Вирощування рослин, домашнє тваринництво, військові експедиції та рабство, на перший погляд, сприймаються як привілеї нас, людей. Початки сільського господарства відносяться приблизно до 10 000 р. До н. Е., Коли мисливець за людьми почав утримувати молодняк у неволі і почав вирощувати попередників сьогоднішніх зернових у вилікуваному лісі.
Хоча розмір мурашок зазвичай становить кілька міліметрів (або кілька сантиметрів), вони є однією з найбільш домінуючих груп організмів на суші. Вони трапляються майже скрізь - за винятком кількох негостинних островів та надто холодних районів на всіх континентах, крім Антарктиди. Вони живуть під землею на найвищих рівнях лісу, в пустелі та в хвойному лісі, і кажуть, що всі мурахи на Землі важать приблизно однаково, як і всі люди. Ви можете скласти уявлення про їх кількість, адже один середній мураха важить від 1 до 5 грам. У тропічних лісах Амазонки суха маса (маса тіла після випаровування води) мурашок у чотири рази перевищує суху вагу наземних хребетних і становить половину біомаси комах на Землі (вага всіх мурах однакова з вагою інших особин усіх видів комах). Для порівняння - відомо близько 750 000 видів комах, а мурахи складають лише 9500 видів.
ЄСОЦІАЛЬНІСТЬ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ГЕНДЕРІВ
Мурахи, поряд з термітами та деякими видами бджіл та сокир, є типовими представниками еусоціальних комах. Щоб організм був евсоціальним, він повинен відповідати трьом основним умовам - дорослі піклуються про молодняк, кілька дорослих поколінь живуть разом в одній колонії, і між членами колонії існує розподіл праці. Ще однією типовою, але не суттєвою особливістю евсоціальних організмів є те, що їх спільнота поділяється на відтворювальну та невідтворювальну касти. З самок розмножується лише королева, а робітники піклуються про її нащадків, їхніх сестер та братів. На перший погляд, з точки зору еволюції, здається нелогічним, що така поведінка еволюціонувала і зберігається. Метою індивідів має бути якомога ефективніше передавати свою генетичну інформацію наступному поколінню, а ті, хто не розмножується, нічого не передають.
У випадку з мурахами (а також з бджолами та осами) появі еусоціальності та робочої нерепродуктивної касти сприяла т.зв. гаплодиплоїдна стать у цих організмів. Самки (жимолості та матки) вилуплюються із запліднених яєць, тому мають нормальну диплоїдну кількість хромосом (у них є два набори хромосом - один від батька, а другий від матері). На противагу цьому, самці виводяться з незапліднених маточників, які містять лише половину кількості хромосом, оскільки у батька бракує генетичного обладнання. Тому вони гаплоїдні - вони мають один набір хромосом від матері. Простіше кажучи, стать особини визначається кількістю хромосом.
Якщо у сестер робітників один батько, вони обоє успадковують все його генетичне обладнання (один набір хромосом), і кожна з них має додатковий набір хромосом від матері. Оскільки мати має два набори хромосом, дві її доньки успадкують від неї або один і той же набір, або одна отримає один набір, а інша - інший. Отже, у двох сестер 50% генетичного складу повністю ідентичні (від батька), а решта 50% (від матері) приблизно в половині випадків ідентичні, а в половині випадків різні. Тож дві сестри діляться в середньому 75% своєї генетичної інформації. На відміну від цього, дочка успадковує від матері лише 50% генетичної інформації, тож сестри більше пов'язані, ніж мати з дочкою. Тому, з точки зору передачі якомога більшої кількості власних генів наступному поколінню, працівникові вигідніше допомагати матері у вихованні власних сестер, щоб якомога більше молодих маток жили до репродуктивний вік. Наприклад, у людей все інакше - чоловіки та жінки диплоїдні, і тому брати та сестри, а також батьки та потомство діляться в середньому 50% генетичної інформації.
Гаплодиплоїдне визначення статі
ЦАРИЦА І ЇЇ КОЛОНІЯ
СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІ МУРА
Прикладом колонії, де працівники мають різний розмір і мають різну роль, є спільнота мурах роду Atta. Ці мурахи збирають уламки листя, щоб «нагодувати» гриб, який вони вирощують у своєму мурашнику. Вони харчуються цим самі, і це для них життєво важливо. Перед весільним польотом молода королева кладе пучок грибних гіф у кишеню внизу рота, а потім «вставляє» його в камеру в новому мурашнику. Це забезпечує запас їжі для майбутньої колонії.
Особи різного розміру в колонії Ант ант
(найбільша - королева з крилами)
Значна частина життя колонії, яка може складати від 5 до 8 мільйонів особин, обертається навколо догляду за ротом. За розмірами та функціями працівники поділяються на шість груп. Найбільшими є солдати, що захищають колонію. Другий за величиною «вирізають» шматочки свіжого листя і заносять їх у гніздо. Якби ці робітники були такі великі, як люди, вони б перевозили вантаж вагою 300 кг на відстань близько 15 км зі швидкістю 26 км/год кілька разів на ніч або день. Ще менші робітники «розрізають» доставлені шматочки листя на шматки діаметром 1 мм. З них ще менші робітники розчавлюють ці шматки і формують з них мокрі кульки, які вони складають. Інші відривають шматочки гіф з місць, де грибок гірше росте, і кладуть їх на свіжий субстрат. А найменші робітники, які також проходять через найвужчі канали субстрату з листя, очищають поверхню гриба, вилизуючи і вириваючи спори та гіфи інших видів грибів. Ви можете побачити цю колонію, працюючи над відео на сторінці
Мурахи Ата з шматочками листя для рота
Мурахи-псевдомирмекси живуть у тропічних районах Південної та Центральної Америки в дуже тісному симбіозі з акаціями. Мурахи акації «ростуть» і піклуються про них, оскільки вони забезпечують їх їжею та домом. Вони живуть у грубих м’ясистих колючках, де у них є їжа під рукою - біля основи листя є нектари, що виділяють цукрову рідину, а на кінцях листя акація утворює живильні кульки, що називаються тілами Пояса. Для свого існування достатньо, щоб їх мурахи харчувались цукровою рідиною та тілами Пояса, і в знак подяки вони захищають акацію від комах та інших членистоногих, які її пошкоджують, і в межах 40 см навколо неї знищують усі рослини, які починають там рости. Дослідники виявили, що коли вони видаляють мурашок з акації, вона незабаром пошкодиться комахами-шкідниками та заросте конкуруючими видами рослин. Акації з мурахами незрівнянно кращі в цьому.
У сільському господарстві мурахи займаються не тільки рослинним (і грибковим), але й тваринницьким виробництвом. Кілька видів мурах живуть в симбіозі з комахами, які харчуються рослинною їжею. Це симбіоз (співіснування), що включає їжу, тому його називають трофобіозом. Наприклад, мурахи «розмножують» попелицю, черв’яків і гусениць деяких метеликів, які забезпечують їх своїми цукровими виділеннями, медовою росою як їжею. Мурахи живляться не лише мурахами - більшість меду, який ми їмо, походить від медової роси, яку бджоли збирають з поверхні дерев та чагарників (а не з квіткового нектару, як зазвичай кажуть). Натомість мурахи захищають своїх трофобіонтів від хижаків або паразитів, які відкладають яйця у свої тіла, інколи будують їм притулки з глини або паперу або приймають їх як повноправних членів своїх колоній. Вони також можуть переміщати їх з місця на місце, забезпечуючи їм свіже джерело їжі.
Прикладом можуть служити мурахи Dolichoderus cuspidatus, які мешкають у верхівках дерев своїх тропічних лісів разом зі своїми «стадами» черв’яків з роду Malaicoccus, як кочові кочові племена зі стадами великої рогатої худоби. Черви харчуються м’якоттю дерев, а мурахи завжди намагаються перевезти їх на нові місця, де пагони молодих рослин багаті м’якоттю. Черв’яки живуть із мурахами у своєму гнізді, що також дивно, оскільки його стіни складаються з тіл робітників, спійманих одне за одним. Коли є ознака небезпеки, мурахи швидко вивозять черв’яків з «пасовищ» у безпечне гніздо.
РОБІТНИКИ, ХВОРИТЕЛІ ТА ПАРАЗИТИ
Деякі мурахи мають інший спосіб життя, ніж їхні споріднені фермери - вони є мисливцями, здатними ловити здобич розміром з жабу. Їжею їх, як правило, є різні членистоногі, але я теж наважуюсь їсти маленьких хребетних. Такі мурахи зазвичай живуть так само, як і «вівчарі» глистів у гніздах, які утворюються тілами робітників. Коли надворі достатня видимість, гніздо «поширюється» на околиці, і мурахи виходять на полювання у величезній плоті. Вони рухаються потоками або у вигляді віялоподібного проміжку, затискають здобич і, якщо потрібно, розтріскують її. Коли у них закінчуються ресурси навколо свого гнізда, вони переїжджають в інше місце. Нам не доводиться турбуватися про таких мурах в нашій країні, вони живуть переважно в тропічних регіонах Центральної та Південної Америки, Азії та Африки.
Інша група мурах полює на лялечок інших мурах - не тільки заради їжі, але і як раби. Коли робітники вилуплюються з касок, вони служать своїм рабам як рідні сестри до смерті. Найвідоміший раб - рід Polyergus, представлений у Центральній Європі видом Polyergus rufescens. Ці мурахи не в змозі будувати гнізда, заготовляти їжу чи піклуватися про своє потомство, вони повністю залежать від своїх рабів Formica. Їх набіг відбувається шляхом вторгнення на вхід до мурашника, за допомогою укусів вбиває всіх тих, хто чинить їм опір, краде їхні шоломи і бере їх під опіку дорослих рабів.
Для мурах особливо важливим є спілкування за допомогою запаху (набагато менше контролюються очі), тому обдурити їх неважко. Досить виробляти правильний аромат, який використовують кілька паразитів - кліщі, багатоніжки, мухи, оси та жуки. Личинки жука Atemeles pubicolis мешкають у мурашниках наших частих лісових мурах виду Formica polyctena, де мурахи доглядають за ними як за власним потомством. Це пов’язано з тим, що личинки використовують ті самі механічні та хімічні сигнали, що й личинки мурах, наприклад, коли випрошують їжу. Різниця лише в тому, що вони роблять це інтенсивніше, а отже, у них закінчиться більше їжі. Робітники взагалі не помічають, що личинка жука зовні зовсім не схожа на личинку мурахи.
Типовий лісовий мураха Formica polyctena
Інший жук, вид Amphotis marginata, «атакує» мурах і робить ті самі рухи, що і працівники, коли хочуть, щоб інший робітник дав їм з’їдений шматок їжі (це характерно для мурах). Іншим прикладом паразитизму є кліщ Macrocheles rettenmeyeri, який сприймає гемолімфу із задньої ноги солдатів мурашок Eciton dulcis. Кліщ має розмір майже з ногу і дозволяє мурахові ходити з ним і використовувати його як продовження ноги.
КОНДИЦІОНЕР, АНТИБІОТИКА ТА ІНШЕ ВІДНОВЛЕННЯ
Життя мурах стає приємнішим завдяки різним "технічним досягненням".характерні для людини. Що й казати, мурахи винайшли все набагато раніше за нас, і це часто для них працює краще. І все це базується на природі. Наприклад, проблема з температурою - мурахам потрібно відносно тепле середовище для свого життя. За винятком проживання в холодних районах, які активні навіть при 10 ° C, оптимальна температура для більшості мурашок вище 20 ° C. У холодних районах важливо, щоб личинки росли теплими, тому колонії часто живуть під корою гниючих гілок та дерев або під скелями. Сухі плоскі камені з великою площею, що знаходиться під сонцем, нагріваються порівняно швидко, і ґрунт під ними та навколо них нагрівається швидше, ніж гола земля. Через більш високу температуру мурахи можуть активуватися раніше навесні і раніше вирощувати потомство. Подібні температурні ефекти мають і горбисті гнізда лісових мурах, що мешкають у наших лісах. Зовнішній шар землі відрізняється від внутрішнього і захищає мурашник від втрати тепла і вологи. Збільшена поверхня мурашника збільшує кількість поглиненого тепла, і це ще більше посилюється тим, що мурашник має більш м’який нахил з південної сторони.
Не тільки холод, але і занадто багато тепла шкідливий для мурах. Тому пустельні мурахи часто будують гнізда глибоко під землею, де температура може досягати 50 ° C протягом дня, де температура є прийнятною і стабільною в усі часи. З підземних гнізд деяких видів, таких як грибник роду Атта, на поверхню виводяться димоходи, через які тече тепле повітря та видихуваний вуглекислий газ. Прохолодне свіже повітря надходить через інші димоходи. Вся вентиляція забезпечується різним теплим повітрям в камерах з губкою та садовими відходами. Цікаве відео, в якому ви можете побачити, як виглядає мурашине підземне місто, можна знайти на веб-сайті
Надмірна посуха може стати ще однією проблемою, оскільки мурахи часто потребують вищої вологості в своєму мурашнику, ніж у навколишньому середовищі. Тому вони мають різні методи зволоження повітря у своєму домі. Один з них - той, що використовується мурахами виду Pachycondyla villosa з Центральної та Південної Америки. Вони збирають воду з роси в роті і приносять її до гнізда, по дорозі ще можуть пити її від інших робітників. Він з’єднує личинок з водою, що залишилася, натирає лялечок і землю в мурашнику.
Як і люди, мурахи намагаються пришвидшити свій транспорт, особливо коли вони харчуються своїм голодним потомством. Їх уповільнюють поверхневі нерівності, які вони просто вирівнюють - зі своїми тілами. Деякі особини буквально заповнюють діри своїми тілами, прискорюючи рух всієї мурашиної маси. Пройшовши групу, мураха виходить з ями і приєднується до інших.
Мурахи Атта в пошуках їжі для рота
Протягом багатьох років вчені задавались питанням, як можливо, що в грибних садах Атта-мурах немає шкідників, ні тварин, ні рослин, ні інших. Під час експериментального вилучення мурах з гнізда за кілька днів гриб повністю заросли агресивними цвілями та іншими грибами. Вони помітили, що на деяких мурах у колонії було біле покриття, яке, як вважалося, було секретом невизначеного значення. Однак, поставивши його під мікроскоп, вони виявили, що секрет насправді живий - це колонія бактерій. Такі бактерії, які виробляють половину антибіотиків, що використовуються в людській медицині. Мурахи використовують антибіотики для захисту своїх грибних садів близько 50 мільйонів років. І оскільки бактерії постійно розвиваються разом із шкідливими грибками, гриб не може виробити стійкість до них, що часто є ускладненням при застосуванні наших антибіотиків.
Нарешті, є одна цікава річ. Хоча мурахи на перший погляд здаються однаковими, між ними є величезні відмінності, наприклад у розмірах. Вся колонія найменшого мураха з роду Brachymyrmex, розмір якого становить лише трохи більше 1 мм, помістилася б у голову солдата найбільшого виду мурашок Camponotus gigas, розміром майже 3 см.