Атта sexdens является вид из leafcutter муравьев , принадлежащих к племени Attini , произрастающих в Новом Свете , от южной части Соединенных Штатов (штат Техас) в северной части Аргентины . [2] Они отсутствуют в Чили. Они срезают листья, чтобы обеспечить субстрат для грибных ферм, которые являются их основным источником пищи. Их общества - одни из самых сложных, встречающихся у социальных насекомых . A. sexdens - экологически важный вид, но также вредитель сельского хозяйства. Другиевиды Atta , такие как Atta texana , Atta cephalotesи другие имеют схожее поведение и экологию. [ необходима цитата ]
Atta sexdens | |
---|---|
A. sexdens солдат касты рабочих | |
Научная классификация | |
Королевство: | Animalia |
Тип: | Членистоногие |
Класс: | Насекомое |
Заказ: | Перепончатокрылые |
Семья: | Formicidae |
Подсемейство: | Myrmicinae |
Род: | Атта |
Разновидность: | A. sexdens |
Биномиальное имя | |
Atta sexdens |
Описание
Архитектура колонии
Колонии A. sexdens в основном находятся под землей, с насыпью из выкопанного материала на поверхности. Диаметр колонии может достигать 10 м при глубине 6 м. Колонии содержат до 2000 камер с общим объемом более 20 м 3 . Два основных типа камер - это грибные фермы и камеры для отходов. На фермах выращивают грибную культуру, которая поддерживает колонию и является хозяином личинок и куколок . Камеры для отходов расположены на краю колонии и значительно больше по размеру. Их используют для утилизации использованной грибной культуры и мертвых муравьев. В зрелой колонии 5–8 миллионов рабочих. [3] Колония часто является центральным элементом большой поляны джунглей. На вершине кургана находятся сооружения, напоминающие замки из песка, окружающие сотни входов в колонию. Размещение отверстий наверху этих структур сводит к минимуму количество дождевой воды, попадающей в колонию. Отверстия также играют важную роль в кондиционировании воздуха . По мере того, как деятельность муравьев и метаболизм грибов нагревают колонию, по центральным проходам поднимается горячий воздух. Одновременно через отверстия на краю колонии поступает свежий воздух . [ необходима цитата ]
Анатомия
A. sexdens довольно точно следует основному строению тела муравьев. У них есть острые шипы или крючки, поднимающиеся из головы и живота, чтобы отпугивать хищников . Еще одна отличительная черта - относительно большая двухлопастная голова. Его цель - задействовать большие мышцы, двигающие хорошо развитые нижние челюсти . [ необходима цитата ]
В дополнение к царице, колония содержит четыре касты стерильных женщин - работниц, и сезонно некоторых крылатых девственниц маток и самцов: [4]
- Солдаты - физически самая большая каста рабочих, с шириной головы 3 мм и хорошо развитыми острыми нижними челюстями. Они полностью посвящены защите и не участвуют в управлении колонией. В случае нападения хищника солдаты выбегают из гнезда и пытаются одолеть агрессора. Их укус легко проникает сквозь кожу человека. Каста солдат обходится дорого, поэтому их нет в молодых колониях с менее чем 100 000 рабочих. [ необходима цитата ]
- Экскаваторы-фуражиры - вторая по величине каста со средней шириной головы 2,2 мм. Они несут ответственность за то, что решают разрезать листья и отнести их в колонию, чтобы накормить гриб. Они также раскапывают новые палаты в колонии. [ необходима цитата ]
- Средняя ширина головы внутри гнезда составляет 1,4 мм. Обычно они остаются внутри колонии, где перерабатывают материал листьев, принесенный собирателями, в меньшую форму. Они также избавляются от отходов, помогают касте садовников-нянек заботиться о более крупных личинках и заботятся о королеве. [ необходима цитата ]
- У садовников-нянек средняя ширина головы 1 мм. Они физически наименьшая каста, менее массивная, чем более крупные и крепкие солдаты, в несколько сотен раз. Их задача - следить за грибковой культурой и развивающимися яйцами , личинками и куколками .
- Королева - самый крупный муравей в колонии, в 700 раз превышающий меньшего рабочего. Она также является единственным членом колонии, способным к размножению. Королева живет в специальной камере, где ее постоянно кормят, чистят и охраняют рабочие. Продолжительность жизни королев составляет 10–20 лет. [ необходима цитата ]
Внутри каст наблюдаются значительные различия в размерах, некоторые из которых могут быть связаны с разделением труда. Некоторые исследователи выделяют семь каст, а другие вообще отвергают идею касты. Разделение труда также зависит от возраста рабочего. Собирательские экспедиции опасны, поэтому ими занимаются более старые, а значит, более расходуемые члены касты. [ необходима цитата ]
Разработка
A. sexdens , как и все муравьи, имеет четыре стадии развития: яйцо , личинка, куколка и взрослая особь. [5] Их личиночные стадии развития связаны с гифами грибов и обладают уникальными морфологическими особенностями по сравнению с другими муравьями. [5] Они, как и все перепончатокрылые , гаплодиплоидны, что означает, что самцы гаплоидны (по одной из каждой хромосомы ), а женщины , включая рабочих, диплоидны (пара каждой хромосомы). Пол определяется типом отложенного яйца. Неоплодотворенные яйца окажутся самцами, которые используются строго для спаривания и недолговечны. Оплодотворенные яйца производят самок. Каста образовавшегося взрослого зависит от сигналов окружающей среды. [ необходима цитата ]
Через три-четыре недели после откладки из яйца вылупляется личинка. У муравьев Атта личинки питаются выделениями муравьев-садовников и трофическими яйцами (неоплодотворенные яйца используются в пищу). Личинки , после дополнительных трех до четырех недель окукливаются. Их куколки бескоконные, как и все подсемейство Myrmicinae . Еще через три-четыре недели из куколок вылупляются взрослые рабочие. [ необходима цитата ]
Личинки A. sexdens растут в грибном саду. Несмотря на то, что они окружены пищей, они не могут прокормить себя. Их взрослые сестры постоянно их кормят и убирают. Это не примитивная особенность. Напротив, только самые развитые сообщества муравьев могут проявлять к своему потомству такую щедрую заботу, которая требуется личинкам Атта . [ необходима цитата ]
Все яйца самок идентичны при кладке. Каста полученного рабочего определяется условиями, которые, в свою очередь, регулируются взрослыми рабочими. Самый важный фактор - это количество еды. Наибольшее количество еды дает девственные королевы, а немного меньше еды создает солдат. Нехватка одной касты заставляет рабочих производить больше муравьев этой касты. Резкое сокращение рабочей силы может привести к тому, что колония вернется к кастовой структуре молодой колонии, в которой нет солдат. [ необходима цитата ]
Поведение
Собирательство
Корм рабочих A. sexdens уходит на расстояние до 60 м от колонии. Рабочие-разведчики оставляют за собой след феромонов после того, как обнаруживают источник подходящего растительного материала. Другие рабочие идут по этой тропе к листьям. Они разрезают растительный материал на кусочки, чтобы отдельные муравьи могли унести их в колонию. [ необходима цитата ]
Более мелкие рабочие иногда ездят на кусочках листьев, в то время как сборщики несут их. Цель такого поведения точно неизвестна, но может заключаться в защите открытых собирателей от нападений паразитических насекомых. К этим насекомым относятся мухи семейства Phoridae, откладывающие яйца на фуражиров. Получившиеся личинки поедают муравьев живьем. [ необходима цитата ]
Выращивание грибов
A. sexdens , как и все муравьи-листорезы, является микофагом. Они живут в симбиотических отношениях с грибами, принадлежащими к подтипу Basidiomycota . Листы и другие материалы , мягкий завод принесенные в гнездо по фуражирам жуют в пульпу и оплодотворены с калом . На этот субстрат кладется небольшой кусочек грибка. Каста садовников-медсестер заботится о выращивании, пересадке грибов на свежий субстрат и прополке неправильных видов грибов, таких как паразитический эсковопсис , который иногда может заражать гнезда. Они также используют выделения из их слюнных желез и помощи форм антибиотиков -продуцирующего Streptomyces бактерий держать их грибные сады строгой монокультуры . [6]
Садовники-медсестры также нарезают кусочки мицелия для еды другим кастам. Взрослые особи A. sexdens питаются не только грибом, но и соком растений . Они являются единственным источником питания для муравьев, кроме трофических яиц, откладываемых королевой в молодом возрасте. [ необходима цитата ]
Подлинность гриба остается загадкой. Известно , что они представляют собой разновидность базидиомицета семьи Lepiotaceae . Некоторые исследователи полагают, что все муравьи, выращивающие грибы, культивируют только один вид - Leucocoprinus gongylophorus . Гриб образует особые структуры, называемые гонгилидиями , которые эволюционировали, чтобы их поедали муравьи. [7]
Уборка
Работники A. sexdens тратят много времени на чистку друг друга и королевы. Они также распространяют по своему телу секрецию антибиотиков из метаплевральных желез . Грязь, собранная при лизании, накапливается в инфрабуккальных полостях рабочих , которые представляют собой специальные углубления во рту. Цель этих мероприятий - избежать заражения, особенно паразитическими грибами. Некоторые виды грибов, такие как кордицепс , особенно заражают и убивают муравьев. [ необходима цитата ]
Все отходы в гнезде, включая инфрабуккальные гранулы, отработанный субстрат из садов и мертвых муравьев, переносятся в камеры для отходов, чтобы избежать заражения. Фекалии , однако, не уносят, а используют для удобрения грибных садов. Камеры для отходов больше, чем человеческая голова, и расположены на краю колонии. Там отходы могут разлагаться, не подвергая опасности муравьев. Из-за высокой концентрации различных питательных веществ в разлагающихся отходах толстая сеть корней растений обычно проникает в компост . [ необходима цитата ]
Размножение
С конца октября до середины декабря колонии A. sexdens производят крылатых девственных маток и самцов. Перед брачным полетом молодые королевы посещают грибные сады колонии и помещают небольшой кусочек грибного мицелия в их инфрабуккальные полости. Во время брачных полетов матки спариваются с несколькими самцами, которые вскоре умирают. Королева сохраняет сперму в специальном органе на всю оставшуюся жизнь. [8]
Подсчитано, что каждую матку осеменяют от 3 до 8 самцов, а количество отцов на колонию составляет от 1 до 5. [9] [10]
Спарившаяся королева приземляется на землю и отрывает ей теперь ненужные крылья . Затем она роет вертикальный тоннель на глубину примерно 30 см. В конце туннеля она выкапывает небольшую камеру. Затем королева создает грибной сад, используя кусочек, привезенный из ее родовой колонии. Обычно сад удобряют только фекалиями, но иногда королеве необходимо подкормить небольшое количество растительного материала. Королева тоже откладывает несколько яиц. [8]
Затем королева ухаживает за грибным садом и развивающимися личинками, кормя их грибами и трофическими яйцами . Сама королева в это время ничего не ест, питаясь жировыми отложениями и сокращающимися летными мышцами . После того, как первый выводок рабочих готов, они берут на себя управление молодой колонией, и матка становится строго яйцекладкой. Этот процесс занимает 40–60 дней. [8]
Сначала колония растет медленно, но через два-три года рост ускоряется. Одна из возможных причин этого заключается в том, что до того, как колония будет создана достаточно для того, чтобы содержать каких-либо крупных рабочих касты солдат, полезно остаться незамеченным. Солдаты обычно появляются, когда в колонии проживает около 100 000 человек. Когда число рабочих достигает 5–8 миллионов, колония перестает расширяться и направляет ресурсы на производство маток и самцов. [8]
Девственные королевы очень редко бывают успешными. Если предположить, что количество колоний в районе остается постоянным с течением времени, в среднем только одна матка из многих тысяч, посланных колонией, успешно основывает новую. Однако зрелая колония из нескольких миллионов рабочих сталкивается с очень небольшими опасностями. Ни один известный хищник, за исключением в основном подземного армейского муравья Nomamyrmex esenbeckii , активно нападает на гнезда, и даже другие очень агрессивные армейские муравьи проявляют здоровое уважение к колонии A. sexdens . Если уберечь от наводнений и человеческой деятельности, колония обычно разрушается только тогда, когда королева умирает от старости, что дает успешной колонии срок жизни 10–20 лет. За это время колония отправит множество самцов и девственных маток для основания новых колоний. [ необходима цитата ]
Значимость
Экологическое воздействие
В конце своей жизни колония A. sexdens переместила до 40 000 кг почвы . Это дает два важных результата: почва становится аэрированной в результате рытья туннелей и камер и обогащается питательными веществами, поскольку муравьи закапывают свои отходы. Это представляет собой основной способ повторного использования питательных веществ в окружающей среде. [ необходима цитата ]
A. sexdens и другие муравьи-листорезы также являются важными травоядными животными , потребляя 12-17% листьев, производимых массово в неотропических тропических лесах . Потребление растительного материала одной колонией сопоставимо с потреблением крупных травоядных млекопитающих , таких как корова. A. sexdens и родственные им виды, A. cephalotes являются основными насекомыми- вредителями там, где они встречаются, уничтожая урожай на миллиарды долларов с их способностью быстро дефолиации и обезвоживания урожая всего, что полезно для муравьев. Фактически, муравьи Атта считаются основными травоядными вредителями во многих районах, где они обитают. [11]
Предполагается, что если A. sexdens распространится в тропической Африке, результаты будут катастрофическими. Поскольку местные растения не разработали защитные соединения против листорезов, а в Африке нет паразитов, способных заразить их, результаты как для экосистемы, так и для сельского хозяйства будут катастрофическими. [ необходима цитата ]
Рекомендации
- ^ "Каталог жизни:" . www.catalogueoflife.org .
- ^ Discovery Communications Inc. 2002. «Муравей-резак для листьев» (он-лайн). Планета животных. По состоянию на 11.03.03 по адресу http://animal.discovery.com/fansites/jeffcorwin/carnival/crawler/leafant.html .
- ^ Hölldobler, Bert; Уилсон, Эдвард О. (2009). Суперорганизм: красота, элегантность и странность сообществ насекомых . WW Norton & Company. ISBN 9780393067040.
- ^ EnchantedLearning.com. 2003. «Муравей» (Он-лайн). По состоянию на 18.03.03 по адресу http://www.enchantedlearning.com/subjects/insects/ant/Antcoloringpage.shtml .
- ^ а б Солис, Дэниел Расс; Фокс, Эдуардо Гонсалвеш Патерсон; Чеккато, Марсела; Рейсс, Итамар Кристина; Десио, Памела; Лорензон, Наталья; Да Силва, Натиэле Гонсалвеш; Буэно, Одаир Корреа (август 2012 г.). «О морфологии рабочих неполовозрелых муравьев-листорезов Atta sexdens linnaeus (Hymenoptera: Formicidae)». Микроскопические исследования и техника . 75 (8): 1059–1065. DOI : 10.1002 / jemt.22031 . PMID 22419653 .
- Перейти ↑ Poulsen, M. 2002. «Муравьи-листорезы и их грибы» (он-лайн). По состоянию на 19.03.2003 г. http://www.webspawner.com/users/michaelpoulsen2003/index.html .
- ^ Вирт, Р., Х. Герц, Р. Райель, В. Бейшлаг, Б. Холдоблер. 2003. Травоядность муравьев-листорезов . Нью-Йорк: Спрингер.
- ^ а б в г Hölldobler, Bert; Холлдоблер, профессор биологии Берта; Уилсон, почетный куратор энтомологии и почетный профессор университетских исследований Эдвард О. Уилсон, Эдвард О. (2009). Суперорганизм: красота, элегантность и странность сообществ насекомых . WW Norton & Company. ISBN 9780393067040.
- ^ Керр, Уорик. "Tendências evolutivas na replica dos Himenópteros Sociais" (PDF) . Науки и письма Рио Кларо .
- ^ Fjerdingstadt, EJ; Бумсма, JJ (2000-11-01). «Частота спаривания королев и родство в молодых колониях Atta sexdens». Insectes Sociaux . 47 (4): 354–356. DOI : 10.1007 / PL00001730 . ISSN 1420-9098 .
- ^ Уилсон, Э., Б. Холлдоблер. 1994. Путешествие к муравьям. Кембридж, Массачусетс: Kelknap Press of Harvard University Press.
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с Atta sexdens на Викискладе?