Все про рабочих муравьев

Какая иерархия существует у муравьев и кто главный в муравейнике?

Муравьи – одни из наиболее древних видов живых организмов, обитающих на Земле. По мнению энтомологов, их возраст не менее 100 млн лет. В мире насчитывается около 14 тыс. видов, которые расселены по всем странам и континентам (за исключением Антарктиды).

Наша статья о том, какая существует иерархия в отдельно взятой муравьиной колонии. Эта тема лишь на первый взгляд может показаться скучной. Чем ближе человек познает все тонкости устройства жизни этих насекомых, тем больше приходит в изумление. Достаточно привести такой пример: мозг муравья составляет 25% от массы его тела. Если эту цифру спроецировать на человеческий организм, то наша голова была бы в восемь раз больше, а масса мозга – в десять раз, т. е. почти 20 кг.

Иерархия муравьёв в муравейнике

Муравьиная колония – это единая семья, состоящая из десятков тысяч особей, объединённых единой целью – жизнеобеспечение муравейника. Каждая особь имеет свою чётко определённую задачу, которую и выполняет изо дня в день. Все муравьи разделены между собой на группы по виду деятельности. Это так называемое профессиональное разделение. Каждая группа специализируется на выполнении какой-то одной задачи. Например, няньки занимаются уходом за новорождёнными, фуражиры – добычей пищи, строители – улучшением условий обитания семейства и т. д.

Совершенно недавно учёные установили, что профессии можно выбирать в соответствии со способностями и физическими особенностями муравьёв, выявляемых ещё в детстве. Так, все муравьи начинают свою карьеру с профессии няньки. Затем более крупные становятся воинами или охранниками, некоторые – пастухами, а часть предпочитает до конца жизни ухаживать за молодняком. По мере старения, когда особь слабеет (а продолжительность жизни работяг – 2-3 года), она вправе перейти в другую профессию, более простую, и больше находиться вблизи муравейника, где безопаснее.

Если же в колонии возникает критическая ситуация – гибель отдельной профессиональной группы или потеря слишком большого числа особей, то все остальные перераспределяются и берут на себя любые другие обязанности, необходимые для поддержания жизнеспособности гнезда в связи с ситуацией. Это объясняет, как муравьям удалось прожить 100 млн лет и почему их крайне сложно вывести из квартир.

Королева

Её ещё называют маткой. Это центральная фигура в гнезде (кстати, их может быть и несколько). Её задача – беспрерывное (на протяжении 10-20 лет) воспроизведение жизнеспособного потомства. Матка спаривается с самцом раз в жизни. Это происходит в воздухе (в полете). Накопленная сперма используется на протяжении всех оставшихся лет для оплодотворения яиц.

После спаривания самка строит гнездо, где первое время живет одна и активно выводит рабочих муравьёв, которые позже организуют колонию. Теперь королеве больше не нужны крылья и она их себе отгрызает.

Некоторые считают, что матка – руководит всей колонией. На самом деле это вовсе не так. Она занимается только воспроизведением. Все вопросы решают рабочие муравьи. Они могут:

• перемещать королеву в разные части гнезда;
• сместить (а точнее убить), если видят, что воспроизводство клана под угрозой из-за снизившегося количества откладывемых яиц;
• обменять на другую в соседней колонии.

Самки и самцы

Эта каста предназначена исключительно для спаривания. Её представители не работают, а живут за счет работяг. После спаривания самки могут остаться в этом же клане, а могут организовать собственное гнездо. Самец после акта гибнет. Продолжительность его жизни не превышает нескольких недель.

Рабочие

Эта каста сформирована из недоразвитых самок. Они не могут спариваться, и их основная задача – забота о благосостоянии семьи. Продолжительность их жизни не превышает 3 лет.

Среди рабочих выделяются такие профессии, как:

1. Работники роддома. Они отвечают за перенос и хранение кладки, а также поддержание оптимальной температуры в инкубаторе.
2. Няньки. Они смотрят за новорожденными.
3. Санитары, осуществляющие уход за больными и ранеными сородичами. В их задачу входит изоляция пациента, его кормление и лечение, если это возможно. Например, если у него сломана лапка, то санитар её откусит.
4. Строители. Это большая группа рабочих, которые постоянно оптимизируют жилищные условия: прорывают новые ходы и тоннели, строят убежища и защитные сооружения. При необходимости занимаются расширением гнезда. Отдельная функция – это защита от плесени. Для этого ежедневно осуществляется перенос хвои из нижних слоев наверх (чтобы просыхала), а из верхних – в нижние. Таким образом поддерживается постоянная влажность.
5. Пастухи, ухаживающие за стадами тли (это домашние животные муравьёв), обитающей неподалеку от муравейника, и добывающие у неё так называемую падь – вкусную, сладкую и полезную жидкость.
6. Хранители нектара, который является неприкосновенным запасом продуктов питания на случай, если возникнут проблемы с добычей или доставкой еды.
7. Фуражиры, отвечающие за поиск и доставку еды. Эта группа имеет основные силы и помощников. К основным относятся разведчики, заготовители и транспортировщики. Задача первых – обнаружить еду и рассказать об этом своим, вторых – складирование продуктов, третьих – доставка еды в гнездо. Если сил основной группы не хватает, то мобилизуются помощники.

Солдаты

Это тоже работяги, но особая и обособленная подгруппа. Прежде всего воины отличаются телосложением: это самые крупные муравьи с сильно развитой мускулатурой головы и жвалами. У некоторых видов голова воинов настолько видоизменилась, что они потеряли способность принимать пищу самостоятельно. Их кормят другие муравьи.

Воины выполняют следующие функции:

• защищают жилище и всех членов своего клана от врагов;
• сопровождают в качестве охраны фуражиров;
• при необходимости помогают фуражирам перенести еду в муравейник, а если добыча слишком крупная, то при помощи мощных челюстей помогают расчленить её.

Отдельная группа внутри воинов – это муравьи-захватчики. Из названия ясно, что их главная задача – завоевание новых территорий, а также добыча рабов. Да, муравьи часто и активно используют рабских труд особей, захваченных при нападении на соседние муравейники. Точнее похищаются только личинки и коконы, из которых потом выращивают рабов. В существующей иерархии, какая существует у муравьев, они станут самой низшей кастой.

Источник

Иерархия муравьев

• Факт: У каждого жителя муравейника свои конкретные обязанности, но все усилия направлены только на одно – защиту, укрепление и процветание своей многочисленной семьи.
• Факт 2: Отдельные муравьиные разновидности имеют насекомых – солдат, неспособных питаться самостоятельно. Рабочие вынуждены их кормить.
• Факт 3: Рабочие муравьи делятся в своей группе на несколько подгрупп. Кому какие обязанности выполнять, зависит от индивидуальных качеств каждого насекомого.
• Факт 4: Маленький муравьишка способен поднимать и носить вес, больше его самого в 50 раз! А если несколько насекомых объединят свои усилия, то цифра увеличивается до 70-80!

Муравьи насекомые стадные. Нет муравьев одиночек или отшельников. Все разновидности этих мелких тружеников живут колониями. У каждого жителя муравейника свои конкретные обязанности, но все усилия направлены только на одно – защиту, укрепление и процветание своей многочисленной семьи.

Муравьиный «табель о рангах»

Общение и взаимный контакт между соплеменниками производится с помощью каналов (сигнальных и пищевых). Колония условно разделена на «отряды»:

Во главе этого легиона стоит матка, она же королева. У матки самые большие размеры. Это настоящий конвейер по производству яиц. Рабочий отряд муравьев обязан ухаживать за яйцами, куколками, искать и заготавливать пропитание, ремонтировать и укреплять муравейник. Отряд муравьев-стражников, так называемые солдаты осуществляют защитные функции, охраняют входы и расправляются с чужаками. Для самок и самцов уготована роль участников в процессе воспроизведения потомства.

Муравьи-солдаты

Защитники муравейника – это подвид рабочего муравья, но с немного большими габаритами. Отдельные муравьиные разновидности имеют насекомых – солдат, неспособных питаться самостоятельно. Рабочие вынуждены их кормить.

Основная функция солдата защитная . Он охраняет муравейник, пищевые запасы и муравьев-фуражиров. Второстепенная задача – это помощь при расчленении крупной добычи на части, если рабочий муравей не в состоянии унести ее целиком.

Муравьи-рабочие

Это самая многочисленная группа жителей муравейника. Первые, кто появляется после того, как матка заложит первую камеру будущего муравейника – это муравей-строитель. Он расширяет и укрепляет будущее подземное царство, ухаживает за будущим потомством.

Рабочие муравьи делятся в своей группе на несколько подгрупп . Кому какие обязанности выполнять, зависит от индивидуальных качеств каждого насекомого. Например, особи с инициативными наклонностями и реакцией идут в охотники или разведчики. Более степенные пасут и разносят по растениям тлю, собирают ее сладкую падь. Повлиять на смену деятельности может только возраст, когда старый муравей уже не годится для разведывательной деятельности или охоты или внезапная гибель большей части колонии.

Молодые экземпляры работают под землей, внутри муравейника . Строят новые ячейки, роют проходы, ухаживают за личинками и самками.

Сила и выносливость муравьев

Про некоторых людей говорят: «Трудится как муравей». И не имеется ввиду, что результат его труда микроскопический. Наоборот, это похвала, обозначающая гигантскую работу, сделанную в одиночку. Сравнение с насекомым не случайно. Мало кто в животном мире может похвастаться такой силой и выносливостью. Маленький муравьишка способен поднимать и носить вес, больше его самого в 50 раз! А если несколько насекомых объединят свои усилия, то цифра увеличивается до 70-80! Это потому, что в строении тела у муравья преобладает мышечная ткань. Учитывая численность муравейника и количество «нахлебников», которых рабочий муравей обеспечивает пищей, понятно, что сила ему совсем не лишняя. Упорное насекомое, если не в состоянии поднять и нести большую добычу, будет волочить ее по земле за собой, пока не подоспеет помощь.

Удивительно, что при возникновении преграды на пути, муравьи сцепляются лапками и образуют живые мостики длиной до нескольких метров . Обычно это нужно для преодоления ручья, расселины, любых мест, где нет возможности пройти по земле. Так вот, такой мост способен выдержать груз в несколько кг.

Кто же главный?

Образование новой колонии начинается с матки. Это королева колонии. Она не выполняет никаких функций (заготовка, защита, строительство), кроме одной – увеличивать и поддерживать численность муравьиного семейства. Матка образуется из обычной самки, которую оплодотворил самец, и она смогла организовать собственное «королевство» . У матки единственной есть крылья, которые она откусит себе сама после выхаживания первого помета.

Продолжительность жизни муравьиной королевы доходит до двух десятков лет и более. Пока матка жива, у колонии есть все шансы восстать из пепла после любых, самых сокрушительных потерь . За весь биологический цикл она откладывает полмиллиона яиц.

За королевой-матерью по статусу идут рабочие, самое многочисленное поголовье колонии. Затем следуют охранные войска. И замыкают цепочку самцы и самки, среди которых, конечно же, есть особи, которые при успешном оплодотворении сами станут матками и образуют собственное муравьиной царство.

Видео «Первые шаги муравья-солдата»

Источник

Один за всех или все за одного? Роль личности в муравейнике

Муравьи — одни из наиболее социально развитых насекомых, но как они общаются между собой? Для поддержания жизни муравейника нужны лидеры-интеллектуалы и слаженная организация. Но проявляют ли муравьи свои индивидуальные способности в координации коллективной работы? Чтобы выяснить роль отдельных особей в направлении групповых действий, ученые из лаборатории поведенческой экологии Института систематики и экологии животных СО РАН исследовали распределение поведенческих черт и когнитивных функций в колониях муравьев в их зависимости от способов организации добывания пищи. Посвященная этому статья вышла в журнале Frontiers in Ecology and Evolution.

Говоря о муравьях, мы, как правило, представляем кипящий жизнью муравейник, населенный тысячами усердных тружеников. Науке уже давно известно, что муравьи способны обучаться, проявлять гибкость поведения в сложных ситуациях, их деятельность основана на разделении труда, и при этом они вступают в симбиотические отношения с другими насекомыми. Однако лишь в исследованиях последних лет ученым-мирмекологам удалось обнаружить у муравьев феномен личности, находящийся в тесной взаимосвязи с механизмами их самоорганизации. В этологии — науке о поведении животных — понятие «личности» (personality) существенно отличается от термина, применяющегося к людям, и обозначает сохранение у индивидуумов в разных обстоятельствах устойчивого сочетания разных поведенческих свойств, таких как уровень агрессивности, исследовательская активность, подвижность, смелость или робость, память, способности к обучению.

В мире известно более 14 000 видов муравьев, а их общий вес составляет пятую часть всей биомассы Земли. При этом размножением занимается лишь малый процент муравьиного сообщества. Превалирующее большинство составляют рабочие особи, которые распределены по разным кастам и субкастам. В зависимости от этапов и темпов роста колонии усложняется и общественная организация, что требует решения новых задач. Среди них — выбор стратегий группового взаимодействия и кооперации, а также регуляция количественного состава каст и субкаст.

«Мы исследовали разные виды муравьев для разных целей, — рассказывает заведующая лабораторией ИСиЭЖ СО РАН профессор Новосибирского государственного университета, доктор биологических наук Жанна Ильинична Резникова. — Для изучения “личностных” характеристик мы выбрали виды, во-первых, обладающие сложной социальной системой, а это характерно для видов с численностью семей не менее миллиона особей. Во-вторых, у выбранных нами видов члены касты рабочих все примерно одинаковые, среди них нет разделения на субкасты — скажем, солдат с их огромными головами и челюстями, микроскопических нянек и средних по размеру фуражиров. К таким видам, у которых разделение функций в многочисленной и сложно устроенной семье основано только на поведенческих, а не на морфологических характеристиках, относятся хорошо всем знакомые рыжие лесные муравьи. Их большие — иногда в рост человека — муравейники из хвои и веточек мы часто видим в лесу. Наши многолетние эксперименты в соавторстве с известным специалистом в области теории информации профессором Борисом Яковлевичем Рябко, выявили у этих видов систему коммуникации, превосходящую своей сложностью и эффективностью всем известный язык танцев медоносных пчел. По нашему мнению, эта система основана на когнитивной специализации рыжих лесных муравьев, которая опирается на их “личностные” характеристики».

В большинстве поведенческих исследований общественных насекомых объектом изучения служат колонии, функционирующие как единый организм, каждый член которого работает на благо коллектива. При таком подходе анализируется усредненная реакция группы, например в случае угрозы нападения или резкого изменения среды, либо исследовательская активность при поиске пищи или новых территорий. «Личностные качества» общественных насекомых ранее рассматривались на уровне семьи как единого целого, а не ее конкретных членов.

Сотрудники ИСиЭЖ СО РАН впервые изучили когнитивные способности и особенности поведения отдельных особей, от которых, как оказалось, зависит профессиональное разделение на разведчиков, фуражиров, пастухов, охранников. «Именно особенности организации социума рыжих лесных муравьев, связанные с распределением ролей в семье, давно привлекли наше внимание, — рассказывает Жанна Резникова. — Открыв у муравьев “профессии”, мы с сотрудниками ИСиЭЖ СО РАН — доктором биологических наук Татьяной Александровной Новгородовой и кандидатом биологических наук Иваном Константиновичем Яковлевым — задались вопросом: профессия выбирает муравья или муравей выбирает профессию? Как выяснилось, скорее, выбирает профессия, причем специализация закрепляется на всю жизнь. Есть набор качеств, которые проявляются уже в юном возрасте: агрессивность, интеллект, предприимчивость, скорость реакций, умение взаимодействовать с сородичами и чужими. Сочетание этих особенностей складывается в определенные “личностные типы”. В зависимости от них муравей получает свою профессию».

Определить личностные особенности рыжих лесных муравьев помогла серия лабораторных тестов. Об уровне агрессии говорила разная реакция во время встреч с жужелицами — конкурентами и врагами муравьев. Исследовательская деятельность измерялась количественной оценкой времени, затраченного муравьями на взаимодействие с пластиковыми моделями, имитирующими элементы естественной среды: камни, стволы деревьев, стебли травы. Пространственная ориентация оценивалась, исходя из способности запоминать последовательность поворотов в лабиринте бинарного дерева.

«Охранниками становятся те особи, которые уже в раннем возрасте проявляют агрессивность и без колебаний бросаются защищать общие ресурсы, — добавляет Жанна Резникова. — Наши недавние эксперименты выяснили, что пастухи обладают лучшей памятью и способностями к обучению, чем охотники. А интеллектуальной элитой, составляющей около 1 % муравейника, являются разведчики. Изучив “личностные” свойства представителей разных профессий совместно с сотрудницей Научно-исследовательского института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова кандидатом биологических наук Натальей Вадимовной Ацаркиной и кандидатом биологических наук Иваном Константиновичем Яковлевым, мы получили вот такой психологический портрет разведчика: он очень умен, в меру храбр, но осторожен, и при опасности никогда не жертвует собой. У них высока исследовательская активность, и они часто переключаются с одного объекта на другой».

Муравьи постоянно обмениваются жизненно важной для всего сообщества информацией о найденных источниках пищи. После того как разведчик обнаружил пищу, он должен тем или иным способом сообщить фуражирам данные о ее расположении. Исследователи выделяют несколько основных типов мобилизации на источник пищи. У огромного количества видов муравей-разведчик, обнаружив еду, оставляет на пути к гнезду пахучий след, по которому затем ориентируются фуражиры. «В этой системе массового рекрутирования все рабочие хотя и различаются по своим «личностным» качествам (например, сочетание смелости, подвижности, исследовательской активности), но каждый может поучаствовать в фуражировке и как разведчик, и как мобилизуемый, — объясняет Жанна Резникова. — У некоторых видов привлечение к пище основано на парном взаимодействии разведчиков и фуражиров: в таком тандеме муравей, найдя пищу, быстро приводит к ней еще одного. Значительно меньшее число видов обладает групповой системой мобилизации, опирающейся на взаимодействие лидеров и небольших временных коллективов, создающихся для решения возникающей задачи: например, расчленить и утащить крупное насекомое. У них и сигналы более разнообразны: и воинственные танцы, и прямые похлопывания-подталкивания сородичей, и следовые феромоны. Свойствами лидеров обладают уже не все особи, а лишь имеющие склонность к такой деятельности. Но роль лидеров непостоянна. Возникнет другая задача, и решать ее будет новый временный коллектив. И, наконец, система, основанная на действиях интеллектуальной элиты — лидеров-разведчиков. У них разведчики работают на постоянной основе, большую часть своей жизни, взаимодействуют с постоянными по составу рабочими группами фуражиров и передают им точную информацию о координатах цели. Об эффективности сложной системы коммуникации и когнитивной специализации в семьях высокосоциальных видов (например, рыжих лесных муравьев) говорит биологический прогресс этой группы настоящих формик (Formica s.str): они распространены по всей бореальной зоне и являются одной из самых многочисленных групп наземных насекомых».

В ряде экспериментальных исследований была выявлена взаимосвязь между профессиями, поведенческими особенностями и когнитивными способностями рыжих лесных муравьев. Разведчик, помещенный в лабиринт с пищей, возвращался в гнездо и передавал данные своего маршрута небольшой группе фуражиров. Состав групп оставался постоянным, с периодом от нескольких дней до нескольких недель, при этом везде продолжал активно работать один и тот же разведчик. Оказалось, что обязанности разведчиков и фуражиров четко распределены, в зависимости от их «личностных» особенностей.

«Наши многолетние эксперименты в соавторстве с Б. Я. Рябко показали, что у рыжих лесных муравьев, использующих систему “лидер-разведчик”, немногочисленные разведчики способны не просто запоминать путь в сложно устроенном лабиринте, но и улавливать закономерности и использовать их для оптимизации сообщений, которые они передают фуражирам, — рассказывает Жанна Резникова. — Ранее такие способности у насекомых известны не были. При этом фуражиры могут воспринимать и запоминать сообщения разведчиков, но сами они к интеллектуальным подвигам не способны. Они только могут действовать в соответствии с полученной инструкцией. По нашему мнению, именно на этой когнитивной специализации, опирающейся на “личностные” характеристики, и основана сложная система коммуникации высокосоциальных видов».

Мирмекологам еще многое предстоит узнать о когнитивных способностях и особенностях коммуникации муравьев разных видов. Может быть, нам уже сейчас стоит чему-то научиться у них, если не в личностном, то хотя бы в социальном плане? «Пытаясь ответить на этот вопрос, мы, боюсь, не пойдем дальше поверхностных аналогий, — считает Жанна Резникова. — Это и профессиональная ориентация в муравейнике, и оптимальный размер рабочей группы индивидуумов (пять-семь особей), и даже фиаско принципа “у нас незаменимых нет” на примере высокосоциальных и самых процветающих видов муравьев. Однако сказка (поверхностные аналогии) — ложь, да в ней намек. Общность механизмов социального поведения животных и людей, возможно, кроется весьма глубоко. Так, недавно было обнаружено фундаментальное сходство нейрохимического базиса поискового поведения у пчел и млекопитающих, включая человека. Можно лишь еще раз удивиться поразительной схожести закономерностей, проявляющихся в организации социумов у представителей столь далеких эволюционных ветвей».

Глеб Сегеда

Фото предоставлены исследовательницей

Источник