Energy substrate used by workers of leaf-cutting ants during nest excavation

Energy substrate used by workers of leaf-cutting ants during nest excavation. In this study we aimed to ascertain whether leaf-cutting ant workers lose body reserves (fat or sugars) as a function of nest excavation. For each treatment, we isolated 10 workers of Atta sexdens into two experimental groups, Control (C- without excavation) and Soil (S- with excavation), which were kept for different time intervals (0, 24, 48 or 72 hours), totaling 700 tested workers. We then determined the concentration of soluble carbohydrates and total lipid content in them. The total carbohydrates were determined colorimetrically, based on the reaction between carbohydrates and sulfuric acid-phenol. For determination of lipids, the insects were immersed in organic solvent until they reached a constant weight. Our results showed that carbohydrates are consumed during nest excavation activities. In the experimental groups S24, S48 and S72, there was an average reduction of 5.82 (20.42%), 14.31 (44.96%) and 13.27 (43.96%) µ.mg-1 in soluble sugar when compared with the experimental groups that did not excavate. Furthermore, the lipids were not used during this activity. With respect to dry mass of the workers, their values were C0 = 8%, C24 = 10.4%, C48 = 9.2%, C72 = 10%, S24 = 9.2%, S48 = 8.7% and S72 = 8.5%. Our results show experimentally that the source of energy for nest excavation is carbohydrates, whereas lipids are conserved for other activities.

Energetic cost of digging behavior in workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens (Fabricius)

Energetic cost of digging behavior in workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens (Fabricius). During nest excavation, leaf-cutting ant workers undergo reduction in their body reserve, particularly carbohydrates. In order to estimate the energetic cost of digging, groups of 30 workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens were sealed in a hermetic chamber for 24, 48 and 72 hours, with and without soil for digging, and had the CO2 concentration measured using respirometric chambers as well as volume of soil excavated (g). As expected, the worker groups that carried out soil excavation expelled more carbon dioxide than the groups that did not excavate. Therefore, a worker with body mass of 9.65 ± 1.50 mg dug in average 0.85 ± 0.27 g of soil for 24 hours, consuming ca. 0.58 ± 0.23 J. In this study, we calculate that the energetic cost of excavation per worker per day in the experimental set-up was ca. 0.58 J.

Exon-primed intron-crossing (EPIC) markers as a tool for ant phylogeography

Exon-primed intron-crossing (EPIC) markers as a tool for ant phylogeography. Due to their local abundance, diversity of adaptations and worldwide distribution, ants are a classic example of adaptive radiation. Despite this evolutionary and ecological importance, phylogeographical studies on ants have relied largely on mitochondrial markers. In this study we design and test exon-primed intron-crossing (EPIC) markers, which can be widely used to uncover ant intraspecific variation. Candidate markers were obtained through screening the available ant genomes for unlinked conserved exonic regions interspersed with introns. A subset of 15 markers was tested in vitro and showed successful amplification in several phylogenetically distant ant species. These markers represent an important step forward in ant phylogeography and population genetics, allowing for more extensive characterization of variation in ant nuclear DNA without the need to develop species-specific markers.

Macrofauna edáfica em estádios sucessionais de Floresta Estacional Semidecidual e pastagem mista em Pinheiral (RJ): Rio de Janeiro State

Entre os diferentes tipos de organismos da macrofauna do solo, distribuídos em diversos tipos de habitats, com variados hábitos alimentares e ciclos de vida, alguns são capazes de responder rapidamente às alterações ambientais e, por isso, considerados bons indicadores do funcionamento dos ecossistemas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito dos seguintes estádios sucessionais de Floresta Estacional Semidecidual Submontana do domínio ecológico da Mata Atlântica: floresta secundária estádio inicial (FSEI), floresta secundária estádio médio (FSEM), floresta secundária estádio avançado (FSEA) e uma área de pasto misto manejado (PMM) sobre a densidade, diversidade e composição da comunidade da macrofauna edáfica em duas épocas do ano, no município de Pinheiral (RJ). Para amostragem da macrofauna, foram retiradas oito amostras da serapilheira e da camada superficial (0-10 cm) do solo pelo método recomendado pelo programa Tropical Soil Biology and Fertility (TSBF), com adaptações. Predominaram Isoptera, Formicidae e Oligochaeta em FSEI, FSEM e FSEA e Formicidae e Oligochaeta em PMM. Não houve diferença significativa na densidade da macrofauna edáfica entre as áreas. Os maiores valores dos estimadores de diversidade utilizados (equabilidade de Pielou, riqueza total e média) foram encontrados em FSEA. Os valores de riqueza total mostraram aumento gradual de acordo com o estádio de sucessão, desde PMM até FSEI. Constatou-se maior número de indivíduos no solo do que na serapilheira em todas as áreas de floresta, nas duas épocas. Pela análise de componentes principais (ACP) realizada para os períodos seco e chuvoso, foi possível identificar maiores diferenças na composição das comunidades entre os estádios sucessionais para o período chuvoso. Nesta época, os estádios FSEM e FSEA estiveram associados a uma maior diversidade de invertebrados saprófagos e predadores do que PMM e FSEI, demonstrando influência do processo sucessional sobre a comunidade da macrofauna do solo.

Indicadores de qualidade de solos de área de mineração e metalurgia de chumbo: II - Mesofauna e plantas

A influência do manejo ou a adição de contaminante ao solo, normalmente, induz uma resposta mais rápida sobre a mesofauna do solo do que em outros atributos pedológicos, o que torna esses organismos bons indicadores de qualidade ambiental. Os objetivos deste trabalho foram identificar e quantificar os grupos de organismos da mesofauna dos solos e determinar os teores de Pb e Zn de plantas da área de mineração e metalurgia de Pb, no município de Adrianópolis (PR), de modo que fossem gerados indicadores biológicos da qualidade desses solos. Os solos selecionados apresentaram as seguintes características em relação às formas de contaminação: solo 1 - referência (mata nativa); solo 2 - resíduos incorporados ao perfil; solos 3 e 6 - próximos às chaminés da fábrica, com potencial de aporte de material particulado; e solo 5 - grande volume de rejeitos sobre o solo. Foram utilizados funis de Berlese, coletando-se amostras na profundidade de 0 a 5 cm (20 funis x 5 solos x 1 profundidade x 4 épocas = 400 amostras). Após separação da mesofauna, procedeu-se à triagem e identificação dos organismos com o auxílio de lupa. Amostras de formiga foram digeridas com HNO3 concentrado em sistema fechado de micro-ondas, e os teores de Pb e Zn foram determinados por espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES). Plantas da família Poaceae foram coletadas em todos os solos e, após digestão das amostras da parte aérea e da raiz pelo método nítrico-perclórico, determinaram-se os teores de Pb e Zn por ICP-AES. O número total de organismos dos 21 grupos identificados e o Índice de Qualidade Ambiental da Mesofauna não foram bons indicadores do nível de contaminação dos solos por metais pesados. A ocorrência e distribuição de espécies isoladas mostraram-se mais eficientes nesse propósito. A melhor qualidade ambiental do solo 1 (teores naturais de Pb - solo de referência) foi atestada pela maior riqueza de grupos de organismos e ocorrência de representantes dos grupos Pseudoscorpiones, Mollusca e Isopoda apenas nesse solo. Os grupos Aracnídeos e Psocoptera também foram considerados bons indicadores ambientais, com incremento de suas populações nos solos com maiores teores de metais pesados (solos 2, 3 e 5), possivelmente devido à menor ocorrência de organismos competidores/predadores desses grupos. Os teores de metais pesados nos indivíduos do grupo Formicidae tiveram relação direta com os teores de Pb extraídos com HNO3 0,5 mol L-1 no solo. Quanto ao acúmulo de metais pesados nas plantas coletadas na área, com exceção do solo 1, todas as espécies encontravam-se sob efeito fitotóxico para Pb e Zn, o que sugere a proibição de pastejo na área.

Fauna edáfica em área periodicamente inundável na restinga da Marambaia, RJ

No compartimento serapilheira-solo, a fauna do solo exerce importante papel na disponibilização de nutrientes, uma vez que é responsável pela regulação da comunidade de microrganismos decompositores da matéria orgânica e pela fragmentação desse material. Este trabalho objetivou avaliar a riqueza e abundância da fauna edáfica, bem como sua distribuição vertical, em área de restinga periodicamente inundada na Ilha da Marambaia, RJ, em duas épocas distintas, verão (chuvosa) e inverno (seca). Foram coletadas 10 amostras de serapilheira e de solo na profundidade de 0-5 cm, em que foram feitas extrações da fauna por meio de extratores do tipo Berlese-Tüllgren. Observou-se aumento da abundância da fauna edáfica do período seco para o chuvoso, enquanto a riqueza de grupos taxonômicos não foi modificada. Em ambas as épocas, os grupos de maior ocorrência foram Formicidae e Collembola. Quanto à distribuição vertical, verificou-se a preferência dos organismos pelo compartimento serapilheira, no período chuvoso, e pelo solo, no período seco. A microfagia e a saprofagia representaram as principais formas de utilização dos recursos alimentares, seguidos da predação, sugerindo melhor estruturação do habitat no ecossistema. Além disso, a ocorrência de grupos que só são percebidos em ambientes não perturbados indica que o ecossistema de restinga da Ilha da Marambaia, no momento em que foi avaliado, ano de 2002, encontrava-se pouco ou nada degradado e em bom estado de conservação.

Influence of mineral fertilization on edaphic fauna in Acacia auriculiformis (A. Cunn) plantations

Fertilization and/or the accumulation of organic matter from plant residues can influence the composition of soil and litter community. The goal of this study was to evaluate the effects of P and K fertilization on total faunal and nematode faunal composition and richness in plant litter and soil for 360 days in an area reforested with Acacia auriculiformis (A. Cunn), located in the municipality of Conceição de Macabu in the State of Rio de Janeiro. For each treatment (fertilized and unfertilized plots), samples of litter and soil (to a depth of 5 cm) were collected and transferred into a Berlese-Tüllgren funnels for the extraction of fauna. Mesofauna and macrofauna were quantified, and the major taxa identified. Nematodes were extracted by centrifugal flotation in sucrose solution and identified according to feeding habits. Density (number of individuals m-2) of total fauna, microphages, social insects and saprophages varied significantly per treatment and sampling time in both litter and soil. The total number of individuals collected was 5,127, and the total number of nematodes 894. Phosphorus and potassium fertilization resulted in an increase in total fauna density and richness in the litter due to an increased abundance of social insects, saprophages and herbivores. In the soil, fertilization increased the saprophage and predator densities. Saprophages were the predominant taxa in the litter, while social insects (Formicidae) prevailed in the soil. Litter nematode populations were favored by mineral fertilization. Bacteriophages were the predominant nematode group in both litter and soil.

Pachycondyla obscuricornis as natural enemy of the spittlebug Deois flavopicta

The objective of this work was to evaluate the potential control of the ant Pachycondyla obscuricornis Emery (Hymenoptera Formicidae) on populations of nymphs of the spittlebug, Deois flavopicta Stal (Hemiptera Cercopidae). Foraging behavior and prey consumption rate of P. obscuricornis were evaluated. Field data revealed that P. obscuricornis does not show aggressive behavior against individuals of the same species, when they are not carrying a prey; they can patrol distances larger than 10 m searching for prey, and they can build their nest as close as 1 m from each other. The ant has a solitary patrolling habit, there is no recruitment behavior, and individuals dislocate fast, browsing on soil and vegetation for prey. Predation rate on spittlebug nymphs increased relative to the spittlebug abundance, reaching 93.8% of captured prey. Pachycondyla obscuricornis is a voracious predator and may control the population of spittlebugs in cultivated pastures.

Árvores fixadoras de nitrogênio e macrofauna do solo em pastagem de híbrido de Digitaria

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de três leguminosas arbóreas sobre a densidade e a diversidade de macrofauna de um Argissolo Vermelho-Amarelo, de baixa fertilidade natural. Duas espécies fixadoras de nitrogênio atmosférico, a orelha-de-negro (Enterolobium contortisiliquum) e o jacarandá-da-baía (Dalbergia nigra), e uma não-fixadora, o angico-canjiquinha (Peltophorum dubium), foram consorciadas em pastagem de capim survenola (híbrido interespecífico entre Digitaria setivalva e Digitaria valida), tendo por testemunha pasto a pleno sol. Formicidae foi o grupo mais abundante em todos os tratamentos, sendo seguido por Oligochaeta, com 47% nos tratamentos com leguminosas e 23% no pasto a pleno sol. Os maiores valores em diversidade de fauna foram obtidos nas amostragens sob as copas das leguminosas fixadoras de N2. A análise multivariada de agrupamento mostrou que o consórcio formado com orelha-de-negro apresentou grupos de fauna bastante semelhantes ao do consórcio formado com jacarandá-da-baía. De acordo com a análise multivariada de correspondência, as leguminosas arbóreas contribuíram para aumentar a densidade de alguns grupos de fauna, principalmente Oligochaeta, Coleoptera, Araneae e Formicidae.

Macrofauna edáfica associada a plantas de cobertura em plantio direto em um Latossolo Vermelho do Cerrado

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a macrofauna edáfica e avaliar o efeito de plantas de cobertura em plantio direto, nos principais grupos da macrofauna do solo, em duas épocas de avaliação em um Latossolo Vermelho distroférrico. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com oito tratamentos (plantas de cobertura) e quatro repetições. As plantas de cobertura: Crotalaria juncea, guandu-anão (Cajanus cajan), Stylosanthes guianensis, Brachiaria brizantha, B. brizantha consorciada com milho (Zea mays), milheto (Pennisetum glaucum), mombaça (Panicum maximum) e Sorghum bicolor foram cultivadas de novembro a abril. Em setembro de cada ano, foi realizado o plantio de feijão, em cultivo irrigado por pivô central. A área útil em cada parcela foi de 60 m². Amostras de solo na forma de monólitos (25x25 cm) foram retiradas aleatoriamente em cada parcela, para contagem da macrofauna, às profundidades de 0-10 cm e 10-20 cm, em abril e em setembro de 2005. Os grupos taxonômicos, identificados em ordem decrescente de densidade relativa, são: Formicidae, Oligochaeta, Dermaptera, Coleoptera, Hemiptera, Miriapoda, Isoptera, Araneae, Lepidoptera, Blattodea e larvas de Diptera. Crotalaria juncea apresentou maior densidade de macrofauna, seguida por B. Brizantha, B. Brizantha consorciada com milho, Sorghum bicolor, Stylosanthes guianensis, Cajanus Cajans, Pennisetum Glaucum e Panicum maximum. O uso das plantas de cobertura, associado à irrigação na avaliação de setembro, favorece a colonização do solo pela macrofauna.

Densidade e tamanho de formigueiros de Acromyrmex crassispinus em plantios de Pinus taeda

O objetivo deste trabalho foi avaliar a densidade e o tamanho dos formigueiros de Acromyrmex crassispinus, ao longo do ano, em plantios de Pinus taeda de diferentes idades. Os experimentos foram realizados, em Rio Negrinho e em Três Barras, SC, em talhões de P. taeda com diferentes idades (recém-plantado, três anos e seis anos de idade). Em cada tratamento, foram demarcadas três parcelas de 1 ha. Os formigueiros foram classificados em três classes de tamanho: classe I, até 30 cm de diâmetro; classe II, 31 a 60 cm; e classe III, mais que 61 cm. A densidade de formigueiros de A. crassispinus foi menor no início do desenvolvimento da floresta, praticamente duplicou nos plantios com três anos, e reduziu quando a floresta estava com seis anos. A maior densidade de formigueiros ocorreu no período de dezembro a abril. Os formigueiros aumentaram de tamanho com a idade do pínus.

Ant species distribution along a topographic gradient in a "terra-firme" forest reserve in Central Amazonia

In Amazonia, topographical variations in soil and forest structure within "terra-firme" ecosystems are important factors correlated with terrestrial invertebrates' distribution. The objective of this work was to assess the effects of soil clay content and slope on ant species distribution over a 25 km² grid covering the natural topographic continuum. Using three complementary sampling methods (sardine baits, pitfall traps and litter samples extracted in Winkler sacks), 300 subsamples of each method were taken in 30 plots distributed over a wet tropical forest in the Ducke Reserve (Manaus, AM, Brazil). An amount of 26,814 individuals from 11 subfamilies, 54 genera, 85 species and 152 morphospecies was recorded (Pheidole represented 37% of all morphospecies). The genus Eurhopalothrix was registered for the first time for the reserve. Species number was not correlated with slope or clay content, except for the species sampled from litter. However, the Principal Coordinate Analysis indicated that the main pattern of species composition from pitfall and litter samples was related to clay content. Almost half of the species were found only in valleys or only on plateaus, which suggests that most of them are habitat specialists. In Central Amazonia, soil texture is usually correlated with vegetation structure and moisture content, creating different microhabitats, which probably account for the observed differences in ant community structure.

Community structures of soil animals and survival of land snails on an island of the Ogasawara Archipelago

On Chichijima, one of the Ogasawara (Bonin) Islands located in the Western Pacific Ocean, land snails have declined, the suggested cause being predation pressure by an invasive flatworm (Platydemus manokwari). Soil fauna were investigated in areas where the snail survives, and where it has become extinct. Much of the fauna, dominated by introduced earthworms and ants, was undiminished, however, one undescribed but endemic carabid (Badister sp.), which selectively feeds on land snails, was absent in snail-extinct areas. The invasive flatworm P. manokwari has been reported to feed also on the carcasses of earthworms, as well as on live snails, and is therefore expected to occur in most parts of Chichijima Island. Among other groups, the density of isopods (also dominated by exotic species) was very low, in comparison with the reported ones 30 years ago. Community structure is currently reflected by dominance of earthworms and ants, decline of endemic isopods, and a high frequency of introduced or alien species.

Efficiency in inventories of ants in a forest reservein Central Amazonia

The objective of this work was to evaluate an inventory method efficiency for ants. We used subsamples collected in 24 transects of 100 m, distributed in 6 plots of 600 ha each in primary forest, as part of a long-term project. Ten litter subsamples were extracted per transect using Winkler extractors. Ants were identified to genus level, and Crematogaster, Gnamptogenys and Pachycondyla genera to species/morphospecies level. To evaluate the consequences of reduced sampling on the retention of ecological information, we estimated the lowest number of subsamples needed to detect the effects of environmental variables. Multidimensional scaling (MDS) was used to generate dissimilarity matrices, and Mantel correlations between each reduced-sampling effort and maximum effort were used as an index of how much information was maintained and could still be used in multivariate analyses. Lower p-values was observed on the effect of soil pH in the community of genera, and on the effect of the litter volume for the community of Crematogaster. The trend was still detectable in the analysis based on reduced-sampling. The number of subsamples can be reduced, and the cost-efficiency of the protocol can be improved with little loss of information.

Soil macrofauna under integrated crop-livestock systems in a Brazilian Cerrado Ferralsol

The objective of this work was to assess the effects of integrated crop-livestock systems, associated with two tillage and two fertilization regimes, on the abundance and diversity of the soil macrofauna. Four different management systems were studied: continuous pasture (mixed grass); continuous crop; two crop-livestock rotations (crop/pasture and pasture/crop); and native Cerrado as a control. Macrofauna was sampled using a modified Tropical Soil Biology and Fertility method, and all individuals were counted and identified at the morphospecies level for each plot. A total of 194 morphospecies were found, distributed among 30 groups, and the most representative in decreasing order of density were: Isoptera, Coleoptera larvae, Formicidae, Oligochaeta, Coleoptera adult, Diplopoda, Hemiptera, Diptera larvae, Arachnida, Chilopoda, Lepidoptera, Gasteropoda, Blattodea and Orthoptera. Soil management systems and tillage regimes affected the structure of soil macrofauna, and integrated crop-livestock systems, associated with no-tillage, especially with grass/legume species associations, had more favorable conditions for the development of "soil engineers" compared with continuous pasture or arable crops. Soil macrofauna density and diversity, assessed at morphospecies level, are effective data to measure the impact of land use in Cerrado soils.