Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Погономирмекс барбатус
Pogonomyrmex barbatus casent0006306 профиль 1.jpg
Рабочий P. barbatus из Техаса , США.
Научная классификация редактировать
Королевство:Animalia
Тип:Членистоногие
Учебный класс:Насекомое
Заказ:Перепончатокрылые
Семья:Formicidae
Подсемейство:Myrmicinae
Род:Погономирмекс
Разновидность:
P. barbatus
Биномиальное имя
Погономирмекс барбатус
Смит, 1858 г.

Pogonomyrmex ЬагЬаШз является видом из харвестера муравья из рода Pogonomyrmex . Его общие названия включают красный муравей и красный муравей-комбайн . [1] Эти большие (5–7 мм) муравьи предпочитают засушливые чапаральные среды обитания и являются родными для Юго-Запада США . [2] Гнезда устраивают под землей (глубиной до 2,5 м) на открытых участках. Их диета состоит в основном из семян, и, следовательно, они участвуют в мирмекохории , взаимодействии муравьев и растений, благодаря которому муравьи получают питательные вещества, а растения получают выгоду.распространение семян . Муравьев-жнецов часто принимают за огненных муравьев , но они не имеют близкого родства с какими-либо видами огненных муравьев, местными или интродуцированными.

Колонизация [ править ]

Гнезда красных муравьев-комбайнов отличаются отсутствием роста растений и мелкой галькой, окружающей вход в туннель, который обычно спускается под значительным углом. Оболочки семян могут быть разбросаны по всему гнезду. На пастбищах , таких как ранчо, отсутствие растительности делает колонии красных муравьев-комбайнов очень легко обнаруживаемыми, а там, где их очень много, они могут серьезно вторгнуться в пастбища, доступные для домашнего скота.

Холмы обычно плоские и широкие, от 0 до 100 мм (от 0,0 до 3,9 дюйма) в высоту и от 300 до 1200 мм (от 12 до 47 дюймов) в диаметре. Сообщалось о еще более крупных обнаженных областях, порядка 10 м 2 (110 кв. Футов). Обычно от насыпи отходят от трех до восьми троп, как «руки». По этим тропам муравьи собирают и приносят еду обратно в насыпь. Муравьи-разведчики каждое утро первыми выходят из кургана. Они ищут пищу и отмечают свой путь, возвращаясь к насыпи, чтобы предупредить рабочих муравьев. Рабочие муравьи следуют по запаху и собирают еду. Другие муравьи-рабочие чистят, разносят и обычно ухаживают за насыпью, маткой и выводком . Все муравьи в колониях - самки, за исключением крылатых самцов, рожденных в период размножения.

Первоначальное формирование колонии [ править ]

Репродуктивной единицей популяций муравьев является колония. Одиночная девственная матка спаривается с несколькими самцами в месте репродуктивной агрегации, образованном самцами муравьев-сборщиков. Затем она летит на новое место, чтобы произвести на свет колонию. [3]

Диета [ править ]

Основной источник пищи красных муравьев-жнецов обычно состоит из семян, которые они откладывают в большом количестве. Пища сначала измельчается до консистенции хлеба с помощью больших челюстей муравьев , а затем хранится в зернохранилище , обеспечивая колонии доступ к пище круглый год. Сбор семян от имени красных муравьев-комбайнов приносит пользу их экосистеме благодаря процессу мирмекохории , в которой муравьи помогают в распространении семян во время поиска пищи. И растения, и муравьи выигрывают от этой взаимосвязи: растения увеличивают диапазон своего распространения и плотность, в то время как муравьи получают выгоду от приобретения питательных веществ и обеспечения более надежного снабжения пищей при будущих урожаях. Обычно это понимается как мутуалистическое взаимодействие.. Мертвых насекомых также собирают во время кормодобывания.

Красные муравьи-комбайны

Собирательство [ править ]

Было проведено много исследований в отношении кормового поведения красного муравья-комбайна. В процессе поиска пищи больше всего задействованы три типа рабочих: патрульные гнезда, патрульные на тропах и собиратели. В определенный день патрульные выходят из гнезда первыми, чтобы оценить безопасность и прибыльность добычи. Колония получает большую часть воды в результате метаболизма жиров в семенах. [4] Если еды мало или если это особенно жаркий день, энергетические и водные преимущества кормодобывания могут быть перевешены затратами на энергию и воду. В этом случае колония может быть вынуждена полагаться на свои обширные продовольственные запасы. Семена могут храниться в гнезде месяцами или даже несколькими годами. [5]

Колония способна общаться через мгновенный антенный контакт, связанный с передачей кутикулярных углеводородов . [6] Также могут быть задействованы другие визуальные, временные и обонятельные сигналы. [6]Основываясь на отчетах патрульных, они могут покинуть гнездо, чтобы определить наилучшее возможное направление поиска пищи. Это решение основано на различных экономических факторах, таких как доступность пищи и кормодобывающее поведение соседних гнезд. Когда оба типа патрульных возвращаются, собиратели оценивают скорость их возвращения, чтобы решить, покидать ли гнездо в поисках пищи. В эксперименте с имитацией патруля частота возвращения одного патрульного каждые 10 секунд стимулировала наивысший уровень активности в поисках пищи. [6] Этот коэффициент возврата указывает на высокую доступность пищи и хорошие условия кормодобывания, следовательно, на благоприятное соотношение затрат и выгод.для собирателей существует. Если частота возвращения патруля слишком высока, это может быть предупреждением об опасности, например, о появлении хищной ящерицы. Более низкий процент возврата может указывать на отсутствие доступной еды или сильную конкуренцию.

При поиске пищи муравьи руководствуются химическими сигналами, которые иногда уводят муравьев на расстояние до 50–60 м от гнезда. [7] [ нужен лучший источник ] После того, как муравей решил добыть корм, он почти всегда будет продолжать, пока не найдет пищу, чтобы забрать ее обратно в гнездо; 90% вернувшихся фуражиров «успешны». [8] Таким образом, возврат собирателей является хорошим индикатором наличия пищи. Логично предположить, что на общую активность собирателей влияет количество возвращающихся собирателей. [8]Когда еды много, фуражиры быстро ее находят и сразу возвращаются в гнездо. Фуражиры, все еще находящиеся в гнезде, интерпретируют это как означающее, что поиск пищи будет прибыльным: низкое энергопотребление с высокой вероятностью получения семян. Следовательно, увеличивается активность собирательства. Точно так же снижение доступности пищи, на что указывает снижение скорости возвращения фуражиров, заставляет колонию снижать свою активность в поисках пищи. [6]

Способность колонии быстро регулировать свое поведение в поисках пищи очень важна, поскольку их источники пищи изменчивы и разбросаны. Эта регулирующая способность изменчива сама по себе, на нее влияют доступность пищи, текущая потребность в питании и состояние колонии. [2] Колонии с большей вероятностью приспосабливаются к изменяющейся норме возвращения собирателей, когда интенсивность поиска корма высока, что может быть связано с тем, что отклонения просто труднее обнаружить при низких нормах. [2] В целом, красный муравей-комбайн демонстрирует замечательные способности к социальному познанию , анализу затрат и выгод и поведенческой экономике .

Коллективное регулирование [ править ]

Популяции муравьев-комбайнов действуют без централизованной системы управления посредством децентрализованной системы химической связи с помощью процесса передачи химических сигналов. Собирательство регулируется с помощью контуров положительной и отрицательной обратной связи. Муравьи, возвращающиеся в колонию, стимулируют уходящий корм. Когда муравьи возвращаются в колонию с большей скоростью с семенами, это, в свою очередь, приводит к увеличению количества исходящих собирателей. По мере того как меньше муравьев с семенами возвращается в колонию, количество уходящих собирателей уменьшается. Результатом является регулирование кормодобывания по отношению к изобилию доступной пищи в любой момент времени. [9]Взаимодействие между возвращающимися и уходящими собирателями происходит в секундах. Обычно уходящему собирателю требуется всего от трех до восьми секунд, чтобы покинуть гнездо в результате увеличения числа успешных возвращающихся собирателей. [10]

Относительное изобилие доступной пищи измеряется средним временем, потраченным на поиски каждого семени, а не расстоянием, пройденным, чтобы найти каждое семя. Когда еды больше, собирателям требуется меньше времени. Более быстрый сбор корма сигнализирует о более высокой скорости ухода собирателей, увеличивая урожай корма по сравнению с изобилием в этом районе. Семена используются в качестве источника воды для муравьев и часто хранятся в гнезде от нескольких месяцев до нескольких лет. [11]

Соревнование по помехам в добыче пищи [ править ]

Между популяциями муравьев- собирателей существует межвидовая конкуренция , что создает проблемы для успешного поиска пищи. Одним из примеров этого является конкуренция за доступ к семенным ресурсам между видами муравьев-комбайнов Novomessor cockerelli и Pogonomyrmex barbatus . Муравьи Novomessor cockerelli вступают в конкуренцию с колониями Pogonomyrmex barbatus , «забивая» входы в гнезда песком и небольшими камнями. Это задерживает активность P. barbatus.в течение одного-трех часов, сдвигая начало кормодобывания на более позднее время дня, когда температура значительно повысится. Это снижает производительность двумя способами; во-первых, муравьи задерживаются и, следовательно, у них меньше времени на поиск корма; во-вторых, высокие температуры почвы преждевременно загоняют муравьев обратно в гнезда, сокращая диапазон возможных кормлений. Исследования показали, что затронутые популяции P. barbatus не предпринимали никаких усилий, чтобы компенсировать вмешательство в их деятельность, например, путем стимулирования более высоких темпов поиска пищи. Таким образом, закупорка гнезд конкурирующими видами снижает общую продуктивность рабочих муравьев у вида Pogonomyrmex barbatus . [12]

Разделение труда [ править ]

Кастовая система [ править ]

Вход в гнездо муравьев красный комбайн

Красные муравьи- сборщики - это эусоциальные насекомые, для которых характерны высокий уровень сотрудничества и организованное разделение труда. Каста рабочих бесплодна . Как и большинство видов муравьев, воспроизведение осуществляются матовой кастой , которая состоит из крылатой ALATES (reproductives) , которые постоянно находится в гнезде , пока погода не позволяет им улететь и мат. После совокупления самец обычно умирает, а оплодотворенная матка возвращается на землю в поисках подходящего места для гнездования. Выбрав место, она распускает крылья и начинает размножаться, создавая новую колонию. Она производит « рабочих муравьев » в течение 1–20 лет до самой смерти. Известно, что некоторые королевы живут до 30 лет в дикой природе. [цитата необходима ]

У P. barbatus репродуктивные и непродуктивные задачи разделены на кастовую систему, как обсуждалось выше. Некоторые особи специализируются на репродуктивной функции, в то время как другие муравьи несут ответственность за непродуктивные функции, такие как защита, уход за выводком и добыча пищи. Система разделения труда естественно возникает в связи с формированием группы, а не как вторичная адаптация; в противном случае одиночные королевы собирают муравьев, которых заставляют объединяться, если разделение труда возникает в группах, у которых отсутствует эволюционная история таких социальных механизмов. [13]

Непродуктивная каста [ править ]

У непродуктивных рабочих муравьев P. barbatus выполняются пять основных задач: добыча пищи, поддержание гнезда, защита, работа на откосе и сбор. Роли непостоянны, и химические взаимодействия определяют, когда определенные муравьи занимаются определенной деятельностью. По сути, эти задачи относительно изменчивы и не могут рассматриваться как отдельные процессы. Переход в поведении от имени одной группы запускает поведенческие переходы в других группах рабочих муравьев. [14]

Репродуктивная каста [ править ]

Репродуктивная каста P. barbatus ответственна за образование новых колоний. Одна королева муравьев основывает каждую колонию. Большое количество крылатых муравьев-самцов и девственных муравьев-маток прилетают к местам спаривания после дождей в середине лета. Чтобы создать успешную колонию, P. barbatusкоролевы должны спариваться с самцами двух разных линий. Одна линия приводит к появлению муравьев, которые становятся рабочими колонии. Это муравьи, отвечающие за непродуктивные задачи колонии. Другая линия производит репродуктивных самок муравьев. После спаривания с муравьями-самцами в месте скопления царица улетает, чтобы основать новую колонию. Прибыв на новое место гнездования, королева теряет крылья и строит гнездо в земле. Затем вход в гнездо закрывается, чтобы она могла отложить яйца в безопасности. Так рождается колония. В течение следующих шести-восьми недель появляется основной выводок непродуктивных рабочих муравьев, который начинает добывать пищу и строить колонию. [15]

Воспроизведение [ править ]

Брачное поведение [ править ]

Спаривание между подвидами красного муравья-комбайна является многолетним и видоспецифичным. Самцы отличают репродуктивных самок своего вида от самок других видов с помощью феромонов . Это происходит в результате сексуально стимулирующих феромонов, выделяемых ядовитыми железами репродуктивных самок P. barbatus . Эти феромоны прекрасно обнаруживаются самцами этого вида при физическом контакте, что приводит к стимуляции сексуального поведения.

Спаривание происходит в местах репродуктивной агрегации. Эти участки первоначально отмечаются выделениями из нижнечелюстных желез самцов. Выделения привлекают как самок, так и дополнительных самцов, что приводит к сильной конкуренции самцов за самцов. Система спаривания внутри P. barbatus сравнима с поведением lek у многих позвоночных.разновидность. Муравьи-самцы собираются вместе и вместе испускают феромон, привлекающий репродуктивных самок. Чем больше присутствует самцов, выделяющих феромон, тем сильнее влечение к самкам. Хотя эта практика сильно благоприятствует определенным самцам и оставляет многих других без самцов, конгрегация самцов в целом привлекает больше самок, чем выброс феромона от имени одинокого самца. Следовательно, более желательно, чтобы менее привлекательные самцы оставались в токе, чем пытались привлечь самок самостоятельно. [16]

Половой отбор [ править ]

Внутри репродуктивных скоплений муравьев P. barbatus существует сильная мужская конкуренция. Самцы участвуют в совместных брачных шоу, чтобы привлечь самок. Муравьи-самцы пытаются спариваться с любой встреченной самкой, но самки сопротивляются совокуплению самцов. Следовательно, общее спаривание в значительной степени способствует размножению с более крупными или более стойкими самцами, которые способны одолеть самок и успешно совокупляться. Муравьи-самцы совокупляются как можно дольше, что, вероятно, ограничит доступ самок для других самцов, чтобы их сперма выжила для размножения. [17]

Хищничество [ править ]

Красные муравьи-сборщики - излюбленная еда пустынных рогатых ящериц . Муравьи-жнецы энергично защищают свои колонии от реальных или предполагаемых нападений со стороны крупных или мелких животных. Они могут яростно кусаться, и их укусы ядовиты и болезненны . Эффект распространяется по лимфатической системе , иногда вызывая опасные реакции, особенно у животных, чувствительных к их яду или имеющих аллергию на них .

С годами их численность сокращается, и это часто объясняется конкуренцией за пищу с инвазивными завезенными красными огненными муравьями и аргентинскими муравьями . Их сокращение затронуло многие местные виды, особенно те, для которых красный муравей-комбайн является основным источником пищи, например, техасскую рогатую ящерицу .

Ссылки [ править ]

  1. ^ [1]
  2. ^ a b c Гордон, DM ; Guetz, A .; Грин, MJ; Холмс, С. (25 февраля 2011 г.). «Колония вариаций в коллективном регулировании кормодобывания муравьями-комбайнами» . Поведенческая экология . 22 (2): 429–435. DOI : 10.1093 / beheco / arq218 . PMC  3071749 . PMID  22479133 .
  3. Перейти ↑ Gordon, Deborah M (2013). "Награды за сдержанность в коллективном регулировании кормодобывания колониями муравьев-комбайнов". Природа . 498 (7452): 91–93. DOI : 10,1038 / природа12137 . PMID 23676676 . 
  4. ↑ Гордон, Дебора М. (1 мая 2002 г.). «Регулирование кормодобывающей деятельности в колониях красных муравьев-комбайнов». Американский натуралист . 159 (5): 509–518. DOI : 10.1086 / 339461 . PMID 18707433 . 
  5. ^ Гордон, DM ; Холмс, С .; Наку, С. (19 ноября 2007 г.). «Кратковременное регулирование кормодобывания муравьев-комбайнов» . Поведенческая экология . 19 (1): 217–222. DOI : 10.1093 / beheco / arm125 .
  6. ^ а б в г Грин, MJ; Гордон, DM (22 января 2007 г.). «Скорость взаимодействия информирует о решениях задач и задач комбайна» . Поведенческая экология . 18 (2): 451–455. DOI : 10.1093 / beheco / arl105 .
  7. ^ «Муравей-комбайн (Pogonomyrmex barbatus)». antARK. antARK, Интернет. 30 октября 2013 г. < http://www.antark.net/ >.
  8. ^ а б Шафер, Роберт Дж .; Холмс, Сьюзен ; Гордон, Дебора М. (1 апреля 2006 г.). «Активация собирателей и доступность пищи у муравьев-собирателей». Поведение животных . 71 (4): 815–822. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2005.05.024 .
  9. ^ Грин, Майкл Дж .; Пинтер-Уоллман, Ноа; Гордон, Дебора М. (2013). «Взаимодействие с комбинированными химическими сигналами влияет на решения сборщиков муравьев-комбайнов покинуть гнездо в поисках пищи» . PLOS ONE . 8 (1): 1–8. DOI : 10.1371 / journal.pone.0052219 . PMC 3540075 . PMID 23308106 .  
  10. ^ Пинтер-Уоллман, Ноа; и другие. (2013). «Муравьи-жнецы используют взаимодействия для регулирования активации и доступности собирателей» . Поведение животных . 86 (1): 197–207. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2013.05.012 . PMC 3767282 . PMID 24031094 .  
  11. ^ Шафер, Роберт Дж .; Холмс, Сьюзен ; Гордон, Дебора М. (2006). «Активация собирателей и доступность пищи у муравьев-жнецов». Поведение животных . 71 (4): 815–22. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2005.05.024 .
  12. Перейти ↑ Gordon, Deborah M (1988). «Засорение гнезд: конкуренция среди пустынных муравьев (Novomessor cockerelli и Pogonomyrmex barbatus)». Oecologia . 75 (1): 114–18. DOI : 10.1007 / bf00378823 . PMID 28311843 . 
  13. ^ Кахан, С. Хелмс; Гарднер-Морс, Э. (2013). «Возникновение репродуктивного разделения труда в группах принудительных маток муравьев Pogonomyrmex barbatus». Журнал зоологии . 291 (1): 12–22. DOI : 10.1111 / jzo.12071 .
  14. Перейти ↑ Gordon, Deborah M (1986). «Динамика суточного оборота колонии муравьев-комбайнов (Pogonomyrmex barbatus)». Поведение животных . 34 (5): 1402–19. DOI : 10.1016 / s0003-3472 (86) 80211-1 .
  15. ^ Вольны, Вероника П .; Грин, Майкл Дж .; Гордон, Дебора М. (2006). «Производство выводка и дискриминация по происхождению у красного муравья-сборщика (Pogonomyrmex barbatus)». Экология . 87 (9): 2194–200. DOI : 10,1890 / 0012-9658 (2006) 87 [2194: bpaldi] 2.0.co; 2 . PMID 16995618 . 
  16. ^ Holldobler, В (1976). «Поведенческая экология спаривания у муравьев-жнецов». Поведенческая экология и социобиология . 1 (4): 405–23. DOI : 10.1007 / bf00299401 .
  17. ^ Дэвидсон, Дайан В. (1982). «Половой отбор у муравьев-жнецов». Поведенческая экология и социобиология . 10 (4): 245–50. DOI : 10.1007 / bf00302813 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с Pogonomyrmex barbatus, на Викискладе?
  • Интервью EconTalk с Деборой Гордон и ее исследование красных муравьев-комбайнов