Мурахи — комахи, які не визнають самотності та живуть колоніями. Мурашник — це підземне житло, у якого велика кількістькамер. Вони поєднуються між собою ходами. Зверху над гніздом споруджують купу мурашки для вирощування свого потомства. Вони також можуть оселитися в трухлявому дереві та пні, який вони упорядковують для комфортного житла.

Відео про мурах:

Життя мурах: опис членів колонії

Мешканці мурашиного будинку поділяються на чотири групи. Вони поділяються на:

• Самок (маток) є засновницями будь-якого мурашника.Основною їх функцією є кладка яєць. У мурашиної колоніїє лише одна самка-цариця, її мурашки сумлінно охороняють, годують і бережуть;
• Самців, які гинуть згодом після того, як спаряться.Продовження роду полягає їх функція;
• Робочих мурах (фуражів), які повинні піклуватися про всіх членів сімейства, доставляти їжу та захищати своє житло від нападів ворогів;
• Личинок – майбутнього потомства.

Цікаві факти про мурахи:

Ротовий апарат

У мурах гризучий ротовий апарат. Він складається з:

• верхньої губи (лабруму);
• Нижня губа (лабіум);
• Жував ​​(щелеп).

Від виду мурах залежить які верхні (мандібули) і нижні (максилли) щелепи:

ДОВІДКА:Щелепи можуть самостійно працювати навіть якщо рот закритий. У нижньої губи є язичок, який служить органом смаку, та використовується комахами, щоб почистити своє тіло.

• Великі чи маленькі;
• Тупі або дуже гострі;
• Є зубці чи ні;
• Змикаються або перемикаються.

Що їдять мурахи?

Мурахи є всеїдними комахами. Їхні харчові переваги обумовлені їх видом і місцем проживання. У теплу пору року їжа поставляється фуражирами щодня. З настанням холодів все змінюється: більшість видів мурашиного сімейства не впадають у глибокий сну, тому в осінній періодзапасаються їжею під зав'язку. Це дозволить їм легко пережити холодний період.

ДОВІДКА:Комахи тягнуть у свій мурашник практично все, що зустрічається їм дорогою.

Їжа мурах залежить від їх виду

У мурашнику відбувається розподіл їжі між мешканцями. Розподіляють продовольство так:

• Личинкам дістається білкова їжа: останки дрібних комах, яйця різних шкідників;

ДОВІДКА:Личинкам свійських мурах (фараонових) часто дістається їжа з господарського столу (м'ясо, яйця, сир, сир), а також підростаюче потомство не гидує харчуватися тарганами-прусаками.

• Робочим мурахам, щоб підтримати сили, необхідно харчуватися вуглеводною їжею, багатою енергією і добре засвоюваною. Вони харчуються м'якоттю плодів та ягід, насінням, горіхами, корінням та соком рослин. Якщо живуть у будинку людини, ласують цукром та медом. До десертів мурах відносяться медяна роса (сік рослини, який воно виділяє, якщо трапляються різкі перепади. температурного режиму) та падь (цукрове молочко попелиці);
• Основою раціону матки є білок.Їжу для неї доставляють у пережованому вигляді.

ДОВІДКА:Раціон лісових мурашок складається практично на 60% з паді та роси. Вони дбайливо охороняють свою дійну корову, займаються її розмноженням, а на зимівлю беруть у мурашник.

Як часто їдять чи чим харчуються взимку?

Мурахи є досить рухливими та спритними комахами. Вони мають чимось на зразок головного мозку, оскільки здатні вести суспільний спосіб життя. Харчування у них відбувається кілька разів на день. Робочі мурахи займаються пошуком та доставкою в житло продовольства, яке теж їдять. Перебувають у мурашнику вживають зібрані запаси.

ДОВІДКА:Ці комахи можуть тривалий періодіснувати без їжі в зимовий час, Але якщо вони переохолодилися.

Мурахи, які проживають на півночі Росії, перебувають в анабіозі майже 9 місяців без їжі. Більшість видів не впадають у зимовий періоду глибокого сну і продовжують займатися активною діяльністю. Харчуються заздалегідь зібраними запасами.

Приклади вузької харчової спеціалізації

Окремі види цих комах справжні гурмани і віддають перевагу деяким улюбленим стравам замість різноманітного раціону:

• Листорізи складують дерев'яні листочки, які вони заздалегідь пережовують до кашки.У ній досить швидко розвивається гриб, їм листорізи і харчуються. Листочки вони не проковтують, оскільки шлунки у них досить ніжні для грубого волокна;
• Центромірмекси їдять лише термітів, не вживаючи решти їжі;
• Кожен із підродини понеринів харчується своєю улюбленою комахою-шкідником;
• Дракули п'ють сік своїх личинок, які зовсім не страждають від подібних дій.Дорослі особини ловлять і запасаються великими павуками, сороконіжками та іншими комахами. Вони становлять раціон підростаючого потомства;
• Деревоточці люблять смолу, яка є джерелом вуглеводів.Вона виділяється біля дерева там, де пошкоджено кору;
• Жнеці віддають перевагу насенню засохлих рослин.Щоб вони добре засвоїлися, за допомогою своїх міцних щелеп перемелюють їх до стану кашки.

Чим харчуються личинки?

Личинок ділять на два види:

• здатних вживати їжу;
• Потребують вигодовування.

Перший вид харчується мертвими комахами та іншою білковою їжею. Другий вид годується напівперетравленою їжею зі стравоходу дорослих особин.

Мурахи є незвичайними істотами. Енергійні трудівники, які приносять велику користь лісовим масивам: розпушують ґрунт і знищують комах-шкідників. Вони здатні завдати серйозних збитків садівникам та городникам, оскільки харчуються розсадою, листочками та стиглими коренеплодами на присадибних ділянках, а також продуктовими запасами у будинку людини.

У біології теж складають рейтинги най-най: великих, маленьких, розумних... Нещодавно в один з таких «чартів» потрапила мурашка і поставила абсолютний рекорд, назавжди залишивши позаду всіх представників тваринного світу. Тільки ось довелося запровадити дещо незвичну номінацію: «Швидкість частини тіла».

Якщо вірити новому дослідженню ентомолога Брайана Фішера (Brian L. Fisher) з Каліфорнійської академії наук (California Academia of Sciences), істоти, здатні здійснювати найшвидкісніші рухи – зовсім не леопарди або хамелеони, що ловлять видобуток мовою, це – латиноамериканські.

Але не будь-які мурахи. Дослідник розповідає про вид Odontomachus bauri. У цього виду з незвичайною швидкістю рухаються щелепи. Якщо перевести у звичні розмірності, то вона сягає 230 кілометрів на годину! А це, за даними вченого, перевищує можливості будь-яких інших хижаків.

Навряд чи хтось запитає щось на кшталт: «Для чого потрібна така швидкість?». Зрозуміло, для чого – щоб швидше їсти чи хапати. Однак, виявляється, не тільки для цього, а й щоб швидко пересуватися, рятуючись від загрози.

Вперше з феноменальними здібностями мурах Фішер зіштовхнувся 2004 року. Тоді він зібрав сім видів цих комах з незвичайною особливістю– їхні щелепи працювали з «миттєвою швидкістю». Разом з колегами Фішер приступив до дослідження поведінки цих комах, використовуючи для відеозапису їх рухів камеру, що знімає з частотою 50 тисяч кадрів на секунду.

…не встигне (фото із сайту myrmecos.net).

Яке ж було здивування Фішера, коли з'ясувалося, що тривалість укусу такої мурахи становить лише 0,13 мілісекунди. Як це відбувається - дивіться (файл MOV, 207 кілобайт; тільки врахуйте, швидкість відтворення уповільнена в 1667 разів). Для порівняння – людина моргає у дві тисячі (!) разів повільніше…

Влаштування щелеп Odontomachus bauriможна порівняти з капканом. Перед тим, як атакувати або тікати, мураха розкриває їх на 180 градусів і затримує в такому положенні завдяки парі потужних м'язів, що протидіють. У потрібний момент одні м'язи розслабляються, і за рахунок тих, що були в напрузі, щелепи миттю «защіпки».

Такий швидкісний винахід природи виявився багатофункціональним пристроєм, що дозволяє не тільки миттєво хапати жертву або вбивати супротивника. Ці «різкі рухи» відбуваються завдяки скороченню м'язів настільки потужних, що їхньої енергії цілком вистачає, щоб відкинути (або підкинути) себе на пристойну відстань.

На карті червоними точками показані основні місця розселення Odontomachus bauri(Ілюстрація із сайту antweb.org).

Щоб транспортуватись таким незвичайним способом, Мурашку потрібно лише різко відштовхнутися від поверхні і катапультуватися подалі від небезпеки. Як мурашка полетить далі – вже залежатиме від її «намірів». Можна й завдовжки – до 39,6 сантиметри, й у висоту – до 8,3 сантиметри. У масштабах, звичних для нашого світу, цей був би той самий, якби людина стрибала на 13,5 метрів нагору і на 40 метрів вдалину!

Ці два напрями є фактично дві стратегії захисту мурах. У першому випадку мурашка різко стуляє щелепи, ударяючи ними по загрозливому об'єкту, одночасно відштовхуючись від нього (дивіться відеоролик, MOV, 2,13 мегабайта; уповільнено в 100 разів).

Так мураха відштовхується від скляної платівки. Якщо не звернути уваги на другий кадр, де мураха ударяє щелепами об пластинку, то може скластися враження, що мурашка просто «рушає з місця» і кудись летить (фото S. N. Patek, J. E. Baio, B. L. Fisher, A. V. Suarez).

Щоб підстрибнути вгору, Odontomachus bauriробить те саме, тільки відштовхуючись від землі - і приблизно на 0,27 секунди злітає вгору (дивіться ролик; MOV, 1,28 мегабайта; уповільнено в 100 разів). Цього цілком вистачить, щоб урятуватися від якоїсь голодної ящірки.

Крім таких дивовижних здібностейЦі комахи володіють і іншими, більш відомими мурашиними навичками. Зрозуміло, групова поведінка у них також є.

Звичайно, легко здогадатися, наскільки небезпечні ці комахи під час колективної атаки.

Експеримент проводиться у вузькій камері із прозорою стінкою. Про «стрибучість» Odontomachus bauriсудіть самі (фото S. N. Patek, J. E. Baio, B. L. Fisher, A. V. Suarez).

Однак свої здібності мурахи часто застосовують не тільки для нападу, але й просто налякати хижака. Як не дивно, робиться це за допомогою тих самих стрибків: якщо тікає, підстрибуючи, ціла група мурах, то це, напевно, має виглядати шокуюче. Такий варіант поведінки Фішер назвав «ефектом попкорну» (хоча «швидкісні» мурахи, напевно, не такі їстівні як

Мешканці мурашника поділяються на 4 групи:

1. Самки (матки)- Засновниці будь-якого мурашиного будинку, їх функція відкладати яйця. У колонії є лише одна самка-цариця, яку мурахи ретельно оберігають, годують і плекають.
2. Самці.Гинуть через деякий час після спарювання (основна їхня функція).
3. Робочі мурахи(Фуражири). В їх обов'язки входить турбота про всі особи сім'ї, доставка продовольства і захист мурашника від посягань ворогів.
4. Личинки.Майбутнє потомство. Личинки діляться на 2 види: здатні харчуватися самостійно і потребують вигодовування. Останній вигляд переважає, дорослі мурахи годують таких личинок напівперетравленою їжею зі свого стравоходу.

Все це численне сімейство потребує величезних кількостяхїжі. Чим же харчуються мурахи?

Ротовий апарат

Ротовий апарату цих комах «гризучий».У складі рота знаходяться:

• губа верхня (лабрум);
• губячи нижня (лабіум);
• жвали (щелепи).

Залежно від виду верхні щелепи (мандібули)та нижні (Максили) можуть бути:великими і маленькими, тупими і дуже гострими, з зубцями і просто гладкими, що замикаються і перекриваються. Жвали мають можливість самостійно працювати і при закритому роті.

Нижня губа має язичок, що є органом смаку,і використовується мурахами ще й для чищення свого тіла.

Їжа

Мурахи всеїдні комахи.Раціон їх залежить від виду та місця проживання.

У теплу пору року постачання продовольства здійснюється робочими мурахами щодня. У холоди все відбувається інакше: багато видів сімейства мурашині не впадають у сплячку, у зв'язку з чим восени забивають своє житло продуктами вщерть, це дозволяє їм спокійно пережити холодну пору року.

ДОВІДКА!Мурахи люблять тягнути у свій будинок абсолютно все, що трапляється на шляху. І лише потім їжа розподіляється між мешканцями мурашника. Кожному – до смаку.

Розподіл іде так:

• личинки.Харчуються білковою їжею: останками дрібних комах, яйцями різних шкідників. Якщо мова йде про домашні (фараонові) мурахи, то личинкам часто перепадають продукти зі столу господарів будинку (м'ясо, яйця, сир, сир), часом видобутком мурах стають домашні таргани-прусаки, яких також із задоволенням їсть підростаюче поко;
• мурахи.Для підтримки сил їм потрібна вуглеводна їжа, яка поживна, багата на енергію і добре засвоюється. Це: м'якоть плодів та ягід, насіння, горіхи, коріння та соки рослин. Оселившись у будинках, вони із задоволенням поїдають цукор, мед. Улюбленими ласощами мурах є медв'яна роса (сік рослин, що виділяється ними при різких перепадах температур) і падь (цукрове молоко попелиці);
• матка.Основа її раціону – білок. У багатьох видів їжу, призначену для матки, пережовують робочі мурахи і постачають її своїй цариці у зручному для вживання вигляді.

ДОВІДКА!У рудих лісових мурахпадь та роса становлять майже 60% від усього раціону.

Вони трепетно ​​охороняють попелицю (дійну корову), розводять її на молодих пагонах дерев, а на зиму забирають із собою в мурашники.

Харчуютьсямурахи частокілька разів на день.

Їжа мурах залежить від їх виду

Існують види мурах-гурманів, які віддають перевагу 1-2 постійним продуктам різноманітному раціону:

• мураха-листоріз. Комахи цього виду збирають у свою оселю листя дерев, ретельно пережовують їх у кашу і складають у спеціальні камери. У теплій листовій масі йде швидкий розвиток грибів, якими і харчуються листорізи. Самі листові пластинизанадто грубі їх ніжних шлунків і годяться для вживання;
• центромірмекси.Харчуються виключно термітами;
• дракули.Ці мурахи смокчуть сік своїх личинок, причому останні від цього не сильно страждають. Дорослі комахи займаються ловом великих комах: павуків, сороконіжок, але самі їх не їдять, а годують підростаюче покоління;
• мурахи-женці.Живляться насінням висохлих рослин. Їжа ця не дуже зручна, тому комахи перемелюють її своїми міцними щелепами в кашку;
• мурахи-деревоточці. Джерелом вуглеводу для цього виду є смола дерева, яка виділяється в місцях пошкоджень кори;
• понерини. Це ціла підродина. Кожен із видів якого харчується конкретною комахою-шкідником. Їх по праву називають санітарами лісу.

Фото

Корисне відео

У даному відео ви детальніше ознайомитеся з харчуванням комах:

Якщо у відносинах "хижак-жертва" головною еволюційною перевагою тварини є швидкість, то у комах все трохи інакше. Так, небагато потенційних жертв мають шанс звільнитися, якщо їх схопила мурашка. Вся справа в жвалах, чи мандибулах – так називаються потужні щелепи цих комах.

Мурахи Myrmoteras розвинули власний механізм роботи мандибул.
Фото Steve Shattuck.

Дослідники давно спостерігають за механізмом роботи мурашиних щелеп(і навіть роблять дивовижні відкриття, пов'язані з ними). Раніше було встановлено, що різні групимурах із щелепами-"пастками" незалежно один від одного розвинули складні системизахоплення, що мають так звані засувки та пружини.

Але, як виявилося, вченим відомо далеко ще не все. Команда з Національного музею природознавства при Смітсонівському університеті вперше докладно вивчила мандібули мурах-форміцинів з роду Myrmoteras. Ці комахи зустрічаються досить рідко в дикій природі, а в лабораторних умоввони практично не здатні вижити.

Проте дослідники змогли деякий час спостерігати за кількома колоніями цих мурах, і в результаті зробили дивовижне відкриття: мандібули Myrmoterasпрацюють зовсім не так, як у всіх інших мурах.

"Це дуже цікавий прикладконвергентної еволюції, – розповідає голова дослідницької групиФредрік Ларабі (Fredrick Larabee). – Вивчена група розвинула свій власний механізм абсолютно незалежно від своїх родичів”.

Мурахи Myrmoterasмешкають у тропіках Південно-Східної Азії і харчуються переважно ногохвостками - крихітними членистоногими, які у разі небезпеки можуть дуже швидко сховатися, стрибаючи, як блохи. Під час полювання мурахи тримають свої щелепи відкритими (кут становить приблизно 280 градусів), що допомагає зберігати пружну енергію. Розтискання та стиснення щелеп займає буквально частки секунди.

Щоб зрозуміти, скільки конкретно тривають ці самі "частки секунди", біологи спочатку вивчили комах під мікроскопом, а потім поєднали кілька методів спостережень - мікрокомп'ютерну томографію, високошвидкісну камеру, що захоплює до 50 тисяч кадрів на секунду, а також тривимірну систему візуалізації, яка використовує рентгенівські. знімки для відображення внутрішніх структур об'єкта. У результаті вийшла модель руху Мандібул, представлена ​​нижче.

Згідно з розрахунками, один рух мандібули мурашки займає лише близько половини мілісекунди. Це у 700 разів швидше, ніж ми моргаємо. Максимальна швидкістьрухи щелеп Myrmoterasстановила 80 кілометрів на годину. Це не тягне на рекорд серед мурах: у деяких особин швидкість вища вдвічі.

Проте, на думку дослідників, формацинам не потрібна надшвидкість, щоб упіймати собі обід. "Їм просто потрібно бути швидше своїх жертв; для ногохсхід вони досить швидкі", - пояснює Ларабі.

За його словами, найцікавішим виявилася не швидкість руху мандібул, а сам механізм. Вивчаючи результати сканування, дослідники виявили одну особливість: будову суглоба нижньої щелепи мурах Myrmoterasсуттєво відрізняється від інших. У задній частині голови у них є невелика "лопатя", яка перед клацанням-захопленням стискається, діючи як пружина з потенційною енергією. Потім "спусковий" м'яз звільняє щелепу і водночас вивільняється вся енергія.

Синім, червоним та білим кольором виділені м'язи, які керують нижньою щелепою (вона відзначена фіолетовим).

"Цікаво, що розташування м'язів і робота щелеп повністю відмінні від інших мурах-загарбників, які були вивчені. Схоже, перед нами абсолютно унікальна еволюція цієї системи", - робить висновок Ларабі.

Його команда планує продовжити вивчення цих механізмів. Зокрема, авторів цікавить, як різні системикорелюють зі швидкістю та ефективністю захоплення жертв.

Більше докладний опис незвичайних мурахта їх мандибул опубліковано у виданні Journal of Experimental Biology.

Мураха-Мірмотерас

Adrian Smith / YouTube

Американські вчені вивчили механізм роботи щелеп мурах із роду мирмотерасів. Для цього вони записали на відео представників двох колоній мирмотерасів під час захоплення їжі з використанням мандібул та вивчили їх внутрішнє та зовнішня будова. Вчені з'ясували, що мирмотераси можуть закривати щелепи за 0,62 мілісекунди, а механізм посилення сили удару є унікальним серед подібних. Статтю опубліковано в журналі Journal of Experimental Biology.

Швидкість - один із фундаментальних аспектів виживання у тваринному світі, що допомагає як добувати їжу, так і рятуватися від ворога. Швидкість найчастіше обмежена м'язовим потенціалом кінцівок, однак у деяких тварин у процесі еволюції розвинулися спеціальні механізми збільшення сили. Наприклад, механізми посилення дозволяють ракам-богомолам мати дуже потужні лапи, які допомагають їм швидко переміщатися та ефективно атакувати супротивника. Деякі види мурах використовують такі механізми підвищення сили зовнішніх щелеп-мандибул (жвал), дозволяючи їм захоплювати видобуток чи ховатися від противника. Серед чотирьох відомих родів мурах із таким механізмом найменш вивченим є рід мирмотерасів (лат. Myrmoteras), що мешкає в Південно-Східній Азії.

Автори нової роботививчили швидкість руху та м'язовий механізм, який відповідає за посилення мандибул мурах-мирмотерасів. Рухи мандибул під час захоплення були зняті за допомогою високошвидкісної відеокамери, що знімає зі швидкістю 50 тисяч кадрів на секунду, а внутрішню та зовнішню будову механізму посилення жвал було вивчено за допомогою комп'ютерної мікротомографії (x-ray microtomography) та стереомікроскопа post mortem.

Аналіз швидкості руху мандибул показав, що в спокійному стані мирмотераси тримають щелепи відкритими на 280 градусів, а при захопленні видобутку закривають їх, в середньому, за 0,62 мілісекунди, а відношення сили до маси їх мандібул дорівнює 21 кВт/кг. Ці показники майже вдвічі менші, ніж у іншого роду мурах з «посиленими» мандибулами (одонтомахусів), проте, на думку вчених, такої сили та швидкості мирмотерасів достатньо для того, щоб ефективно полювати, а сама швидкість і сила пояснюється тим, що їхні мандібули довші і тонші, ніж у одонтомахусів.

Аналіз внутрішньої та зовнішньої морфології мандибул у закритому та відкритому стані допоміг виявити будову механізму посилення, а також його роботу. Так, мандібула мурашки прикріплена до м'язової структури голови за допомогою аподеми – хітинового покриву. Груп, відповідальних за рухи мандібул, дві: відкриває і закриває. Закриває група м'язів займає чверть всього обсягу голови мурашки, і підрозділяється на дві частини: «швидкий» м'яз, що складається з м'язових тканин, що часто скорочуються, і «повільну» - з м'язових тканин, що скорочуються повільніше.

Будова голови мурашки-мирмотерасу. Червоним кольором позначено «повільний» м'яз, що закриває, синім – «швидкий», білим – м'яз, що відкриває, золотим – аподема. Фіолетовим позначено мандібулу

Larabee та ін. / Journal of Experimental Biology 2017

Вчені з'ясували, що за механізм посилення відповідає пружний механізм, що знаходиться в задній частині голови мурашки. Повільно скорочуються м'язові тканини«заряджають» пружний механізм, а часто скорочуються - запускають його. Такий складний механізм посилення мандібул є унікальним: інші представники подібних видівмурах, переважно, мають непружинящие механізми, які з двох окремих м'язів - що закриває і відкриває.

Про те, як інші мурахи, одонтомахуси, використовують мандібули для того, щоб рятуватися від ворогів, ви можете прочитати в нашій .

Єлизавета Івтушок