Porozumiewanie się owadów

Menu

>>Główna
>>Głosy
>>Światło
>>Informatory chemiczne
>>Feromony
>>Ciekawe obyczaje godowe
>>Kamuflaż
>>Pszczoły
>>Motyle
>>Termity
>>Mrówki
>>Bibliografia

 

    Mrówki

U owadów społecznych większość układów porozumiewania się zdaje się opierać na sygnałach chemicznych. Istnieje seria wyzwalaczy zachowania, w tym przypadku substancji chemicznych, "uwalnianych" przez poszczególne mrówki i wywołujących specyficzne reakcje u innych przedstawicieli tego samego gatunku. Feromonami chemiczne wyzwalacze nazwali po raz pierwszy Karlson i Butenandt (1958), a ze względu na sposób ich odbioru można je podzielić na: węchowe i gębowe. Feromony odgrywają kluczową rolę w organizacji społeczeństw owadów. U owadów społecznych występują różnorodne reakcje na bodźce zagrażające, nazywane ścisłymi reakcjami alarmowymi, oraz zestaw sygnałów przekazywanych tam i z powrotem między przedstawicielami tej samej kolonii, które można nazwać porozumiewaniem alarmowym. U mrówek i termitów występują połączone układy alarmowo-obronne, gdzie te same wydzieliny chemiczne są zarówno sygnałami jak i bronią.
Rekrutację można zdefiniować jako porozumiewanie sprowadzające współtowarzyszy z gniazda do jakiegoś punktu w przestrzeni, gdzie zachodzi potrzeba wykonania pracy. Jedną z metod chemicznej rekrutacji jest bieg tandemowy (Wilson, 1959 ). Gdy jedna, pojedyncza mrówka afrykańska znajdzie zbyt dużą cząstkę pokarmu, powraca do gniazda i kontaktuje się z inną robotnicą, którą wyprowadza z gniazda. Najpierw przewodniczka zamiera w bezruchu i czeka na dotknięcie jej odwłoka przez naśladowczynię. Naśladowczyni "podniecona" uwolnioną przez przewodniczkę wydzieliną na nowo dotyka przewodniczkę i "popycha" ją do przodu.

Bieg tandemowy odkrył Hingston ( 1929 ) u indyjskiej mrówki. Ten sam typ zachowania odkrył też w Polsce Dobrzański ( 1966 ).Najbardziej skomplikowaną ze wszystkich znanych form porozumiewania się chemicznego jest system śladów zapachowych, który rozwinął się u niektórych mrówek z biegu tandemowego. Ślady te były zauważone po raz pierwszy przez Hingstona w 1929 roku, a badane przez Wilsona począwszy od 1962 roku. Robotnice mrówki ogniowej znaczą ślady zapachowe wysuniętymi żądłami, włoskami na końcu odwłoka i przez stopy. Większość mrówek, które napotykają świeży ślad zapachowy reaguje natychmiast, oddalając się wzdłuż niego od gniazda. Potrafią wykryć go, wyczuwając węchem opary nawet z odległości jednego centymetra. Robotnice nie postępują wzdłuż płynnego śladu zapachowego na ziemi, ale poruszają się w oparach, utworzonych przez dyfuzję feromonu w powietrzu. Istnieje przestrzeń, na podstawie teoretycznych obliczeń przybierająca kształt półelipsoidalny, w obrębie której mrówki wykrywają feromon. Kiedy mrówki postępują tym tunelem z "oparów", śmigają swymi czułkami z jednej strony na drugą, najwidoczniej badając powietrze pod względem zawartości cząstek środka zapachowego. W rzeczywistości potrafią one nie tylko wykryć te cząsteczki w stanie gazowym, ale również posuwać się w kierunku wzrastającego stężenia cząsteczkowego. Taki proces nazywa się osmotropotaksją.  W 1967 roku Hangartner przedstawił sposób orientacji robotnic mrówek wzdłuż śladów zapachowych za pomocą wykrywania różnic śladów stężeń feromonu w postaci pary. Gdy robotnica podąża śladem, wykazuje skłonność do opuszczania aktywnej przestrzeni oparów, to w jedną, to w drugą stronę. Gdy jeden czułek zawierający receptory zapachu, opuszcza przestrzeń aktywną, mrówka z powrotem przesuwa się w przeciwnym kierunku. W wyniku porusza się klucząc.

Podstawą komunikacji dotykowej są trzy "filary". Pierwszy z nich to wzajemne głaskanie się czułkami w celu sprawdzenia zapachu kolonii. Drugi to żebranie o pokarm - mrówka, która ma niewiele pokarmu w żołądku społecznym żebrze inną mrówkę, uderzając ją czułkami w dolną wargę. To wywołuje regurgitację (zwracanie) pokarmu. Trzecim filarem jest komunikacja mrówek z ich "krowami dojnymi" - mszycami. Wiele (właściwie prawie wszystkie, choć w różnym stopniu) mrówek hoduje mszyce, troszczy się o nie, chroni przed drapieżcami, a nawet miesza ich potomstwo ze swoim. Wśród nich są również liczne gatunki polskie. Mrówki zbierają ich wydaliny, czyli spadź. Aby uzyskać kroplę spadzi od mszycy, mrówka bębni ją po odwłoku swymi czułkami. Warto zauważyć, że biblijna manna była prawdopodobnie spadzią żyjących na pustyni czerwców, które do dziś są "dojone" przez tubylców.

 

Zazdrosna królowa

W mrowisku role są zawsze podzielone: wojownicy bronią mrówczego domu, robotnice go rozbudowują i zdobywaja pożywienie, a królowa znosi jaja. To, że jaja znosi tylko królowa, a nie inne mrówki, wydaje się korzystne dla mrowiska. Przecież, gdyby wszystkie mrówki, które są samicami, chciały sie rozmnażać, to pewnie cała rodzina owadów umarłaby z głodu. Dotychczas nie wiedziano jednak, w jaki sposób królowa egzekwuje swoje wyłączne prawo do reprodukcji.

Odpowiedzi na to pytanie dostarczyli badacze z uniwersytetu w Würzburgu (Niemcy). Z ich badań wynika, że język, w którym królowa zakazuje rozmnażania jest, jak zwykle u mrówek, językiem chemicznym. Królowa pokrywa swe jaja specjalnymi zapachowymi substancjami (feromonami). Feromony te każą robotnicom dbać o właśnie te jaja, a zarazem niszczyć wszystkie inne. Potwierdzają to eksperymenty. W mrówczych gniazdach, z których sztucznie usuwano jaja królowej, robotnice zaczynały znosić własne jaja, z których wykluwały się larwy, a potem dorosłe owady. Natomiast w koloniach pozbawionych królowej, do których jednak dodawano trochę złożonych przez nią jaj, robotnice natychmiast zabierały się za niszczenie jaj składanych przez inne robotnice.

Uczeni zbadali feromonową substancję, która broni złożone przez królową jaja, i każe niszczyć inne. Okazało się, że jest to pewna specyficzna dla mrówczych królowych mieszanina węglowodorów

Społeczny gen u mrówek

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Szwajcarii odkryli u amerykańskich mrówek ogniowych (Solenopsis invicta) niebadane wcześniej białko, które spełnia dość niezwykłą funkcję. Otóż jak się okazało, w zależności od jego postaci mrówki lepiej lub słabiej wyczuwają wśród siebie królowe. U mrówek jest to bardzo ważna cecha społeczna, ponieważ jeśli królowa nie zostanie za pomocą węchu i smaku rozpoznana przez wszystkich jako królowa, obywatele mrowiska nie pozwolą jej składać jaj. Najpierw badacze stwierdzili, że zidentyfikowane przez nich białko występuje w dwóch nieco różniących się postaciach. Jedna postać występowała wyłącznie u mrówek z mrowisk posiadających jedną królową, natomiast druga – wyłącznie u mrówek mających wiele królowych.

Czując, że odkryli ważny element zachowań społecznych mrówek ogniowych, naukowcy postanowili sprawdzić, jaką dokładnie funkcję pełni to dwulicowe białko i przypisany do niej gen. Po przeprowadzeniu analizy porównawczej ze znanymi genami stało się jasne, że odkryte białko pośredniczy w odbieraniu określonych bodźców smakowo-zapachowych. Mechanizm wpływu tego genu na zachowanie mrówek nie jest do końca wyjaśniony, ale wydaje się, że jedna z postaci kodowanego przez ten gen białka wyraźnie poprawia mrówkom węch i smak – oczywiście w odniesieniu do zapachu i smaku królowej. Mrówki posiadające tę postać genu i białka wyczuwają wokół siebie więcej kandydatek na królowe.

Komunikacja dźwiękowa w świecie mrówek wbrew pozorom jest całkiem częsta, wprawdzie mrówki nie mają odpowiednich narządów słuchu, lecz dźwięki mogą być przez nie odbierane jako drgania podłoża. Dźwięki są wydawane przy pomocy specjalnego aparatu strydulacyjnego, który mieści się między stylikiem a odwłokiem. U większości gatunków (pierwszy raz zaobserwowano to zjawisko u rodzaju Atta) spełniają one funkcję alarmową - w ten sposób wzywają pomocy mrówki zasypane podczas kopania tunelu. Przez zawał nie przedostaną się żadne feromony, ale dźwięki rozchodzą się znakomicie. Rodzaj Atta również używa "śpiewu" podczas zbierania liści - gdy jakaś zbieraczka natrafi na szczególnie atrakcyjne znalezisko, przywołuje w ten sposób inne mrówki. U żyjących na pustyni mrówek z rodzaju Aphaenogaster natomiast dźwięk wzmaga uwagę, przygotowując inne robotnice na sygnał chemiczny lub dotykowy dotyczący odnalezienia pokarmu. Z kolei mrówki z rodzaju Camponotus, żyjące w drewnie wynalazły mniej skomplikowany sposób sygnału - po prostu tłuką głową o drewno, co wywołuje reakcję alarmową u sióstr.