Название муравей-армия (или муравей-легионер или марабунта [1] ) применяется к более чем 200 видам муравьев в разных родословных. Из-за их агрессивных хищных группировок, известных как «рейды», огромное количество муравьев одновременно добывают пропитание на ограниченной территории. [2]
Еще одной общей чертой является то, что, в отличие от большинства видов муравьев, муравьи-воители не строят постоянных гнезд; колония муравьев-воителей почти непрерывно перемещается в течение всего времени своего существования. Все виды являются членами настоящего семейства муравьев Formicidae , но несколько групп независимо друг от друга выработали один и тот же базовый поведенческий и экологический синдром. Этот синдром часто называют «легионерским поведением», и он может быть примером конвергентной эволюции . [3] [n 1]
Большинство муравьев-кочевников Нового Света принадлежат к родам Cheliomyrmex , Neivamyrmex , Nomamyrmex , Labidus и Eciton . [3] Самый большой род — Neivamyrmex , который содержит более 120 видов; наиболее распространенный вид — Eciton burchellii ; его общее название «муравей-кочевник» считается архетипом вида. Большинство муравьев-кочевников Старого Света делятся на трибы Aenictini и Dorylini . Aenictini содержит более 50 видов муравьев-кочевников в одном роде Aenictus . Однако Dorylini содержат род Dorylus , самую агрессивную группу муравьев-погонщиков; известно 70 видов. [ требуется ссылка ]
Первоначально считалось, что некоторые из линий бродячих муравьев Старого и Нового Света эволюционировали независимо, что является примером конвергентной эволюции . Однако в 2003 году генетический анализ различных видов показал, что некоторые из этих групп произошли от одного общего предка, который жил примерно 100 миллионов лет назад во время разделения континентов Африки и Южной Америки , в то время как другие линии бродячих муравьев (Leptanillinae, а также члены Ponerinae, Amblyoponinae и Myrmicinae) по-прежнему считаются представляющими независимые эволюционные события. [3] Таксономия бродячих муравьев остается в движении, и генетический анализ, вероятно, продолжит предоставлять больше информации о родстве различных таксонов. [4]
Рабочие муравьев-кочевников обычно слепы или могут иметь сложные глаза, которые сведены к одной линзе. Существуют виды муравьев-кочевников, у которых каста рабочих может демонстрировать полиморфизм, основанный на физических различиях и распределении работ; однако есть также виды, которые вообще не демонстрируют полиморфизма. [5] Каста рабочих обычно состоит из бесплодных самок рабочих муравьев. [6]
Солдаты муравьев-кочевников крупнее рабочих, и у них гораздо большие мандибулы , чем у рабочего класса муравьев, причем у старых солдат головы больше, а мандибулы сильнее, чем у молодых. Они защищают колонию и помогают переносить самые тяжелые грузы добычи на бивуак колонии.
Самцы имеют крупные размеры и большое цилиндрическое брюшко, сильно модифицированные мандибулы и необычные гениталии, не встречающиеся у других муравьев. [7] У них 13 сегментов на антеннах, они крылатые (имеют крылья) и поэтому могут напоминать ос . [5] Самцы рождаются как часть полового выводка. [7] Как только они рождаются, они улетают на поиски королевы для спаривания. В некоторых случаях, когда самцы пытаются спариться с королевой из существующей колонии, принимающие рабочие насильно удаляют крылья, чтобы разместить крупных самцов в колонии для спаривания. [8] Из-за их размера самцов иногда называют «сосисочными мухами» или «сосисочными муравьями». [9]
Колонии настоящих муравьев-кочевников всегда имеют только одну королеву, в то время как некоторые другие виды муравьев могут иметь несколько королев. Королева — дихтадиигина (слепой муравей с большим брюшком ), но иногда может обладать рудиментарными глазами. [5] Королевы муравьев-кочевников уникальны тем, что у них нет крыльев, они имеют увеличенный размер брюшка и удлиненное цилиндрическое брюшко. [8] Они значительно крупнее рабочих муравьев-кочевников и обладают 10–12 сегментами на своих усиках. [5] Королевы спариваются с несколькими самцами и из-за своего увеличенного брюшка могут производить от 3 до 4 миллионов яиц в месяц, что приводит к синхронизированным циклам выводка и колониям, состоящим из миллионов особей, все из которых связаны с одной королевой. [5] [10]
Термин «синдром армейских муравьев» относится к поведенческим и репродуктивным чертам, таким как обязательное коллективное добывание пищи, кочевой образ жизни и высокоспециализированные королевы, которые позволяют этим организмам становиться самыми свирепыми социальными охотниками. [3]
Большинство видов муравьев отправляют отдельных разведчиков, чтобы найти источники пищи, а затем вербуют других из колонии для помощи; однако, муравьи-кочевники отправляют совместную, не имеющую лидера группу фуражироав, чтобы обнаружить и сокрушить добычу сразу. [3] [5] У муравьев-кочевников нет постоянного гнезда, вместо этого они образуют множество бивуаков во время своих путешествий. Постоянное путешествие обусловлено необходимостью охотиться на большое количество добычи, чтобы прокормить свою огромную популяцию колонии . [5] Их королевы бескрылы и имеют брюшко, которое значительно расширяется во время производства яиц. [8] Это позволяет производить 3–4 миллиона яиц каждый месяц и часто приводит к синхронизированным циклам выводка, таким образом, каждая колония будет сформирована из миллионов особей, которые происходят от одной королевы. Эти три черты встречаются у всех видов муравьев-кочевников и являются определяющими чертами муравьев-кочевников. [3] [11]
У кочевых муравьев есть две фазы активности – кочевая (странствующая) и стационарная (статичная) – которые постоянно цикличны и встречаются у всех видов кочевых муравьев. [8]
Кочевая фаза начинается примерно через 10 дней после того, как королева откладывает яйца. Эта фаза продлится примерно 15 дней, чтобы дать личинкам возможность развиться. Муравьи передвигаются в течение дня, захватывая насекомых , пауков и мелких позвоночных , чтобы прокормить свое потомство. В сумерках они формируют свои гнезда или бивуаки, которые они меняют почти ежедневно. [8] В конце кочевой фазы личинки сплетут куколки и больше не будут нуждаться в пище. Затем колония может жить в одном и том же месте бивуака около 20 дней, добывая пропитание только примерно две трети этих дней. [2] [8] Такая схема суточной активности применима не ко всем бродячим муравьям: есть также виды, которые добывают пропитание ночью ( ночные ) или и днем, и ночью ( катемные ). [12]
Стационарная фаза, которая длится около двух-трех недель, начинается, когда личинки окукливаются. С этого момента добыча, которой раньше питались личинки, теперь питается исключительно королева. [8] Брюшко ( gaster ) королевы значительно раздувается, и она откладывает яйца. В конце стационарной фазы куколки выходят из коконов ( eclosion ), и из яиц вылупляется следующее поколение, так что в колонии появляется новая группа рабочих и личинок. После этого муравьи возобновляют кочевую фазу. [5] [8]
Муравьи-кочевники разделятся на группы, когда размер колонии достигнет порогового значения, что происходит примерно каждые три года. [13] Бескрылые девственные королевы вылупятся среди мужского полового выводка, который вылупится позже. Когда колония разделится, есть два способа выбора новых королев. Возможный результат — новая королева останется в исходном гнезде с частью рабочих и мужским выводком, в то время как старая королева уйдет с остальными рабочими и найдет новое гнездо. Другая возможность заключается в том, что рабочие отвергнут старую королеву, и новые королевы возглавят каждую из недавно разделенных колоний. [2] [8] Рабочие будут объединяться с отдельными королевами на основе феромонных сигналов, которые уникальны для каждой королевы. Когда образуются новые биваки, связь между исходной колонией и новыми биваками прекратится. [8]
Будучи крупнейшими муравьями на Земле, муравьи-воители, такие как африканские королевы Dorylus, обладают самым большим репродуктивным потенциалом среди насекомых, с яйцекладкой в несколько миллионов в месяц. Королевам муравьев-воителей никогда не приходится покидать защиту колонии, где они спариваются с чужеродными самцами, которые рассеиваются во время брачных полетов . Точное поведение королевы муравьев-воителей при спаривании до сих пор неизвестно, но наблюдения, по-видимому, предполагают, что королевы могут быть оплодотворены несколькими самцами. [14] Из-за большого репродуктивного потенциала королевы колония муравьев-воителей может произойти от одной королевы. [10]
Когда королева муравьев умирает, замены нет, и бродячие муравьи не могут выращивать экстренных королев. В большинстве случаев, если королева умирает, колония, скорее всего, тоже погибнет. Потеря королевы может произойти из-за несчастных случаев во время эмиграции, нападения хищников, старости или болезни. [13] Однако есть возможности избежать гибели колонии. Когда колония теряет свою королеву, рабочие муравьи обычно сливаются с другой колонией, у которой есть королева, в течение нескольких дней. [6] [15] Иногда рабочие возвращаются по путям предыдущих эмиграций, чтобы найти потерянную королеву или объединиться с сестринской колонией. [15] [16] Сливаясь с родственной колонией, рабочие увеличивают свою общую инклюзивную приспособленность . [13] Рабочие, которые объединяются в новую колонию, могут привести к увеличению размера колонии на 50%.
Рабочие особи у бродячих муравьев играют уникальную роль в выборе как королевы, так и самца.
Когда появляются королевы, рабочие в колонии образуют две «системы» или рукава в противоположных направлениях. Эти вылупившиеся королевы спускаются вниз по одному из рукавов, и только две королевы добиваются успеха, по одной на каждую ветвь. Все оставшиеся новые королевы остаются в середине и бросаются. Будут сформированы два новых бивака, которые разойдутся в разные стороны. Рабочие окружат двух будущих королев, чтобы обеспечить их выживание. Эти рабочие, окружающие королев, подвержены влиянию профиля CHC ( феромона ), испускаемого новой королевой. [8]
Когда самцы вылупляются из выводка , они улетают на поиски партнера. Чтобы самцы могли добраться до королевы и спариться, они должны пробежать через рабочих в колонии. Самцы, которым отдают предпочтение, внешне похожи по размеру и форме на королеву. Самцы также производят большое количество феромонов, чтобы умиротворить рабочих муравьев. [8]
В колонии королева является основным лицом, ответственным за воспроизводство в колонии. Анализ генотипов подтвердил, что рабочие особи в среднем более тесно связаны с потомством королевы, чем с потомством других рабочих, и что рабочие редко, если вообще когда-либо, размножаются. [17] Было предложено три фактора для обоснования потери воспроизводства рабочих в присутствии королевы. Во-первых, если рабочий размножается, это снижает общую производительность колонии, поскольку он не работает. Во-вторых, рабочие повышают свою инклюзивную приспособленность, контролируя других рабочих, поскольку они сами больше связаны с потомством королевы, чем с потомством других рабочих. [17] Наконец, крупные личинки самцов становятся слишком большими для транспортировки, заставляя колонии с половым выводком гнездиться в течение 41–56 дней по сравнению с нерепродуктивными колониями, которые остаются в гнезде в среднем 17 дней, прежде чем вернуться в кочевую фазу. Это говорит о том, что если рабочие особи производят потомство мужского пола, то они могут вылупляться несинхронно с половым выводком королевы и вряд ли будут успешно выращены до взрослого состояния. [17]
Во время поиска пищи муравьи-кочевники могут сбиться с пути феромонов, из-за чего им придется следовать друг за другом по кругу, что может привести к их гибели от истощения . [18]
Вся колония муравьев-кочевников может потреблять до 500 000 животных-жертв каждый день, поэтому может оказывать значительное влияние на популяцию , разнообразие и поведение своей добычи. [19] Выбор добычи различается в зависимости от вида. Подземные виды охотятся в основном на наземных членистоногих и их личинок , дождевых червей , а иногда также на молодняк позвоночных, яйца черепах или маслянистые семена. Большинство видов, «грабители колоний», специализируются на потомстве других муравьев и ос . Похоже, что только несколько видов имеют очень широкий спектр добычи, наблюдаемый у видов, совершающих набеги. Даже эти виды не едят все виды животных. Хотя мелкие позвоночные, попавшие в набег, будут убиты, челюсти американского Eciton не подходят для этого типа добычи, в отличие от африканского Dorylus . Эта нежелательная добыча просто остается позади и съедается падальщиками или мухами, которые сопровождают рой муравьев. Только несколько видов охотятся в основном на поверхности земли; они ищут свою добычу в основном в опавших листьях и в низкой растительности. Около пяти видов охотятся на более высоких деревьях, где они могут атаковать птиц и их яйца, хотя они сосредоточены на охоте на других общественных насекомых вместе с их яйцами и личинками. Колонии бродячих муравьев большие по сравнению с колониями других Formicidae. Колонии могут иметь более 15 миллионов рабочих и могут транспортировать 3000 добычи (предметов) в час во время периода набега. [14] [20]
Когда муравьи-кочевники ищут пропитание, образующиеся тропы могут быть шириной более 20 м (66 футов) и длиной более 100 м (330 футов). [20] Они остаются на пути благодаря градиенту концентрации феромонов. Концентрация феромонов самая высокая в середине тропы, разделяя тропу на две отдельные области: область с высокой концентрацией и две области с низкой концентрацией феромонов. Уходящие муравьи будут занимать две внешние полосы, а возвращающиеся муравьи будут занимать центральную полосу. [20] Также было обнаружено, что возвращающиеся рабочие муравьи выделяют больше феромонов, чем те, кто покидает гнездо, что приводит к разнице в концентрации феромонов на тропах. [21] Феромоны позволят муравьям-кочевникам гораздо эффективнее добывать пропитание, позволяя им избегать своих собственных прежних путей и путей своих сородичей. [19] Структура лесов наблюдалась, когда рабочие переносили тяжелую добычу на наклонную поверхность. Ходячие муравьи не падают из-за других муравьев. [22]
Во время поиска пищи муравьи-воины заставляют многих беспозвоночных бежать из своих укрытий под листьями лесной подстилки, под корой деревьев и в других подобных местах, тем самым позволяя хищникам легче их ловить. Например, в тропических лесах Панамы стаи муравьев-воинов привлекают многие виды птиц на этот пир из карабкающихся насекомых, пауков, скорпионов, червей и других животных. Некоторые из этих птиц называются «муравьиными птицами» из-за этой тенденции. [23] Хотя птицы сосредоточены на питании этими беспозвоночными, они обычно позволяют людям приближаться к себе очень близко — в пределах 1–2 метров (3,3–6,6 футов) во многих случаях — что часто обеспечивает наилучшие возможности увидеть многие из этих видов. В зависимости от размера муравьиного роя и количества добычи, которую поднимают муравьи, птицы могут насчитывать от нескольких до десятков особей. Птицы, которые часто посещают стаи муравьев-кочевников, включают белоусого пуховика , рыжего момота , рыжебрюхого земляного кукушку , серо-капюшонкового лесного пастушка , просто-коричневого древолаза , северного полосатого древолаза , кокосового древолаза , черно-полосатого древолаза , фасциированного муравьелова , черношапочного муравьелова , пятнистого муравьеда , двухцветного муравьеда , глазчатого муравьеда , каштаноспинного муравьеда , чернолицего муравьеда и сероголового танагра . [24]
Муравьи-кочевники не строят гнезда, как большинство других муравьев. Вместо этого они строят живое гнездо из своих тел, известное как бивуак . Бивуаки, как правило, находятся в стволах деревьев или в норах, вырытых муравьями. Члены бивака держатся за ноги друг друга и таким образом строят своего рода шар, который может показаться неструктурированным для глаз неспециалиста, но на самом деле является хорошо организованной структурой. [25] Старшие рабочие самки располагаются снаружи; внутри находятся молодые рабочие самки. При малейшем беспокойстве солдаты собираются на верхней поверхности бивака, готовые защищать гнездо мощными челюстями и (в случае Ecitoninae ) жалами. Внутри гнезда есть многочисленные проходы, в которых есть «камеры» с пищей, личинками, яйцами и, что самое важное, королевой. [26]
Многие виды бродячих муравьев широко считаются ключевыми видами [27] из-за их важной экологической роли в качестве хищников членистоногих [28] и из-за их большого количества позвоночных и беспозвоночных сородичей, которые полагаются на колонии бродячих муравьев для питания или защиты. [29] [30] [31] Во время своей охоты многие бродячие муравьи сопровождаются различными птицами, такими как муравьеды , дрозды , печники и крапивники , которые пожирают насекомых, выгоняемых муравьями, поведение, известное как клептопаразитизм . [32] [33] Большое разнообразие членистоногих, включая жуков -стафилинид , жуков-гистерид, пауков, чешуйниц, равноногих раков и клещей , также следуют за колониями. [34] В то время как некоторые гости следуют за переселением колонии пешком, [35] [36] [31] многие другие перемещаются форетически, например, прикрепляясь к рабочим муравьям-бродягам, таким как жук-хистерида Nymphister kronaueri . [37] У неотропического муравья-бродяги Eciton burchellii, по оценкам, есть от 350 до 500 животных-союзников, что является наибольшим числом среди всех известных науке видов. [31]
Было высказано предположение, что ночной образ жизни некоторых видов муравьев-кочевников позволяет им снизить клептопаразитизм со стороны птиц, поскольку клептопаразиты муравьев-кочников ведут дневной образ жизни. [12]
Исторически «армейский муравей» в широком смысле относился к различным членам пяти различных подсемейств муравьев. В двух из этих случаев, Ponerinae и Myrmicinae , только несколько видов и родов демонстрируют легионерское поведение; в других трех линиях, Ecitoninae , Dorylinae и Leptanillinae , все составляющие виды считались легионерами. Совсем недавно классификации муравьев теперь признают дополнительное подсемейство Нового Света, Leptanilloidinae , которое также состоит из облигатных легионерских видов, поэтому еще одна группа теперь включена в число армейских муравьев. [13]
Исследование тридцати видов, проведенное в 2003 году (Шоном Брэди из Корнелльского университета ), показывает, что бродячие муравьи подсемейств Ecitoninae (Южная Америка), Dorylinae (Африка) и Aenictinae (Азия) вместе образовали монофилетическую группу, основанную на данных трех молекулярных генов и одного митохондриального гена. Брэди пришел к выводу, что эти группы, следовательно, являются единой линией, которая развилась в середине мелового периода в Гондване , [n 2], поэтому эти подсемейства теперь, как правило, объединены в одно подсемейство Dorylinae , хотя это все еще не общепризнанно. [39] Однако объединение этих линий означает, что единственным подсемейством, которое состоит исключительно из легионерных видов, является Leptanillinae, поскольку Dorylinae содержит много нелегионерных родов.
Соответственно, «армейские муравьи», как их в настоящее время признают, состоят из легионных видов следующих родов:
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )