13 niesamowitych wygłupów mrówek

Mrówki istnieją od czasów kredy, kwitną przez 100 milionów lat, zanim zepsuły jeden piknik. Przeżyli nie tylko asteroidę, która zabiła dinozaury; rozprzestrzeniły się z lasów tropikalnych, by podbić świat.

Obecnie żyje na Ziemi do 10 biliardów mrówek. Ich całkowita biomasa waży mniej więcej tyle samo, co wszystkich 7, 4 miliarda ludzi razem wziętych i istnieją prawie wszędzie, z wyjątkiem - jak na ironię - Antarktydy.

„Mrówki są wszędzie, ale tylko od czasu do czasu zauważane”, biolog EO Wilson napisał w „The Ants”, jego nagradzanej przez Pulitzera książce o owadach z 1991 roku. „Prowadzą znaczną część ziemskiego świata jako najważniejsi przeobrażacze gleby, odbiorcy energii, dominanty fauny owadów - a jednak tylko w podręcznikach o ekologii otrzymują jedynie wzmiankę.”

Nawet po całym tym czasie wciąż odkrywamy nowe sekrety dotyczące mrówek. Aby rzucić okiem na ich wybryki, oto kilka najbardziej niesamowitych rzeczy, jakie znamy ... jak dotąd.

1. Kolonie mrówek działają jak „superorganizmy”

Kolonie mrówek są często opisywane jako superorganizmy, przy czym każda mrówka działa jak komórka. (Zdjęcie: Matt MacGillivray / Flickr)

„Poszczególne mrówki są odpowiednikiem neuronów w mózgu - każdy z nich nie ma wiele do powiedzenia, ale w połączeniu może wiele zrobić” - entomolog Mark Moffett powiedział LiveScience w 2014 roku. Kolonie mrówek są brane pod uwagę ” superorganizmy, „gromadzące hordy poszczególnych robotników, aby działały jako części większej, silniejszej istoty.

W badaniu z 2015 r. Naukowcy przetestowali ten pomysł, obserwując, jak kolonie mrówek zareagowały na uprowadzenie zwiadowców i pracowników. Mrówki były niezadowolone w obu przypadkach, ale ich różne odpowiedzi przemawiały głośno. „Kiedy zwiadu usunięto z peryferii, „ ramiona ”żerujące kolonii wycofały się z powrotem do gniazda” - wyjaśniają autorzy badania. „Jednak gdy mrówki zostały usunięte ze środka samego gniazda, cała kolonia uciekła, szukając azylu w nowej lokalizacji”.

Co to znaczy? Naukowcy twierdzą, że jeśli kolonia jest superorganizmem, pierwszy scenariusz przypomina odskoczenie dłoni po wypaleniu jej na piecu, podczas gdy drugi przypomina ucieczkę z domu. „To sugeruje, że kolonie reagują w różny sposób, ale w skoordynowany sposób, na te różne rodzaje drapieżników” - piszą. „Nasze odkrycia wspierają koncepcję superorganizmu, ponieważ całe społeczeństwo reaguje podobnie jak pojedynczy organizm w odpowiedzi na ataki na różne części jego ciała”.

2. Mrówki mogą tworzyć żywe mosty

Oprócz tego, że są ekspertami w budowaniu, niektóre mrówki są również doskonałymi materiałami budowlanymi. Na powyższym filmie mrówki armii pokazują swoją niesamowitą zdolność do stworzenia żywego mostu, ściskając się nawzajem za kończyny, gdy rozciągają się przez przepaść. Monitorują nawet ruch mrówek na swoich plecach, zgodnie z badaniem z 2015 r., Dostosowując rozmiar i kształt mostu w czasie rzeczywistym, aby zmaksymalizować wydajność. Jeśli na przykład do mostu przyłączy się zbyt wiele mrówek, może pozostać zbyt mało, aby przenieść po nim jedzenie.

„Te mrówki wykonują obliczenia zbiorowe. Na poziomie całej kolonii mówią, że mogą sobie pozwolić na tak wiele mrówek zamkniętych w tym moście, ale nic więcej” - mówi współautor Matthew Lutz, absolwent w ekologii i biologii ewolucyjnej na Princeton University, w oświadczeniu. „Nie ma jednej mrówki nadzorującej decyzję; dokonują tych kalkulacji jako kolonii”.

3. Mrówki mogą również tworzyć żywe łodzie

Ponieważ mrówki ogniste żyją pod ziemią, powodzie są koszmarnym scenariuszem. Ale zamiast rozproszyć się w panice, radzą sobie z powodzią, zamieniając całą kolonię w żywą tratwę.

Jedna warstwa mrówek tworzy podstawę, zamykając się wystarczająco mocno, aby utworzyć wodoszczelne uszczelnienie, które jest zaskakująco trudne do zatonięcia, jak pokazano na powyższym filmie. Mrówki ogniste mogą zgromadzić się w ten sposób w zaledwie 100 sekund, a jeśli to konieczne, mogą pozostać w formacji tratw przez tygodnie, aż wody opadną.

4. Mrówki roją się jak ciekły metal

Co sprawia, że ​​zbory mrówek są tak mocne, a jednocześnie elastyczne? Według badań z 2015 r. Ich tajemnica jest częściowo spowodowana umiejętnością zachowania się w postaci ciała stałego lub cieczy.

Badacze z Georgia Tech wrzucili tysiące mrówek ognistych do reometru, maszyny, która testuje reakcję na ciało stałe lub płyn w materiałach takich jak żywność, balsam lub stopione tworzywo sztuczne. Mrówki wykazywały „zachowanie lepkosprężyste” od sprężystego oporu po lekkim popchnięciu do przepływu podobnego do płynu w miarę wzrostu ciśnienia. Na przykład waga pensa zachęca mrówki na powyższym filmie do krótkiego odłączenia się, podobnie jak cząsteczki wody. Kiedy jednak grosz przebije, ponownie dołączają do niego jako solidni.

„Jeśli pokroisz nóż obiadowy, skończysz na dwóch kawałkach chleba”, mówi współautor David Hu, profesor inżynierii w Georgia Tech. „Ale jeśli przebijesz stos mrówek, po prostu przepuszczą nóż, a następnie zreformują po drugiej stronie. Są jak ciekły metal - podobnie jak ta scena z filmu„ Terminator ”.”

5. Mrówki mówią zapachem

Mrówki mogą łączyć różne feromony, aby zwiększyć specyficzność swoich komunikatów chemicznych. (Zdjęcie: Shutterstock)

Kolonia może obejmować wiele milionów mrówek, a jednak królowe nie mają systemu interkomu, który mógłby adresować swoje wojska, a mrówki i tak nie mogą wokalizować. Jak więc koordynują wszystkie swoje złożone zachowania zbiorowe? Media społecznościowe? (Może Antstagram?)

Mrówki mają język, choć nie tak jak my. Podczas gdy ludzie w dużej mierze polegają na głosach i gestach, mrówki mają sens, wytwarzając zapachy. Feromony są ich głównym sposobem komunikacji, z których każdy zawiera komunikat zapachowy, który inne mrówki w kolonii mogą odczytać za pomocą swoich anten. W ten sposób przekazują szeroki zakres informacji, a nawet mogą łączyć zapachy lub używać różnych ilości feromonu, aby dodać szczegółów.

Zwiadowca, który odkrywa jedzenie, ustanawia „ślad zapachowy”, aby pomóc na przykład swoim towarzyszom gniazd, a gdy niosą elementy do domu, mogą dodać więcej zapachu, aby wzmocnić sygnał. W miarę zmniejszania się źródła pożywienia mogą ponownie modyfikować komunikat, uwalniając coraz mniej zapachu podczas podróży powrotnej, oszczędzając innym mrówkom bezowocnej wędrówki, publikując aktualne informacje o ilości jedzenia. Feromony są również wykorzystywane do niezliczonych innych celów, od identyfikacji rangi i stanu zdrowia po węszenie intruzów.

6. Mrówki też mówią dźwiękiem

Mrówki mogą nie mieć akordów głosowych, ale to nie znaczy, że milczą. Podobnie jak świerszcze i koniki polne, niektóre mrówki są zdolne do „stridulation” lub hałasowania poprzez pocieranie specjalistycznych części ciała. Na przykład mrówki z rodzaju Myrmica mają kolec na brzuchu, który emituje dźwięk, gdy oskubuje go nogą.

To wydaje się być wezwaniem do pomocy, zgodnie z badaniem z 2013 roku, w którym stwierdzono, że inne mrówki reagują na dźwięk „dobroczynnymi zachowaniami”. Mrówkom brakuje uszu, ale nadal mogą „słyszeć”, wykrywając wibracje w ziemi nogami i antenami. Dźwięk można usłyszeć w powyższym klipie wideo.

7. Anteny mrówek mogą wysyłać lub odbierać dane

Naukowcy nauczyli się, że mrówki mogą używać swoich anten do wysyłania i odbierania wiadomości. (Zdjęcie: Shutterstock)

Komunikacja z antenami jest dobrze znana, ale wciąż mamy wiele do nauczenia się na ten temat. Na przykład w marcu 2016 r. Naukowcy z Uniwersytetu w Melbourne odkryli, że mrówki nie tylko odbierają informacje za pośrednictwem swoich anten, ale mogą również wykorzystywać je do wysyłania sygnałów wychodzących. Jest to podobno pierwszy dowód na to, że anteny służą jako dwukierunkowe urządzenia komunikacyjne, a nie tylko jako odbiorniki.

„Anteny mrówek są ich głównymi narządami czuciowymi, ale do tej pory nigdy nie wiedzieliśmy, że można je również wykorzystać do wysyłania informacji”, autor badania i doktorat. student Qike Wang mówi w komunikacie prasowym. „Podobnie jak wszyscy inni, założyliśmy, że anteny to tylko receptory, ale natura wciąż może nas zaskoczyć”.

8. Mrówki rozpoczęły hodowlę zanim ludzie istnieli

Wiele gatunków mrówek chroni, hoduje stada i „mleczne” mszyce dla produkowanej przez nie słodkiej spadzi. (Zdjęcie: Shutterstock)

Mrówki to jedne z niewielu zwierząt znanych z uprawy roślin i zwierząt gospodarskich, które opanowały ponad 50 milionów lat temu. (Dla porównania, Homo sapiens ewoluował około 200 000 lat temu i zaczął uprawiać dopiero w ciągu ostatnich 12 000 lat).

Co najmniej 210 gatunków mrówek to hodowcy grzybów, żujących materię organiczną w celu nawożenia upraw. Większość, zwana niższymi attykami, używa różnych materiałów, takich jak martwe owady lub trawa, i tworzy małe kolonie w jednym „ogrodzie”. Wyższe attyki, w tym mrówki do cięcia liści, używają roślin jako nawozu i mogą budować ogromne kolonie z milionami mrówek. Niektórzy nawet chronią swoje uprawy pestycydami, rosnącymi bakteriami, które wytwarzają wyspecjalizowane antybiotyki w celu stłumienia grzybów ogrodowych.

Wiele gatunków mrówek również hoduje zwierzęta gospodarskie. Mszyce są znanym przykładem, cenionym przez mrówki za spadzi, które wydzielają po zjedzeniu soku. Substancje chemiczne na stopach mrówek utrzymują mszyce na niskim poziomie - i mogą sabotować wzrost skrzydeł mszyc, aby zapobiec ucieczkom - ale mrówki również wynagradzają swoje zwierzęta. Hodują i przewożą mszyce do nowych roślin, chronią je przed drapieżnikami i opadami, a nawet dbają o swoje jaja. Kiedy królowe mrówek odchodzą, aby założyć nową kolonię, wiadomo, że niosą ze sobą jaja mszycy.

9. Jedna „megakolonia” mrówek obejmuje trzy kontynenty

Argentyńska mrówka bada kwiat hibiskusa w parafii Hamilton na Bermudach. (Zdjęcie: Sam Fraser-Smith / Flickr)

Każda kolonia mrówek jest cudem natury, ale argentyńskie mrówki podniosły stawkę. Gatunek ten jest „jednokolonialny” - co oznacza, że ​​osobniki mogą swobodnie mieszać się między fizycznie oddzielnymi gniazdami - a po tym, jak ludzie przypadkowo wprowadzili go na pięć nowych kontynentów, założył imperium. Ta międzykontynentalna „megakolonia” składa się z wielu regionalnych „superkolonii”, z których każda jest siecią sprzymierzonych, ale niepowiązanych gniazd.

Największa znana superkolonia, European Main, rozciąga się na około 6000 km (3 700 mil) od Włoch do Portugalii. Kolejny, California Large, obejmuje ponad 900 km (560 mil) na zachodzie USA. Naukowcy twierdzą, że pomimo ogromnej odległości między nimi są częścią tego samego imperium wraz z trzecią superkolonią w Japonii.

Skąd wiemy? Mrówki są terytorialne i mają tendencję do walki z członkami własnego gatunku, jeśli pochodzą z innej kolonii. Jednak podczas gdy superkolonie obejmują wiele różnych gniazd, mrówki w superkolonii traktują się jak rodzina - nawet jeśli ich domy są daleko od siebie. Naukowcy mogą przetestować rozmiar superkolonii (lub megakolonii), wprowadzając mrówki tego samego gatunku z coraz większej odległości, aż do walki.

„[Ogromna populacja tej populacji”, zdumiewa badanie z 2009 r. Dotyczące argentyńskiej megakolonii mrówek, „jest równoległe jedynie do badań społeczeństwa ludzkiego. To wielka pochwała, ale badanie wskazuje również, że mrówki polegały na transporcie ludzi do ustanowić swoje imperium. Podobnie jak ludzie, argentyńskie mrówki są znane z dokonywania spustoszenia, gdy przybywają do nowego ekosystemu: gatunek inwazyjny często niszczy rodzime mrówki i nie przejmując usług ekologicznych, jakie pełnili jego poprzednicy.

10. Niektóre mrówki wytwarzają własne antybiotyki

Mrówki ogniste należą do gatunków, o których wiadomo, że wytwarzają związki antybiotyczne. (Zdjęcie: Alex Wild, Insects Unlocked / Flickr)

Zarówno mrówki, jak i ludzie muszą radzić sobie z chorobami zakaźnymi wywoływanymi przez bakterie. Jednak zamiast udać się do lekarza lub apteki, niektóre gatunki mrówek wytwarzają własne antybiotyki na powierzchniach swoich ciał. Zdolność ta wydaje się być bardziej powszechna u niektórych rodzajów mrówek niż u innych, zgodnie z badaniem z 2018 roku, ale gatunki, które wytwarzają własne antybiotyki, mogą potencjalnie dzielić swoje tajemnice.

„Odkrycia te sugerują, że mrówki mogą być przyszłym źródłem nowych antybiotyków w walce z chorobami ludzkimi” - powiedział główny autor i profesor Arizona State University Clint Penick w oświadczeniu o badaniu, w którym przetestowano właściwości przeciwdrobnoustrojowe związane z 20 gatunkami mrówek. Penick i jego koledzy użyli rozpuszczalnika do usunięcia wszystkich substancji z powierzchni ciała każdej mrówki, a następnie wprowadzili powstałe roztwory do zawiesiny bakteryjnej. Okazało się, że dwanaście z 20 gatunków mrówek miało jakiś środek przeciwdrobnoustrojowy na swoich egzoszkieletach, podczas gdy pozostałe osiem gatunków nie wykazywało takiej obrony.

„Myśleliśmy, że każdy gatunek mrówki wytworzy przynajmniej jakiś rodzaj środka przeciwdrobnoustrojowego” - mówi Penick. „Zamiast tego wydaje się, że wiele gatunków znalazło alternatywne sposoby zapobiegania infekcjom, które nie polegają na chemikaliach przeciwdrobnoustrojowych”.

Są to nadal wstępne badania, zauważają autorzy badania, i zostały ograniczone przez zastosowanie pojedynczego czynnika bakteryjnego. Zauważają, że potrzebne będą dalsze badania, aby zobaczyć, jak mrówki reagują na szerszy zakres patogenów bakteryjnych.

11. Mrówki mogą podnieść do 5000 razy masę ciała

Mikroskopy w szyjach mrówek pomagają im unieść nawet 5000 razy więcej niż masa ciała. (Zdjęcie: Shutterstock)

Być może słyszałeś, że mrówki mogą unieść 10, 50 lub 100 razy więcej niż ich masa ciała. Każdy z nich byłby imponujący, nawet jeśli duża część ich siły wynika z ich małych ciał. Ale według badań z 2014 r. Mrówki mogą podnieść znacznie więcej, niż się spodziewaliśmy: oszałamiające od 3400 do 5000 razy więcej niż ich masa ciała.

„Mrówki to imponujące układy mechaniczne - naprawdę zdumiewające” - powiedział w oświadczeniu współautor i profesor inżynierii z Ohio State University Carlos Castro. „Zanim zaczęliśmy, oszacowaliśmy nieco ostrożnie, że mogą wytrzymać 1000-krotność swojej wagi i okazało się, że jest znacznie więcej”.

Aby ocenić siłę mrówek, badacze sfotografowali szyje owadów za pomocą maszyny mikro-CT i umieścili je w specjalnie zaprojektowanej wirówce. (Użyli mrowisk kopiecowych Allegheny, popularnego gatunku amerykańskiego, który nie jest szczególnie znany ze swojej siły.) Podczas gdy wirówka symulowała nacisk związany z przenoszeniem dużego obciążenia, skany mikro-CT ujawniły, jak mrówki przenoszą tyle ciężaru: Każda część głowy Staw szyi i klatki piersiowej ma inną teksturę, z drobnymi strukturami przypominającymi guzki i włosy.

Te struktury w mikroskali „mogą regulować sposób, w jaki tkanka miękka i twardy egzoszkielet łączą się, aby zminimalizować naprężenia i zoptymalizować funkcje mechaniczne” - powiedział Castro. „Mogą wytwarzać tarcie lub podpierać jedną ruchomą część przeciw drugiej”.

12. Mrówki mogą pomóc ludzkim rolnikom zarabiać pieniądze

Mrówki tkackie mogą nie tylko chronić uprawy drzew przed szkodnikami, ale mogą również poprawić jakość produktów. (Zdjęcie: Rushen / Flickr)

Ludzie często postrzegają mrówki jako szkodniki. Jednak zgodnie z przeglądem badań z 2015 r. Niektóre rodzaje mrówek mogą zwalczać szkodniki rolnicze tak skutecznie, jak syntetyczne pestycydy - z tym, że są bardziej opłacalne i ogólnie bezpieczniejsze.

Przegląd obejmował ponad 70 badań na dziesiątkach szkodników upraw, koncentrując się głównie na działaniu tropikalnego rodzaju zamieszkującego drzewa, znanego jako mrówki tkackie. Ponieważ żyją w koronach drzew żywicielskich, w pobliżu owoców i kwiatów, które wymagają ochrony, mrówki tkackie mają naturalną tendencję do kontrolowania populacji szkodników w sadach.

Jedno z badań wykazało 49 procent wyższe plony w nerkowcach strzeżonych przez mrówki tkackie niż w drzewach poddanych działaniu pestycydów. Rolnicy otrzymywali również nerkowce wyższej jakości z drzew mrówek, co daje 71% wyższy dochód netto. Nie wszystkie uprawy przyniosły tak dramatyczne wyniki, ale badania nad ponad 50 szkodnikami sugerują, że mrówki mogą chronić uprawy, w tym kakao, cytrusy i olej palmowy, co najmniej tak skutecznie, jak pestycydy.

A pomoc ogrodnicza nie ogranicza się do mrówek tkackich. Wiele gatunków mrówek może przynosić korzyści rolnikom, ogrodnikom i właścicielom domów, pomimo ich zamiłowania do ochrony mszyc ssących sok. Na przykład mrówki tworzą i napowietrzają glebę, a zdrowe populacje rodzimych mrówek mogą regulować różne szkodniki, takie jak muchy, pchły i płocie.

13. Kolonie stosują podział pracy

Naukowcy od lat wiedzą, że mrówki dobrze ze sobą współpracują, niezależnie od tego, czy budują mosty, czy zbierają żywność. Ale dlaczego wydaje się, że mrówki nigdy nie konkurują ze sobą o przetrwanie, tak jak inne zwierzęta, a nawet ludzie?

Zespół naukowców z Rockefeller University przez 40 dni badał grupy klonalnych mrówek najeźdźców w warunkach laboratoryjnych, aby obserwować ich podział pracy. Wybrali tego rodzaju mrówki, ponieważ nie mają królowej i mogą rozmnażać się bezpłciowo, co oznacza, że ​​mrówki mogą składać jaja bez zapłodnienia.

Badacze wzięli kilka kolonii i pomalowali kolorowe kropki na każdej z nich w celu identyfikacji. Rozmiary kolonii wahały się od jednej mrówki do 16 z taką samą ilością larw. Naukowcy zauważyli, że im większa jest kolonia, tym bardziej widoczny był podział pracy - nawet dla kolonii, w której jest tylko sześć mrówek.

„Można by założyć, że przynajmniej na początku takie osoby powinny konkurować o zasoby, a nie dzielić zadania i uzupełniać się nawzajem. Ale tutaj pokazujemy, że nawet małe grupy bardzo podobnych jednostek mogą same poradzić sobie znacznie lepiej niż jednostki, i ten podział siły roboczej mogą pojawić się w sposób samoorganizujący się niemal natychmiast ”- mówi Inverse Daniel Kronauer, współautor badań i profesor ewolucji społecznej na Rockefeller University. „Niekoniecznie tego bym się spodziewał, a to oznacza, że ​​życie grupowe może ewoluować dość łatwo”.

Zespół doszedł do wniosku, że mrówki wykazują niekoniecznie indywidualne, wysoce inteligentne zachowanie, ale raczej równomiernie rozłożone umiejętności rozwiązywania problemów.

„Oznacza to, że fascynujące właściwości, które obserwujemy na poziomie grupy, wynikają z lokalnych interakcji między dość prostymi osobami i ich środowiskiem” - mówi Kronauer. „Żadna pojedyncza mrówka nie ma ogólnego planu tego, co powinna zrobić kolonia”.

***

Plusy i minusy mrówek różnią się znacznie w zależności od gatunku i ustawienia - mrówki argentyńskie są inwazyjnymi szkodnikami w wielu miejscach, na przykład, ale ważnym gatunkiem rodzimym w niektórych lasach Ameryki Południowej. Większość mrówek przynajmniej pośrednio przynosi korzyści ludziom w ich naturalnych siedliskach, wykonując trudne do zobaczenia prace, takie jak ubijanie gleby i rozsiewanie nasion roślin. Mogą również pomóc nam udoskonalić naszą technologię dzięki biomimikrii, od zbiorowego zachowania, które informuje robotykę roju, po stawy szyi, które inspirują silniejszy statek kosmiczny.

Niezależnie od kontekstu jedno jest pewne: błędem jest przeoczenie mrówek.

Notka redaktora: Ta historia została zaktualizowana od czasu jej pierwotnej publikacji w kwietniu 2016 r.

Podobne Artykuły