Cultivarea plantelor, creșterea animalelor domestice, expedițiile militare și sclavia sunt, la prima vedere, luate drept privilegii pentru noi, oamenii. Începuturile agriculturii datează de la aproximativ 10.000 î.Hr., când vânătorul uman a început să țină animale tinere în captivitate și a început să crească predecesorii cerealelor actuale în pădurea defrișată.
Deși dimensiunea furnicilor este de obicei de câțiva milimetri (sau de câțiva centimetri), acestea sunt unul dintre cele mai dominante grupuri de organisme de pe uscat. Ele apar aproape peste tot - cu excepția câtorva insule inospitaliere și a zonelor prea reci de pe toate continentele, cu excepția Antarcticii. Locuiesc sub pământ la cele mai înalte niveluri ale pădurii, în deșert și în pădurea de conifere și se spune că toate furnicile de pe Pământ cântăresc cam la fel ca toți oamenii. Vă puteți face o idee despre cantitatea lor, deoarece o furnică medie cântărește 1 până la 5 grame. În pădurea tropicală amazoniană, greutatea uscată (greutatea corporală după evaporarea apei) a furnicilor este de patru ori mai mare decât greutatea uscată a vertebratelor terestre și reprezintă jumătate din biomasa insectelor de pe Pământ (greutatea tuturor furnicilor este aceeași cu greutatea alți indivizi din toate speciile de insecte). Pentru comparație - sunt cunoscute aproximativ 750.000 de specii de insecte, iar furnicile alcătuiesc doar 9.500 de specii.
EUSOCIALITATE ȘI DETERMINARE DE GEN
Furnicile, alături de termite și unele specii de albine și topoare, sunt reprezentanți tipici ai insectelor eusociale. Pentru ca un organism să fie eusocial, acesta trebuie să îndeplinească trei condiții de bază - adulții au grijă de tineri, mai multe generații adulte trăiesc împreună într-o singură colonie și există o diviziune a muncii între membrii coloniei. O altă caracteristică tipică, dar neesențială, a organismelor eusociale este aceea că comunitatea lor este împărțită într-o castă care se reproduce și una care nu se reproduce. Dintre femele, numai regina se reproduce, iar muncitorii au grijă de descendenții ei, surorile și frații lor. La prima vedere, din punctul de vedere al evoluției, pare ilogic faptul că un astfel de comportament a evoluat și persistă. Scopul indivizilor ar trebui să fie să transmită informațiile lor genetice următoarei generații cât mai eficient posibil, iar cei care nu se reproduc nu transmit nimic.
În cazul furnicilor (precum și al albinelor și viespilor), apariția eusocialității și a castei nereproductive a fost facilitată de așa-numita sexul haplodiploid în aceste organisme. Femelele (caprifoi și mătci) ies din ouă fertilizate și, prin urmare, au un număr normal, diploid de cromozomi (au două seturi de cromozomi - unul de la tată și unul de la mamă). În schimb, masculii provin din ouă de matcă nefertilizate, care conțin doar jumătate din numărul de cromozomi, deoarece există o lipsă de echipament genetic de la tată. Prin urmare, sunt haploizi - au un set de cromozomi de la mamă. Pur și simplu, sexul unei persoane este determinat de numărul de cromozomi.
Dacă surorile muncitorilor au același tată, ambele moștenesc toate echipamentele sale genetice (un set de cromozomi) și fiecare dintre ele are un set suplimentar de cromozomi de la mamă. Deoarece o mamă are două seturi de cromozomi, cele două fiice ale ei vor moșteni de la ea fie același set, fie una va primi un set și celălalt celălalt. Prin urmare, cele două surori au 50% din componența lor genetică complet identică (de la tată) și restul de 50% (de la mamă) în aproximativ jumătate din cazuri sunt identice și în jumătate din cazuri sunt diferite. Așadar, cele două surori împărtășesc în medie 75% din informațiile lor genetice. În schimb, o fiică moștenește doar 50% din informațiile genetice de la mama ei, astfel încât surorile sunt mai înrudite decât o mamă cu o fiică. Prin urmare, din punctul de vedere al transferului cât mai multor gene proprii posibil la generația următoare, este mai avantajos pentru muncitoare să o ajute pe mamă cu creșterea propriilor surori, astfel încât să trăiască cât mai multe tinere regine vârsta reproducerii. De exemplu, la oameni este diferit - bărbații și femeile sunt diploizi și, prin urmare, frații și părinții și descendenții împărtășesc în medie 50% din informațiile genetice.
Determinarea sexului haplodiploid
REGINA ȘI COLONIA SA
Furnicile agricole
Un exemplu de colonie în care lucrătorii au dimensiuni diferite și au roluri diferite este comunitatea furnicilor din genul Atta. Aceste furnici colectează fragmente de frunze pentru a „hrăni” ciuperca pe care o cresc în furnicarul lor. Se hrănesc singuri cu el și este vital pentru ei. Înainte de zborul nunții, tânăra regină pune un mănunchi de hife de ciuperci într-un buzunar de la baza gurii și apoi „le introduce” într-o cameră din noul furnicar. Acest lucru asigură aprovizionarea cu alimente pentru viitoarea colonie.
Indivizi de dimensiuni diferite în colonia de furnici Atta
(cea mai mare este o regină cu aripi)
O mare parte din viața coloniei, care poate fi formată din 5 până la 8 milioane de indivizi, se învârte în jurul îngrijirii gurii lor. Lucrătorii sunt împărțiți în șase grupe în funcție de mărime și funcție. Cei mai mari sunt soldații care apără colonia. Al doilea ca mărime „decupează” bucăți de frunze proaspete și le aduce în cuib. Dacă acești lucrători ar fi la fel de mari ca oamenii, ar transporta o sarcină de 300 kg pe o distanță de aproximativ 15 km cu o viteză de 26 km/h de mai multe ori pe noapte sau pe zi. Chiar și lucrătorii mai mici „taie” bucățile de frunze livrate în bucăți cu diametrul de 1 mm. De la ei, muncitori chiar mai mici zdrobesc aceste bucăți și formează bile umede din ele, pe care le stivuiesc. Alții smulg bucăți de hife din locurile în care ciuperca se înrăutățește și le așează pe substrat proaspăt. Iar cei mai mici lucrători, care trec și prin cele mai înguste canale ale substratului de la frunze, curăță suprafața ciupercii prin lins și smulg sporii și hifele altor specii de ciuperci. Puteți vedea această colonie în timp ce lucrați la videoclipul de pe pagină
Furnicile Atta cu bucăți de frunze pentru gură
Furnicile Pseudomyrmex trăiesc în regiunile tropicale din America de Sud și Centrală în simbioză foarte strânsă cu salcâmii. Furnicile de salcâm „cresc” și le îngrijesc pentru că le oferă hrană și un cămin. Locuiesc în spini cărnoși aspri, unde au hrana la vârful degetelor - la baza frunzelor există nectare care secretă lichid de zahăr și la capetele frunzelor salcâmul formează bile hrănitoare numite corpurile centurii. Pentru mijloacele lor de trai, este suficient ca furnicile să se hrănească cu lichid de zahăr și corpuri de centură și, ca „semn de recunoștință”, protejează salcâmul de insecte și alți artropode care îl deteriorează, iar pe o rază de 40 cm în jurul său distrug toate plantele care încep să crească acolo. Cercetătorii au descoperit că atunci când vor scoate furnicile dintr-un salcâm, acesta va fi în curând deteriorat de dăunători de insecte și acoperit de specii de plante concurente. Salcâmii cu furnici sunt incomparabil mai buni.
În agricultură, furnicile se angajează nu numai în producția de plante (și fungice), ci și în producția animală. Mai multe specii de furnici trăiesc în simbioză cu insectele care se hrănesc cu alimente vegetale. Este o simbioză (coabitarea) care implică hrană, deci se numește trofobioză. De exemplu, furnicile „cresc” afide, viermi și omizi ale unor fluturi, care le asigură secrețiile lor de zahăr, mierea ca hrană. Furnicile nu sunt singurele care se hrănesc cu mierea - cea mai mare parte a mierii pe care o consumăm provine din mierea, care este colectată de albine de pe suprafața copacilor și a arbuștilor (și nu din nectarul florilor, așa cum se spune de obicei). În schimb, furnicile își protejează trofobionții de prădători sau paraziți care ar depune ouă în corpul lor, uneori le vor construi adăposturi din lut sau hârtie sau le vor accepta ca membri cu drepturi depline ale coloniilor lor. De asemenea, le pot muta dintr-un loc în altul, oferindu-le o sursă de hrană proaspătă.
Un exemplu este furnicile Dolichoderus cuspidatus, care trăiesc în vârfurile copacilor din pădurile tropicale împreună cu „turmele” lor de viermi din genul Malaicoccus, ca triburi nomade nomade cu turme de vite. Viermii se hrănesc cu pulpa copacilor și furnicile încearcă întotdeauna să le transporte în locuri noi unde lăstarii tineri de plante sunt bogate în pulpă. Viermii trăiesc cu furnici în cuib, ceea ce este, de asemenea, ciudat, deoarece zidurile sale sunt alcătuite din corpurile lucrătorilor prinși unul după altul. Când există un semn de pericol, furnicile duc repede viermii de la „pășuni” la siguranța cuibului.
SCLAVI, PREDATORI ȘI PARAZITI
Unele furnici au un stil de viață diferit de fermierii lor afiliați - sunt vânători capabili să prindă pradă până la dimensiunea unei broaște. Mâncarea lor este de obicei diverse artropode, dar îndrăznesc să mănânc și mici vertebrate. Astfel de furnici trăiesc de obicei la fel ca „păstorii” de viermi din cuiburile care sunt formate din corpurile lucrătorilor. Când există o vizibilitate suficientă în exterior, cuibul se „răspândește” în împrejurimi și furnicile merg la vânătoare în imensa carne. Acestea se desfășoară în fluxuri sau într-o distanță în formă de evantai, ciupesc prada și, dacă este necesar, o sparg. Când rămân fără resurse în jurul cuibului lor, se mută în altă parte. Nu trebuie să ne facem griji cu privire la astfel de furnici în țara noastră, ele trăind în principal în regiunile tropicale din America Centrală și de Sud, Asia și Africa.
Un alt grup de furnici vânează pupele altor furnici - nu numai pentru hrană, ci ca sclavi. Când muncitorii ies din cască, își servesc sclavii ca surori până la moarte. Cel mai faimos sclav este genul Polyergus, reprezentat în Europa Centrală de specia Polyergus rufescens. Aceste furnici nu sunt capabile să construiască cuiburi, să-și procure hrană sau să-și îngrijească descendenții, sunt complet dependenți de sclavii lor Formica. Raidul lor are loc invadând intrarea în furnicar, folosind mușcături pentru a ucide pe toți cei care le rezistă, furându-le căștile și luându-i în grija sclavilor adulți.
Pentru furnici, comunicarea prin miros este deosebit de importantă (ochii sunt mult mai puțin controlați), deci nu este dificil să-i înșeli. Este suficient să se producă parfumul potrivit, care este utilizat de mai mulți paraziți - acarieni, milipede, muște, viespi și gândaci. Larvele gândacului Atemeles pubicolis trăiesc în furnicile frecventei noastre furnici forestiere din specia Formica polyctena, unde furnicile au grijă de ele ca pe urmașii lor. Acest lucru se datorează faptului că larvele folosesc aceleași semnale mecanice și chimice ca și larvele furnicilor, de exemplu atunci când cerșesc hrană. Singura diferență este că o fac mai intens și, prin urmare, rămân fără mai multă mâncare. Muncitorii nu observă deloc că larva gândacului arată complet diferită de larva furnicilor.
Furnică tipică de pădure Formica polyctena
Un alt gândac, specia Amphotis marginata, „atacă” furnicile și face aceleași mișcări ca și lucrătorii atunci când doresc ca un alt muncitor să le dea o bucată de mâncare pe care a mâncat-o (acest lucru este frecvent în rândul furnicilor). Un alt exemplu de parazitism este acarianul Macrocheles rettenmeyeri, care simte hemolimfa din piciorul din spate al soldaților speciei de furnici Eciton dulcis. Acarianul are aproape dimensiunea unui picior și permite furnicii să meargă cu el și să-l folosească ca o extensie a piciorului.
CLIMATIZARE, ANTIBIOTICE ȘI ALTE RECUPERĂRI
Viața furnicilor este făcută mai plăcută de diferite „realizări tehnice”.caracteristică oamenilor. Inutil să spun că furnicile au inventat totul mult mai devreme decât noi și de multe ori funcționează mai bine pentru ele. Și totul se bazează pe natură. De exemplu, problema temperaturii - furnicile au nevoie de un mediu relativ cald pentru viața lor. Cu excepția locuirii în zone reci, care sunt active chiar și la 10 ° C, temperatura optimă pentru majoritatea furnicilor este peste 20 ° C. În zonele reci, este important ca larvele să se încălzească, astfel încât coloniile trăiesc adesea sub scoarța ramurilor și copacilor putreziți sau sub stânci. Pietrele plate uscate, cu o suprafață mare expusă la soare, se încălzesc relativ repede, iar solul de sub și din jurul lor se încălzește mai repede decât solul gol. Datorită temperaturii mai ridicate, furnicile pot fi active mai devreme în primăvară și pot crește descendenții mai devreme. Cuiburile deluroase ale furnicilor de pădure care trăiesc în pădurile noastre au un efect de temperatură similar. Stratul exterior al solului este diferit de interior și protejează furnicarul de pierderea de căldură și umiditate. Suprafața crescută a furnicarului crește cantitatea de căldură absorbită, iar acest lucru este sporit și de faptul că furnicarul are o pantă mai ușoară pe partea de sud.
Nu numai frigul, ci și prea multă căldură dăunează furnicilor. Prin urmare, furnicile din deșert construiesc adesea cuiburi adânci în subteran, unde temperatura poate ajunge la 50 ° C în timpul zilei, unde temperatura este acceptabilă și stabilă în orice moment. Din cuiburile subterane ale unor specii, precum cultivatorul de ciuperci din genul Atta, coșurile de fum duc la suprafață, prin care curge aer cald și dioxid de carbon expirat. Prin alte coșuri de fum curge aer proaspăt mai rece. Întreaga ventilație este acționată de aer cald diferit în camere cu un burete și deșeuri de grădină. Un videoclip interesant în care puteți vedea cum arată un oraș subteran de furnici poate fi găsit pe site-ul web
Seceta excesivă poate fi o altă problemă, deoarece furnicile necesită adesea umiditate mai mare în furnicul lor decât în mediul înconjurător. Prin urmare, au diferite metode pentru umidificarea aerului din casa lor. Una dintre ele este cea folosită de furnicile din specia Pachycondyla villosa din America Centrală și de Sud. Ei colectează apă din roua din gură și o aduc la cuib, pe drum pot să o bea încă de la alți muncitori. Conectează larvele cu apa rămasă, freacă pupele și pământul în furnicar.
La fel ca oamenii, furnicile încearcă să-și accelereze transportul, mai ales atunci când se hrănesc pentru descendenții lor flămânzi. Acestea sunt încetinite de nereguli de suprafață, pe care le aliniază pur și simplu - cu corpul lor. Unii indivizi umple literalmente găurile cu corpul lor, accelerând mișcarea întregii mase de furnici. După trecerea grupului, furnica iese din groapă și se alătură celorlalți.
Furnicile Atta caută mâncare pentru gură
Mulți ani, oamenii de știință s-au întrebat cum este posibil să nu existe dăunători în grădinile de ciuperci ale furnicilor Atta, nici animale, nici plante, nici altele. În timpul îndepărtării experimentale a furnicilor din cuib, ciuperca a fost complet acoperită cu mucegaiuri agresive și alte ciuperci în câteva zile. Au observat că unele furnici din colonie purtau o acoperire albă despre care se credea că este o secreție de semnificație nedeterminată. Cu toate acestea, când au pus-o la microscop, au descoperit că secreția era de fapt vie - era o colonie de bacterii. Astfel de bacterii care produc jumătate din antibioticele utilizate în medicina umană. Furnicile folosesc antibiotice pentru a-și proteja grădinile de ciuperci de aproximativ 50 de milioane de ani. Și pentru că bacteriile se dezvoltă tot timpul împreună cu ciupercile dăunătoare, ciuperca nu poate dezvolta rezistență la ele, ceea ce este adesea o complicație atunci când se utilizează antibioticele noastre.
În cele din urmă, există un lucru interesant. Deși furnicile par la fel la prima vedere, există diferențe uriașe între ele, de exemplu în ceea ce privește mărimea. Întreaga colonie a celei mai mici furnici din genul Brachymyrmex, care are doar puțin peste 1 mm, s-ar încadra în capul unui soldat din cea mai mare specie de furnică Camponotus gigas, de aproape 3 cm.