nectarios extraflorales en aquellas plantas en cada parcela. Para ello instalaron cinco trampas de caída en cada lugar de estudio: una en el medio y cuatro en los vértices de cada lugar de estudio. 

“Las trampas de caída permanecieron activas durante 24 horas. Filtramos el contenido de cada trampa y lo secamos en horno (a 60 °C) también durante 24 horas. Cuanto menor es la biomasa seca promedio de los artrópodos recolectados en cada lugar de estudio, menor es la disponibilidad local de proteínas para las hormigas”, dijo Leal. 

Menos proteínas, mayor agresividad

Para evaluar si la disponibilidad de hidratos de carbonos y de proteínas en el hábitat genera efectos sobre la eficiencia de la defensa a cargo de las hormigas, los investigadores observaron el comportamiento de aquellas que frecuentan los nectarios extraflorales con relación a un herbívoro simulado. 

“Simulamos la presencia de un herbívoro en la planta usando larvas del gorgojo chino o gorgojo del maní (Ulomoides dermestoides), que posee este último nombre debido a que es un predador común de las semillas del maní. Pusimos una larva en la rama más apical de cada planta focal, en la hoja que ofreció la mejor plataforma horizontal para el insecto. Esperamos hasta que fuera localizada por las hormigas”, dijo Leal. 

En cinco plantas de cada parcela, los biólogos registraron la identidad de las hormigas presentes y su eficiencia en la remoción de herbívoros simulados de la planta.

“Cuando ubicaron a la larva, observamos el comportamiento de las hormigas que iban en dirección hacia ella. Vimos si la retiraron de la planta, si las hormigas la llevaron al suelo, si la arrojaron desde la planta o si la consumieron en el lugar donde la hallaron”, dijo Leal. 

Según la investigadora, la probabilidad de interacción de la planta con especies de hormigas más agresivas no fue objeto de un influjo acorde con la cantidad de nectarios extraflorales activos o de acuerdo con la biomasa de artrópodos existentes en las parcelas. 

“Sin embargo, los herbívoros simulados fueron removidos con mayor frecuencia en parcelas con menos biomasa de artrópodos. Esto sugiere que las hormigas, independientemente de la especie a la cual pertenezcan, se vuelven más agresivas con relación a otros artrópodos en lugares pobres en proteínas. Por consiguiente, este aumento de la agresividad aumenta potencialmente la eficiencia en la defensa de las plantas portadoras de nectarios extraflorales contra los herbívoros”, dijo. 

A diferencia de los hidratos de carbonos, los recursos proteicos no son renovables y se distribuyen aleatoriamente en el ambiente. Los insectos muertos, por ejemplo, no tienen un patrón de distribución previsible, y se encuentran en los lugares donde murieron. Una vez consumidos, otras especies de hormigas existentes en la comunidad no tienen acceso a esos insectos muertos.

“Esto nos lleva a plantear que las plantas portadoras de nectarios extraflorales serían defendidas con una mayor eficiencia en hábitats pobres en proteínas, independientemente de la intensidad de la actividad de las plantas destinada a la interacción por la vía de la secreción de néctar”, dijo Leal. 

En este escenario, incluso las plantas que secretan néctar extrafloral de baja calidad pueden ser objeto de una defensa eficaz contra los herbívoros a cargo de las hormigas, pues la conducta de estas con relación a los herbívoros cobrará impulso debido a la demanda de proteínas y no de hidratos de carbonos.

El artículo intitulado Protein matters: ants remove herbivores more frequently from extrafloral nectary-bearing plants when habitats are protein poor (doi: https://doi.org/10.1093/biolinnean/blz033), de Felipe C. S. Passos y Laura C. Leal, se encuentra publicado en el siguiente enlace: academic.oup.com/biolinnean/advance-article-abstract/doi/10.1093/biolinnean/blz033/5475306.