Муравей-листорез - Википедия - Leafcutter ant

Атта цефалоты, Вильгельма Зоопарк, Штутгарт

Муравьи-листорезы, а непатентованное название, любые из 47 разновидность[1] листожевания муравьи принадлежащий двум роды Атта и Акромирмекс.Эти виды тропический, муравьи-грибники все эндемичный к юг и Центральная Америка, Мексика, и части юг США.[2] Муравьи-листорезы могут нести в двадцать раз больше собственного веса[3] срезать и обрабатывать свежую растительность (листья, цветы и травы), чтобы она служила питательным субстратом для их грибных культур.[4]

Акромирмекс и Атта анатомически у муравьев много общего; однако их можно идентифицировать по внешним отличиям. Атта муравьи имеют три пары шипов и гладкую экзоскелет на верхней поверхности грудная клетка, пока Акромирмекс У муравьев четыре пары и грубый экзоскелет.[5] Сам экзоскелет покрыт тонким слоем минерального покрытия, состоящего из ромбоэдрических кристаллов, созданных муравьями.[6]

Наряду с людьми муравьи-листорезы образуют самые большие и сложные сообщества животных на Земле. Через несколько лет центральная насыпь их подземных гнезд может вырасти до более 30 м (98 футов) в поперечнике, а меньшие излучающие насыпи простираются до радиуса 80 м (260 футов), занимая от 30 до 600 м.2 (От 320 до 6 460 квадратных футов) и содержит восемь миллионов особей.[2]

Жизненный цикл колонии муравьев-листорезов

Размножение и основание колонии

Atta Colombica, матка с личинками и рабочими на субстрате

Крылатые самки и самцы покидают свои гнезда. в массовом порядке и совершите брачный полет, известный как Revoada (Порт.) Или vuelo nupcial (Охватывать.). Каждая самка спаривается с несколькими самцами, чтобы собрать 300 миллионов сперматозоидов, необходимых ей для создания колония.[7]

Оказавшись на земле, самка теряет крылья и ищет подходящее подземное логово, в котором может основать свою колонию. Успешность этих молодых маток очень низка, и только 2,5% будут продолжать создавать долгоживущие колонии. Чтобы создать свой собственный грибной сад, королева хранит кусочки родительского грибного сада. мицелий в ее инфрабуккальном кармане, который расположен в ее ротовой полости.[8]

Иерархия колоний

В зрелой колонии листорезов муравьи делятся на касты, в основном по размеру, которые выполняют разные функции. Акромирмекс и Атта проявлять высокую степень биологический полиморфизм, четыре касты, присутствующие в установленных колониях - минимальные, несовершеннолетние, средние и крупные. Майоры также известны как солдаты или закусочные. Атта муравьи более полиморфны, чем Акромирмекс, что означает сравнительно меньшую разницу в размерах от самых маленьких до самых больших типов Акромирмекс.

Муравей-листорез Атта цефалоты
  • Минимы - самые маленькие рабочие, они ухаживают за растущим выводком или ухаживают за грибными садами. Ширина головы менее 1 мм.
  • Несовершеннолетние немного крупнее, чем рабочие минимума, и в большом количестве присутствуют в колоннах кормления и вокруг них. Эти муравьи являются первой линией защиты, они постоянно патрулируют окружающую местность и энергично атакуют любых врагов, угрожающих линиям добычи. Ширина головы около 1,8–2,2 мм.
  • Меди - это обобщенные фуражиры, которые срезают листья и приносят фрагменты листьев обратно в гнездо.
  • Майоры, самые большие рабочие муравьи, действуют как солдаты, защищая гнездо от злоумышленников, хотя недавние данные указывают на то, что майоры участвуют и в других действиях, таких как расчистка основных тропинок от крупного мусора и перенос громоздких предметов обратно в гнездо. Самые большие солдаты (Атта Лаэвигата ) может иметь общую длину тела до 16 мм и ширину головы до 7 мм.

Муравьиный гриб мутуализм

Их общества основаны на муравьиная мутуализм, и разные виды муравьев используют разные виды грибов, но все грибы, которые используют муравьи, являются членами семейства Lepiotaceae. Муравьи активно культивируют свой гриб, подкармливая его свежесрезанным растительным материалом и защищая его от вредители и формы. Этот мутуалистический отношения дополняются другим симбиотический партнер - бактерия, которая растет на муравьях и выделяет химические вещества; по сути, муравьи используют переносные противомикробные препараты. Муравьи-листорезы достаточно чувствительны, чтобы адаптироваться к реакции грибов на различный растительный материал, очевидно, улавливая химические сигналы от грибка. Если лист определенного типа токсичен для грибка, колония больше не будет его собирать. Единственные две другие группы насекомых, которые используют грибное сельское хозяйство: жуки-амброзии и термиты. Гриб, выращиваемый взрослыми особями, используется для кормления личинок муравьев, а взрослые муравьи питаются соком листьев. Грибку нужны муравьи, чтобы выжить, а личинкам - гриб, чтобы выжить, поэтому мутуализм обязательно.

Грибы, которыми пользуются высшие муравьи-аттины, больше не производят споры. Эти муравьи полностью одомашнили своего грибкового партнера 15 миллионов лет назад, на что потребовалось 30 миллионов лет.[9] Их грибы производят питательные и опухшие гиф чаевые (гонгилидии ), которые растут пучками, называемыми стафилами, специально для кормления муравьев.[10]

Управление отходами

Работники Atta Colombica на работе
Муравей-листорез в Коста-Рике

Муравьи-листорезы играют очень специфическую роль в уходе за грибным садом и сбросе мусора. Управление отходами играет ключевую роль в долголетии каждой колонии. Некротрофный паразитарный гриб Эсковопсис угрожает источнику пищи муравьев и, таким образом, представляет собой постоянную опасность для муравьев. Перевозчики мусора и рабочие-мусорщики - это более старые и более незаменимые муравьи-листорезы, которые обеспечивают более здоровым и молодым муравьям возможность работать на грибном саду. В Atta Colombica у видов, что необычно для племени аттинов, есть внешняя куча отходов. Транспортеры мусора вывозят отходы, состоящие из использованного субстрата и выброшенного грибка, в кучу отходов. После сброса на свалку рабочие кучи собирают отходы и постоянно перемешивают их, чтобы способствовать разложению. Убедительное наблюдение A. colombica были мертвые муравьи, размещенные по периметру свалки.[11][12]

Помимо кормления грибного сада кормовой пищей, в основном состоящей из листьев, он защищен от Эсковопсис секрецией антибиотиков Актинобактерии (род Псевдонокардия ). Этот мутуалистический микроорганизм обитает в метаплевральных железах муравья.[13] Актинобактерии ответственны за производство большей части мировых антибиотики сегодня.

Паразитизм

Когда муравьи собирают листья, они подвергаются риску нападения некоторых видов форидные мухи, паразитоиды откладывают яйца в щели головы рабочих муравьев. Часто миним будет сидеть на рабочем муравье и отражать любую атаку.[14]

Также во время выращивания может вырасти не тот вид грибка. Эсковопсис, очень вирулентный гриб, может уничтожить муравьиный сад, поскольку передается горизонтально. Эсковопсис культивировалась при основании колонии в 6,6% колоний.[15] Однако в колониях от одного до двух лет почти 60% имели Эсковопсис растет в грибном саду.[16]

Тем не менее, у муравьев-листорезов есть много адаптивных механизмов для распознавания инфекций и борьбы с ними. Эсковопсис и другие микроорганизмы.[17] Наиболее распространенные известные методы поведения основаны на том, что рабочие сокращают количество спор грибов путем ухода за ними или удаления зараженного участка грибного сада и выбрасывания его на свалку (описывается как прополка).[18]

Взаимодействие с людьми

В некоторых частях своего ареала муравьи-листорезы могут быть серьезными сельскохозяйственными вредителями, дефолируют посевы и повреждают дороги и сельскохозяйственные угодья своей деятельностью по созданию гнезд.[7] Например, некоторые Атта виды способны уничтожить целое цитрусовое дерево менее чем за 24 часа. многообещающий подход к сдерживанию нападений муравьев-листорезов. Acromyrmex lobicornis на посевах. Сбор мусора из гнезда и размещение его над саженцами или вокруг сельскохозяйственных культур приводили к сдерживающему эффекту в течение 30 дней.[19]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Speight, Martin R .; Ватт, Аллан Д.; Хантер, Марк Д. (1999). Экология насекомых. Blackwell Science. п. 156. ISBN  978-0-86542-745-7..
  2. ^ а б Росс 2002, стр. 11–13.
  3. ^ http://cincinnatizoo.org/wp-content/uploads/2011/03/FactSheet-AntLeafCutter2010.pdf
  4. ^ Schultz, T. R .; Брэди, С. Г. (2008). «Основные эволюционные переходы в муравейнике». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 105 (14): 5435–5440. Bibcode:2008ПНАС..105.5435С. Дои:10.1073 / pnas.0711024105. ЧВК  2291119. PMID  18362345.
  5. ^ Хедлунд, Кай С. (март 2005 г.), Диагностика североамериканцев: Ant Genera (Hymenoptera: Formicidae).
  6. ^ Ли, Хунцзе и Сун, Чан-юй (2020), «Биоминеральная броня муравьев-листорезов», Nature Communications (11), Дои:10.1038 / s41467-020-19566-3.
  7. ^ а б Пайпер, Росс (2007), Необычные животные: энциклопедия любопытных и необычных животных, Greenwood Press, стр.298, ISBN  978-0-313-33922-6.
  8. ^ Вебер, Нил А. (1972), Муравьи-садоводы, Аттины, Американское философское общество, стр.14, 34, ISBN  978-0-87169-092-0.
  9. ^ Одомашнивание сельскохозяйственных культур - это балансирующий фактор
  10. ^ Для муравьев-листорезов жизнь на ферме не так проста
  11. ^ Харт, А. Г. и Ратниекс, Ф. Л. У. (2002), "Управление отходами у муравьев-листорезов. Atta Colombica", Поведенческая экология, 13 (2): 224–231, Дои:10.1093 / beheco / 13.2.224.
  12. ^ Bot, A. N. M .; Currie, C. R .; Харт, А. Г. и Бумсма, Дж. Дж. (2001), "Управление отходами у муравьев-листорезов", Этология, экология и эволюция, 13 (3): 225–237, Дои:10.1080/08927014.2001.9522772.
  13. ^ Zhang, M. M .; Поулсен, М. и Карри, К. Р. (2007), "Симбионтное распознавание мутуалистических бактерий муравьями-листорезами Acromyrmex", Журнал ISME, 1 (4): 313–320, Дои:10.1038 / ismej.2007.41, PMID  18043642.
  14. ^ "Муравьи-листорезы", Зоопарк Линкольн-парка, заархивировано из оригинал на 2008-05-16
  15. ^ Currie, C. R .; Мюллер, У. Г. и Маллок, Д. (1999), "Сельскохозяйственная патология садов с муравьиными грибами", PNAS, 96 (14): 7998–8002, Bibcode:1999PNAS ... 96.7998C, Дои:10.1073 / pnas.96.14.7998, ЧВК  22176, PMID  10393936.
  16. ^ Рейнольдс, Х. Т. и Карри, К. Р. (2004), «Патогенность Escovopsis weberi: паразит симбиоза аттенового муравья и микроба напрямую потребляет грибок, культивируемый муравьями», Микология, 96 (5): 955–959, Дои:10.2307/3762079, JSTOR  3762079.
  17. ^ Goes, A. C .; Barcoto, M.O .; Kooij, P.W .; Буэно, О.К .; И Родригес, А. (2020), «Как муравьи-листорезы распознают антагонистические микробы в своих грибковых культурах?», Границы экологии и эволюции, 8 (95): 1–12, Дои:10.3389 / fevo.2020.00095.
  18. ^ Currie, C. R .; И Стюарт, А. Е. (2001), «Прополка и уход за патогенами в сельском хозяйстве с помощью муравьев», Труды Лондонского королевского общества B, 268: 1033–1039, Дои:10.1098 / rspb.2001.1605, ЧВК  1088705.
  19. ^ Баллари, С. А., Фарджи-Бренер, А. Г. (2006), "Свалки листорезов как средство отпугивания муравьев-листорезов: имеет ли значение отказ от возраста?", Нидерландское энтомологическое общество, 121 (3): 215–219, Дои:10.1111 / j.1570-8703.2006.00475.x.

внешняя ссылка

СМИ, связанные с Акромирмекс в Wikimedia Commons СМИ, связанные с Атта в Wikimedia Commons