Kolik let žijí mravenci: trvání a fáze vývoje
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
V každé mravenčí kolonii existuje jasná hierarchie. Tak strukturovanou a organizovanou komunitu lze jen závidět. Každý člen rodiny má své postavení, svou roli, své povinnosti a dokonce i stravu podle svých potřeb.
Reprodukce
Čestná povinnost zvětšit velikost kolonie je svěřena královně. Je královská a nedělá nic jiného než klade vajíčka. Je chráněná, hlídaná a některé druhy pro ni i žvýkají potravu.
Jak se stát královnou? Během léta (období páření) získávají některé samice a samci křídla a vylétají z mraveniště, aby se pářili. Samice je jednou oplodněna a tuto semennou tekutinu bude trávit po celý svůj život.. Samci umírají buď po aktu lásky, nebo je jako nepotřební zlikvidují sami příbuzní.
Po oplození hledá samice vhodné místo pro první kladení vajíček. Pokud vše půjde dobře (nezemře, nestane se obětí lovu ptáků a bude moci udělat plnou snůšku), pak je „Vivat Queen!“, základ budoucí podzemní říše mravenců připraven. Po 14-20 dnech se snůška vajec zakuklí a po dalších 25-40 se objeví první mravenci. Toto je pracovní skupina. Začne budovat a rozšiřovat mraveniště, skladovat jídlo a starat se o další generaci mravenců. Samice si okusuje křídla a od této chvíle se zabývá pouze rozmnožováním nových členů kolonie.
Dokud se neobjeví první populace mravenců dělnic, královna nic nežere, krmí larvy obsahem svých tukových žláz, z nichž se živí sama.
Fáze vývoje mravence: od vajíčka po dospělce
Mravenec je hmyz se všemi fázemi transformace, které jsou mu vlastní:
- Egg.
- Larvální forma.
- Zakuklení.
- Dospělý mravenec.
Královna klade vajíčka ve skupinách po několika desítkách vajec. Po uplynutí inkubační doby se narodí nová forma – larvy. Vypadají jako malí červi a pouze v této fázi nepřetržitě absorbují potravu a zvětšují svou hmotnost a velikost. Malé larvy vedou skupinovou existenci, zatímco velké žijí odděleně.
Dalším stupněm přeměny je vytvoření kukly. Před úpravou larva nežere a vylučuje exkrementy ve formě kuličky (ty se pak nacházejí na konci kukly). Po uplynutí doby strávené v kukle se z ní vyklube plnohodnotný dospělý mravenec. Ale on sám nemůže opustit pevné stěny kokonu, jeho spoluobčané mu pomohli dostat se ven. Novorozenec má bezbarvé tělo, které se až po několika dnech stává barvou charakteristickou pro tento druh. Od okamžiku, kdy mladý hmyz získá svou specifickou barvu, přestává růst. Všechny fáze transformace trvají přibližně měsíc.
Stavba trupu a mozku
Mravenec má poměrně složitý organismus. Všechny četné druhy mají přibližně stejnou strukturu. Pracovní mravenci nemají křídla, ale samice a samci v období páření ano.
Tělo mravence dělníka má odolnou chitinovou schránku a tři různé části: hlavu, břicho, hrudní kost.. Hlava má různé tvary a velikosti v závislosti na druhu. Hlava je vybavena očima složenými z mnoha čoček. Orgány vidění nevidí předměty, ale rozpoznávají pohyb. Navíc je zde malý přídavný pár očí pro určení stupně osvětlení.
Mravenci používají ke komunikaci hlavové antény. Rozpoznají pachy, detekují proudění vzduchu, vibrace a dešifrují doteky. Některé druhy mají žihadlo na břiše. Je nezbytný pro ochranu, lov nebo útok.
Tři páry končetin jsou opatřeny drápy. S jejich pomocí mravenec snadno překoná vertikální stoupání.
Genderové charakteristiky
Vývoj podle pohlaví má následující mechanismus: oplozená vajíčka jsou budoucí samice a neoplozená vajíčka samci. Po obdržení semenné tekutiny jednou provždy ji děloha spotřebuje po částech, takže ne všechna vajíčka jsou oplodněna, ale pouze částečně.
Vajíčka, která nedostanou samčí chromozom, mají nastaven pouze mateřský chromozom a v budoucnu to budou zaručeně samci. Z oplozených vajíček jsou dvě možnosti vývoje samic: buď samička pro další rozmnožování, nebo voják mravenec. Konečný výsledek závisí na stravě a péči.
Délka životního cyklu
Role, kterou hmyz hraje ve své kolonii, přímo určuje, jak dlouho bude žít.
Mravenec dělník se dožívá 3 až 5 let. Menším exemplářům to přitom trvá o něco déle. Také více života je dáno těm, kteří plní funkce stavitele uvnitř mraveniště. Ti, mezi jejichž povinnosti patří péče o královnu a larvy, žijí méně.
Muži měli méně štěstí než ostatní. Nejsou potřeba, jakmile plní roli hnojiva. Navíc budou zabiti svými vlastními příbuznými nebo sami zemřou po páření. Životní cyklus – 2-3 týdny.
Královna královna žije nejdéle, dvě desetiletí. Byly ale i případy delší očekávané délky života. Zaznamenané maximum je 28 let.