Formica polyctena | |
---|---|
Статус сохранения | |
. Под угрозой (МСОП 2.3 ) | |
Scientific классификация | |
Царство: | Animalia |
Тип: | Arthropoda |
Класс: | Insecta |
Отряд: | Hymenoptera |
Семья: | Formicidae |
Род : | Formica |
Виды: | F. polyctena |
Биномиальное название | |
Formica polyctena . Förster, 1850 |
Formica polyctena - это вид европейских красных древесных муравьев в роду Formica и большое семейство Formicidae. Этот вид был впервые описан Арнольдом Ферстером в 1850 году. Он встречается во многих европейских странах. Это эусоциальный вид, у которого есть отчетливая кастовая система бесплодных рабочих и очень небольшая репродуктивная каста. У муравьев есть генетический сигнал, который позволяет им определять, какие другие муравьи являются членами их гнезда, а какие - чужими. При столкновении с этими типами иноземных захватчиков F. polyctena оснащена системой активации сигнализации. Он может выделять феромоны, которые могут вызывать реакцию тревоги у других ближайших муравьев.
Он находится в Австрии, Бельгии, Болгарии, Чехия, Финляндия, Франция, Германия, Венгрия, Италия, Латвия, Литва, Люксембург, Нидерланды, Норвегия, Польша, Румыния, Россия, Сербия и Черногория, Словакия, Испания, Швеция, Швейцария и Украина.
Formica polyctena как многие ant, w asp и пчелы виды, отображает эусоциальную систему. Эусоциальные насекомые характеризуются совместным уходом за молодняком среди членов колонии, отдельными кастовыми системами, в которых некоторые особи размножаются, а большинство особей являются бесплодными помощниками, и перекрывающимися поколениями, поэтому мать, взрослое потомство и незрелое потомство живут одновременно. В эусоциальной колонии человеку присваивается специализированная каста до того, как он становится репродуктивно зрелым, что отличает его в поведении от других каст. Красные древесные муравьи обладают всеми этими характеристиками: королевы и самцы составляют репродуктивную касту, а бесплодные рабочие самки помогают в уходе за выводком и содержании колонии.
Рабочими в колониях муравьев обычно являются бесплодные самки, не способные к размножению. F. polyctena соответствует этой модели с почти полностью стерильными рабочими, которые не откладывают яйца. Это контрастирует с другими видами Formica, у которых есть рабочие, которые действительно размножаются, нарушая эусоциальную систему. Высокая доля бесплодия рабочих у F. polyctena указывает на строгую облигатную полигинную структуру колонии, которая, скорее всего, допускает стабильную моноколониальность или кооперацию нескольких гнезд. Другими словами, у рабочих нет возможности нарушить строгую социальную сегрегацию воспроизводства путем воспроизводства самих себя. Таким образом, они поддерживают сотрудничество нескольких маток и нескольких гнезд, что может быть невыгодным для их генов, поскольку они действуют альтруистически по отношению к не родственникам.
В колониях F. polyctena появляются быть отдельной группой назначенных рабочих-собирателей. Количество собирателей коррелирует с размером колонии. Собиратели также, как правило, работают старшего возраста. Однако, если фуражиры потеряны или умирают, их могут заменить другие рабочие из гнезда, что указывает на некоторую гибкость в назначенных ролях в колонии. Эти замещающие рабочие имеют более короткую ожидаемую продолжительность жизни в качестве собирателей, что указывает на то, что с возрастом рабочих может произойти некоторое физиологическое развитие, которое позволит им быть эффективными собирателями.
Для предотвращения дорогостоящих конфликт между товарищами по гнезду или непроизвольно альтруистическое поведение по отношению к муравьям из чужого гнезда, отдельные муравьи должны различать своих собратьев по гнезду и иностранцев. Было продемонстрировано, что Formica polyctena использует генетически обусловленные сигналы как механизм распознавания сородичей. Поскольку F. polyctena, как и все виды муравьев, живет в колониях с высокой генетической родственностью, этот тип механизма может быть успешным для различения колоний. Бей, Нойман и Мориц провели исследование, в котором пары муравьев из разных гнезд представляли друг другу, чтобы узнать, борются ли они, терпят или избегают друг друга. Пары муравьев из одних и тех же гнезд были введены в качестве контроля. Также было измерено генетическое сходство между этими муравьями. Между антагонистическим поведением и генетическим несходством существовала сильная положительная корреляция. Таким образом, муравьи F. polyctena, скорее всего, узнают своих коллег по работе по некоему генетически продуцированному сигналу. Популяции гнезд, находящиеся в непосредственной близости друг от друга, не обязательно демонстрировали чрезвычайно агрессивное или пассивное поведение по отношению друг к другу, что указывает на то, что близость гнезда не влияет на распознавание. Кроме того, расстояние между гнездами не коррелировало с генетическим сходством. По сути, F. polyctena адаптировала некоторую форму генетически обусловленной подсказки, которая позволяет сородичам различать друг друга и чужеродных особей. Бей, Нойман и Мориц полагают, что эти генетические сигналы действуют, чтобы держать колонии гнезд отдельно в однородной среде, которая не предлагает никаких других стратегий распознавания сородичей.
Поведение тревоги может быть вызвано в Formica polyctena посредством выброс феромонов. Когда муравьи сталкиваются с определенным феромоном, они подходят к источнику с широко открытыми челюстями, как будто сталкиваясь с угрозой. В частности, у F. polyctena эти химические сигналы тревоги вызывают реакцию не только в пределах гнезда, но и на маршрутах кормления. В частности, муравьиная кислота, распыляемая муравьями при нападении, может вызывать реакцию тревоги хищника у ближайших муравьев, собирая подкрепление для нападения на хищника. Таким образом, муравьиная кислота служит химическим оружием против хищников и сигналом тревоги для F. polyctena.
Из-за тесного проживания людей в колонии F. polyctena, болезни могут быстро распространяться, нанося значительный ущерб населению колонии. Таким образом, F. polyctena разработала ответные меры по борьбе с распространением болезни. Когда у отдельного муравья развивается иммунный ответ на какое-то заболевание, другие рабочие могут это почувствовать. Рабочие уменьшают обмен жидкости изо рта в рот и предотвращают перемещение инфицированного человека. Здоровые рабочие также увеличивают контакт с усиками и уход за инфицированным муравьем. Считается, что это либо удаляет из муравья патогены, которые могут вызвать такой иммунный ответ, либо действует как «социальная вакцинация». Обер и Ричард предложили эту модель социальной вакцинации, в которой они утверждают, что если товарищи по гнезду ухаживают за инфицированным муравьем, они будут подвергаться воздействию небольшого количества патогенов или молекул, которые могут вызвать иммунный ответ у здоровых людей. По сути, у здоровых людей развивается устойчивость к патогенам, переносимым инфицированным человеком, до того, как патогены смогут распространиться и заразить их.
F. polyctena ведут войны с соседними колониями. Во время войны любые мертвые муравьи съедаются колониями. Эти войны происходят при нехватке пищи, обычно в весенние месяцы, чтобы колонии могли эффективно прокормить новое поколение муравьев. Старые рабочие обычно участвуют в этих войнах из-за более низкой продолжительности жизни, чем молодые рабочие. Весенние войны позволяют колониям производить новые поколения, состоящие в основном из репродуктивных особей (маток и самцов), а не рабочих. Вместо этого редкие войны летом и осенью производят пищу для новых поколений рабочих. У этих молодых рабочих больше шансов пережить зиму, чем у старых рабочих, погибших на войнах. По сути, колонии перерабатывают свои пищевые ресурсы в форме рабочих. Старые рабочие умирают и съедаются, чтобы дать начало репродуктивным или новым рабочим. Даже если колония «проигрывает» войну и есть чистая потеря рабочих, воюющие по-прежнему обеспечивают пищу и, таким образом, приносят пользу колонии. Однако каннибализм не является эффективным источником пищи, если другие пищевые ресурсы не скудны, поскольку одному новому человеку требуется больше пищи, чем может обеспечить организм другого человека.
Хакку и Хемерик изучили влияние распространения личинок киновари (Tyria jacobaeae) на хищничество F. polyctena. Они обнаружили, что на земле муравьи охотятся больше на личинок, чем на растения. Муравьи также чаще охотились на личинок, которые были сосредоточены группами, а не на равномерно распределенных. Скорее всего, это связано с общением между муравьями, когда один работник обнаруживает пищу, например, группу личинок, она предупреждает коллег.
F. polyctena, среди других социальных насекомых, разработала стратегии по поддержанию стабильной температуры внутри гнезда, несмотря на колебания температуры снаружи. Влага в гнезде, солнечное излучение, тепло, выделяемое в результате метаболической деятельности рабочих, и микробная активность в материале гнезда - все это способствует терморегуляции гнезда. Стабильная температура особенно важна для скорости развития личинок и куколок в гнезде. Кроме того, было высказано предположение, что особая конструкция гнезд F. polyctena позволяет им иметь превосходную теплоемкость, несмотря на их низкую плотность и материалы с низкой теплоемкостью. По сути, внешний слой гнезд состоит из хвои, сока и почек, которые поглощают большое количество солнечной радиации. Внутреннее ядро гнезда состоит в основном из веток, которые действуют как тепловая «губка», в которую отводится внешнее тепло.
Влага, солнечное излучение, тепло, выделяемое метаболическая активность рабочих и микробная активность в материале гнезда - все это способствует терморегуляции гнезда. Сухие открытые гнезда F. polyctena имеют более высокую температуру в течение вечера, но медленно теряют тепло в течение ночи. Это колебание связано с солнечным излучением, поглощаемым гнездом и рабочими в течение дня. Когда рабочие возвращаются вечером, у них высокая температура тела из-за кормления на солнце, что согревает внутренности гнезда. Сухие гнезда имеют низкую температуру внешней поверхности в ночное время, что указывает на то, что физический материал гнезда эффективно сохраняет большую часть тепла, полученного в течение дня. Кроме того, поскольку эти рабочие метаболизируются, они выделяют тепло в результате этого процесса и противодействуют потере тепла из гнезда в течение ночи.
Влажные затененные гнезда показывают дневную температуру, отличную от сухие гнезда из-за разных условий. По вечерам температура в гнезде понижается, а с наступлением ночи повышается. Солнечное излучение не приносит много тепла гнезду. Кроме того, материал гнезда не является эффективным изолятором, как сухой материал гнезда. Влажные гнезда имеют высокую температуру внешней поверхности в ночное время. Вместо этого они полагаются на другой любопытный механизм, чтобы согреть гнездо: микробная активность во влажном материале гнезда. Поскольку рабочие внутри гнезда в вечернее время повышают температуру окружающей среды, увеличивается активность микробов, которые нагревают гнездо. Действительно, микробная активность в материале гнезд намного выше, чем в окружающей лесной подстилке. В сухих гнездах микробная активность не наблюдается, поскольку микробам требуется вода. Однако, несмотря на эту адаптацию, влажные гнезда в среднем имеют более низкую внутреннюю температуру, чем сухие.
Температура в гнездах Formica polyctena также колеблется в зависимости от сезона. Весной наблюдается резкое увеличение теплопродукции материала гнезда, а затем более постепенное снижение осенью. Это соответствует активности муравьев в течение года. Возможно, что строительная деятельность муравьев способствует вентиляции и обеспечивает оптимальные условия питания для микробной активности, увеличивая выработку тепла в гнезде намного больше, чем сами муравьи.