Муравей

Муравей — это общественное насекомое из отряда перепончатокрылых (Hymenoptera), семейства Formicidae. Является одним из наиболее распространённых и эволюционно успешных таксонов на Земле. Муравьи характеризуются сложной социальной организацией (эусоциальностью), разделением на касты (рабочие, солдаты, матки, самцы), развитой системой коммуникации и способностью строить гнёзда (муравейники) различной сложности.

Общая характеристика

Муравьи — одни из самых многочисленных насекомых. По оценкам энтомологов, на планете обитает от 10 до 100 квадриллионов (10¹⁵ — 10¹⁷) особей. Общая биомасса муравьёв сопоставима с биомассой всех людей на Земле и составляет около 20—30 % от биомассы наземных животных. Описано более 14 000 видов муравьёв, объединённых в 300—350 родов, однако реальное количество видов может достигать 20 000—25 000.

Тело муравья, как и всех насекомых, состоит из трёх отделов: головы, груди (мезосомы) и брюшка (метасомы). Характерной особенностью является наличие узкого стебелька (петиоля) между грудью и брюшком, образованного одним или двумя члениками. У большинства видов муравьёв развиты жвалы (верхние челюсти), используемые для захвата пищи, строительства и защиты. Усики (антенны) коленчатые, состоят из 4—12 члеников и служат органами обоняния и осязания. Глаза сложные, фасеточные, но у некоторых видов (например, у слепых муравьёв-кочевников) они редуцированы.

История эволюции

Муравьи произошли от ос-одиночек (подотряд стебельчатобрюхие) в середине мелового периода, около 100—130 миллионов лет назад. Древнейшие ископаемые остатки муравьёв (род Sphecomyrma) найдены в янтаре из Нью-Джерси (США) и датируются возрастом около 92 миллионов лет. Эти ранние формы сочетали признаки муравьёв и ос. Массовая диверсификация муравьёв произошла в конце мелового — начале палеогенового периода, что совпало с распространением цветковых растений и развитием лесных экосистем. В эоцене (около 50 миллионов лет назад) муравьи уже были широко распространены, о чём свидетельствуют многочисленные находки в балтийском янтаре.

Социальная организация

Муравьи — классический пример эусоциальных организмов. Их колония (семья) представляет собой единый сверхорганизм, где отдельные особи не могут выжить вне сообщества.

Касты

• Рабочие — бесплодные самки с недоразвитыми крыльями. Выполняют все основные функции: добыча пищи, строительство, уход за потомством, защита гнезда. У некоторых видов рабочие разделяются на подкасты: мелкие (миноры), средние (медианы) и крупные (майоры, или солдаты). Солдаты отличаются увеличенными жвалами и головой, используются для защиты гнезда и разгрызания крупных объектов.
• Матка (королева) — единственная (или одна из нескольких) плодовитая самка в колонии. Откладывает яйца, обеспечивая воспроизводство. У большинства видов матка живёт значительно дольше рабочих (до 20—30 лет у некоторых видов, например, у муравьёв-жнецов Pogonomyrmex). После спаривания матка отгрызает себе крылья и больше не покидает гнездо.
• Самцы — крылатые особи, появляющиеся в колонии только в период размножения. Их функция — оплодотворение молодых маток. После спаривания самцы погибают.

Коммуникация

Основным средством коммуникации у муравьёв являются феромоны — химические вещества, выделяемые специальными железами. С помощью феромонов муравьи:

• Оставляют пахучие следы (трассы) к источнику пищи.
• Подают сигнал тревоги (например, при разрушении гнезда).
• Распознают членов своей колонии (запах семьи).
• Регулируют развитие личинок (трофаллаксис — обмен пищей).

Также муравьи используют тактильные сигналы (прикосновения усиками) и вибрацию. Некоторые виды способны издавать звуки (стридуляцию) трением частей тела.

Размножение и развитие

Размножение у муравьёв происходит один или несколько раз в год, обычно в тёплое время. В колонии появляются крылатые половые особи (самцы и молодые матки). Они вылетают из гнезда и спариваются в воздухе (так называемый «брачный лёт»). После спаривания самцы погибают, а оплодотворённая матка приземляется, отгрызает крылья и начинает искать место для нового гнезда. Она откладывает первую партию яиц, из которых выходят мелкие рабочие особи. Первое время матка кормит личинок выделениями своих слюнных желёз (трофическими яйцами) и собственными запасами жира и мышц. После появления первых рабочих колония начинает расти.

Развитие муравья проходит полный цикл метаморфоза: яйцо → личинка → куколка → имаго (взрослая особь). Личинки муравьёв безногие, червеобразные, питаются кормом, который приносят рабочие. Куколки у большинства видов находятся в коконах (так называемые «муравьиные яйца», которые часто используют в качестве корма для птиц и рыб). Продолжительность развития от яйца до имаго составляет от 2—3 недель до нескольких месяцев в зависимости от вида и температуры.

Классификация и разнообразие

Семейство Formicidae делится на 21 современное подсемейство. Наиболее известные и многочисленные:

• Formicinae (формицины) — муравьи-древоточцы (Camponotus), рыжие лесные муравьи (Formica rufa), садовые муравьи (Lasius niger). Характеризуются отсутствием жала; защищаются, разбрызгивая муравьиную кислоту.
• Myrmicinae (мирмицины) — муравьи-жнецы (Messor, Pogonomyrmex), муравьи-листорезы (Atta, Acromyrmex), огненные муравьи (Solenopsis). Имеют жало, часто ядовиты.
• Dolichoderinae (долиходерины) — аргентинские муравьи (Linepithema humile), муравьи-вонючки (Tapinoma). Выделяют неприятный запах.
• Ponerinae (понирины) — крупные хищные муравьи (например, Dinoponera gigantea — один из крупнейших видов, до 3 см). Эволюционно более примитивные, часто с одиночным гнездованием.
• Ecitoninae (эцитонины) — кочевые муравьи (африканские Dorylus, американские Eciton). Не имеют постоянных гнёзд, перемещаются колоннами, уничтожая всё живое на своём пути.

Экология и роль в экосистемах

Муравьи играют ключевую роль в большинстве наземных экосистем. Их основные экологические функции:

• Почвообразование. Роя ходы и гнёзда, муравьи перемешивают и аэрируют почву, обогащают её органическими веществами. В степях и пустынях муравьи являются одними из главных почвообразователей.
• Распространение семян (мирмекохория). Многие растения (например, фиалки, чистотел, пролески) имеют семена с придатками (элайосомами), привлекательными для муравьёв. Муравьи уносят семена в гнездо, поедают элайосомы, а семена выбрасывают, способствуя их расселению.
• Регуляция численности беспозвоночных. Муравьи — активные хищники, поедающие гусениц, личинок жуков, тлю и других насекомых. В то же время они разводят тлю, защищая её от врагов и получая сладкие выделения (падь).
• Участие в пищевых цепях. Муравьи служат пищей для многих животных: муравьедов, медведей, дятлов, ящериц, лягушек.

Взаимодействие с человеком

Муравьи имеют как положительное, так и отрицательное значение для человека.

Положительное значение

• Биологическая защита лесов. Рыжие лесные муравьи (Formica rufa) активно уничтожают вредителей (гусениц, личинок пилильщиков). Один крупный муравейник может защитить до 1 гектара леса.
• Почвоулучшение. В сельском хозяйстве муравьи способствуют повышению плодородия почв.
• Медицина и наука. Муравьиная кислота используется в фармакологии. Муравьи служат модельными организмами для изучения социального поведения, генетики и эволюции.

Отрицательное значение

• Сельскохозяйственные вредители. Некоторые виды (например, муравьи-жнецы) поедают семена и зерно. Муравьи, разводящие тлю, способствуют распространению этих вредителей на культурных растениях.
• Домовые вредители. Фараоновы муравьи (Monomorium pharaonis) и чёрные садовые муравьи (Lasius niger) часто проникают в жилища, загрязняют продукты, могут переносить возбудителей болезней.
• Пожароопасность. Муравьи-древоточцы (Camponotus) повреждают деревянные конструкции зданий.
• Агрессивные инвазивные виды. Аргентинские муравьи (Linepithema humile) и красные огненные муравьи (Solenopsis invicta) при завозе в новые регионы (например, в США, Австралию, Южную Европу) вытесняют местные виды, наносят ущерб сельскому хозяйству и могут быть опасны для человека (болезненные укусы).

Интересные факты

• Муравьи способны переносить грузы, в 10—50 раз превышающие их собственный вес.
• Некоторые виды муравьёв (например, Formica polyctena) могут образовывать суперколонии, состоящие из миллионов особей и тысяч гнёзд, соединённых дорогами.
• У муравьёв-листорезов (Atta) существует сложная система сельского хозяйства: они выращивают грибы в подземных камерах, скармливая им листья.
• Муравьи-портные (Oecophylla) строят гнёзда из листьев, скрепляя их шёлком, выделяемым личинками.
• Продолжительность жизни муравьиной матки может достигать 30 лет — рекорд среди насекомых.

Источники

• Холл, Д. (2003). Муравьи: биология и экология. Издательство Принстонского университета.
• Уилсон, Э. О. (1990). Успех муравьёв. Издательство Гарвардского университета.
• Захаров, А. А. (1991). Муравьи: организация сообществ. Москва: Наука.
• Длусский, Г. М. (1981). Муравьи пустынь. Москва: Наука.
• Данные Международного союза охраны природы (IUCN) по инвазивным видам.
• Статья «Formicidae» в энциклопедии «Британника».