De mieren houden er een strakke stikstofcyclus op na waar wij nog veel van kunnen leren.

In het regenwoud op de Fijische eilanden Taveuni en Vanua leeft de mier Philidris nagasau. En de Philidris nagasau kan met recht opmerkelijk genoemd worden. Het is namelijk een mier die een zwak heeft voor tuinieren. “De gewassen die deze mieren kweken zijn planten die Squamellaria worden genoemd,” vertelt onderzoeker Guillaume Chomicki aan Scientias.nl. De mieren blijken opvallend goede boeren te zijn. Want zonder allerlei rompslomp voelen ze haarfijn aan wat de gewassen die ze ‘verbouwen’ nodig hebben.

Squamellaria
“Squamellaria zijn epifytische planten, dat wil zeggen; planten die op bomen groeien,” legt Chomicki uit. “Je treft ze op hoge plekken in het regenwoud op Fiji aan.” De planten bestaan uit structuren ter grootte van een voetbal die de mieren gebruiken als nest. “Het is eigenlijk een complex netwerk van galerijen,” gaat Chomicki verder. “Hierin woont de gespecialiseerde boerin. De mier is zelfs zo afhankelijk van deze luxe behuizing, dat hij het vermogen heeft verloren om – zoals andere tropische mieren die in bomen leven – zijn eigen nest te bouwen. Bovendien produceren de planten voedzaam eten waaraan de mieren zich te goed doen.”


Een Squamellaria op het Fijische eiland Taveuni. Afbeelding: John Game (via Wikimedia Commons)

Net als voor mensen, is landbouw ook voor mieren een kostbare aangelegenheid. Het loont dus om de juiste omstandigheden te vinden die de opbrengst voor de mieren verhogen. Ze maken daarbij voortdurend afwegingen om tot de juiste mix te komen van voldoende licht, voedingsstoffen en bescherming tegen vijanden. Onderzoekers kwamen erachter dat de Fijische mierenboeren hun gewassen het liefst in zonnige omstandigheden cultiveren om de voedselopbrengst te maximaliseren.

Schaduw
De onderzoekers ontdekten tijdens hun studie echter dat niet álles perfect is in de zon. Veel zonlicht verhoogt weliswaar de gewasopbrengst, maar deze planten bevatten minder stikstof dan planten die in de schaduw groeien. Om te begrijpen waarom de gewassen in de zon een lager stikstofgehalte hebben, bestudeerden de onderzoekers hoe de mieren de planten in verschillende lichtomstandigheden bemesten. “Planten die in de schaduw worden gekweekt produceren weinig tot geen voedselbeloningen voor de mieren,” legt Chomicki uit. “Hierdoor zijn de mieren gedwongen om hun voedsel buiten de plant te zoeken en besteden daarom meer tijd aan het jagen op stikstofrijke insecten.” De aanvulling van een insecteneiwit in hun dieet maakt de mierenmest rijker aan stikstof. Dus hoewel de teelt in de zon de productiviteit verhoogt, bevatten deze planten minder stikstof in vergelijking met planten die in de schaduw groeien.

Strakke stikstofcyclus
Voor het verduurzamen van de landbouw wordt van boeren gevraagd dat ze hun stikstof-voetafdruk verkleinen, terwijl ze hun opbrengsten gelijk moeten houden. Voor mierenkolonies die in de volle zon kweken vermoeden de onderzoekers dat dit wordt bereikt door een strakke stikstofcyclus: de stikstof die ze binnenkrijgen door het eten van de plant wordt direct teruggevoerd naar plantengroei. “Alle mieren die in de planten leven, poepen uitsluitend op specifieke gebieden die het vermogen hebben ontwikkeld om stikstof uiterst efficiënt op te nemen,” vertelt Chomicki desgevraagd. “Dit betekent dat er geen verlies van stikstof in het systeem is. Het is voor het eerst dat we een dergelijk strak recyclingsysteem van stikstof ontdekken. Het is een gevolg van specifieke co-aanpassingen van mierengedrag en plantenfysiologie.”


De mieren weten op de een of andere manier precies wat de planten nodig hebben en hoe ze het beste hun gewassen kunnen kweken. Dit zorgt ervoor dat hun tuinbouwtechnieken ontzettend duurzaam zijn. Iets waar wij nog wel wat kunnen leren. “De opkomende precisielandbouw kan helpen om bestaande problemen op te lossen,” vertelt Chomicki. “Met behulp van technologie zullen we in staat zijn om de behoeften van gewassen te volgen. Dit zal leiden naar een efficiëntere en duurzamere landbouw. Aan de andere kant kan het mechanisme dat in de Fijische landbouwsymbiose is ontdekt worden overgebracht naar onze gewassen. En op dit moment zijn we bezig om dit verder uit te zoeken.” Het team is van plan om individuele mieren te volgen terwijl ze zaden planten in de bomen. Op die manier willen ze erachter komen hoe de mieren precies de lichtniveaus meten en hoe de mieren de informatie delen met andere mieren in hun kolonie.