Les épiphytes sont des espèces clés dans les forêts tropicales humides parce qu'elles fournissent des ressources alimentaires et/ou d'habitat à différents organismes que l'on ne trouve pas ailleurs et parce qu'elles jouent un rôle majeur dans les cycles des nutriments dans les écosystèmes de la canopée. Cependant, l'épiphytisme impose des contraintes physiologiques résultant du manque d'accès aux sources de nutriments disponibles pour les plantes à racines terrestres. Par conséquent, de nombreux épiphytes sont caractérisés par des adaptations morphologiques et fonctionnelles - telles que des arrangements de feuilles piégeant la litière (c'est-à-dire Asplénium 'corbeilles à ordures'); la rétention d'eau de pluie (par exemple, les broméliacées formant des réservoirs) ; trichomes de feuilles absorbantes (c'est-à-dire Tillandsia spp. broméliacées); velamen radicum dans les racines aériennes (c'est-à-dire Orchidaceae); et parois cireuses et glissantes (p. ex. plantes pièges insectivores telles que Brocchinia réducta et Catopsis bertéronienne) – qui facilitent l'accès à l'acquisition des nutriments. De plus, de nombreux épiphytes sont impliqués dans des associations complexes avec des animaux, notamment des fourmis, qui leur procurent des bienfaits nutritionnels. Vous pourriez vous attendre à ce que de multiples associations avec des animaux entraînent une acquisition de nutriments plus élevée par rapport à celles avec moins d'interactions, soit par des interactions directes (c'est-à-dire médiées par des animaux) ou indirectes (c'est-à-dire médiées par des traits végétaux). Cette question est très pertinente pour élargir notre compréhension des mécanismes qui favorisent la diversité biologique dans les tropiques riches en espèces où les interactions plantes-animaux sont courantes.
Les plantes de la famille Bromeliaceae, possédant à la fois les voies photosynthétiques CAM et C3, dominent la flore vasculaire des forêts néotropicales et la plupart d'entre elles (c'est-à-dire tous les membres des sous-familles Bromelioideae et Tillandsioideae) absorbent l'eau et les nutriments par l'intermédiaire de trichomes foliaires spécialisés. Leurs racines mécaniques sont utilisées pour maintenir la position de la plante et ne jouent pas un rôle significatif dans la nutrition des plantes. Une adaptation remarquable pour améliorer l'acquisition des nutriments par les broméliacées est le phytotelme («eau retenue par les plantes»). Les feuilles de broméliacées sont souvent étroitement imbriquées et forment des rosettes, créant des réservoirs qui collectent l'eau de pluie et les débris. Ces réservoirs fournissent un habitat pour les organismes aquatiques spécialisés. La plupart des grands taxons sont impliqués, y compris les bactéries, les algues, les procaryotes, les protistes, les micro et macro-invertébrés et les vertébrés. Les détritus qui pénètrent dans le réservoir (principalement des feuilles mortes) constituent la principale source de nutriments pour le réseau trophique aquatique. Les invertébrés réduisent la litière entrante en fragments. L'azote et d'autres nutriments sont ensuite mis à la disposition de la plante par la décomposition bactérienne des petits détritus et des pelotes fécales des métazoaires aquatiques. Dans les zones exposées au soleil, des algues peuvent se développer dans le phytotelme. Elles peuvent alors représenter une ressource trophique supérieure à la litière de feuilles tout en constituant une importante source de nourriture pour les invertébrés filtreurs, les algues pouvant également entrer en compétition avec la plante pour l'azote. D'autres interactions directes avec les animaux terrestres ou amphibies habitant les broméliacées peuvent également constituer une source importante de nutriments pour les broméliacées formant des réservoirs. Par exemple, les araignées et les rainettes associées aux broméliacées libèrent des matières fécales qui sont lavées dans les bassins de la plante et recueillies à la base des feuilles où elles fournissent une source de nutriments pour les décomposeurs aquatiques et pour la broméliacée elle-même. En résumé, les broméliacées de réservoir peuvent être considérées comme des "saprophytes assistés". Les fourmis mutualistes influencent les traits végétatifs de leurs broméliacées associées en déterminant la distribution des semis le long des gradients de lumière incidente, affectant ainsi la composition taxonomique et la complexité du réseau trophique aquatique contenu dans les phytotelmes, et, par la suite, le flux d'azote vers les feuilles de la plante .
Un nouveau papier Annals of Botany étudie huit espèces de broméliacées en réservoir et une sans réservoir et constate que les concentrations d'azote dans les feuilles sont positivement corrélées à la présence de fourmis mutualistes, l'ampleur des avantages dépendant de l'identité de l'espèce de fourmi associée. Une broméliacée protocarnivore non associée à des fourmis mutualistes semble obtenir de l'azote à partir de carcasses de fourmis, mais les résultats suggèrent qu'il est plus avantageux pour une broméliacée d'obtenir des nutriments dérivés de fourmis (par exemple, des excréments, des restes d'insectes) via ses racines que d'utiliser le carnivore. via son réservoir.
Cette étude suggère que la contribution des communautés de phytotelmes à la nutrition des broméliacées est plus complexe qu'on ne le pensait auparavant. Elle met également en évidence une lacune dans nos connaissances sur les interactions réciproques entre les broméliacées et les différents niveaux trophiques (des bactéries aux grands prédateurs métazoaires) qui interviennent dans la nutrition assistée par réservoir.
