Поведение муравьев

Муравьи — это семейство насекомых (Formicidae), которые вместе с пчелами и осами образуют отряд перепончатокрылых (Hymenoptera). На сегодняшний день зарегистрировано более 22 000 видов, из которых 13 800 описаны, и, по оценкам, на их долю приходится до 25% наземной биомассы животного происхождения. Хотите узнать больше о поведении муравьев?

Эти беспозвоночные выделяются своей необычной эусоциальностью и образованием суперорганизмов, то есть они способны создавать сложные структуры, которые выходят далеко за пределы суммы каждого из членов. Перепончатокрылые, несомненно, представляют собой увлекательную эволюционную стратегию, и нам еще многое предстоит узнать о них.

Характеристики муравьев

Муравьи перепончатокрылые, но они также принадлежат к классу Насекомое. Как насекомые, они имеют ряд общих черт с кузнечиками, жуками, богомолами и другими, например, тело, разделенное на голову, грудную клетку и брюшко, 6 конечностей и наличие очень заметных головных антенн.

Как и у других насекомых, у муравьев есть экзоскелет, защищающий их от окружающей среды, в данном случае состоящий из эпикутикулы и хитиновой прокутикулы. Кроме того, следует отметить, что у них нет легких и дыхательных путей, но кислород поступает в их тело через экзоскелет через поры, называемые дыхальцами.

На головном уровне, эти беспозвоночные очень развиты. У них есть пара боковых сложных глаз, 3 глазка на макушке, которые определяют уровни света и поляризацию, и пара антенн, способных регистрировать химические вещества, воздушные потоки и вибрации. Как мы увидим в следующих строках, они необходимы для общения.

Грудная клетка или мезосома содержит 6 моторных конечностей и крыльев, которые присутствуют у кошек и самцов во время размножения. С другой стороны, брюшко или метасома защищает все жизненно важные органы животного, включая репродуктивную, дыхательную и выделительную системы. Интересно, что у некоторых видов видны измененные репродуктивные органы, такие как жало.

У каждого вида муравьев есть свои особенности, но все они следуют общему строению тела.

Как мы сказали, в мире зарегистрировано более 22000 видов муравьев. Установление общих черт в таком широком таксоне — непростая задача, но наличие общих предков и эволюционная конвергенция сделали некоторые черты применимыми почти ко всем муравьиным. Приведем несколько примеров:

Поведение муравьев регулируется механизмами родственного отбора или родственного отбора.
Существует конкуренция между особями одного вида и популяции, между популяциями (колониями) и между видами.
Колонии показывают иерархию в процессах контроля колоний. Конкуренция членов одной колонии формирует динамику сообщества.
Колонии делятся на касты, обычно рабочие, солдаты, королевы и мужчины.
Касты сформированы естественным отбором, чтобы максимизировать биологическую пригодность всей колонии, а не каждого человека в отдельности.

Помимо динамики колоний, муравьи часто имеют облигатные отношения с определенными видами растений и беспозвоночных. Они необходимы для поддержания биогеохимических циклов почв, являются отличным источником белков для различных видов и играют уникальную роль в распространении семян, среди прочего.

Здесь мы исследуем поведение муравьев. От родственного отбора до эусоциальности — они не оставят вас равнодушными.

Гнездится в муравейнике

В целом утверждается, что муравьи делят свои колонии на касты, хотя у некоторых видов эта граница становится немного размытой. В любом случае в муравейнике можно назвать следующие общественные организации:

Королева: это столп колонии, «сердце» и «мозг» одновременно. Когда царица размножается крылатым самцом, она зарывается и начинает откладывать яйца, которые будут соответствовать будущим рабочим. Муравьиная матка может прожить до 30 лет, в зависимости от вида. Он диплоидный (2n), попросту говоря, имеет полную «генетическую картину».

Рабочий: рабочие — «руки» колонии. Обычно они живут от 1 до 3 лет и выполняют все задачи муравейника, от строительства галерей до поиска корма. Согласно исследованиям, дифференциация от рабочего к матке может зависеть от потребления пищи на личиночной стадии. Они тоже диплоидные (2n).
Мужчина: самцы — это мешочки со спермой на ножках, так как их единственная цель — размножаться и умирать. Следует отметить, что они гаплоидные (n) живые существа, что означает, что они обладают половиной генетической информации женщин и рабочих — единым набором хромосом.

В любом случае, это правило выполняется не у всех муравьев. Некоторые виды характеризуются наличием организаций, в которых все рабочие потенциально репродуктивны, но один или группа выделяются над остальными с помощью механизмов доминирования (Gamergate). Diacamma rugosum — отличный тому пример.

Муравьи и родственный отбор

Говоря быстро и просто, родственный отбор или родственный отбор пытается объяснить «альтруизм» в животном мире, то есть, почему существуют живые существа, которые помогают своим родственникам, даже если это требует значительных затрат энергии для них. Этот постулат исходит из уравнения Гамильтона:

rB > C

(r) представляет генетические отношения между обоими компонентами динамики, (B) выгода, полученная тем, кто выполняет альтруистическое поведение, и (C) репродуктивная стоимость, которую поведение влечет за собой, чтобы помочь благодетелю. Другими словами, чем больше родство между животными (г), более вероятно, что копия колонии помогает своему родственнику или «начальнику».

Эта теория также может быть применена к перепончатокрылым, особенно к муравьям. Рабочие «отказываются» от своей репродуктивной способности в пользу репродуктивной способности королевы, поскольку она «того стоит» на эволюционном уровне, поскольку все они являются очень близкими родственниками. В этой стратегии предпочтение отдается распространению общих генов между поколениями, а не индивидуальному воспроизводству.

Несмотря на интересность этих теорий, не все поведение муравьев можно объяснить родственным отбором. Многие профессионалы сегодня обсуждают приложения.

Поведение муравьев как эусоциальных и кооперативных существ

Либо родственным отбором, либо другими механизмами, муравьи — яркий пример доведенного до крайности эусоциальности. В этих неразделимых сообществах взрослые принадлежат к 2 или более перекрывающимся поколениям, совместно заботятся о своем потомстве, и подавляющее большинство членов не способны к воспроизводству (рабочие).

В этих колониях естественный отбор действует не на особь, а на всю популяцию в целом, поэтому все члены взаимодействуют друг с другом в экстремальных условиях. По этой причине, если иерархия или социальная структура нарушены, весь муравейник рухнет. Другими словами, если королева умирает, рабочие умирают вместе с ней — за исключением Геймерских ворот, упомянутых выше.

В муравейнике жизнь рабочего значения не имеет. Этим без проблем приносят в жертву, если это спасает личинок или матку.

Муравьи как суперорганизмы

Как мы уже говорили, каждый муравейник — это сложный организм, который предполагает нечто «за пределами» суммы всех своих частей. Все суперорганизмы обладают следующими характеристиками:

Компоненты колонии живут в общей структуре (муравейник или гнездо), обеспечивающий защиту королевы и личинок и обеспечивающий пищу. Температура и влажность гнезд уникальны для каждого вида, и ее компоненты могут регулировать ее.
Королева или мать — это «сердце» и «мозг» сверхорганизма. Он может жить в 100 раз дольше, чем ожидалось, из-за своего размера и морфологии.
Члены колонии разделяют функции. Некоторые из них заботятся о личинках, другие охотятся, а третьи строят галереи и содержат муравейник в чистоте.

Все эти сложные взаимодействия приносят массу огромных преимуществ. Муравьи производят больше потомства, чем обычное насекомое, живут намного дольше как биологическая единица и способны сохранять определенную независимость от внешней среды.

Ярким примером такой унитарной сложности является вид Myrmecocystus mexicanus. В этих муравейниках отобранная группа рабочих питается и наполняет желудок — луковичную часть метасомы — до физиологических пределов. Затем они свешиваются с потолка камеры в муравейнике, становятся неподвижными и действуют как запасы живой пищи.

Коммуникация

Муравьи-собиратели преодолевают расстояние до 200 метров от гнезда. Благодаря своим антеннам они способны обнаруживать феромоны, испускаемые другими членами колонии, и таким образом благополучно возвращаются в ядро своей популяции. Эти следы также полезны для обозначения источников пищи., опасности, другие колонии и многое другое.

Помимо этого, некоторые дневные виды в засушливых условиях, такие как Cataglyphis bicolor, могут ориентироваться по-разному. Как показывают исследования, у этого вида есть своего рода «шагомер», и рабочие подсчитывают шаги, которые они сделали от муравейника до определенного пункта назначения. Они также принимают в качестве ориентира объекты окружающей среды и положение Солнца.

Пищевое поведение муравьев

В общем, идея о том, что муравей собирает семена и мелкий мусор, чтобы прокормить себя, обычно существует, но не все муравьиные следуют этой стратегии. Некоторые виды питаются грибами, которые растут в своих муравейниках (Acromyrmex) и другие — практически строгие плотоядные животные (Odontomachus, harpegnathos и myrmecia, среди прочих).

Ярчайшим примером хищной стратегии являются челюсти-ловушки, особенно принадлежащие к роду Odontomachus. У этой группы есть вторые по скорости хищные придатки в животном мире, поскольку, как показывают исследования, они способны закрывать челюсти в среднем за 130 секунд. Вместе с их жалом, способным выделять токсины, это превращает их в машины для убийства.

Наконец, мы не можем забыть муравьев рода Myrmecia, также известных как муравьи-быки в их ареале (Австралия). 93 вида, включенные в этот таксон, известны своими мощными челюстями, прекрасным зрением и сильными токсинами. Хотя они не смертельны для человека, да смертей от анафилактического шока не выявлено.

Большинство видов муравьев — падальщики, универсальные хищники или прямые травоядные. Однако некоторые разработали очень специализированные стратегии питания.

По сей день существуют также смертоносные хищные муравьи. Род Myrmecia — тому доказательство.

Заключительные заметки о поведении муравьев

Как вы могли заметить, мир муравьев выходит далеко за рамки пикника весной или летом. Некоторые муравьи живут на деревьях, и их личинки производят настоящие тканевые гребни (Polyrhachis dives), другие выращивают грибы, которыми питаются (Atta и Acromyrmex), а третьи без устали охотятся на крупную добычу (Myrmecia).

Если после прочтения этих строк нам что-то и стало ясно, так это то, что муравьи могут многому научить нас, когда речь идет об эволюции и сложных обществах. Без сомнения, они являются живым примером того, что единство — сила.