Научные факты о муравьях, которые вас потрясут

Муравьи — самые многочисленные насекомые на Земле

По подсчетам одного из самых уважаемых мирмекологов в мире Эдварда Уилсона, сегодня на Земле живет от 1 до 10 квадриллионов особей муравьев, или от 10 до 15 единиц мощности от 10 до 16 единиц отдельных муравьев.
удивительно, но факт: на каждого живого человека приходится около миллиона таких существ, а их общая масса примерно равна общей массе всех людей.
На тихоокеанском острове Рождества насчитывается около 2200 муравьев и 10 гнезд на квадратный метр поверхности почвы. А, например, в саваннах Западной Африки на каждый квадратный километр поверхности приходится 2 миллиарда муравьев и 740 000 гнезд!
Никакая другая группа насекомых не достигает такой численности и плотности населения.

Описание семейства

Муравьи — наиболее эволюционно развитое семейство насекомых с точки зрения этологии, экологии и физиологии. Их семьи представляют собой сложные социальные группы с разделением труда и развитыми системами общения и самоорганизации, которые позволяют людям координировать свои действия при выполнении задач, которые не под силу человеку. Некоторые виды муравьев обладают развитым «языком» и способны передавать сложную информацию. Кроме того, многие виды муравьев поддерживают высокоразвитые симбиотические отношения с другими насекомыми, грибами, бактериями и растениями.

Преимущества, предлагаемые муравьям в результате сотрудничества, сделали их сегодня доминирующей группой членистоногих. Так, на 1 км² саванны в Кот-д’Ивуаре (Африка) обитает почти 2 миллиарда особей муравьев, образующих около 740 тысяч колоний. Наряду с термитами (еще одна большая группа социальных насекомых) муравьи составляют треть общей биомассы наземных животных в тропических лесах Амазонки. Итак, при средней плотности населения 800 миллионов муравьев и 100 миллионов термитов на квадратный километр, вместе они весят только половину всех других наземных животных в этом тропическом лесу. В зонах умеренного климата их меньше. На площади 8 км2 во Флориде найдено 76 видов муравьев 30 родов, а на площади 5,5 км2 в Мичигане — 87 видов 23 родов.

Размеры представителей семейства разнообразны: от 1 до 30-50 мм и более. Некоторые из более мелких муравьев включают представителей родов Monomorium (рабочие 1-2 мм, самки и самцы 3-4 мм), Mycetophylax (1-3 мм) и Cyphomyrmex (1,5-3 мм), а также вид Leptothorax minutissimus — эндемик США, Leptothorax curvispinosus паразитирует в колониях муравьев и достигает в длину до 3 мм.

Одним из самых крупных представителей семейства является вид Camponotus gigas, размер рабочих у которого около 20 мм, самцов — 18,3 мм, солдатиков — 28,1 мм, матки — до 31,3 мм. Самыми крупными муравьями являются также гигантская динопонера (Dinoponera gigantea) и Paraponera clavata, длина которых достигает 25-30 мм. Самцы африканского рода Dorylus могут достигать длины до 3 см, а королевы (королевы) в малоподвижной фазе во время созревания яйца имеют сильно увеличенный физико-желудочный брюшко, а общая длина до 5 см больше в истории — это окаменелости муравьев рода Formicium. Их самки достигали 7 см в длину, а их крылья имели раскрытие до 15 см.

Морфология и анатомия

Строение рабочего муравья (Pachycondyla verenae) 1 жгутик антенны 2 скапус антенны 3 лобные доли 4 усиковая ямка 5 наличник 6 мандибулы 7 переднеспинка 8 затылок 9 сложный глаз 10 щиток 11 мезонотум 12 среднее грудное дыхальце 13 анэпистернит 14 метастерно 15 Retrolega 16 18 конус 18b отверстие 19 черешок 20 постпезиус 21 тергиты брюшка 22 брюшной стернит 23 жало 24 бедро 25 голень 26 коготки 27 шпора 28 предплюсна 29 катапистернит 30 тазик 31 вертел 32 брюшной отросток 33 голова 34 мезосома 35 черешок 36 брюшко

По морфологии муравьи отличаются от других насекомых наличием коленчатых усиков, метаплевральной железы и сильным сужением второго брюшного сегмента в черешковом узле. Голова, мезосома и брюшко — три отдельных сегмента тела. Черешок — это узкая перемычка между мезосомой (тремя грудными сегментами, а также первым сливающимся с ними брюшным сегментом) и брюшком (сегменты брюшка после черешка). Он может состоять из одного или двух сегментов (только второй или второй и третий сегменты брюшка). Брюшко и черешок объединены в метасому.

Как и у других насекомых, у муравьев есть экзоскелет — внешняя хитиновая оболочка, обеспечивающая поддержку и защиту тела. Нервная система состоит из брюшного нервного шнура, который проходит по всей длине тела, и нескольких связанных между собой нервных узлов. Самая важная часть нервной системы — эпофарингеальный ганглий, в котором образуются временные связи. Его объем относительно больше у рабочих, меньше у маток и меньше у самцов.

Как и у большинства насекомых, у муравьев сложные сложные глаза, состоящие из множества крошечных линз. Глаза муравьев хорошо распознают движение, но не в высоком разрешении. Помимо сложного глаза, на макушке есть три простых глаза, которые определяют уровень освещенности и плоскость поляризации света. По сравнению с позвоночными, у большинства муравьев плохое зрение, а некоторые подземные виды полностью слепы.

Антенны на голове — это органы чувств, которые обнаруживают химические вещества, воздушные потоки и вибрации, а также используются для приема и передачи сигналов посредством прикосновения.

Голова муравья имеет сильные челюсти, которые используются для переноски пищи, манипулирования объектами, строительства гнезд и защиты. У некоторых муравьев эти челюсти открываются на 270 ° и защелкиваются в качестве ловушек, например, у таких родов, как Anochetus, Odontomachus, Myrmoteras, Strumigenys. У некоторых видов есть небольшой гребень пищевода, называемый «общественным желудком» или зобом. Он может хранить пищу, которая впоследствии распространяется среди других муравьев и личинок.

Коготь на конце каждой ноги помогает муравью подниматься по вертикальным поверхностям. У большинства королев и муравьев-самцов есть крылья. Королевы отрывают крылья после брачного полета.

В брюшке муравья находятся внутренние органы, в том числе репродуктивные и выделительные железы. У рабочих муравьев многих видов на конце брюшка присутствует видоизмененный яйцеклад в форме жала, который используется для добычи пищи, а также для защиты гнезда или нападения (например, у Myrmicina, Myrmeciinae, Paraponerinae, ponerino , так далее.). У примитивных форм подсемейства мирмицинов укус уменьшен, а у эволюционно продвинутых форм он видоизменен, в то время как даже у примитивных родов этой группы он не может эффективно парализовать жертву.

Сигнальные вещества выделяются специальными железами. У разных видов муравьев их может быть несколько десятков. Эти железы различаются по количеству, форме, функциям и никогда не встречаются одновременно у одного и того же вида. Экзокринная система у муравьев хорошо развита и включает более 75 желез, которые находятся во всех частях тела: в голове и усиках (более 15), в груди и ногах (более 30), в брюшной полости. (более 30). Они выделяют феромоны, участвуют в производстве широкого спектра других веществ, таких как ферменты, компоненты ядов, антибиотики, смазки и т.д. У муравья Pachycondyla tridentata в одном брюшке не менее 28 желез.

Метаплевральные железы выделяют антибиотические вещества (например, фенилуксусную кислоту) и иногда тревожные феромоны и репелленты, чтобы защитить себя от врагов. Однако у ряда древесных пород они отсутствуют. Для защиты и нападения также используются половые железы, изменившие свое назначение у работающих людей. Среди них выделяют ядовитую железу, вырабатывающую кислотную экскрецию, и железы Дюфура, производящие щелочную экскрецию, выделяют различные углеводороды, кетоны, спирты, сложные эфиры и лактоны. Основа яда многих не жалящих видов — муравьиная кислота. Такие муравьи распыляют секрет на расстоянии нескольких сантиметров, одновременно выделяя «феромоны тревоги». Самый ядовитый яд из некоторых едких видов, который, как и большинство ядов животных, имеет сложный состав. Основным действующим веществом яда огненных муравьев является алкалоид из группы пиперидина, соленопсин; яд также содержит несколько аллергенных белков. Наиболее токсичен яд некоторых видов муравьев-собирателей рода Pogonomyrmex; LD50 яда P badius для мышей после внутрибрюшинного введения составляет 0,42 мкг / г.

Пижмальные железы открываются сзади с протоками на верхней стороне живота. У некоторых видов они производят феромоны тревоги и репелленты, в то время как другие производят следовые феромоны. Грудинные железы открываются протоками в нижней части живота и выделяют следы и привлекают феромоны. Нижнечелюстные железы открываются протоками внутри нижних челюстей.

Раньше энтомологи считали, что все муравьи способны выделять ядовитую муравьиную кислоту (отсюда и ее название), но теперь известно, что на это способны только представители подсемейства муравьев.

Высвобождение шелкоподобного вещества личинками муравьев для создания защитного кокона было зарегистрировано в подсемействах Aneuretinae, Apomyrminae, Cerapachyinae, Ecitoninae, Formicinae, Myrmeciinae, Nothomyrmeciinae и Ponerinae.

Какова роль муравьёв в природе?

Роль муравьев в природе была определена задолго до того, как человек обратил внимание на этих подвижных и трудолюбивых насекомых. В природе муравьи:

• рыхлить почву, тем самым наполняя ее кислородом;
• поддерживать сбалансированный водный режим почвы;
• поддерживать стабильный уровень кислотности почвы;
• ускорить процесс разложения органических веществ;
• удобрять почву перегноем;
• уничтожить листоядных вредителей;
• способствовать подавлению массового размножения любых других видов насекомых;
• переносить семена цветов и растений, облегчая их размножение;
• лесные животные используют муравейники как «лечебные ванны», чтобы избавиться от надоедливых вредителей.

Когда муравьи поселяются в садах или домах, вред от их деятельности явно перевешивает пользу.

Питание

Рацион муравьев довольно разнообразен, но во многом он зависит от вида. Как правило, они используют в пищу растительность и остатки животных. Муравьи едят несколько раз в день.

В качестве белковой пищи, служащей строительным материалом для развития личинок, используются мертвые насекомые, а также останки животных и трофические яйца. Личинки домашних муравьев предпочитают молочные продукты, блюда из яиц и кисель. Матке необходима белковая пища, которую необходимо пережевывать заботливым муравьям.

Муравьи используют падь в качестве углеводов. Именно сок листьев выделяется при колебаниях температуры. Кроме того, в их рационе присутствует медвяная роса — выделения насекомых, особенно тли. Муравьи, как правило, выращивают тлю для своих целей. Они пасут его, разводят и защищают от других муравьев. Затем их доят и употребляют полученное молоко.

Кроме того, муравьи питаются различными семенами и корнями растений, орехами и грибами. Эти насекомые примечательны еще и тем, что запасают на зиму около 1 килограмма сырья. Например, муравьи-листорезы приносят в свои гнезда листву, которую затем жуют и хранят в специально оборудованных помещениях. Впоследствии из этой листвы начинают расти грибы, которые муравьи затем используют в пищу.

Размножение муравьев

Муравьи размножаются двумя способами. Это происходит не чаще двух раз в год. Первый метод заключается в том, что молодая матка с определенным количеством рабочих муравьев отделяется от всего общества и создает отдельный муравейник. Во втором методе используется брачный полет, когда самку муравья оплодотворяют самцы другого муравейника. После прямого оплодотворения откладывает яйца, из которых рождаются рабочие особи. Самцы чаще всего умирают через определенный промежуток времени.

В период до появления потомства самка питается только питательными веществами из остатков мускулатуры крыльев. Самки появляются из оплодотворенных яиц, а самцы — из неоплодотворенных.

Жизненный цикл муравьев

Полиморфизм в колонии

В колонии муравьев, например в улье, большинство насекомых — это недоразвитые самки без репродуктивных органов, выполняющих одну или несколько рабочих функций. Взрослые самки и самцы всегда наделены крыльями, рабочие бескрылые. У некоторых видов муравьев не размножающиеся насекомые образуют несколько рабочих каст с отчетливыми физическими различиями. Основные отдельные группы, занимающиеся строго определенной деятельностью в муравейнике, следующие:

• рабочие;
• дроны;
• солдаты;
• королева.

Рабочие муравьи

К ним относятся бескрылые самки с недоразвитыми гениталиями. Эта каста — самая многочисленная и универсальная из семейства муравьёв. Они ищут и приносят еду, заботятся о королеве, яйцах и личинках. Их функции различаются по возрасту, размеру и строению. Молодые особи справляются с различными задачами глубоко в гнезде, с возрастом их рабочее место перемещается на поверхность. Старшие заняты работой вне гнезда.

Рабочий муравей играет важную роль в поддержании гнезда питательными и строительными ресурсами

Следствием этого разделения труда является то, что молодой и неопытный муравей не может выжить вне дома. Из-за тяжелой работы рабочие живут всего несколько недель.

Самцы, или трутни

Эти крылатые муравьи обычно меньше рабочих. От последних они отличаются мелкой головой и челюстями, относительно крупными сложными глазами. Они вылупляются из неоплодотворенных яиц, поэтому являются хранителями генов королевы. В гнезде дроны не выполняют никакой работы, их кормят другие члены �