Mrówkowate (Formicidae) — budowa, zachowanie i znaczenie ekologiczne

Grupy, w których żyją mrówki, nazywane są koloniami. W kolonii znajduje się samica mrówki zwana królową, która składa jaja. Z tych jaj wyrastają kolejne mrówki. Duże kolonie mrówek mają różne rodzaje mrówek, które wyrastają z jaj. Są one nazywane różnymi kastami mrówek. Niektóre z nich to robotnice, które wykonują prace takie jak przenoszenie i kopanie, oraz żołnierze, którzy walczą z innymi zwierzętami. Robotnice i żołnierze to samice mrówek. Innym rodzajem mrówek są trutnie, które są samcami mrówek.

Naprawdę duże kolonie mrówek są czasami nazywane superorganizmami. Oznacza to, że mrówki współpracują ze sobą tak dobrze, że są jak małe części jednego dużego zwierzęcia. Mrówki nie mogą zbyt długo żyć same, ponieważ muszą współpracować z innymi mrówkami.

Mrówki mają kolonie prawie wszędzie na Ziemi. Miejsca, w których nie ma mrówek to Antarktyda, ponieważ jest tam bardzo zimno i nie ma tam zbyt wiele pożywienia, odległe miejsca, do których mrówki nie mogą się dostać, lub wyspy, ponieważ nie ma tam wystarczającej ilości rzeczy, których mrówki potrzebują.

Rodzina Formicidae należy do rzędu Hymenoptera, do którego należą również muchówki, pszczoły i osy. Mrówki wyewoluowały z linii w obrębie os vespoidalnych.

Analiza filogenetyczna sugeruje, że mrówki powstały w dolnej kredzie około 110-130 milionów lat temu, a może nawet wcześniej. Według jednego z szacunków, opartego na badaniach DNA, początek mrówek datuje się na ≈140 milionów lat temu (mya). Inne badania umiejscawiają je w Jurze na 185 ± 36 mln lat temu (95% przedział ufności).

Po pojawieniu się roślin kwitnących około 100 milionów lat temu mrówki zróżnicowały się. Około 60 milionów lat temu stały się one dominujące pod względem ekologicznym.

W 1966 roku E.O. Wilson i jego współpracownicy zidentyfikowali skamieniałe szczątki mrówki (Sphecomyrma freyi) z okresu kredy. Okaz, uwięziony w bursztynie sprzed ponad 80 milionów lat, ma cechy zarówno mrówki, jak i osy. Sphecomyrma była prawdopodobnie żerowiskiem naziemnym, ale niektórzy sugerują, że prymitywne mrówki były prawdopodobnie drapieżnikami żyjącymi pod powierzchnią gleby.

W okresie kredy na superkontynencie Laurazjańskim (półkula północna) szeroko rozprzestrzeniało się kilka gatunków prymitywnych mrówek. Były one nieliczne w porównaniu z innymi owadami, stanowiły około 1% populacji owadów.

Mrówki stały się dominujące po radiacji adaptacyjnej na początku kainozoiku. Do oligocenu i miocenu mrówki stanowiły 20-40% wszystkich owadów znajdowanych w głównych złożach kopalnych. Spośród gatunków, które żyły w epoce eocenu, do naszych czasów przetrwał mniej więcej jeden na dziesięć rodzajów. Rodzaje, które przetrwały do dziś, stanowią 56% rodzajów występujących w skamieniałościach bursztynu bałtyckiego (wczesny oligocen) i 92% rodzajów występujących w skamieniałościach bursztynu dominikańskiego (najwyraźniej wczesny miocen). ^{str. 23}

Termity, choć czasami nazywane białymi mrówkami, nie są mrówkami i należą do rzędu Isoptera. Termity są w rzeczywistości bliżej spokrewnione z karaluchami i modliszkami. Termity są eusocjalne, ale różnią się znacznie pod względem genetyki rozmnażania. Podobną strukturę społeczną przypisuje się ewolucji konwergentnej. Aksamitne mrówki wyglądają jak duże mrówki, ale są bezskrzydłymi samicami os.

Życie mrówki zaczyna się od jaja. Jeśli jajo zostanie zapłodnione, potomstwo będzie żeńskie (diploidalne), jeśli nie, będzie męskie (haploidalne). Mrówki rozwijają się poprzez całkowitą metamorfozę, przy czym stadium larwalne przechodzi przez stadium poczwarki, zanim pojawi się postać dorosła. Larwa jest karmiona i pielęgnowana przez robotnice.

Pokarm przekazywany jest larwom poprzez trofalaksję, czyli proces, w którym mrówka wymiotuje płynny pokarm znajdujący się w jej żuwaczkach. W ten sam sposób dorosłe osobniki dzielą między siebie pokarm, przechowywany w "żołądku społecznym".

Larwy mogą również otrzymywać pokarm stały przynoszony przez żerujące robotnice, a u niektórych gatunków mogą nawet być zabierane do schwytanych ofiar. Larwy rozwijają się przez serię wylinek i wchodzą w stadium poczwarki.

Na różnicowanie się na królowe i robotnice (które są samicami), oraz różne kasty robotnic, u niektórych gatunków wpływa pokarm, który larwy otrzymują. Wpływy genetyczne i kontrola ekspresji genów przez pożywienie są złożone. Określenie kasty jest głównym przedmiotem badań. ^{p351, 372}

Nowa robotnica spędza kilka pierwszych dni swojego dorosłego życia na opiece nad królową i młodymi. Następnie zajmuje się kopaniem i innymi pracami w gnieździe, a później broni gniazda i żeruje. Zmiany te są niekiedy dość gwałtowne i określają tak zwane kasty czasowe. Wyjaśnieniem tej sekwencji jest wysoka liczba ofiar związanych z żerowaniem, co sprawia, że jest ono akceptowalnym ryzykiem tylko dla mrówek, które są starsze i prawdopodobnie wkrótce umrą z przyczyn naturalnych.

Mating

Większość gatunków mrówek posiada system, w którym tylko królowa i samice hodowlane mogą łączyć się w pary. Wbrew powszechnemu przekonaniu, w niektórych gniazdach mrówek występuje wiele królowych (poligynia). Historia życia Harpegnathos saltator jest wyjątkowa wśród mrówek, ponieważ zarówno królowe, jak i niektóre robotnice rozmnażają się płciowo.

Uskrzydlone samce mrówek, zwane trutniami, wychodzą z poczwarek wraz z samicami rozpłodowymi (choć niektóre gatunki, jak mrówki wojskowe, mają bezskrzydłe królowe) i nie robią w życiu nic poza jedzeniem i kopulowaniem.

Lot weselny

Większość mrówek co roku wytwarza nowe pokolenie. Podczas specyficznego dla gatunku okresu rozrodczego nowe osobniki, uskrzydlone samce i samice, opuszczają kolonię w tak zwanym locie nuptialnym. Zazwyczaj samce rozpoczynają lot przed samicami. Samce wykorzystują wtedy wskazówki wizualne, aby znaleźć wspólny teren godowy, na przykład punkt orientacyjny, taki jak sosna, do którego zbiegają się inne samce w okolicy. Samce wydzielają feromon godowy, za którym podążają samice. Samice niektórych gatunków kopulują tylko z jednym samcem, ale u innych mogą kopulować z jednym do dziesięciu lub więcej różnych samców. Zakochane samice szukają następnie odpowiedniego miejsca do założenia kolonii. Tam odłamują skrzydła i zaczynają składać i pielęgnować jaja. Samice przechowują spermę, którą uzyskują podczas lotu godowego, aby selektywnie zapładniać przyszłe jaja.

Pierwsze wylęgające się robotnice są słabe i mniejsze od późniejszych, ale od razu zaczynają służyć kolonii. Powiększają gniazdo, poszukują pożywienia i opiekują się pozostałymi jajami. W ten sposób u większości gatunków rozpoczynają się nowe kolonie. Gatunki, które mają wiele królowych, mogą mieć królową opuszczającą gniazdo wraz z robotnicami, by założyć kolonię w nowym miejscu,^p143 proces ten przypomina rójkę u pszczół.

U gatunków mrówek zaobserwowano szeroki zakres strategii reprodukcyjnych. Wiadomo, że samice wielu gatunków są zdolne do rozmnażania bezpłciowego poprzez partenogenezę, a jeden gatunek, Mycocepurus smithii, jest znany jako całkowicie żeński.

Kolonie mrówek mogą być długowieczne. Królowe mogą żyć nawet do 30 lat, a robotnice od 1 do 3 lat. Samce są jednak bardziej przejściowe i przeżywają tylko kilka tygodni. Szacuje się, że królowe mrówek żyją 100 razy dłużej niż samotne owady o podobnej wielkości.

W tropikach mrówki są aktywne przez cały rok, ale w chłodniejszych regionach przeżywają zimę w stanie uśpienia lub bezczynności. Formy bezczynności są zróżnicowane i u niektórych gatunków umiarkowanych larwy przechodzą w stan bezczynności (diapauza), podczas gdy u innych tylko osobniki dorosłe przechodzą zimę w stanie zmniejszonej aktywności.

To może wydawać się dziwne, że mrówki mają zastosowania, ale są pewne. Niektórzy ludzie używają mrówek do jedzenia, medycyny i rytuałów. Niektóre gatunki mrówek są wykorzystywane do zwalczania szkodników (zjadają szkodniki, które niszczą żywność dla ludzi). Mogą one jednak niszczyć uprawy i wchodzić do budynków. Niektóre gatunki, jak na przykład czerwona importowana mrówka ognista, żyją w miejscach, do których trafiły przez zupełny przypadek.

• Mrówka tnąca liście