Epiphyten sind Schlüsselarten in tropischen Regenwäldern, weil sie Nahrungs- und/oder Lebensraumressourcen für verschiedene Organismen bereitstellen, die anderswo nicht zu finden sind, und weil sie eine wichtige Rolle in den Nährstoffkreisläufen in Baumkronenökosystemen spielen. Epiphytismus führt jedoch zu physiologischen Einschränkungen, die sich aus dem fehlenden Zugang zu den Nährstoffquellen ergeben, die Bodenwurzelpflanzen zur Verfügung stehen. Daher sind viele Epiphyten durch morphologische und funktionelle Anpassungen gekennzeichnet – wie z. B. streufangende Blattanordnungen (dh Asplenium 'Müllkörbe'); Regenwasserrückhalt (z. B. tankbildende Bromelien); absorbierende Blatttrichome (dh Tillandsia spp. Bromelien); Velamen radicum in Luftwurzeln (dh Orchidaceae); und rutschige, wachsartige Wände (z. B. insektenfressende Fallenpflanzen wie z Brocchinia reducta und Catopsis berteroniana) – die den Zugang zur Nährstoffaufnahme erleichtern. Darüber hinaus sind viele Epiphyten an komplexen Verbindungen mit Tieren, insbesondere Ameisen, beteiligt, die ihnen ernährungsphysiologische Vorteile bieten. Sie könnten erwarten, dass mehrere Assoziationen mit Tieren zu einer höheren Nährstoffaufnahme führen würden im Vergleich zu solchen mit weniger Wechselwirkungen, entweder durch direkte (dh durch Tiere vermittelte) oder indirekte (dh durch Pflanzenmerkmale vermittelte) Wechselwirkungen. Diese Frage ist äußerst relevant, um unser Verständnis der Mechanismen zu erweitern, die die biologische Vielfalt in den artenreichen Tropen fördern, in denen Pflanzen-Tier-Interaktionen üblich sind.
Pflanzen der Familie Bromeliaceae, die sowohl CAM- als auch C3-Photosynthesewege besitzen, dominieren die Gefäßflora in neotropischen Wäldern, und die meisten von ihnen (dh alle Mitglieder der Unterfamilien Bromelioideae und Tillandsioideae) absorbieren Wasser und Nährstoffe durch spezialisierte Blatttrichome. Ihre mechanischen Wurzeln werden verwendet, um die Position der Pflanze zu erhalten, und spielen keine bedeutende Rolle in der Pflanzenernährung. Eine auffällige Anpassung zur Verbesserung der Nährstoffaufnahme durch Bromelien ist das Phytotelm („Pflanzenwasser“). Bromelienblätter sind oft eng ineinander verzahnt und bilden Rosetten, wodurch Tanks entstehen, die Regenwasser und Schmutz sammeln. Diese Tanks bieten einen Lebensraum für spezialisierte Wasserorganismen. Die meisten wichtigen Taxa sind beteiligt, darunter Bakterien, Algen, Prokaryoten, Protisten, Mikro- und Makrowirbellose und Wirbeltiere. Der in den Tank gelangende Detritus (meist Laubstreu) bildet die Hauptnährstoffquelle für das aquatische Nahrungsnetz. Wirbellose zerlegen den ankommenden Müll in Fragmente. Stickstoff und andere Nährstoffe werden dann durch die bakterielle Zersetzung der kleinen Detritus- und Kotpellets von aquatischen Metazoen für die Pflanze verfügbar gemacht. An sonnenexponierten Stellen können Algen im Phytotelm wachsen. Sie können dann eine höhere trophische Ressource darstellen als Laubstreu, während sie eine wichtige Nahrungsquelle für filterfressende Wirbellose darstellen, Algen können auch mit der Pflanze um Stickstoff konkurrieren. Andere direkte Wechselwirkungen mit den terrestrischen oder amphibischen Tieren, die Bromelien bewohnen, können ebenfalls eine wichtige Nährstoffquelle für tankbildende Bromelien darstellen. Zum Beispiel setzen Bromelien-assoziierte Spinnen und Laubfrösche Kot frei, die in die Becken der Pflanze gespült werden und sich an den Blattbasen ansammeln, wo sie eine Nährstoffquelle für aquatische Zersetzer und für die Bromelie selbst darstellen. Zusammenfassend können Panzerbromelien als „unterstützte Saprophyten“ betrachtet werden. Mutualistische Ameisen beeinflussen die vegetativen Merkmale ihrer assoziierten Bromelien, indem sie die Verteilung von Sämlingen entlang von Gradienten des einfallenden Lichts bestimmen, wodurch die taxonomische Zusammensetzung und Komplexität des in den Phytotelmata enthaltenen aquatischen Nahrungsnetzes und anschließend der Stickstofffluss zu den Blättern der Pflanze beeinflusst werden .
Ein neues Papier in Annals of Botany untersucht acht Bromelienarten im Tank und eine ohne Tank und stellt fest, dass die Stickstoffkonzentrationen in den Blättern positiv mit dem Vorhandensein von wechselseitigen Ameisen korrelieren, wobei das Ausmaß des Nutzens von der Identität der assoziierten Ameisenart abhängt. Eine protokarnivore Panzerbromelie, die nicht mit wechselseitigen Ameisen assoziiert ist, scheint Stickstoff aus Ameisenkadavern zu gewinnen, aber die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es für eine Bromelie vorteilhafter ist, von Ameisen stammende Nährstoffe (z. B. Kot, Insektenreste) über ihre Wurzeln zu erhalten, als Fleischfresser zu verwenden über seinen Tank.
Diese Studie legt nahe, dass der Beitrag von Phytotelmengemeinschaften zur Bromelienernährung komplexer ist als bisher angenommen. Es zeigt auch eine Lücke in unserem Wissen über die wechselseitigen Wechselwirkungen zwischen Bromelien und den verschiedenen trophischen Ebenen (von Bakterien bis zu großen Metazoen-Raubtieren), die in die Reservoir-unterstützte Ernährung eingreifen.
