Distribution of Formica rufa using Geographic Information System in the Research and Application Forest of the Forestry Faculty at Çankırı Karatekin University

Öz

Background and Aims Recognising the keystone role of red wood ants (Formica rufa), we mapped nest distributions in the Çankırı Karatekin University) ÇAKÜ Forestry Research and Application Forest using Geographic Information System (GIS), tested topographic–stand–edaphic controls, and identified the main determinants of mound volume. Methods In 2021–2022, systematic surveys (90 grid points at 200 m spacing; 100 m radius per point) recorded nest locations and size across 367 ha. Texture, pH, EC/salinity, CaCO₃, C and N analyses were performed on topsoil samples (0–15 cm) around ant nests. Digital Elevation Model (DEM)‑derived elevation–slope–aspect and stand types, age classes, development stages, crown closure and site‑index maps were overlaid in GIS. Group differences used Mann–Whitney U; environmental gradients used redundancy analysis (RDA) with 999 permutations. Results We found 63 active nests concentrated at 1300–1450 m, mostly on north aspects (70%), 15–30° slopes (81%) and under high canopy closure (95%, class 3). Most of the nests are located in pure black pine stands at development stage C and in the IV., V. and VI. age classes. Nest sites had sandier soils, lower pH and higher C, N and C/N; EC/salinity and CaCO₃ were non‑discriminatory. In RDA, C, C/N, N and texture aligned with presence, whereas pH and elevation aligned with absence (total explained 47%). Conclusion F. rufa favors well-drained, shaded microhabitats within fully closed pure black pine stands at 1300–1450 m. Nest sites co-occur with coarser textures, slightly lower pH, and higher soil organic C and total N with elevated C/N, whereas EC–salinity and CaCO₃ were non-discriminatory—indicating organic-matter-rich, cool, and aerated soils as core habitat.

Anahtar Kelimeler

• Red wood ant
• nest distribution
• Pinus nigra
• CIS

Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanında Formica rufa dağılımının coğrafi bilgi sistemi ile belirlenmesi

Öz

Giriş ve Hedefler Kırmızı orman karıncalarının (Formica rufa) orman süreçlerindeki kilit rolü dikkate alınarak, Çankırı Karatekin Üniversitesi (ÇAKÜ) Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanı’nda yuva dağılımının Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) ile haritalanması, topoğrafik–meşcere–edafik belirleyicilerin test edilmesi ve tepecik hacmini açıklayan başlıca etmenlerin ortaya konması amaçlanmıştır. Yöntemler 2021–2022 yıllarında 367 ha’lık alanda 200 m aralıklı 90 noktalı karelaj kurulmuş ve her noktada 100 m yarıçaplı sistematik taramalar yapılarak yuva konumu ve boyutları kaydedilmiştir. Yuvaların etrafındaki 0–15 cm üst toprakta tekstür, pH, EC/tuz, CaCO₃, C ve N analizleri yapılmıştır. Sayısal arazi modelinden türetilen yükselti, eğim ve bakı katmanları ile meşcere tipleri, yaş, gelişim çağı, kapalılık ve bonitet haritaları CBS’de çakıştırılmıştır. Gruplar arası farklar Mann–Whitney U ile, çevresel gradiyentler bolluk analizi (RDA- Redundancy Analysis) ve anlamlılık testi (999 permütasyon) ile değerlendirilmiştir. Bulgular Çalışma alanında 63 aktif yuva saptanmış, yuvalar 1300–1450 m’de yoğunlaştığı, kuzey bakıyı (%70), 15–30° eğimi (%81) ve yüksek kapalılığı (%95, sınıf 3) tercih ettiği belirlenmiştir. Yuvaların çoğu saf karaçamda, c gelişim çağında ve IV., V. ve VI. yaş sınıflarında yer almaktadır. Yuva alanlarında toprak daha kaba tekstürlü (kumca zengin), pH daha düşük ve C, N ile C/N daha yüksek bulunmuş, fakat EC/tuz ve CaCO₃ ayırt edici bulunmamıştır. RDA sonuçlarında C, N ile C/N ve tekstür F. rufa varlığı ile pH ve yükselti ise türün yokluğu ile eşleşmiştir (toplam açıklanan varyans %47). Sonuçlar F. rufa, ÇAKÜ Araştırma Ormanı’nda 1300–1450 m bandında, kuzey bakılı, 15–30° eğimli ve tam kapalı saf karaçam meşcerelerinde yoğunlaşmaktadır. Edafik olarak, yuvaların yayılış gösterdiği alanlar kaba tekstürlü, hafif asidik ve organik madde ile azotça zengin topraklarla eşleşmiş fakat EC–tuz ve CaCO₃ ayırt edici olmamıştır. Bulgular, F. rufa için iyi drene olan, gölgeli ve organik madde birikimi yüksek mikro‑ortamların çekirdek habitat niteliği taşıdığını ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Kırmızı orman karıncası
• yuva dağılımı
• Pinus nigra
• CBS

Kaynakça

1. Avcı, M., Öçal, F., Kantarcı, M.D., 2011. Isparta-Kapıdağ sedir ormanlarında kırmızı orman karıncası (Formica rufa)’nın bulunuşu ve yayılışının ekolojik açıdan değerlendirilmesi. In, Türkiye I. Orman Entomolojisi ve Patolojisi Sempozyumu, 23-25 Kasım 2011, Antalya.
2. Bouyoucous, G.J., 1951. A recalibration of the hydrometer for making mechanical analysis of soil. Agro. J. 43, 434–438.
3. Çakır, M., 2019. The negative effect of wood ants (Formica rufa) on microarthropod density and soil biological quality in a semi-arid pine forest. Pedobiologia 77, 150593.
4. Çakır, M., 2021. Orman Karıncalarının (Formica rufa grup) Mikroeklembacaklı Komünite Yapısına Etkisi. Bartın Orman Fakültesi Dergisi 23, 941-949.
5. Çakır, M., 2025. Kırmızı Orman Karıncalarında (Formica rufa) ısıl düzenleme mekanizmaları ve besin arama davranışlarının koloni hacmine bağlı değişimi. Turkish Journal of Forestry 26, 358-365.
6. Çakır, M., Çakır, F., Yalçıntekin, H.İ., 2020a. Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanında humus formlarının belirlenmesi ve değerlendirilmesi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi 6, 82-90.
7. Çakır, M., Günlü, A., Şenyurt, M., Ercanlı, İ., 2020b. ÇAKÜ Orman Fakültesi Araştırma Ormanının Yetişme Ortamı Sınıflandırılması ve Haritalanması, ÇAKÜ BAP, Proje No: OF200217B55.
8. Çakır, M., Tunç, T., 2019. Ayrışma Sürecinde Orman Karıncalarının (Formica rufa grup) Rolü: İlk Yıl Sonuçları. Bartın Orman Fakültesi Dergisi 21, 477-485.

9. Domisch, T., Finér, L., Jurgensen, M.F., 2005. Red wood ant mound densities in managed boreal forests. Annales Zoologici Fennici 42, 277-282.
10. Domisch, T., Finer, L., Neuvonen, S., NiemelÄ, P., Risch, A.C., Kilpeläinen, J., Ohashi, M., Jurgensen, M.F., 2009. Foraging activity and dietary spectrum of wood ants (Formica rufa group) and their role in nutrient fluxes in boreal forests. Ecological Entomology 34, 369-377.
11. Domisch, T., Finér, L., Ohashi, M., Risch, A., Sundström, L., Niemelä, P., Jurgensen, M., 2006. Contribution of red wood ant mounds to forest floor CO2 efflux in boreal coniferous forests. Soil Biology and Biochemistry 38, 2425-2433.
12. Domisch, T., Ohashi, M., Finér, L., Risch, A., Sundström, L., Kilpeläinen, J., Niemelä, P., 2008. Decomposition of organic matter and nutrient mineralisation in wood ant (Formica rufa group) mounds in boreal coniferous forests of different age. Biology and Fertility of Soils 44, 539-545.
13. Ediş, S., Pehlivan, S., 2025. Çankırı Orman Fakültesi Araştırma Ormanında iklim sınıflandırma yöntemlerinin karşılaştırılması ve mekânsal dağılım analizi. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi 11, 201-211.
14. Englický, T., Šerá, B., 2018. The preference of some myrmecochorous plants of forest stands by red wood ant (Formica rufa L.) Experiment on seeds with elaiosomes. Russian Journal of Ecology 49, 577-583.
15. Frouz, J., 2000. The effect of nest moisture on daily temperature regime in the nests of Formica polyctena wood ants. Insectes Sociaux 47, 229-235.
16. Frouz, J., Jilková, V., 2008. The effect of ants on soil properties and processes (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 11, 191-199.
17. Fürjes-Mikó, Á., Csősz, S., Paulin, M.J., Csóka, G., 2025. The Role of Red Wood Ants (Formica rufa Species Group) in Central European Forest Ecosystems—A Literature Review. Insects 16, 518.
18. Hawes, C., Evans, H.F., Stewart, A.J., 2013. Interference competition, not predation, explains the negative association between wood ants (Formica rufa) and abundance of ground beetles (Coleoptera: Carabidae). Ecological Entomology 38, 315-322.
19. Jilkova, V., Domisch, T., Horicka, Z., Frouz, J., 2013. Respiration of wood ant nest material affected by material and forest stand characteristics. Biologia 68, 1193-1197.
20. Jílková, V., Matějíček, L., Frouz, J., 2011. Changes in the pH and other soil chemical parameters in soil surrounding wood ant (Formica polyctena) nests. European Journal of Soil Biology 47, 72-76.
21. Jurgensen, M., Finer, L., Domisch, T., Kilpeläinen, J., Punttila, P., Ohashi, M., Niemelä, P., Sundström, L., Neuvonen, S., Risch, A., 2008. Organic mound‐building ants: their impact on soil properties in temperate and boreal forests. Journal of Applied Entomology 132, 266-275.
22. Kadochová, Š., Frouz, J., 2014a. Red wood ants Formica polyctena switch off active thermoregulation of the nest in autumn. Insectes sociaux 61, 297-306.
23. Kadochová, Š., Frouz, J., 2014b. Thermoregulation strategies in ants in comparison to other social insects, with a focus on red wood ants (Formica rufa group). F1000Research 2, 280.
24. Karaöz, M.Ö., 1989. Some chemical properties of the soil (pH, carbonate, salinity, organic matter, total nitrogen, phosphorus utilized) analysis methods (in Turkish). Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University 39, 64-82.
25. Kilpeläinen, J., Punttila, P., Finér, L., Niemelä, P., Domisch, T., Jurgensen, M.F., Neuvonen, S., Ohashi, M., Risch, A.C., Sundström, L., 2008. Distribution of ant species and mounds (Formica) in different-aged managed spruce stands in eastern Finland. Journal of Applied Entomology 132, 315-325.
26. Kilpeläinen, J., Punttila, P., Sundström, L., Niemelä, P., Finér, L., 2005. Forest stand structure, site type and distribution of ant mounds in boreal forests in Finland in the 1950s. Annales Zoologici Fennici 42, 243-258.
27. Kök, Ş., Aktaç, N., Kasap, I., 2022. Ant (Hymenoptera: Formicidae)‐aphid (Hemiptera: Aphididae) interactions in different habitats from Turkey with new mutualistic associations. Agricultural and Forest Entomology 24, 124-136.
28. Pansu, M., Gautheyrou, J., 2006. Handbook of soil analysis: mineralogical, organic and inorganic methods. Springer.
29. Punttila, P., 1996. Succession, forest fragmentation, and the distribution of wood ants. Oikos 75, 291-298.
30. Punttila, P., Kilpeläinen, J., 2009. Distribution of mound-building ant species (Formica spp., Hymenoptera) in Finland: preliminary results of a national survey. In, Annales Zoologici Fennici. BioOne, pp. 1-15.
31. Punttila, P., Niemelä, P., Karhu, K., 2004. The impact of wood ants (Hymenoptera: Formicidae) on the structure of invertebrate community on mountain birch (Betula pubescens ssp. czerepanovii). In, Annales Zoologici Fennici. JSTOR, pp. 429-446.
32. Risch, A.C., Ellis, S., Wiswell, H., 2016. Where and why? Wood Ant Population Ecology. In: Stockan, J.A., Robinson, E.J.H. (Eds.), Wood Ant Ecology and Conservation. Cambridge, U.K.
33. Rubashko, G., Khanina, L., Smirnov, V., 2011. The dynamics of vegetation on and around Formica rufa nests. Entomological Review 91, 169-176.
34. Sankovitz, M.A., Breed, M.D., McCreery, H.F., 2019. Effects of Formica podzolica ant colonies on soil moisture, nitrogen, and plant communities near nests. Ecological Entomology 44, 71-80.
35. Seifert, B., 2007. Die Ameisen Mittel-und Nordeuropas. Tauer: lutra Verlags- und Vertriebsgesellschaft.
36. Sorvari, J., 2022. Biogeography and habitat preferences of red wood ants of the Formica rufa group (Hymenoptera: Formicidae) in Finland, based on citizen science data. European journal of entomology 119, 92-98.
37. Sorvari, J., Elo, R., Härkönen, S., 2016. Forest-built nest mounds of red wood ant Formica aquilonia are no good in clear fells. Applied soil ecology 101, 101-106.
38. Stadler, B., Dixon, A.F., 2005. Ecology and evolution of aphid-ant interactions. Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 36, 345-372.
39. Stockan, J.A., Robinson, E.J., Trager, J.C., Yao, I., Seifert, B., 2016. Introducing wood ants: evolution, phylogeny, identification and distribution. In: Stockan, J.A., Robinson, E.J. (Eds.), Wood ant ecology and conservation. Cambridge University Press, p. 1.
40. Sudd, J.H., Lodhi, A.Q.K., 1981. The distribution of foraging workers of the wood-ant Formica lugubris Zetterstedt (Hymenoptera: Formicidae) and their effect on the numbers and diversity of other Arthropoda. Biological Conservation 20, 133-145.
41. Tuttu, G., Ursavaş, S., 2022. Çankırı Karatekin Üniversitesi, Orman Fakültesi Araştırma ve Uygulama Ormanının (Çankırı/Eldivan) florası. Anadolu Orman Araştırmaları Dergisi 8, 51-65.
42. Vandegehuchte, M.L., Wermelinger, B., Fraefel, M., Baltensweiler, A., Düggelin, C., Brändli, U.-B., Freitag, A., Bernasconi, C., Cherix, D., Risch, A.C., 2017. Distribution and habitat requirements of red wood ants in Switzerland: Implications for conservation. Biological Conservation 212, 366-375.
43. Yilmaz, M., Özcan, G.E., Sivrikaya, F., Enez, K., 2023. Investigation of some factors affecting habitat selection and nest size of Formica rufa. Forest Ecology and Management 545, 121244.