Duurzame landbouw kan veel leren van tropische mier

Boeren zijn steeds meer afhankelijk van technologie om hun opbrengsten te maximaliseren. Mieren in de regenwouden van Fiji blijken echter zonder hightech precies te weten wat de gewassen nodig hebben die zij ‘verbouwen’. Dat blijkt uit nieuw onderzoek van Toby Kiers, hoogleraar evolutiebiologie aan de Vrije Universiteit Amsterdam.

21-01-2020 | 10:00

In Fiji, op de eilanden Taveuni en Vanua, cultiveren mieren gewassen in het regenwoud, de zogenaamde Squamellaria. De mieren planten en verdedigen actief deze gewassen. Ze bemesten ze zelfs, door te poepen op speciaal absorberende plekjes op de planten. Deze ontdekking is door de onderzoekers beschreven in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift PNAS.

Juiste omstandigheden voor goede opbrengst
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.

Onverwachte kosten van landbouw in de zon
Door in de bomen te klimmen en een reeks experimenten uit te voeren met verschillende lichtgradiënten in de boomtoppen, ontdekten de onderzoekers dat Fijische mierenboeren hun gewassen actief in zonnige omstandigheden cultiveren om de voedselopbrengst te maximaliseren. De onderzoekers ontdekten ook dat niet álles perfect is in de zon. Veel zonlicht verhoogt weliswaar de gewasproductiviteit, maar deze planten bevatten minder stikstof dan planten die groeien in de schaduw.

Hongerige mieren vullen dieet aan met insecten
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. Ze ontdekten dat planten in de schaduw mest van de mieren krijgen die rijker is aan stikstof.

Door gedragsstudies uit te voeren en voedingsstoffen te meten, kwamen de onderzoekers tot de conclusie dat de stikstofrijke ontlasting het resultaat is van hongerige mieren: in schaduwomstandigheden moeten mieren hun vegetarische dieet aanvullen door insecten te eten. 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.

Wat kunnen mensen leren van mieren?
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.

Individuele mieren volgen
De tuinbouwtechnieken van deze mieren zijn dus zeer duurzaam, maar zijn niet op één dag gebouwd. Met behulp van reconstructietechnieken om de evolutie in kaart te brengen, tonen de onderzoekers aan dat deze strategie al miljoenen jaren bestaat. Hoogleraar Kiers was verrast door de resultaten: "Wie had gedacht dat mieren in de boomtoppen van Fiji ons meer over landbouw zouden kunnen leren?"

Het team gaat het onderzoek voortzetten door 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.