Анатомия колонии и разделение труда

В муравейнике нет начальников и подчиненных. Поведение каждой особи заложено генетически и корректируется сигналами от соседей. Состав гнезда делится на репродуктивную группу и рабочих особей, которые представляют собой недоразвитых самок.

Матка, которую мирмекологи называют царицей или королевой, выполняет единственную задачу — непрерывно откладывает яйца. Она крупнее остальных обитателей гнезда, обладает развитой грудью с остатками мускулатуры сброшенных крыльев и живет до двадцати пяти лет у некоторых видов, таких как черный садовый муравей Lasius niger. Самцы появляются в гнезде только в период размножения на короткое время, спариваются во время брачного лета и сразу погибают.

Остальное население фермы состоит из рабочих. Их специализация строится по двум принципам — морфологическому, когда роли зависят от формы тела, и возрастному, когда профессия меняется по мере взросления.

  • Морфологический полиморфизм характерен для видов вроде муравьев-листорезов или жнецов Messor structor, где особи одной семьи различаются по размеру в разы. Крупные солдаты с мощными челюстями перемалывают твердые зерна или защищают ходы, а мелкие рабочие ухаживают за яйцами и личинками.
  • Возрастной полиэтизм определяет смену профессий на протяжении жизни одной особи. Молодой муравей начинает путь нянькой рядом с расплодом в глубоких влажных камерах, затем переходит к строительству и чистке ходов, а в конце жизни становится фуражиром и выходит на поверхность за едой.

Отправка пожилых муравьев на внешнюю арену биологически оправдана. Внешний мир полон опасностей вроде хищников, паразитов и резких перепадов влажности. Если погибает возрастной фуражир, колония теряет особь с небольшим остаточным ресурсом жизни, сохраняя ценное молодое поколение внутри безопасного гнезда.

Химический интернет и язык прикосновений

Главный орган чувств муравья — коленчатые усики-антенны. Ими насекомое воспринимает форму предметов, вибрацию воздуха и концентрацию химических соединений. На теле каждого муравья находится уникальный коктейль из углеводородов кутикулы, определяющий его паспорт принадлежности к конкретному гнезду.

Связь внутри формикария опирается на феромоны, которые выделяются специализированными железами, включая железы Дюфура, ядовитые и верхнечелюстные железы. Разные составы отвечают за строго определенные поведенческие программы.

  • Следовые феромоны прокладывают дорогу к богатому источнику углеводов или белка. Фуражир прижимает брюшко к субстрату и чертит непрерывную химическую пунктирную линию, по которой сородичи быстро находят путь к кормушке.
  • Феромоны тревоги обладают летучестью и действуют моментально на площади в несколько сантиметров. Уловив тревожный запах, солдаты раскрывают жвалы и бегут к эпицентру угрозы, а няньки бросаются переносить куколок в нижние камеры.
  • Царский феромон распространяется по всему гнезду при прямом контакте. Он подавляет развитие яичников у рабочих самок и служит сигналом благополучия колонии.

Что происходит при гибели королевы

Смерть матки в искусственной моногинной колонии запускает необратимый кризис. Моногинными называют виды, у которых в семье живет только одна яйцекладущая самка, например упомянутый Lasius niger или степной жнец Messor structor.

Уже через несколько часов после прекращения выделения царского феромона поведение рабочих резко меняется. В формикарии нарастает суета, фуражиры начинают беспорядочно бегать по арене в поисках источника привычного запаха. Спустя пару недель отсутствие свежего феромона снимает физиологический блок с репродуктивной системы рабочих. Некоторые из них начинают нести яйца.

Поскольку рабочие муравьи никогда не спаривались с самцами, они откладывают исключительно неоплодотворенные яйца. В мире перепончатокрылых действует гаплодиплоидный механизм определения пола. Из неоплодотворенных яиц выходят исключительно крылатые самцы. Это явление называют арренотокией. Самцы не умеют добывать пищу, не чистят ходы и требуют постоянного ухода. Постепенно численность рабочих сокращается от естественной старости, новых личинок самок не появляется, и колония вымирает за один-два года.

У полигинных видов, таких как рыжие лесные муравьи Formica rufa или фараоновы муравьи Monomorium pharaonis, ситуация выглядит иначе. В их гнездах живут десятки или сотни маток одновременно. Гибель одной особи семья даже не замечает, поддерживая численность за счет оставшихся самок или принимая молодых оплодотворенных маток после брачного лета.

Частые вопросы

Как муравьи понимают, что сородич внутри фермы погиб?

Живые муравьи пахнут целым комплексом свежих кутикулярных липидов. Примерно через двое суток после гибели ткани начинают выделять олеиновую и линолевую кислоты. Этот запах запускает у муравьев программу уборки. Насекомые берут погибшего челюстями и выносят его на специальную мусорную кучу на арене.

Можно ли подсадить новую матку в осиротевшую колонию?

У большинства видов рабочие сразу убьют чужую матку из-за незнакомого запаха чужой семьи. Иногда удается объединить молодую матку с несколькими куколками от старой семьи, усыпив рабочих охлаждением или смешав запахи специальными растворами, но в домашних условиях вероятность успеха невелика.

Спят ли муравьи внутри формикария?

Муравьи не спят много часов подряд подобно млекопитающим. Они погружаются в кратковременные периоды неподвижности продолжительностью по несколько минут до пары сотен раз в сутки. При этом матка спит глубже и дольше, а рабочие пребывают в постоянной смене активности и микросна.

Зачем муравьи перетаскивают друг друга на арену?

Это форма социального рекрутирования, которую называют тандемным бегом или переноской сородичей. Опытный фуражир захватывает за челюсти неопытного муравья и несет его к новому источнику пищи или в новую камеру, чтобы тот запомнил визуальные и химические ориентиры местности.