Красный муравей-комбайн - Red harvester ant

Погономирмекс барбатус
Pogonomyrmex barbatus casent0006306 профиль 1.jpg
P. barbatus рабочий из Техас, Соединенные Штаты
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Учебный класс:
Насекомое
Заказ:
Перепончатокрылые
Семья:
Formicidae
Подсемейство:
Myrmicinae
Племя:
Myrmicini
Род:
Погономирмекс
Разновидность:
P. barbatus
Биномиальное имя
Погономирмекс барбатус
Смит, 1858 г.

Погономирмекс барбатус это разновидность из комбайн муравей от род Погономирмекс. Его общие имена включают красный муравей и красный комбайн муравей.[1] Эти большие (5–7 мм) муравьи предпочитаю засушливый чапараль среды обитания и являются родными для Юго-запад США.[2] Гнезда устраивают под землей (глубиной до 2,5 м) на открытых участках. Их рацион состоит в основном из семян, и, следовательно, они участвуют в мирмекохория, взаимодействие муравьев и растений, благодаря которому муравьи получают питательные вещества, а растения - распространение семян. Муравьев-комбайнов часто принимают за Огненные муравьи, но не имеют близкого родства ни с одним видом огненных муравьев, местными или интродуцированными.

Колонизация

Гнезда красных муравьев-комбайнов отличаются отсутствием роста растений и мелкой галькой, окружающей вход в туннель, который обычно спускается под ярко выраженным углом. Корпуса семян можно найти разбросанными по всему гнезду. В пастбище В таких областях, как ранчо, отсутствие растительности делает колонии красных муравьев-комбайнов очень легко обнаруживаемыми, а там, где их очень много, они могут серьезно вторгнуться в пастбища, доступные для домашнего скота.

Холмы 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 обнаженных областях, порядка 10 м2 (110 кв. Футов). Обычно от насыпи отходят от трех до восьми троп, как «руки». По этим тропам муравьи собирают и приносят еду обратно в насыпь. Муравьи-разведчики каждое утро первыми выходят из кургана. Они ищут пропитание и отмечают свой путь, возвращаясь к насыпи, чтобы предупредить рабочих муравьев. Муравьи-рабочие следуют по запаху и собирают еду. Другие муравьи-рабочие чистят, вытягивают и обычно ухаживают за насыпью, маткой и выводок. Все муравьи в колониях - самки, за исключением крылатых самцов, рожденных в период размножения.

Первоначальное образование колонии

Репродуктивная единица популяций муравьев - колония. Одиночная девственная матка спаривается с несколькими самцами в месте репродуктивной агрегации, образованном самцами муравьев-сборщиков. Затем она улетает на новое место, чтобы произвести на свет колонию.[3]

Рацион питания

Основной источник пищи красных муравьев-сборщиков обычно состоит из семян, которые они откладывают в большом количестве. Еда сначала перемалывается до консистенции хлеба, используя муравьиные большие челюсти, а затем сохраняется в зернохранилище, обеспечивая колонии доступ к продуктам питания круглый год. Сбор семян от имени красных муравьев-комбайнов приносит пользу их экосистеме благодаря процессу мирмекохория, в котором муравьи помогают в распространении семян во время поиска пищи. И растения, и муравьи выигрывают от этой взаимосвязи: растения увеличивают диапазон своего распространения и плотность, в то время как муравьи получают выгоду от приобретения питательных веществ и обеспечения более надежного снабжения пищей при будущих урожаях. Обычно это понимается как мутуалистическое взаимодействие. Мертвых насекомых также собирают во время кормодобывания.

Красные муравьи-комбайны

Собирательство

Было проведено много исследований собирательство поведение красного муравья-комбайна. В процессе сбора корма больше всего задействованы три типа рабочих: патрульные гнезда, патрульные и собиратели. В определенный день патрульные гнезда первыми выходят из гнезда, чтобы оценить безопасность и прибыльность добычи. Колония получает большую часть воды в результате метаболизма жиров в семенах.[4] Если еды мало или если день особенно жаркий, энергетические и водные преимущества кормодобывания могут быть перевешены затратами на энергию и воду. В этом случае колония может быть вынуждена полагаться на свои обширные продовольственные запасы. Семена могут храниться в гнезде месяцами или даже несколькими годами.[5]

Колония способна общаться через мгновенные усик контакт, связанный с передачей кутикулярный углеводороды.[6] Другое визуальное, временный, и обонятельный реплики также могут быть задействованы.[6] На основании отчетов патрульных, 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 при кормлении. Когда оба типа патрульных возвращаются, собиратели оценивают скорость их возвращения, чтобы решить, покидать ли гнездо в поисках пищи. В эксперименте с имитацией патруля частота возвращения одного патрульного каждые 10 секунд стимулировала самый высокий уровень активности в поисках пищи.[6] Этот показатель возврата указывает на высокую доступность пищи и хорошие условия кормодобывания, следовательно, на благоприятные соотношение затрат и выгод для собирателей существует. Если частота возвращения патрульных слишком высока, это может быть предупреждением об опасности, например, о появлении хищной ящерицы. Более низкий процент возврата может указывать на отсутствие доступной еды или сильную конкуренцию.

При поиске пищи муравьи руководствуются химическими сигналами, которые иногда уводят муравьев на расстояние до 50–60 м от гнезда.[7][нужен лучший источник ] Как только муравей решил добыть корм, он почти всегда будет продолжать до тех пор, пока не найдет пищу, чтобы вернуться в гнездо; 90% вернувшихся фуражиров «успешны».[8] Следовательно, возврат фуражиров является хорошим индикатором наличия корма. Логично предположить, что на общую активность собирателей влияет количество возвращающихся собирателей.[8] Когда пищи много, фуражиры быстро ее находят и сразу возвращаются в гнездо. Фуражиры, все еще находящиеся в гнезде, интерпретируют это как то, что поиски пищи будут прибыльными: низкое энергопотребление с высоким шансом получить в награду семена. Следовательно, увеличивается активность кормления. Точно так же снижение доступности пищи, на что указывает снижение скорости возврата фуражиров, заставляет колонию снижать свою активность в поисках пищи.[6]

Способность колонии быстро регулировать свое поведение в поисках пищи очень важна, поскольку их источники пищи разнообразны и разбросаны. Эта регулирующая способность изменчива сама по себе, на нее влияют наличие пищи, текущая потребность в питании и состояние колонии.[2] Колонии с большей вероятностью приспосабливаются к изменяющейся норме возвращения фуражиров, когда интенсивность кормодобывания высока, что может быть связано с тем, что различия просто труднее обнаружить при низких нормах.[2] В целом, красный муравей-комбайн демонстрирует замечательные способности в социальное познание, анализ рентабельности и поведенческая экономика.

Коллективное регулирование

Муравей-комбайн популяции действуют без централизованной системы управления посредством децентрализованной системы химической связи посредством процесса химической сигнализации. Собирательство регулируется с помощью контуров положительной и отрицательной обратной связи. Возвращение муравьев в колонию стимулирует уход за пищей. Когда муравьи возвращаются в колонию с большей скоростью с семенами, это, в свою очередь, приводит к увеличению количества уходящих собирателей. По мере того как меньше муравьев с семенами возвращается в колонию, количество уходящих собирателей уменьшается. Результатом является регулирование кормодобывания относительно изобилия доступной пищи в любой момент времени.[9] Взаимодействие между возвращающимися и уходящими собирателями происходит в масштабе секунд. Обычно уходящему собирателю требуется всего от трех до восьми секунд, чтобы покинуть гнездо в результате увеличения числа успешно возвращающихся собирателей.[10]

Относительное изобилие доступной пищи измеряется средним временем, потраченным на поиски каждого семени, а не расстоянием, пройденным, чтобы найти каждое семя. Когда пищи больше, собирателям требуется меньше времени. Более быстрый поиск пищи сигнализирует о более высокой скорости ухода за кормовыми животными, увеличивая урожай корма по сравнению с изобилием в этом районе. Семена используются в качестве источника воды для муравьев и часто хранятся в гнезде от нескольких месяцев до нескольких лет.[11]

Соревнование по вмешательству в добычу пищи

Межвидовая конкуренция существует между популяциями муравьев-комбайнов, что создает проблемы для успешного кормления. Одним из примеров этого является конкуренция за доступ к начальным ресурсам между Новомессор кокерелли и Погономирмекс барбатус виды муравьев-комбайнов. Новомессор кокерелли муравьи участвуют в соревновании по вмешательству Погономирмекс барбатус колонии путем «закупорки» входов в гнезда песком и мелкими камнями. Это задерживает активность P. barbatus в течение одного-трех часов, сдвигая начало кормодобывания на более позднее время дня, когда температура значительно повысится. Это снижает производительность двумя способами; во-первых, муравьи задерживаются и, следовательно, у них меньше времени на поиск корма; во-вторых, высокие температуры почвы преждевременно загоняют муравьев обратно в гнезда, сокращая диапазон возможных кормлений. Исследования показали, что пострадавшие P. barbatus популяции не предпринимали усилий, чтобы компенсировать вмешательство в их деятельность, например, за счет увеличения количества кормов. Таким образом, закупорка гнезд конкурирующими видами снижает общую продуктивность рабочих муравьев этого вида. Погономирмекс барбатус.[12]

Разделение труда

Кастовая система

Вход в гнездо муравьев красный комбайн

Красные муравьи-комбайны эусоциальный насекомые, отличающиеся высоким уровнем сотрудничества и организованным разделением труда. Каста рабочих - это стерильный. Как и у большинства видов муравьев, размножение осуществляется кастой, состоящей из крылатых крылатые (репродуктивные), которые живут в гнезде, пока погода не позволит им улететь и спариться. После совокупление, самец обычно умирает, а оплодотворенная матка возвращается на землю в поисках подходящего места для гнездования. Выбрав место, она сбрасывает крылья и начинает размножаться, создавая новую колонию. Она производит "рабочие муравьи "в течение 1–20 лет до ее смерти. Известно, что некоторые королевы живут до 30 лет в дикой природе.[нужна цитата ]

В P. barbatusрепродуктивные и непродуктивные задачи делятся на кастовую систему, как обсуждалось выше. Некоторые особи специализируются на репродуктивной функции, в то время как другие муравьи несут ответственность за непродуктивные функции, такие как защита, уход за выводком и добыча пищи. Система разделения труда естественно возникает в связи с формированием группы, а не как вторичная адаптация; в противном случае одиночные королевы собирают муравьев, которых заставляют объединяться, если разделение труда возникает в группах, у которых отсутствует эволюционная история такого социального устройства.[13]

Непродуктивная каста

В непродуктивных P. barbatus рабочих муравьев, выполняются пять основных задач: добыча пищи, уход за гнездом, защита, работа на откосе и сбор. Роли не постоянны, и химические взаимодействия определяют, когда определенные муравьи занимаются определенной деятельностью. По сути, эти задачи относительно изменчивы и не могут рассматриваться как отдельные процессы. Переход в поведении от имени одной группы запускает поведенческие переходы в других группах рабочих муравьев.[14]

Репродуктивная каста

Репродуктивная P. barbatus каста ответственна за образование новых колоний. Одна королева муравьев основывает каждую колонию. Большое количество крылатых муравьев-самцов и девственных муравьев-маток прилетают к местам спаривания после дождей в середине лета. Чтобы основать успешную колонию, P. barbatus королевы должны спариваться с самцами двух разных линий. Одна ветвь приводит к появлению муравьев, которые становятся рабочими колонии. Это муравьи, отвечающие за непродуктивные задачи колонии. Другая линия производит репродуктивных самок муравьев. После спаривания с муравьями-самцами в месте скопления царица улетает, чтобы основать новую колонию. Прибыв на новое место гнездования, королева теряет крылья и строит гнездо в земле. Затем вход в гнездо закрывается, чтобы она могла безопасно отложить яйца. Так родилась колония. В течение следующих шести-восьми недель появляется основной выводок непродуктивных рабочих муравьев, который начинает добывать корм и строить колонию.[15]

Размножение

Брачное поведение

Спаривание между подвидами красного муравья-комбайна является многолетним и видоспецифичным. Самцы отличают репродуктивных самок своего вида от самок других видов с помощью феромоны. Это происходит в результате сексуальной стимуляции феромонов, выделяемых ядовитыми железами репродуктивной системы. P. barbatus самки. Эти феромоны прекрасно обнаруживаются самцами этого вида при физическом контакте, что приводит к стимуляции сексуального поведения.

Спаривание происходит в местах репродуктивной агрегации. Эти участки первоначально отмечаются выделениями из нижнечелюстных желез самцов. Секреции привлекают как самок, так и дополнительных самцов, что приводит к сильной конкуренции самцов за самцов. Система спаривания внутри P. barbatus сопоставимо с лек поведение многих позвоночное животное разновидность. Муравьи-самцы собираются вместе и вместе испускают феромон, привлекающий репродуктивных самок. Чем больше присутствует самцов, выделяющих феромон, тем сильнее влечение к самкам. Хотя эта практика сильно благоприятствует определенным самцам и оставляет многих других без самок, собрание самцов в целом привлекает больше самок, чем выброс феромона от имени одинокого самца. Следовательно, менее привлекательным самцам более желательно оставаться в токе, чем пытаться привлечь самок самостоятельно.[16]

Половой отбор

В репродуктивных скоплениях P. barbatus муравьи, существует сильная мужская конкуренция. Мужчины участвуют в коммунальные дисплеи для спаривания для привлечения самок. Муравьи-самцы пытаются спариться с любой встреченной самкой, но самки сопротивляются совокуплению самцов. Следовательно, общее спаривание в значительной степени способствует размножению с более крупными или более стойкими самцами, которые способны одолеть самок и успешно совокупляться. Муравьи-самцы совокупляются как можно дольше, что, вероятно, ограничит доступ самок для других самцов, чтобы их сперма выжила для размножения.[17]

Хищничество

Красные муравьи-комбайны - любимая еда для пустынные рогатые ящерицы. Муравьи-жнецы энергично защищают свои колонии от реальных или предполагаемых нападений со стороны крупных или мелких животных. Они могут яростно кусаться, и их укусы ядовиты и болезненный. Эффект распространяется на лимфатическая система, иногда вызывая опасные реакции, особенно у чувствительных или чувствительных животных. аллергический к их яд.

С годами их количество сокращается, и это часто объясняется конкуренцией за пищу с инвазивными красный импортный огненный муравей и Аргентинский муравей. Их сокращение затронуло многие местные виды, особенно те, для которых красный муравей-комбайн является основным источником пищи, например, Техасская рогатая ящерица.

Рекомендации

  1. ^ [1]
  2. ^ а б c Гордон, Д. М.; Guetz, A .; Грин, М. Дж .; Холмс, С. (25 февраля 2011 г.). «Колонии вариации в коллективном регулировании кормодобывания муравьями-комбайнами». Поведенческая экология. 22 (2): 429–435. Дои:10.1093 / beheco / arq218. ЧВК  3071749. PMID  22479133.
  3. ^ Гордон, Дебора М (2013). "Награды за сдержанность в коллективном регулировании кормодобывания колониями муравьев-комбайнов". Природа. 498 (7452): 91–93. Дои:10.1038 / природа12137. PMID  23676676.
  4. ^ Гордон, Дебора М. (1 мая 2002 г.). «Регулирование кормодобывающей деятельности в колониях красных муравьев-комбайнов». Американский натуралист. 159 (5): 509–518. Дои:10.1086/339461. PMID  18707433.
  5. ^ Гордон, Д. М.; Холмс, С.; Наку, С. (19 ноября 2007 г.). «Кратковременное регулирование кормодобывания муравьев-комбайнов». Поведенческая экология. 19 (1): 217–222. Дои:10.1093 / beheco / arm125.
  6. ^ а б c d Грин, М. Дж .; Гордон, Д. М. (22 января 2007 г.). «Скорость взаимодействия информирует комбайн о решениях задач». Поведенческая экология. 18 (2): 451–455. Дои:10.1093 / beheco / arl105.
  7. ^ «Муравей-комбайн (Pogonomyrmex barbatus)». antARK. antARK, Интернет. 30 октября 2013 г. <http://www.antark.net/ >.
  8. ^ а б Шафер, Роберт Дж .; Холмс, Сьюзен; Гордон, Дебора М. (1 апреля 2006 г.). «Активация собирателей и наличие пищи у муравьев-собирателей». Поведение животных. 71 (4): 815–822. Дои:10.1016 / j.anbehav.2005.05.024.
  9. ^ Грин, Майкл Дж .; Пинтер-Воллман, Ноа; Гордон, Дебора М. (2013). «Взаимодействие с комбинированными химическими сигналами влияет на решения сборщиков муравьев-сборщиков муравьев покинуть гнездо в поисках пищи». PLOS ONE. 8 (1): 1–8. Дои:10.1371 / journal.pone.0052219. ЧВК  3540075. PMID  23308106.
  10. ^ Пинтер-Воллман, Ноа; и другие. (2013). «Муравьи-жнецы используют взаимодействия для регулирования активации и доступности собирателей». Поведение животных. 86 (1): 197–207. Дои:10.1016 / j.anbehav.2013.05.012. ЧВК  3767282. PMID  24031094.
  11. ^ 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.
  12. ^ Гордон, Дебора М (1988). «Засорение гнезд: конкуренция в условиях конкуренции у пустынных муравьев (Novomessor cockerelli и Pogonomyrmex barbatus)». Oecologia. 75 (1): 114–18. Дои:10.1007 / bf00378823. PMID  28311843.
  13. ^ Кахан, С. Хелмс; Гарднер-Морс, Э. (2013). «Возникновение репродуктивного разделения труда в группах принудительных маток муравьев Pogonomyrmex barbatus». Журнал зоологии. 291 (1): 12–22. Дои:10.1111 / jzo.12071.
  14. ^ Гордон, Дебора М (1986). «Динамика суточного оборота колонии муравьев-комбайнов (Pogonomyrmex barbatus)». Поведение животных. 34 (5): 1402–19. Дои:10.1016 / с0003-3472 (86) 80211-1.
  15. ^ Вольны, Вероника П .; Грин, Майкл Дж .; Гордон, Дебора М. (2006). «Производство выводка и дискриминация по происхождению у красного муравья-сборщика (Pogonomyrmex barbatus)». Экология. 87 (9): 2194–200. Дои:10.1890 / 0012-9658 (2006) 87 [2194: bpaldi] 2.0.co; 2. PMID  16995618.
  16. ^ Холлдоблер, Б. (1976). "Поведенческая экология спаривания у муравьев-жнецов". Поведенческая экология и социобиология. 1 (4): 405–23. Дои:10.1007 / bf00299401.
  17. ^ Дэвидсон, Дайан В. (1982). «Половой отбор у муравьев-жнецов». Поведенческая экология и социобиология. 10 (4): 245–50. Дои:10.1007 / bf00302813.

внешняя ссылка