Společenský život mravenců – jak funguje?

Mravenec (lat. Formicidae) je hmyz z nadčeledi Antidae. Jako sociální hmyz tvoří mravenci v přírodě tři skupiny: samice, samci a dělnice [1].

Samice a samci mají oproti dělnické třídě výhodu: mají křídla. Mravenci žijí ve velkých rodinách v mraveništích – hnízdech, která si mravenci staví v různých typech půdy, ve dřevě, pod těžkými předměty, například pod kamenem. Mravenci žijící v blízkosti člověka jsou považováni za škůdce. Žije zde více než 14 000 druhů a 345 rodů mravenců. V Rusku bylo zaznamenáno více než 260 druhů ze 44 rodů mravenců [2] [3]. Věda, která studuje mravence, je myrmekologie. Jejím zakladatelem je entomolog Erich Wasmann [3].

Popis rodiny

Etologové, ekologové a fyziologové tvrdí, že mravenci jsou evolučně nejvíce vyvinutým hmyzem [4]. Jejich rodina je mnohostranný společenský mechanismus. Mají rozvinutou dělbu práce, zavedený komunikační systém a vysokou sebeorganizaci. Takové dovednosti, vytvořené během evoluce, pomáhají jednotlivcům dodržovat určitý algoritmus při plnění svých úkolů, což je pro jednoho zástupce nemožné.

Morfologie a anatomie mravence

V morfologii se mravenci vyznačují přítomností geniculárních tykadel a metapleurální žlázy. Mravenci se skládají ze tří různých částí těla [3]: hlavy, mezozomu a břicha.

Řapík – úzký pas mezi třemi hrudními sekcemi a prvním břišním segmentem, splývajícím s nimi, a břichem mravence. Skládá se z jednoho nebo dvou segmentů [5].

Mravenci, stejně jako ostatní hmyz, mají také exoskelet – vnější obal, který chrání a podporuje celé tělo. Nervový systém se nachází po celé délce těla ve ventrálním nervovém provazci a zahrnuje také několik vzájemně propojených nervových ganglií. Všechna dočasná spojení se tvoří v suprafaryngeálním ganglionu. Nejvíce ho mají mravenci pracovní kasty a nejméně ho mají samci [6].

Mravenci mají složité složené oči, které se skládají z mnoha drobných čoček. Jejich oči jsou vynikající při detekci pohybu, ale nemají vysoké rozlišení. Kromě toho mají jedinci na temeni hlavy tři obyčejné ocelli. Určují úroveň osvětlení a polarizaci světla. Nejčastěji mají mravenci průměrný zrak a podzemní druhy jsou zcela slepé [7].

Na hlavě jsou tykadla, která jsou definována jako smyslové orgány. Pomáhají detekovat chemikálie, proudění vzduchu a vibrace. Mravenci se jimi také dotýkají jiného jedince, aby mohli přijímat nebo vysílat různé signály. Mravenci mají na hlavě silná kusadla. Jedinci je neustále využívají při stavbě hnízda, k obraně nebo přepravě výživových předmětů [5]. V závislosti na druhu mravence mají tyto kusadla jedinečné schopnosti, například velký úhel otevření nebo velkou sílu stlačení. Jiný druh může mít malé rozšíření jícnu – strumu. Uchovává získanou potravu, distribuovanou mezi ostatní jedince v mraveništi.

Aby mravenec šplhal po svislých plochách, má zahnutý dráp, který se nachází na spodní straně všech nohou. Mravenci mají také křídla. Mají je pouze královny a samci. Po pářícím letu však královny přijdou o křídla [8] tím, že je ohryzou.

Stavba těla dělnice mravence

Mravenčí žlázy

V břiše mravence je obrovské množství různých žláz, které nejsou pouze rozmnožovací a vylučovací. Mnoho druhů mravenců z dělnické třídy má kvůli jejich neužitečnosti místo ovipositora žihadlo. V průběhu evoluce nabral ovipositor podobný tvar. Jeho jedinci se využívají k extrakci potravy, dále v obranných či útočných funkcích [9]. Proto je u některých druhů žihadlo buď modifikováno během evoluce, nebo značně zjednodušeno.

Jiné žlázy mohou vylučovat signální látky. Různé druhy mravenců je počítají na desítky. Takové žlázy se u jedinců stejného druhu navzájem neshodují [7]. Mají zásadní rozdíly v množství, tvaru a základních funkcích. Exokrinní systém má přes 75 žláz, které jsou přítomny v celém těle. Feromony uvolněné těmito žlázami se používají k výrobě dalších materiálů. U jiných druhů mravenců však mohou některé žlázy snadno chybět. Na obranu mohou mravenci využít i pohlavní žlázy, které se u dělnic změnily. Mezi nimi je jedovatá žláza, která produkuje kyselé vylučování. Mravenci, kteří nejsou agresoři, obsahují jed z kyseliny mravenčí. Rozprašují sekret na dálku a uvolňují přitom „poplachové feromony“. Čím silnější je mravenčí jed, tím složitější bude jeho složení [10]. Ne všechny feromony jsou však zaměřeny na útok a obranu mraveniště. Některé druhy produkují stopové feromony.

Struktura rodiny

Mravenčí rodina je dlouhodobé, vysoce vyvinuté sociální společenství mravenců stejného druhu [7]. Skládá se z:

• potomstvo, jinak nazývané plod. Patří sem vajíčka, larvy a kukly mravenců;
• dospělí pohlavní jedinci – ženy a muži;
• pracující jednotlivci.

Mravenci vytvářejí obrovské rodiny, čítající asi milion jedinců [7]. S tak velkým počtem vytvářejí nejen obrovské hnízdo, ale vysoce organizovanou kolonii, která zabírá značný prostor. Četné rodiny obsahují hlavně sterilní bezkřídlé samice patřící do třídy dělníků, vojáků a dalších speciálních jednotek. Často je v rodině jedna nebo více chovných samic a samců. Mravenčí rodiny jsou často nazývány superorganismem kvůli vysoké úrovni jednoty a vzájemné shody a také schopnosti jednat soudržně v různých situacích.

Mravenčí královna

Počet reprodukčních samic v mravenčí rodině závisí na typu jedinců a jejich počtu, proto jich může být v jedné rodině až více. Takové samice se nazývají královny nebo královny. Od dělnické třídy se liší stavbou prsou a větší velikostí. Mají křídla, ale po oplodnění o ně přijdou, protože si je ukousnou [1]. U některých druhů mravenců mohou být samice dokonce bezkřídlé a mají jednoduchou stavbu hrudníku.

Samice se během „svatebního letu“ [1] páří pouze jednou, přičemž dostává zásobu samčího spermatu, které se postupně spotřebovává po celý její život. Královna se páří jednou za život a dostává obrovské zásoby samčích spermií, které jí vydrží na celý život. Standardní délka života královny je ve světě hmyzu maximum. Samice se dožívají 12 až 20 let [8]. To často závisí na druhu mravence. Oplodněné samice, již bez křídel [8], mohou založit novou kolonii nebo zůstat ve stejném hnízdě. Existují případy, kdy je samice z jiné rodiny přijata do jiné, ale je nutné, aby byly stejného druhu. Pokud vezmeme v úvahu situaci, kdy samice odejde na nové místo a nepřipojí se k jiné rodině, pak musí královna vytvořit první komůrku, do které bude následně snášet vajíčka. U samic existují dva typy činnosti, kromě reprodukční. V některých případech se královna zabývá získáváním potravy, a proto musí opustit mraveniště. Ale nejčastěji je samice neustále v hnízdě a krmí potomstvo. Je zvláštní, že počet krmných vajíček [8] je zpočátku velmi omezený, takže lze pozorovat značný rozdíl mezi dělnicemi první generace a následujícími (projevující se velikostí).

Muži

Samci mají v životě mraveniště tragický osud. Zpočátku se rodí z neoplozeného vajíčka [6] a mají pouze jednu sadu chromozomů od své matky. Málokdy se stane, že se z obyčejného vajíčka narodí sameček. Stejně jako samice mohou být některé druhy bez křídel, ale většinou se stane opak a v období rojení používají stejná křídla. Nedostatek křídel je však základem soubojů samců o mladou samici. Obecně platí, že jedinou úlohou samčího jedince v mraveništi je oplodnit mladou okřídlenou samičku. Samci se objevují v hnízdě krátce před „svatebním letem“ a po páření hynou.

Pracovní mravenci

Většina jedinců v mraveništi je třída dělnických mravenců. Pracovníci mravenci jsou také samice, mají však jednodušší stavbu těla. Totéž platí pro jejich reprodukční systém [7], absenci křídel a také očí, které mohou u některých druhů zcela chybět. U mnoha druhů existuje polymorfismus [7], což znamená, že jedinci ze stejného hnízda se liší fyzikálními faktory. Tento rozdíl pomáhá mravencům přidělovat určité úkoly v mraveništi. Hlavní úlohou této třídy je různorodá péče o hnízdo. Proto mají mravenci velcí dělníci neúměrně velkou hlavu, což jim dává převážně silná kusadla. Takovým mravencům se říká voják mravenci, protože svou výhodu využívají k obraně, kde se projevuje jejich vysoká účinnost. Zároveň je ale důležité poznamenat, že jejich hlavní povinnosti v rodině se neruší, a proto se jejich život mírně liší od ostatních pracujících jedinců. Kromě rozdílů ve velikosti dokazují mravenci svou intelektuální převahu nad jiným hmyzem dělbou práce [11]. Zatímco některé mohou královně pomoci s péčí o potomstvo, jiné nadále nosí potravu do hnízda nebo rozšiřují území mraveniště. Je také zvláštní, že v určitém druhu mravence může kasta dělníků nést potomky.

Vývoj a reprodukce

Mravenci jsou plně metamorfovaný hmyz a procházejí několika fázemi:

Všichni mravenci se líhnou z vajíček. Zvláštností je, že pokud bylo vajíčko oplodněno brzy, narodí se samice, pokud ne, samec. Nejčastěji se vejce skladují v určité malé hromádce, nikoli jednotlivě. Když přijde čas, vylíhne se z vajíčka larva, která je obklopena péčí a starostí dělnic. Ke krmení dochází i prostřednictvím pracujících jedinců. Vyvracejí tekutou potravu z úrody. Larvy se však mohou živit i tužší potravou, kterou přináší mravenci dělnice [5]. Příkladem takové potravy jsou semena nebo krmná vejce. Vnější obal larvy se natahuje jen do určitých mezí, proto dochází během vývoje k línání. Jejich počet závisí na druhu, ale obvykle jsou čtyři (možná tři nebo dokonce pět). Po línání začíná proces kuklení.

Před zakuklením si larva vyčistí střeva. U některých druhů si larvy před zakuklením vytvoří zámotek, jinak se jim říká „mravenčí vajíčka“. Larva uvnitř kokonu je volně umístěna a není spojena s tělem. Výživa, kterou larva dříve dostávala, velmi ovlivňuje její budoucí osud. Takže se může proměnit v královnu nebo se přidat k dělnické třídě. Pokud má druh v dělnické třídě zvláštní oddělení, pak výživa také ovlivňuje, čím přesně se kukla stane. Je důležité poznamenat, že existuje možnost, že se kukla může pohybovat po komorách pomocí pracovníků [11]. Tento pohyb je způsoben požadavkem na určitou teplotu, aby byly splněny potřebné podmínky. Proces zakuklení končí otevřením kukly, protože ji mravenec nemůže otevřít zevnitř.

První dny života nových pracovníků okamžitě začínají prací. Procházejí však několika fázemi různých prací. Nejprve se starají o potomstvo a královnu [1]. Dále rozšiřují hnízdo vytvářením nových tunelů a komor. A teprve pak se z nich stanou obránci mraveniště a sběrači potravy. Takový přesun z jedné speciality do druhé je náhlý a jedinec se nikde dlouho nezdrží. Vysvětluje to vysoký počet úmrtí mezi sklízeči, kde je potřeba nový personál.

Většina druhů se páří pomocí dvou speciálních jedinců: samice, která se později stane budoucí královnou, a samce. Existují však i rodiny mravenců, kde není hlavní královna a podobnou funkci může plnit i pracovní kasta. Takoví jedinci se nazývají gamergates a jejich rodiny se nazývají gamergates. Mnoho druhů vychovává pouze jednu generaci mravenců ročně. Děje se tak při pářícím letu samic a samců. Samci vzlétají dříve než samice, rozšiřují své feromony a samice je následuje. Mnoho samic se jednou páří s jedním samcem. Některé samice se však mohou pářit s deseti nebo více samci. Po úspěšném spáření si samice hledá místo pro nové hnízdo [8], kde si okusuje křídla, aby nakrmila první generaci. Vytvoří první komůrku, kam potom naklade vajíčka a oplodní je samčím spermatem. První generace mravenců je vždy menší a slabší než následující a pozdější jedinci. Stojí za zmínku, že v teplých oblastech se mravenci mohou vyvíjet celoročně, zatímco v chladných oblastech se dostávají do klidové fáze, aby přežili zimu.

Mravenci v období rozmnožování a další vývoj

Mravenci obývali naši Zemi dávno předtím, než se objevili lidé. Nyní je na světě více než 14 tisíc druhů. Mnoho lidí se setkalo s mravenci. Jaké je tajemství jejich dlouhé existence? Řekneme vám o zajímavostech ze života mravenců.

OBSAH ČLÁNKU:

1. Jak vypadají mravenci
2. Mravenci v přírodě a formikárie
3. Co mají společného mravenci a včely?
4. Jak funguje život mravenců?
5. Zajímavosti ze života mravenců
6. Život mravenců v přírodě: jaký je?
7. Význam mravenců v přírodě a lidském životě

Jak vypadají mravenci

Mravenčí tělo (v latině – Formicidae) se skládá ze tří částí: hlavy, hrudníku a břicha. Všechny části těla jsou navzájem spojeny elastickými můstky, díky čemuž jsou velmi flexibilní, mobilní a vynalézavé. Na hrudi jsou tři páry končetin. Hlava bývá velká a vybavená mocnými kusadly, nezbytnými pro mletí potravy, její držení nebo obecně pro obranu.

Životní cyklus mravence zahrnuje následující fáze: vajíčko, larva, kukla a dospělec. V larválním stádiu určuje strava larvy, kdo se narodí: královna, neplodné samice, samci nebo prostě pracující jedinci. Celý tento proces trvá 1 až 2 měsíce.

Jak dlouho žijí mravenci?

Délka života mravenců závisí na mnoha kritériích. Jejich dlouhověkost je ovlivněna druhem – mravenci lesní a žací se dožívají 3 až 5 let, zatímco pracovní jedinec mravence faraóna vydrží jen dva měsíce.

Důležitou roli v délce života hraje to, do jaké kasty konkrétní jedinec patří. Pokud se jedná o dělohu, pak se může dožít 5 až 25 let. Samcům, kteří vykonávají svou funkci oplodňovacího stroje, to trvá doslova 1-2 týdny. Život dělníků a vojáků je krátkodobý – maximálně 3 měsíce.

Mravenci v přírodě a ve formikáriu

Všichni jsme alespoň jednou v životě viděli mraveniště, ať už to byl les, poušť nebo step. Struktura mraveniště je téměř stejná v jakékoli krajině. Jeho horní část je určena k bydlení v teplé sezóně a spodní (podzemní) k zimování.

Mraveniště se dá přirovnat k mnohapatrové budově nebo miniaturnímu milionovému městu, které má všechno. Ložnice, jídelny, porodnice, školka, speciální farmy, kde pěstují mšice pro krmení jejich mlékem (medovice) a mnoho dalších místností. Jsou nezbytné pro život ve složitém sociálním systému 1 milionu jedinců.

Formicarium je mravenčí farma, tedy uměle vytvořené mraveniště. Je vytvořen pro různé vědecké účely ke sledování života mravenců. V tomto případě vše závisí na člověku, a ne na matce přírodě.

Aby kolonie žila a rozmnožovala se, je nutné vytvořit labyrinty pro procházky a zatemněné komůrky. Budete muset krmit populaci formikária (sacharidy a bílkoviny) a vodu, chránit je před stresem, ultrafialovými paprsky a udržovat vlhkost.

Očekávaná délka života obyvatel formikária zcela závisí na člověku, jeho vědeckých znalostech a zkušenostech.

Co mají společného mravenci a včely?

Nejbližšími příbuznými mravenců jsou včely a vosy. Všechny patří do řádu Hymenoptera. Je tu jedna věc jediný důležitý rozdíl je mravenci 100% společenský hmyz, na rozdíl od včel, ve kterých jsou samotáři. Životnost včely je mnohonásobně kratší než u mravence.

Shoda mezi mraveništěm a úlem spočívá v jejich společenské hierarchii – oba mají královnu nebo královnu. Samci – u včel se jim říká trubci a mnozí pracující jedinci – zajišťují životní funkce všech ostatních obyvatel.

Jak funguje život mravenců?

Pro příklad si vezmeme: mravence červeného domovního (faraonského), mravence lesního červeného a mravence zahradního černého. Všechny tyto druhy se primárně liší velikostí, barvou, stanovištěm a délkou života.

Charakteristické rysy vlastní pouze každému jednotlivému typu z nich.

• Les Mravenec většinou žije v jedné rodině. Samice, která po páření vyletěla a byla oplodněna, se nesnaží vybudovat nový domov, ale vrací se ke své rodině.
• Zahrada Mravenec, jehož královna vyletěla na oplodnění, se nevrací zpět do mraveniště, ale vytváří novou kolonii, samostatně, bez pomoci dělnic.
• Červená domácí (faraonská) mravenec, je nejen přizpůsoben lidskému prostředí, ale i proces rozmnožování (rojení) probíhá celoročně. Rozptýlí se „pučením“ hnízda: skupina mravenců dělnic s larvami a kukly a také několik „královen“ se přesune na jiné místo vhodné k reprodukci.

Zajímavosti ze života mravenců

• množství inteligence (učení) u mravenců snižuje jejich životnost a plodnost
• mravenec dělník má mozek (těla hub) téměř dvakrát větší než voják
• Z celkového počtu pouze 3 % mravenců neustále pracují v mraveništích, 25 % jedinců nebylo nikdy při práci spatřeno. A 72 % hmyzu buď funguje, nebo nefunguje, přibližně polovina času
• Mravenci skauti jsou intelektuální elitou mraveniště, předávají zakódované texty trasy pohybu každému pracujícímu jedinci a tvoří asi 1 % veškeré populace mraveniště.
• „Kruhy smrti“ u mravenců legionářských vznikají v důsledku poruchy orientace v terénu, začnou se pohybovat jeden po druhém na úrovni feromonů a stáčet se do spirály. Nejslabší zemřou ve středu tohoto kruhu
• Sběr mléka (medovice) od mšic provádí speciální kasta – pastevci. Tlapkami lechtají mšice, přimějí je vylučovat kapičky medovice a předávat je pracovníkům k přepravě.
• některé druhy (řezači listů) mají oddělení dělnic (podkasty): některé (malé velikosti) pracují pouze uvnitř mraveniště, nikdy ho neopouštějí. A další (velké velikosti) jsou pouze venku, zajišťující řezání a dodávání listů.

Život mravenců v přírodě: jaký je?

Vědci dokázali, že mravenci mají inteligenci. Veškerý život v mraveništi podléhá přísné individuální a skupinové hierarchii. Mraveniště přicházejí v různých výškách a hloubkách a různých průměrech. Vše závisí na přírodních podmínkách, ve kterých hmyz žije a jaký je jejich počet.

Komplexní eusociální (eu-dobré) společenství mravenců začíná od 1 milionu jedinců. Například hloubka mravenčích komor v Brazílii dosahuje 3 metry, zatímco počet takových rodin dosahuje desítek milionů jedinců.

Samotný vznik nového mraveniště a jeho další existence přímo závisí na samicích. Lze tedy s jistotou konstatovat, že životnost mraveniště závisí pouze na samicích – královnách.

Stejně jako včely se i mravenci připravují na nadcházející zimu. Proces je velmi pracný, protože se musíte důkladně připravit (zásoby potravin) a připravit svůj domov (mraveniště) na zimu, aby bylo teplo a vlhko.

Když nastane chladné počasí, život v mraveništi se zpomalí, ale nezastaví se. Mravenci se stanou neaktivní, královna prakticky přestane produkovat nové potomstvo a také larvy zpomalí proces dalšího vývoje. Vajíčka, která samice v tomto období naklade, jsou součástí jejího jídelníčku.

Červení domácí mravenci, známí také jako faraonští mravenci, kteří se přizpůsobili životu v lidském prostředí, nezpomalují (nezrychlují) tempo svého vývoje ani v zimě. V dobře vytápěných bytových domech, kde se neustále udržují teploty nad nulou (+23+28) a příjemná pokojová vlhkost, se množí po celý rok.

Význam mravenců v přírodě a lidském životě

Význam mravenců v přírodě přímo závisí na počtu mravenišť. Čím větší je populace mraveniště, tím více výhod poskytne.

Mravenci svou životně důležitou činností urychlují humus rostlinných zbytků, zlepšují provzdušňování a výměnu vody v půdě. Půda se přitom obohacuje o chemické prvky, které jsou pro rostliny velmi potřebné.

Mraveniště jsou využívána jako místa osídlení jiných zvířat. Vytvářejí zvláště příznivé podmínky pro rozvoj řady mikroorganismů.

Mravenci hrají důležitou roli jako spořádaní. Shromažďují všechny rozložené organické zbytky v mraveništi a jedí je.

Mraveniště slouží nejen jako zdroj potravy nezbytné pro normální vývoj kuřat, ale také jako „stanice hygienické kontroly ptáků“, ve kterých se ptáci „koupající“ očišťují od parazitů.

Mravenci poskytují lidstvu i produkty, bez kterých se v medicíně neobejdete (mravenčí alkohol). Připravují se z nich hemostatické léky.

V přírodě nic nevzniká jen tak, vše je přirozené a mravenci nejsou výjimkou.

Ztratit mravence znamená zničit mnoho přirozených spojení a zpomalit vývoj určitých druhů hmyzu a ptáků. To nevyhnutelně povede k nárůstu škůdců v přírodě, a co je nejdůležitější, k poklesu lesů – „plící“ Země.

Škody způsobené mravenci člověku

Mezi negativní faktory pro člověka patří skutečnost, že mravenci svou životně důležitou činností způsobují nepříjemnosti osobě estetické povahy. Lidé nemají rádi neustále pobíhající hordy mravenců v kuchyni a jiných místnostech, ale je to jejich vlastní chyba (nehygienické podmínky).

V teoretické rovině lze také přičíst negativní faktory – jedná se o mravence jako nosiče různých onemocnění (patogenní bakterie, mikroby). Teoreticky mohou na jejich tlapkách zůstat mikroorganismy, přes které dochází k infekci potravy.