Красный муравей-жнец
| Pogonomyrmex barbatus | |
|---|---|
| |
| Рабочий P. barbatus из Техаса , США. | |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | животное |
| Тип: | Членистоногие |
| Сорт: | Насекомое |
| Заказ: | Перепончатокрылые |
| Семья: | Формициды |
| Подсемейство: | Мирмицины |
| Род: | Погономирмекс |
| Разновидность: | П. бородатый
|
| Биномиальное имя | |
| Pogonomyrmex barbatus Смит, 1858 г.
| |
Pogonomyrmex barbatus — вид муравьев -жнецов из рода Pogonomyrmex . Его общие названия включают красный муравей и красный муравей-сборщик . [ 1 ] Эти крупные (5–7 мм) муравьи предпочитают засушливые места обитания чапараля и родом из 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, посредством которого муравьи получают питательные вещества, а растения получают пользу от распространения семян . Красных муравьев-жнецов часто принимают за огненных муравьев , но они не имеют близкого родства ни с одним видом огненных муравьев, местными или интродуцированными.
Колонизация
[ редактировать ]Гнезда красных муравьев-жнецов характеризуются отсутствием роста растений и мелкой галькой, окружающей вход в туннель, который обычно спускается под выраженным углом. Оболочки семян можно найти разбросанными по всему гнезду. На пастбищах , таких как ранчо, из-за отсутствия растительности колонии красных муравьев-жнецов очень легко обнаружить, а там, где их очень много, они могут серьезно вторгнуться на пастбища, доступные для домашнего скота.
Курганы 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 оголенных участках, порядка 10 м2. 2 (110 кв. футов). От кургана обычно ведут от трех до восьми троп, как «руки». Эти тропы используются муравьями для сбора и доставки еды обратно в курган. Муравьи-разведчики каждое утро первыми покидают курган. Они ищут еду и отмечают свой путь, возвращаясь к кургану, чтобы предупредить рабочих муравьев. Рабочие муравьи идут по запаху и собирают еду. Другие рабочие муравьи чистят, растягивают и обычно ухаживают за насыпью, королевой и выводком . Все муравьи в колониях — самки, за исключением крылатых самцов, рождающихся в период размножения.
Первоначальное формирование колонии
[ редактировать ]Репродуктивной единицей популяций муравьев является колония. Одинокая девственная королева впервые спаривается с несколькими самцами в месте репродуктивного скопления, образованном самцами муравьев-жнецов. Затем она летит на новое место, чтобы произвести потомство. [ 3 ]
Диета
[ редактировать ]Основным источником пищи для красных муравьев-жнецов обычно являются семена, которые они накапливают в больших количествах. Пища сначала измельчается до хлебообразной консистенции с помощью больших челюстей муравьев , а затем хранится в зернохранилище , обеспечивая колонии доступ к пище круглый год. Сбор семян от имени красных муравьев-жнецов приносит пользу их экосистеме благодаря процессу мирмекохории , при котором муравьи помогают распространять семена во время поиска пищи. И растения, и муравьи извлекают выгоду из этих взаимоотношений: растения увеличивают дальность своего распространения и плотность, а муравьи получают выгоду от приобретения питательных веществ и обеспечения более надежного снабжения продовольствием в будущих урожаях. Обычно это понимается как взаимное взаимодействие . Мертвых насекомых также собирают во время кормления.
Собирательство
[ редактировать ]Было проведено много исследований пищевого поведения красного муравья-жнеца. В процессе добывания пищи наиболее активно участвуют три типа рабочих: патрульные гнезда, патрульные тропы и собиратели. В определенный день патрульные первыми выходят из гнезда, чтобы оценить безопасность и прибыльность поиска пищи. Колония получает большую часть воды в результате метаболизма жиров в семенах. [ 4 ] Если еды мало или день особенно жаркий, энергетическая и водная выгода от поиска пищи может быть перевешена затратами на энергию и воду. В этом случае колония может быть вынуждена полагаться на свои обширные продовольственные запасы. Семена могут храниться в гнезде месяцами и даже годами. [ 5 ]
Колония способна общаться посредством мгновенного антеннального контакта, включающего передачу кутикулярных углеводородов . [ 6 ] другие визуальные, временные и обонятельные сигналы. Также могут быть задействованы [ 6 ] На основании отчетов патрульных гнезда патрульные могут покинуть гнездо, чтобы определить наилучшее возможное направление поиска пищи. Это решение основано на различных экономических факторах, таких как наличие пищи и поведение соседних гнезд в поисках пищи. Когда оба типа патрульных возвращаются, собиратели оценивают степень их возвращения, чтобы решить, стоит ли покидать гнездо в поисках еды. В эксперименте с имитацией патрульных, возвращение одного патрульного каждые 10 секунд стимулировало самый высокий уровень активности в поисках пищи. [ 6 ] Такая норма возврата указывает на высокую доступность пищи и хорошие условия для кормления, поэтому существует благоприятное соотношение затрат и выгод для собирателей. Если скорость возвращения патрульных слишком высока, это может быть предупреждением об опасности, например, о появлении хищной ящерицы. Более низкий уровень возврата может указывать на нехватку продовольствия или острую конкуренцию.
При поиске пищи муравьи руководствуются химическими сигналами, которые иногда уводят муравьев на расстояние до 50–60 м от гнезда. [ 7 ] [ нужен лучший источник ] Если муравей решил добыть корм, он почти всегда будет продолжать до тех пор, пока не найдет еду, которую можно забрать обратно в гнездо; 90% возвращающихся собирателей «успешны». [ 8 ] Таким образом, скорость возвращения собирателей является хорошим индикатором наличия пищи. Логично, что на общую собирательную деятельность влияет скорость возвращения собирателей. [ 8 ] Когда еды много, фуражиры быстро ее находят и тут же возвращаются в гнездо. Собиратели, все еще находящиеся в гнезде, интерпретируют это как означающий, что поиски пищи будут прибыльными: низкий расход энергии с высокой вероятностью получения семян. Следовательно, активность кормодобывания увеличивается. Аналогичным образом, снижение доступности пищи, о чем свидетельствует снижение скорости возвращения собирателей, заставляет колонию снижать свою активность в поисках пищи. [ 6 ]
Способность колонии быстро регулировать свое пищевое поведение весьма важна, поскольку ее источники пищи изменчивы и разбросаны. Эта регуляторная способность сама по себе варьируется и зависит от наличия пищи, текущей потребности в еде и здоровья колонии. [ 2 ] Колонии с большей вероятностью адаптируются к различным показателям возвращения собирателей, когда скорость добывания пищи высока, что может быть связано с тем, что при низких показателях просто труднее обнаружить различия. [ 2 ] В целом красный муравей-жнец демонстрирует замечательные способности в области социального познания , анализа затрат и выгод и поведенческой экономики .
Коллективное регулирование
[ редактировать ]Популяции муравьев-жнецов действуют без централизованной системы управления посредством децентрализованной системы химической связи посредством процесса химической сигнализации. Собирательство регулируется с помощью циклов положительной и отрицательной обратной связи. Возвращение муравьев в колонию стимулирует исходящий поиск пищи. Когда муравьи возвращаются в колонию с большей скоростью с семенами, это, в свою очередь, приводит к увеличению количества исходящих собирателей. По мере того как в колонию возвращается меньше муравьев, несущих семена, количество уходящих собирателей уменьшается. Результатом является регулирование кормодобывания относительно обилия доступной пищи в любой момент времени. [ 9 ] Взаимодействие между возвращающимися и уходящими собирателями происходит в течение нескольких секунд. Обычно уходящему собирателю требовалось всего от трех до восьми секунд, чтобы покинуть гнездо в результате увеличения количества успешных возвращающихся собирателей. [ 10 ]
Относительное изобилие доступной пищи измеряется средним временем, затрачиваемым на поиск одного семени, а не расстоянием, пройденным для поиска каждого семени. Собирателям требуется меньше времени, когда еды больше. Более быстрый поиск пищи сигнализирует о более быстром исходе собирателей, что максимизирует сбор пищи по сравнению с изобилием в этом районе. Семена используются муравьями в качестве источника воды и часто хранятся в гнезде от нескольких месяцев до нескольких лет. [ 11 ]
Вмешательство в конкуренцию при добыче пищи
[ редактировать ]межвидовая конкуренция Между популяциями муравьев-жнецов существует , что создает проблемы для успешного добывания пищи. Одним из примеров этого является конкуренция за доступ к семенным ресурсам между Novomessor Cockerelli и Pogonomyrmex barbatus видами муравьев-жнецов . Муравьи Novomessor Cockerelli участвуют в мешающей конкуренции с колониями Pogonomyrmex barbatus , «затыкая» входы в гнездо песком и мелкими камнями. Это задерживает активность P. barbatus на один-три часа, отодвигая начало кормления на позднее время дня, когда температура значительно выше. Это снижает производительность двумя способами; во-первых, муравьи задерживаются и, следовательно, у них остается меньше времени на добычу пищи; во-вторых, высокая температура почвы преждевременно загоняет муравьев обратно в их гнезда, сокращая диапазон возможного поиска пищи. Исследования показали, что пострадавшие популяции P. barbatus не предприняли усилий, чтобы компенсировать вмешательство в их деятельность, например, путем увеличения скорости поиска пищи. Таким образом, засорение гнезд конкурирующими видами снижает общую продуктивность рабочих муравьев этого вида. Pogonomyrmex barbatus . [ 12 ]
Разделение труда
[ редактировать ]Кастовая система
[ редактировать ]
Красные муравьи-жнецы — эусоциальные насекомые, характеризующиеся высоким уровнем сотрудничества и организованным разделением труда. Каста рабочих бесплодна . Как и у большинства видов муравьев, размножение осуществляется спаривающейся кастой, состоящей из крылатых крылатых особей (репродуктивных особей), которые живут в гнезде до тех пор, пока погода не позволит им улететь и спариваться. После совокупления самец обычно погибает, а уже оплодотворенная королева возвращается на землю для поиска подходящего места для гнездования. Выбрав место, она сбрасывает крылья и начинает размножаться, создавая новую колонию. Она производит « рабочих муравьев » в течение 1–20 лет до самой смерти. Известно, что некоторые королевы живут в дикой природе до 30 лет. [ нужна ссылка ]
У P. barbatus репродуктивные и нерепродуктивные задачи разделены на кастовую систему, как обсуждалось выше. Некоторые особи специализируются на репродуктивной функции, в то время как другие муравьи отвечают за нерепродуктивные функции, такие как защита, уход за выводком и поиск пищи. Система разделения труда естественно возникает в связи с образованием группы, а не как вторичное приспособление; в противном случае одиночные королевские муравьи-сборщики, помещенные в принудительную ассоциацию, имели бы разделение труда в группах, у которых нет эволюционной истории таких социальных механизмов. [ 13 ]
Нерепродуктивная каста
[ редактировать ]Нерепродуктивные рабочие муравьи P. barbatus выполняют пять основных задач: добыча пищи, поддержание гнезда, защита, работа на навозе и сбор мусора. Роли не постоянны, и химические взаимодействия определяют, когда определенные муравьи занимаются определенной деятельностью. По существу, эти задачи относительно изменчивы и не могут рассматриваться как отдельные процессы. Переход в поведении одной группы вызывает изменения в поведении других групп рабочих муравьев. [ 14 ]
Репродуктивная каста
[ редактировать ]Репродуктивная каста P. barbatus отвечает за образование новых колоний. Одна королева муравьев основывает каждую колонию. Большое количество крылатых муравьев-самцов и девственных муравьев-маток прилетают к местам скоплений после муссонных дождей в середине лета. Чтобы основать успешную колонию, королевы P. barbatus должны спариваться с самцами двух разных линий. Одна линия приводит к появлению муравьев, которые становятся рабочими колонии. Это муравьи, ответственные за нерепродуктивные задачи колонии. Другая линия производит репродуктивных самок муравьев. После спаривания с муравьями-самцами в месте скопления королева улетает, чтобы основать новую колонию. Прибыв на новое место гнездования, королева теряет крылья и строит гнездо в почве. Затем вход в гнездо запечатывают, чтобы яйца были в безопасности. Так родилась колония. В течение следующих шести-восьми недель появляется основной выводок неразмножающихся рабочих муравьев, который начинает добывать пищу и строить колонию. [ 15 ]
Воспроизведение
[ редактировать ]Брачное поведение
[ редактировать ]Спаривание между подвидами красного муравья-жнеца носит многолетний и видоспецифичный характер. Самцы отличают репродуктивных самок своего вида от самок других видов с помощью феромонов . Это происходит в результате воздействия 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 репродуктивных скоплений. Первоначально эти места отмечают выделения из нижнечелюстных желез самцов. Выделения привлекают самок, а также дополнительных самцов, что приводит к сильной конкуренции самцов за партнеров. Система спаривания P. barbatus сравнима с токовым поведением многих видов позвоночных . Муравьи-самцы собираются вместе и вместе выделяют феромон, привлекающий репродуктивных самок. Чем больше самцов выделяют феромон, тем сильнее влечение к самкам. Хотя эта практика явно благоприятствует некоторым самцам и оставляет многих других без партнеров, скопление самцов в целом привлекает больше самок, в отличие от выброса феромонов от имени одиночного самца. Следовательно, менее привлекательным самцам желательнее оставаться в токе, чем пытаться привлечь самок самостоятельно. [ 16 ]
Половой отбор
[ редактировать ]Внутри репродуктивных скоплений муравьев P. barbatus существует сильная конкуренция самцов. Самцы участвуют в коллективных брачных демонстрациях, чтобы привлечь самок. Муравьи-самцы пытаются спариться с любой самкой, с которой они сталкиваются, но самки сопротивляются совокуплению самцов. Следовательно, совместное спаривание в значительной степени благоприятствует размножению более крупных и настойчивых самцов, которые способны одолеть самок и успешно совокупляться. Муравьи-самцы совокупляются как можно дольше, что, вероятно, ограничивает доступ к самке других самцов, чтобы гарантировать выживание их спермы для размножения. [ 17 ]
Хищничество
[ редактировать ]Красные муравьи-жнецы — 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, а их укусы ядовиты и болезненны . Эффект распространяется через лимфатическую систему , иногда вызывая опасные реакции, особенно у животных, чувствительных или имеющих аллергию на их яд .
С годами их численность сокращалась, и это часто объяснялось конкуренцией за пищу с агрессивными красными завезенными огненными муравьями и аргентинскими муравьями . Их сокращение затронуло многие местные виды, особенно те, для которых красный муравей-жнец является основным источником пищи, например техасскую рогатую ящерицу .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Виды: Pogonomyrmex barbatus — Красный муравей-жнец | Природный центр Wildcat Bluff» . www.wildcatbluff.org . Архивировано из оригинала 7 июня 2013 г.
- ^ Jump up to: а б с Гордон, DM ; Гетц, А.; Грин, MJ; Холмс, С. (25 февраля 2011 г.). «Колониальные вариации в коллективной регуляции добывания пищи муравьями-жнецами» . Поведенческая экология . 22 (2): 429–435. дои : 10.1093/beheco/arq218 . ПМК 3071749 . ПМИД 22479133 .
- ^ Гордон, Дебора М (2013). «Награды за сдержанность в коллективном регулировании добывания пищи колониями муравьев-жнецов». Природа . 498 (7452): 91–93. Бибкод : 2013Natur.498...91G . дои : 10.1038/nature12137 . ПМИД 23676676 . S2CID 4399497 .
- ^ Гордон, Дебора М. (1 мая 2002 г.). «Регуляция кормовой деятельности в колониях красных муравьев-жнецов». Американский натуралист . 159 (5): 509–518. дои : 10.1086/339461 . ПМИД 18707433 . S2CID 15791428 .
- ^ Гордон, DM ; Холмс, С. ; Наку, С. (19 ноября 2007 г.). «Кратковременная регуляция кормодобывания муравьев-жнецов» . Поведенческая экология . 19 (1): 217–222. дои : 10.1093/beheco/arm125 .
- ^ Jump up to: а б с д Грин, MJ; Гордон, DM (22 января 2007 г.). «Скорость взаимодействия влияет на решения задач комбайна и муравья» . Поведенческая экология . 18 (2): 451–455. дои : 10.1093/beheco/arl105 .
- ^ "Муравей-комбайн (Pogonomyrmex barbatus)". антАРК. антАРК, Веб. 30 октября 2013 г. < http://www.antark.net/ >.
- ^ Jump up to: а б Шафер, Роберт Дж.; Холмс, Сьюзен ; Гордон, Дебора М. (1 апреля 2006 г.). «Активация собирателей и наличие пищи у муравьев-жнецов». Поведение животных . 71 (4): 815–822. дои : 10.1016/j.anbehav.2005.05.024 . S2CID 14047069 .
- ^ Грин, Майкл Дж.; Пинтер-Уоллман, Ноа; Гордон, Дебора М. (2013). «Взаимодействие с комбинированными химическими сигналами влияет на решения муравьев-собирателей покинуть гнездо в поисках еды» . ПЛОС ОДИН . 8 (1): 1–8. Бибкод : 2013PLoSO...852219G . дои : 10.1371/journal.pone.0052219 . ПМК 3540075 . ПМИД 23308106 .
- ^ Пинтер-Уоллман, Ноа; и др. (2013). «Муравьи-комбайны используют взаимодействие для регулирования активации и доступности собирателей» . Поведение животных . 86 (1): 197–207. дои : 10.1016/j.anbehav.2013.05.012 . ПМЦ 3767282 . ПМИД 24031094 .
- ^ Шафер, Роберт Дж.; Холмс, Сьюзен ; Гордон, Дебора М. (2006). «Активация собирателей и доступность пищи у муравьев-жнецов». Поведение животных . 71 (4): 815–22. дои : 10.1016/j.anbehav.2005.05.024 . S2CID 14047069 .
- ^ Гордон, Дебора М (1988). «Затыкание гнезд: конкуренция за вмешательство у пустынных муравьев (Novomessor Cockerelli и Pogonomyrmex barbatus)». Экология . 75 (1): 114–18. Бибкод : 1988Oecol..75..114G . дои : 10.1007/bf00378823 . ПМИД 28311843 . S2CID 18989762 .
- ^ Кахан, С. Хелмс; Гарднер-Морс, Э. (2013). «Появление репродуктивного разделения труда в принудительных группах маток муравья Pogonomyrmex barbatus» . Журнал зоологии . 291 (1): 12–22. дои : 10.1111/jzo.12071 .
- ^ Гордон, Дебора М (1986). «Динамика суточного хода колонии муравьев-жнецов (Pogonomyrmex barbatus)». Поведение животных . 34 (5): 1402–19. дои : 10.1016/s0003-3472(86)80211-1 . S2CID 9342994 .
- ^ Вольный, Вероника П.; Грин, Майкл Дж.; Гордон, Дебора М. (2006). «Производство выводка и дискриминация по происхождению у красного муравья-жнеца (Pogonomyrmex barbatus)». Экология . 87 (9): 2194–200. doi : 10.1890/0012-9658(2006)87[2194:bpaldi]2.0.co;2 . ПМИД 16995618 .
- ^ Холлдоблер, Б. (1976). «Поведенческая экология спаривания муравьев-жнецов». Поведенческая экология и социобиология . 1 (4): 405–23. дои : 10.1007/bf00299401 . S2CID 10771978 .
- ^ Дэвидсон, Дайан В. (1982). «Половой отбор муравьев-жнецов». Поведенческая экология и социобиология . 10 (4): 245–50. дои : 10.1007/bf00302813 . S2CID 22011338 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с Pogonomyrmex barbatus, на Викискладе? - Интервью EconTalk с Деборой Гордон и ее исследованием красных муравьев-жнецов
