Fixace dusíku při trávení dřeva

Když už se dřevokazný hmyz dostane ke zdroji energie tím, že rozštěpí celulózu na jednoduché cukry (viz aktualitu Vlastní celulolytické enzymy tesaříků (Vesmír 94, 598b, 2015/11), nemá vyhráno. Schází mu dusíkaté organické látky. Bílkovin a nukleových kyselin je v mrtvém dřevě nedostatek, dusíku je tam nejvýš 0,1 % suché hmotnosti. Ale mikroorganismy ho umějí buď translokovat z okolního prostředí (houby se svými dlouhými mycelii), nebo fixovat přímo ze vzduchu (bakterie a archea).

Dřevokazný (saproxylický) hmyz má schopnost zvýšit fixaci dusíku v mrtvém dřevě kultivací příslušných mikroorganismů v těle nebo v chodbách ve dřevě. Zatím to bylo prokázáno u švábů (včetně všech čeledí všekazů), brouků (u tesaříků, kůrovců, roháče, vrzouna a zlatohlávka) a u blanokřídlých (u pilořitky).

Plodnice hub obsahují asi 5 % a těla hmyzu asi 10 % dusíku. Tak třeba u červotoče bylo změřeno, že do svého těla zabudoval 2,5krát více dusíku, než obsahovalo veškeré dřevo, co pozřel. U pilořitky šlo dokonce o desetinásobek. Protože dřevo obsahuje vlastně nadbytek uhlíku, musí se ho hmyz zbavit ve formě velké produkce CO₂ nebo CH₄. Spousta energie je také potřeba na fixaci – 20 až 30 molekul ATP na molekulu dusíku.

Bez hmyzu by mikroorganismy ve dřevě měly daleko těžší život. Uvolnění živin a energie ze dřeva by bylo pomalejší a dusíku by se fixovalo méně. Rozklad drobných pilinek ve vlhku v hmyzím žaludku nebo jeho chodbičkách je snazší než rozklad klády v celku. Volně žijící bakterie v hnijícím dřevě fixují asi 1 kg dusíku na hektar za rok. To je méně, než přichází s prachem a deštěm. Příspěvek endosymbiontů je srovnatelný. Třeba pod starými stromy rozhlodanými tesaříky tak byla půda daleko bohatší na dusík. Stepní všekazi dokonce průkazně zvyšují úrodu na polích, když tam požírají rostlinné zbytky a přitom je obohacují dusíkem. Farmáři v některých zemích dělají políčka okolo všekazích hnízd. V Africe nosí pro všekazy dříví na erodovaná pole.

Vůbec nejlepší je fixace dusíku až v trusu členovců. To znamená, že sám korýš má z fixace jen malý prospěch, pokud nepožírá i svůj trus (všekazi a stínky to dělají). Ale velký význam to má vždy pro celý ekosystém. V určitých případech dusík ze stanoviště za přítomnosti hmyzu spíše mizí. Všekazi se občas vyrojí a odletí (až čtvrtina hmotnosti kolonie), nelétavé kasty sežerou mobilní predátoři. (Ecological Entomology, 40, 97–112, 2015)