Wojny mrówek

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Wojny mrówek to bezpośrednia, agresywna forma interakcji między mrówkami z różnych kolonii. Mrówki współzawodniczą ze sobą. Na przykład, jeśli jedna z kolonii przywłaszczy sobie źródło pożywienia, to źródło nie będzie już dostępne dla innych mrówek. To jest konkurencja pośrednia. W kontekście rywalizacji mrówcze wojny są formą konfliktu, w którym mrówki bezpośrednio angażują się między sobą. Co ciekawe, takie konflikty mogą występować zarówno w obrębie jednego gatunku, jak i między gatunkami.

Jeśli rozważymy mrówki jako społeczeństwo, to istnieją dwie możliwości wejścia w tak zwane wojny. Jeden z nich jest dość zbliżony do zwykłego rozumienia „wojny” dla ludzi, a mianowicie walki między koloniami tego samego gatunku. Kolejna dotyczy interakcji między różnymi gatunkami mrówek. Oba rodzaje konfliktów są interesujące dla biologii mrówek.

Historia badań

Ludzie wiedzieli o istnieniu wojen mrówek jeszcze zanim biolodzy poważnie zainteresowali się tym zjawiskiem. Na przykład Karol Darwin pisał o konfliktach między mrówkami. W Biblii znajdują się wzmianki o sukcesie społeczności mrówek, ponieważ ludzie byli zainteresowani obserwowaniem tego zjawiska od tysięcy lat. Po części wojny z mrówkami przyciągnęły tak wiele uwagi, że starcia między mrówkami były dramatyczne i oczywiste, ale także dlatego, że mrówki są stworzeniami społecznymi, tak jak ludzie, więc trudno jest powstrzymać się od rysowania paraleli między naszymi społeczeństwami. Interesujące jest spojrzenie na historię tych porównań jak na dialog: z jednej strony pytanie wzbudziło zainteresowanie, czy walka między mrówkami może wzmocnić istniejące idee, czy też otworzyć nową stronę ludzkich konfliktów; z drugiej strony możliwość zastosowania do mrówek nauk, które opracowaliśmy, aby zrozumieć naturę konfliktów między mrówkami.

Metody badawcze

Mrówki to owady społeczne. Z reguły w społecznościach owadów kolonia działa jako całość i do pewnego stopnia zachowuje integralność genetyczną. Innymi słowy, kolonia jest utrzymywana razem przez pokrewną strukturę, która czasami jest dość zagmatwana. Wewnątrz kolonii rozwijana jest umiejętność identyfikacji i rozpoznawania każdego z jej członków. Mrówki zwykle dzielą świat na dwie klasy: członków kolonii i wszystkich innych. Wewnątrz kolonii rozwijają się bardzo uderzające, charakterystyczne cechy, które łączą ją, przynajmniej u większości gatunków iw większości okoliczności.

Mrówki często spotykają inne mrówki, zwłaszcza w tropikach. Niedawne badania w Appalachach w Stanach Zjednoczonych wykazały, jak gęsto mogą się osiedlać mrówki. Badacze zebrali martwe owady w lesie, zostawili je na ziemi i obserwowali, ile czasu upłynęło, zanim potencjalny drapieżnik lub konsument natknął się na jedzenie. Większość tych kawałków jedzenia została znaleziona przez mrówki i nigdy nie zajęło im to więcej niż kilka minut. W miejscach, gdzie mrowiska znajdują się najbliżej ziemi, mrówki nieustannie skanują i patrolują glebę, nie pozostawiając praktycznie żadnych obszarów nietkniętych przez długi czas.

Mrówki częściej spotykają członków innych kolonii, a nawet innych gatunków. W siedliskach zajmowanych jednocześnie przez wiele gatunków prawdopodobieństwo kolizji międzygatunkowych kolonii jest niezwykle wysokie. Ta interakcja odbywa się regularnie. Jeśli kolonia zdaje sobie sprawę, że istnieje groźba utraty zasobów lub terytorium zarówno przez mrówki z innego gatunku, jak i z innych kolonii tego samego gatunku, po tym zagrożeniu następuje zorganizowana agresywna reakcja, która czasami może przerodzić się w prawdziwą bitwę.

Ewolucja broni mrówek

Mrówki to pradawne owady. Istniały na długo przed rozpadem superkontynentu Gondwany. Stało się to ponad sto milionów lat temu, a mrówki pojawiły się na długo przed tym. Oczywiście mrówki toczą wojnę od dziesiątek, jeśli nie setek, milionów lat. Mrówki mają szereg urządzeń, których mogą używać jako broni podczas walki. Można przypuszczać, że wojny odegrały ważną rolę w ich ewolucji. Naukowcy badający proces ich ewolucji mówią o zmianie obiektu agresji w miarę jego rozwoju. W odległej przeszłości głównymi wrogami wczesnych mrówek były kręgowce, czyli tak duże zwierzęta lądowe jak dinozaury, ptaki i ssaki. Wiele gatunków mrówek było wyposażonych w bardzo silne żądło. Były dobrze przystosowane do atakowania ludzi, ale ich „broń” nie była zbyt skuteczna przeciwko innym owadom.

Gdy mrówki ewoluowały, a ich gatunki stawały się coraz bardziej zróżnicowane, wpływ tych gatunków na siebie nawzajem stawał się coraz bardziej znaczący. To był powód, dla którego inne mrówki zajęły miejsce głównych wrogów mrówek. Wydawałoby się, że jest to sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, ale niektóre gatunki mrówek straciły żądło. W wielu przypadkach żądło przekształciło się w system dostarczania środków atakujących chemikalia, które z powodzeniem można wykorzystać w walce z innymi mrówkami. Wygląda na to, że mrówki celowo zrezygnowały ze zdolności do walki z kręgowcami takimi jak my na rzecz umiejętności atakowania, odpierania i wygrywania z innymi mrówkami.

Obecnie wiele gatunków mrówek ma specjalny arsenał broni, która nie jest zbyt skuteczna przeciwko ssakom, ale dobrze sprawdza się przeciwko innym mrówkom. Źródła i właściwości tych chemikaliów – w której części ciała się tworzą i jakie chemikalia są używane – różnią się między wszystkimi typami. W różnych gatunkach mrówek można znaleźć gruczoły, które są wykorzystywane podczas walk z mrówkami i znajdują się dosłownie w dowolnej części ciała. Związki chemiczne są również niezwykle różnorodne. Istniały ewolucyjnie niezależne źródła tej broni, które wyewoluowały u różnych gatunków mrówek. Jednocześnie można zrozumieć, jak różnie podchodzili do rozwiązania wspólnego problemu.

Mrówki mają wiele rodzajów broni. Ugryzienia są powszechnie stosowane. Często mrówki działają wspólnie: członkowie kolonii atakującej mogą samodzielnie zatrzymać członków innej kolonii lub rozerwać mrówki na kawałki, podczas gdy ich krewni zatrzymują wroga. W rzeczywistości mrówki są bardzo nieprzyjemne. Istnieje co najmniej jeden gatunek, u którego mrówki robotnice mają w ciele bardzo duży gruczoł. Kiedy te mrówki są bardzo zdenerwowane, mogą zwiększyć nacisk na nią i dosłownie eksplodować, rozpryskując wszystko dookoła lepką substancją. Inne mrówki również mają różne gruczoły, czasem zlokalizowane w głowie, a czasem w brzuchu, i wydzielają toksyczne substancje, które powalają ich wrogów. Tak więc ich konflikty obejmują metody, które zaczynają się od walki, a kończą na broni chemicznej, co czyni ich podobnymi do ludzi.

Kochajcie się zamiast czynić wojnę

Istnieje ciekawe zjawisko, które prawie na pewno wiąże się z dokonanymi przez człowieka zmianami w środowisku naturalnym. Gatunki inwazyjne były wielokrotnie najeżdżane na całym świecie. Kiedy gatunek wprowadzony przez ludzi ma możliwość opanowania nowego środowiska, może rozmnażać się do niewyobrażalnych rozmiarów, osiągając gęstość bezprecedensową dla swojego rodzimego siedliska. Obszar występowania inwazyjnych gatunków mrówek może sięgać ogromnych obszarów – tysięcy kilometrów kwadratowych.

Dlaczego te inwazje są tak udane? Zalety biologiczne tych gatunków związane są z jednokolonowością. Zjawisko to polega na utracie przez niektóre gatunki, z tego czy innego powodu, zdolności rozróżniania granic kolonii. W normalnych warunkach każda kolonia ma swoją własną sygnaturę chemiczną, za pomocą której mrówki odróżniają przyjaciół od wrogów. Ale straciło go wiele gatunków inwazyjnych. W obrębie własnego gatunku zachowują się z innymi osobnikami tak, jakby byli członkami własnej kolonii.

Umiejętność unikania wojen mrówek w obrębie gatunku oraz chęć przyjęcia członków innych kolonii do ich własnych pozwoliły na zmniejszenie kosztów. Dzięki temu byli w stanie zwiększyć liczebność populacji i odnieść większe sukcesy w zawodach. Zachowują zdolność postrzegania przedstawicieli innych gatunków jako wrogów lub obcych, ale nie wykazują agresji wewnątrzgatunkowej. W rezultacie praktycznie jedna kolonia mrówek rozciąga się na tysiące kilometrów. Mrówki z jednego końca mogą wchodzić w interakcje z mrówkami z drugiego bez żadnej agresji. Efekt ten był obserwowany wielokrotnie i jest dość zaskakujący. Gatunki inwazyjne, które odniosły sukces, nie są blisko spokrewnione, ale pochodzą z różnych podrodzin mrówek, co czyni je bardzo zróżnicowanymi.

To mówi nam, że współpraca jest najpewniejszą drogą do sukcesu. Oczywiście wiele zależy od poziomu, na jakim się to wyraża. Możemy ponownie przejść do porównania mrówek ze społeczeństwem ludzkim. Ludzie to zwierzęta społeczne: pracujemy razem, tworzymy sojusze. Ale kolonie mrówek mają poziom współpracy i integracji, który jest praktycznie nieosiągalny dla ludzi. Człowiek prawie zawsze różni się od mrówki tym, że nawet jeśli istnieje w rodzinie lub innej grupie społecznej, zachowuje znaczną część swojej indywidualnej tożsamości.

Zawsze jesteśmy bardzo podekscytowani przypadkami poświęcenia i hojności, a ostatecznie nasze życie jest delikatnym manewrem między egoizmem a współpracą. W tym sensie mrówki różnią się od nas. W kolonii egoizm i indywidualne interesy w dużej mierze przestały istnieć. Mrówki nadal angażują się w konflikty między różnymi koloniami, ale co ciekawe, gatunki inwazyjne, które porzuciły bariery kolonii, wydają się radzić sobie lepiej.

Żołnierze przeciwko koczowniczym mrówkom

Żołnierze to szczególny rodzaj mrówek spotykanych w niektórych koloniach. Są częścią siły roboczej i specjalizują się w obronie. Nie wszystkie gatunki mrówek mają żołnierzy, większość ogranicza się tylko do jednego typu robotnic. Ale u innych gatunków wyspecjalizowani żołnierze różnią się od zwykłych robotników zwiększonym rozmiarem ciała i zachowaniem. Jeśli kolonia zostanie zaatakowana, to żołnierze odgrywają najważniejszą rolę w jej obronie.

Mrówki koczownicze to podrodzina mrówek o kilku unikalnych zachowaniach. Rozwinęły swoje umiejętności społeczne silniej niż jakakolwiek inna grupa owadów społecznych, a nawet jakiekolwiek inne znane nam zwierzę. Mrówki koczownicze są interesujące ze względu na ich zdolność do wspólnego wykonywania wszystkich czynności. Każda czynność prowadzona jest w ścisłej interakcji dużych grup osób. Nie podejmują samodzielnych działań, a poszczególni pracownicy nigdy nie chodzą na własną rękę.

Jedynymi członkami kolonii koczowniczych mrówek, którzy są w stanie działać niezależnie, są samce. Od czasu do czasu rodzą się jako kolonia godowa. Mają skrzydła i od czasu do czasu opuszczają kolonię w poszukiwaniu młodych samic. Wszelką inną działalność w koloniach mrówek koczowniczych prowadzi grupa członków tego samego gniazda. Wśród nich nie ma osobnych zwiadowców ani zbieraczy – wszystko odbywa się dzięki masowej pracy roju owadów. Można by pomyśleć, że kolonia koczowniczych mrówek jest niepodzielną jednostką, prawie jak organizm, jak pseudonóg ameby. Nalot koczowniczych mrówek można traktować jako ramię lub nogę, które nigdy nie tracą kontaktu z ciałem. A wszystko, co robią, dzieje się z wysokim stopniem koordynacji i interakcji.

Koczownicze mrówki z larwami skradzionymi z gniazda os

Mrówki koczownicze stanowią doskonały materiał do badania wojen mrówek. Pod tym względem również różnią się nieco od wszystkich innych mrówek. Dla nich świat jest podzielony na trzy kategorie: inne kolonie tego samego gatunku, inne gatunki mrówek koczowniczych oraz inne zwierzęta, w tym inne gatunki mrówek niekoczowniczych. Ich reakcja na każdą z kategorii jest zupełnie inna. Ogólnie rzecz biorąc, mrówki koczownicze nie biorą udziału w wojnach z innymi mrówkami koczowniczymi. Jednak jedną z ulubionych ofiar koczowniczych mrówek są inne gatunki mrówek.

Mrówki koczownicze mają dwa rodzaje reakcji na konflikt: ignorancję i unikanie. Wyobraź sobie proces poszukiwania koczowniczych mrówek: wysyłają dużą grupę rajdową, cały dywan robotnic, przedzierających się przez las. Czasami podobny rój zbliża się do roju przedstawicieli innego gatunku koczowniczych mrówek. W takiej sytuacji spodziewamy się ekscytującej bitwy między dwiema masami. Jednak najczęściej po prostu się ignorują: dwa ogromne roje spokojnie przechodzą przez siebie. Widok tego zjawiska jest niesamowity.

Inny typ reakcji jest bardzo rzadki. Kiedy dwie kolonie tego samego gatunku koczowniczych mrówek wchodzą w kontakt, bardzo szybko rozpoznają, że spotkały członków drugiej grupy. Ale zamiast rozpocząć bitwę, obie kolonie wycofują się w przeciwnych kierunkach. Gotowe są pokonywać dość duże odległości, aby jak najbardziej oddalić się od siebie, co może wiązać się nawet ze zmianą całej kolonii. Tak więc w obrębie własnego gatunku koczownicze mrówki wyraźnie unikają, a przedstawiciele różnych gatunków po prostu się ignorują.

Kiedy koczownicze mrówki spotykają przedstawicieli innego, niekoczowniczego gatunku mrówek, dzieje się odwrotnie: atakują i próbują zabić każdą mrówkę w tej kolonii. Mrówki koczownicze atakują bardzo duże kolonie innych gatunków mrówek, traktując je jako zdobycz. Oczywiście w wielu przypadkach inne mrówki walczą. Takie bitwy mogą skutkować ciężkimi stratami po obu stronach. Wojny między koloniami koczowniczych mrówek i ich ofiarami to jedne z najbardziej spektakularnych i katastrofalnych bitew w naturze. Najczęściej przeważają mrówki koczownicze, ale mogą też ponieść ogromne straty podczas bitwy.

Mrówki koczownicze są w stanie rekrutować dużą liczbę swoich kuzynów z gniazda, gdy znajdą cenny zasób. Istnieją dowody na to, że mają specjalną substancję do zastosowania w takich przypadkach - feromon rekrutujący. Jest to obszar dla nowych badań nad mrówkami koczowniczymi i ich oprzyrządowaniem chemicznym. Odkryto eksperymentalnie, że mają one funkcjonalnie różne feromony i sygnały chemiczne do przekazywania różnych informacji, ale prawie nic nie wiemy o ich specyficznym składzie chemicznym.

Pod względem wielkości fizycznej mrówki koczownicze nie zawsze są duże. Istnieje wiele innych gatunków mrówek o znacznie większych rozmiarach ciała. Ale udaje im się dzięki ilości. Ich kolonie są ogromne, a wszystkie akcje odbywają się w dużych, skoordynowanych grupach. Jeśli spotkasz przedstawicieli kolonii koczowniczych mrówek, to nie mówimy o jednym zwiadowcu, ale od razu o znacznej części kolonii. Jednocześnie wiele pojedynczych mrówek pojawia się, by walczyć i, w przeciwieństwie do innych mrówek, nie muszą czekać na zakończenie rekrutacji. Współdziałają ze wszystkimi elementami środowiska jako odrębna jednostka społeczna.

Mrówki koczownicze kontra mrówki tnące liście

Jeden z gatunków mrówek koczowniczych w lasach tropikalnych Nowego Świata regularnie podejmuje próby inwazji na terytorium rozwiniętych kolonii mrówek tnących liście. Ukoronowaniem ewolucji mrówek są mrówki koczownicze i tnące liście: potrafią tworzyć rozległe kolonie, osiągnąć wysoki poziom socjalizacji i uczestniczyć w wieloaspektowym podziale pracy. Gdy mrówki koczownicze atakują wysoko rozwinięte populacje mrówek tnących liście, żołnierze obu gatunków ustawiają się naprzeciw siebie i rozpoczynają katastrofalne bitwy, które mogą trwać kilka dni, aż mrówki koczownicze przebiją się przez linię obrony, dotrą do gniazd tnących liście mrówki i zaczynają plądrować ich zapasy.

Mrówki tnące liście budują ogromne mrowiska i zakładają ogromne, wielomilionowe kolonie. Mrówki-żołnierze tego gatunku wyróżniają się imponującymi rozmiarami: nośność mrówki-żołnierza jest setki razy wyższa niż u mrówki robotnicy. Żołnierze nie mogą jednak wykonywać dla kolonii dużej ilości pracy: są zbyt masywni, ich utrzymanie jest kosztowne dla ludności, a dokładny cel nie został jeszcze w pełni poznany przez biologów.

Jednak, gdy biolodzy zaczęli obserwować regularne ataki koczowniczych mrówek na kolonie mrówek tnących liście, zauważyli, jak mrówki tnące liście reagowały na te inwazje. Tysiące ogromnych obcinaczy liści zostaje wysłanych na linię frontu, gdzie muszą spróbować odeprzeć atak koczowniczych mrówek. W większości przypadków ich wysiłki kończą się niepowodzeniem i ostatecznie koczownicze mrówki nadal przebijają się przez linię obrony. Można jednak przypuszczać, że to właśnie ochrona przed koczowniczymi mrówkami jest przyczyną istnienia żołnierskich nożyc do liści. Ta obserwacja potwierdza teorię, że walka lub walka z innymi mrówkami jest ważnym aspektem ewolucji mrówek.

Jeśli przyjrzeć się bliżej, jak inne mrówki reagują na ataki mrówek wędrownych, można wyróżnić szeroki wachlarz reakcji: niektóre gatunki mrówek próbują walczyć, inne zaczynają panikować, ledwo widząc pierwszych żołnierzy mrówek wędrownych, i pospiesz się, aby uratować gniazdo. Zwykle ewakuują potomstwo i starają się odsunąć jak najdalej. Czując się bezpiecznie, zatrzymują się i czekają na swój czas. Po opuszczeniu zdewastowanej kolonii przez syte koczownicze mrówki ofiary ataku mogą wrócić do domu.

Nowoczesne badania mrówek

Obecnie przedmiotem zainteresowania są cechy biologiczne inwazyjnych gatunków mrówek. Naukowcy zaczęli zdawać sobie sprawę, że wiedza o tym, czy kolonia ulegnie kolizji, pomaga nam dowiedzieć się więcej o inwazjach biologicznych i ich możliwych negatywnych konsekwencjach. Niektóre gatunki inwazyjnych mrówek powodują problemy środowiskowe w skali globalnej – nie tylko dla ludzi, ale także dla zagrożonych ekosystemów miejsc ich inwazji. Biorąc pod uwagę, że usuwają z powierzchni ziemi zagrożone gatunki, a ich zachowanie przyczynia się do restrukturyzacji siedlisk, mogą mieć tragiczny wpływ na środowisko.

Stanowią również problem dla ludzi: mrówki te wnikają do pożywienia, niektóre gatunki wydzielają nieprzyjemny zapach i powodują choroby. Zrozumienie wojen mrówek może być kluczem do odkrycia cechy, która zachęca inwazyjne gatunki mrówek do takiego zachowania. Być może to odkrycie pomoże nam rozwinąć reakcję na interwencje mrówek, a nawet przewidzieć, kiedy coś takiego się powtórzy. Dlatego dzisiaj istnieje ogromna ilość badań nad agresją mrówek i wojnami mrówek, które mają dostarczyć odpowiedzi na pytanie o inwazje biologiczne.

Mrówka zbiera nektar mszyc

Warto przyjrzeć się bliżej gatunkom zwierząt, które bezpośrednio czerpią korzyści z wojen mrówek. W koloniach wielu podgatunków mrówek żyją przedstawiciele innych gatunków, zwanych myrmekofilami. Ci przedstawiciele świata zwierzęcego czerpią pożywienie głównie z kolonii mrówek. Zwykle mówimy o pasożytach, ale ich negatywny wpływ na życie kolonii z reguły jest minimalny. Myrmekofile rozwijają umiejętność ukrywania się przed mrówkami. Przyjęty w kolonii mechanizm uznawania współplemieńców ich nie dotyczy, ale jakoś go omijają. A gatunki, których los jest powiązany z losami kolonii mrówek w kategoriach ewolucyjnych, wykazują żywe zainteresowanie wynikami wojen mrówek. Innymi słowy, jeśli kolonia jest zrujnowana, oni też mają trudności. Jednak w tej chwili naukowcy nie mają informacji o bezpośrednim udziale myrmekofilów w bitwach, choć pomysł nie jest zły.

Obecnie pracujemy w dwóch kierunkach. Najpierw badamy ewolucję mózgu mrówek i próbujemy zrozumieć, w jaki sposób układ nerwowy reaguje na różne warunki środowiskowe, czy z góry określa role społeczne i rozmiary ciała mrówek. Po drugie, interesuje nas zrozumienie, w jaki sposób koczownicze mrówki można wykorzystać do badania wahań temperatury i, być może, wpływu zmian klimatycznych na genetykę i psychologię dzikiej przyrody. Postrzegamy mrówki koczownicze jako doskonały model do badań, po części dlatego, że członkowie tropikalnego gatunku mrówek koczowniczych mogą wytrzymać szeroki zakres temperatur: identyczne podgatunki były narażone na bardzo wysokie temperatury na nisko położonych obszarach i bardzo zimno w górach na przebieg badań.

Otwarte pytania

Z szeregu artykułów naukowych, które ukazały się w 2015 roku, dowiedzieliśmy się, że struktura mózgu mrówki przeszła w ostatnich latach znaczące zmiany, w szczególności w aspekcie transformacji gatunku z entomofagów w istoty społeczne. Ta zmiana teoretycznie potwierdza założenie, że stając się istotą społeczną, przedstawiciel gatunku nie potrzebuje tak wysokiego poziomu rozwoju swojego mózgu i aktywności poznawczej, ponieważ teraz może dzielić się informacjami i integrować z innymi przedstawicielami swojego podgatunku - prawie tak samo, jak gdyby połączenia neuronowe można było przenieść na poziom grupy. To odkrycie było prawdziwym przełomem; konieczne jest przeanalizowanie podobnych trendów u przedstawicieli innych gatunków, aby zrozumieć, czy dotyczy to wszystkich przedstawicieli fauny. To ważne, bo jeśli spojrzeć na przedstawicieli klasy kręgowców – ssaków, ptaków, ryb, większość z nich wykazuje w zasadzie dokładnie odwrotną tendencję. Innymi słowy, jeśli twój gatunek staje się bardziej uspołeczniony, aktywność mózgu również wzrasta; z drugiej strony owady wykazują dokładnie odwrotną zależność. W tej linii badań jest wiele ekscytujących odkryć.

Pytania dotyczące megakolonii pozostają otwarte. Nie wiadomo, jak głęboka jest ich integracja. Być może wszystko ogranicza się do poziomu lokalnego, a informacje wymieniają tylko na niewielkie odległości. Interesujące jest wyobrażenie sobie głęboko zintegrowanych kolonii, chociaż jest mało prawdopodobne, aby były w stanie wymieniać informacje na duże odległości. Nie jest to jednak zły pomysł na powieść science fiction.