Mravenci jsou o 100 milionů let napřed než lidstvo.

Je pravda, že se mravenci vyvinuli z vos? Existovali někdy obří mravenci? Proč samičky mravenců ztrácejí křídla? Kolikrát se u členovců vyvinula eusociální úroveň a proč? Korespondent Anthropogenesis.ru hovořil s paleoentomologem, PhD, docentem katedry aplikované ekologie na Petrohradské státní univerzitě Dmitrijem Dubovikovem o tom, co paleontologové vědí o evoluci mravenců.

Zigrasimecia tonsora, bezkřídlá samice

Všechny moderní druhy mravenců jsou společenský hmyz. Byli mezi fosilními druhy nějací samotářští mravenci?

Mravenci se objevili na konci křídového období a pokud víme, rychle si osvojili sociální rysy. Můžeme to posoudit především podle jejich morfologie (přítomnost speciálních žláz, struktura tykadel atd.). Kromě toho se v paleontologickém záznamu téměř okamžitě objevuje rozdělení do kast.

Zigrasimecia ferox, dělnice

Již v barmském jantaru z doby svrchní křídy se vyskytují jak bezkřídlé samice, tak i skuteční dělnice. O počtu rodin a životním stylu křídových mravenců však existují pouze nepřímé důkazy. Ačkoli jejich rodiny pravděpodobně nebyly tak početné jako dnes, mezi fosiliemi se pravděpodobně žádní osamělí mravenci nevyskytovali.

„Pekelný mravenec“ Haidomyrmex cerberus Dlussky, 1996, dělník

Jak rychle se mravenci stali tím, co je známe? Kdo jsou jejich předkové a je jejich evoluce dobře pochopena?

Předkové mravenců byli s největší pravděpodobností vosovití předkové, kteří přešli na osamělý lov ve vrhu. Lze dokonce předpokládat, že se o své potomstvo primitivně starali. V poslední době se dozvídáme stále více o tzv. „kmenových skupinách“, ale není vždy možné přímo odvodit pokročilé skupiny mravenců z takových kmenových předků. Stále existuje mnoho záhad. Nedávno populární barmští „pekelní“ mravenci z doby pozdně křídové byli již poměrně specializovaní a nemohou být přímými předky žádné skupiny moderních („korunních“) skupin.

Armania robusta Dlussky, 1983 (holotyp druhu)

Křídoví mravenci byli podle otisků popsáni jako samostatná čeleď, blízká mravencům, ale v poslední době jsou považováni za podčeleď mravenců. Bohužel nám takové otisky nemohou poskytnout úplné informace o stavbě těchto zvířat, ale možná nejprimitivnější strukturální znaky (žilkování křídel, tykadla, čelisti) jsou pro tuto skupinu charakteristické a s nadsázkou by se dali považovat za předkový taxon pro ostatní mravence, ale to vyžaduje další studium a zdůvodnění.

Titanomyrma lubei ve srovnání s kolibříkem

Sci-fi popisuje starověké mravence „obrovské velikosti“. Opravdu takoví existovali?

Obrovská velikost hmyzu je stále poměrně skromná ve srovnání s většinou obratlovců. V dnešní době dělnice mravenců zřídka dosahují 3 cm, samice (a někdy i samci) jsou větší. Ale v minulosti byli mravenci větší, více než 5 cm dlouzí, jako například známý Titanomyrma lubei, velikostí srovnatelný s malým kolibříkem. Takoví mravenci žili v eocénním teplotním maximu v Evropě a Severní Americe před více než 40 miliony let. Moderní mravenci dávají přednost malým, ale početným mravencim.

Jak paleontologové vědí něco o starověkých mravencích? Existují kromě jantaru i jiné zdroje?

Ano, samozřejmě se neomezujeme pouze na nálezy ve fosilních pryskyřicích (jantrech). Z otisků v sedimentárních horninách různého stáří (od střední křídy po pliocén) je známo poměrně dost fosilních mravenců. Bohužel jsou takové otisky „informativně“ horší než inkluze v jantrech, ale díky nim získáváme nejucelenější obraz o historii skupiny. I když, upřímně řečeno, v našich znalostech je stále mnoho mezer…

Četl jsem, že obtížnost klasifikace mravenců souvisí mimo jiné s přítomností druhů dvojčat. O jaké druhy dvojčat se jedná?

Jednoduše řečeno, sourozenecké druhy jsou druhy, které jsou prakticky nerozeznatelné morfologicky, ale mohou se značně lišit ekologicky, chováním atd. V posledních letech, s rozvojem molekulárně genetických přístupů k dělení druhů, jsou takové druhy objevovány stále častěji. Existují (bohužel) i mezi mravenci. Neřekl bych ale, že hlavní obtíže při klasifikaci mravenců souvisejí s tím. Pro skutečně maximálně realistickou klasifikaci mravenců (a nejen jich) bychom se domnívali, že bychom měli usilovat o syntézu paleontologických, molekulárně genetických a morfologických metod. Bohužel od takového ideálu máme stále daleko. Kromě toho přítomnost různých kast u mravenců (samice, samci, dělníci a vojáci) také vede k obtížím při druhové identifikaci mravenců. Používání pouze znaků dělníků pro naddruhovou klasifikaci je nejčastěji neopodstatněné.

Mnoho lidí nyní mluví o klonování mamutů nebo dinosaurů, ale nebylo by jednodušší začít s klonováním vyhynulých mravenců? Nebo je klonování malého hmyzu extrakcí jeho DNA z jantaru nemožný úkol?

Hned řeknu, že v současné fázi vědeckého vývoje je extrakce DNA a obnovení kompletního genomu fosilních organismů nemožné. Jak ukázaly některé nedávné studie, je to obzvláště obtížné při pohřbívání organismů v pryskyřicích, kde se DNA rychleji zhoršuje. A není žádný rozdíl mezi klonováním slona nebo mravence Pravděpodobně u vzorků starších než 5 milionů let (a možná i méně) to bude v budoucnu zcela nedosažitelné.

Pokud se klonování podaří a na Zemi se znovu objeví stejní lidé Sphecomyrma freyi, přežijí v současných podmínkách? Nebo mravenci přežijí a budou se cítit dobře v jakýchkoli podmínkách?

To je docela složitá otázka. No, zaprvé — proč? Každý mravenec má svůj čas :) Co víme o takzvaných „živých fosiliích“ (včetně mravenců) — žijí v přeplněných podmínkách a v moderních ekosystémech nejsou početným a dominantním druhem. Bylo by zajímavé takového mravence získat pro výzkum, ale pro znovuzavedení. Myslím, že to za to nestojí.

Napište prosím pět faktů o mravencích, které laikům ukážou, že tento hmyz není jen brouci, kteří škodí zahradě a koušou lidi.

— Pokud jde o zkušenosti se sociálními vztahy, mravenci předčí lidstvo nejméně o 100 milionů let.

— Mravenci jsou jednou z nejrozmanitějších skupin zvířat na Zemi, čítají 14000 1000 druhů. Existují rody, které zahrnují více než XNUMX XNUMX druhů.

— Co se týče počtu a biomasy, mravenci převyšují všechny obratlovce na planetě.

— Mravenci hrají obrovskou roli v toku hmoty a energie téměř ve všech moderních ekosystémech a nejenže způsobují škody na zahradě.

– a ano, koušou lidi

Proč samičky mravenců po pářícím letu ztrácejí křídla?

Skvělá otázka! To nikdo neví :))) Ve skutečnosti, jak jsme již řekli, je původ a raný vývoj mravenců spojen s přechodem jejich předků k životu v lesním odpadu a/nebo půdě. V tomto případě prostě křídla nepotřebují. U některých taxonů mravenců (například u kočovných Dorylin v širším slova smyslu) jsou zpočátku bezkřídlé samice, ale samice drtivé většiny druhů mravenců si křídla ihned po páření ulomí. To se děje i u zcela nepříbuzných eusociálních švábů (termitů) a křídla si po páření ulomí jak samice, tak samci. Zřejmě je to opravdu otázka životního stylu.

Pokud se nemýlím, mravenci jsou hmyz, který si opakovaně vyvinul eusocialitu – systém chování, ve kterém se někteří jedinci vzdají reprodukce, aby se mohli starat o potomky svých vrstevníků. Proč zrovna mravenci? Jaké jsou výhody a nevýhody eusociality?

Ne tak docela. Mravenci si socialitu vyvinuli jednou. Ale mezi hmyzem obecně, a ještě více mezi členovci, vznikla nezávisle a opakovaně. Eusocialita (pravda, s rozdělením do kast, dlouhodobým kontaktem mezi generacemi atd.) je známá u korýšů (krevety žijící v houbách), pavouků a několika řádů hmyzu (včetně i mšic a třásněnek). Nejznámější případy eusociality jsou známy u blanokřídlých (mravenci, vosy, včely) a švábů (termiti). Ale i v rámci těchto skupin se eusocialita liší. Například u blanokřídlých jsou do kast rozděleny pouze samice, zatímco u termitů samice i samci. U blanokřídlých plní funkci dělnic dospělý hmyz (imago), zatímco u termitů larvy, tj. využívají dětskou práci :) Často je jedním z předpokladů pro vznik sociality (prostřednictvím spolupráce) omezená dostupnost nějakého zdroje, například pro založení hnízda. V „uzavřených podmínkách“ tedy vzniká u hálkových mšic a u krevetek u mořských hub socialita. Otázka, respektive odpověď na ni, je velmi široká a stojí za to ji prodiskutovat samostatně.

Pokud se na zahradě objeví mraveniště, co je pro majitele zahrady nejlepší? Vím, že někteří lidé mraveniště jednoduše polijí vroucí vodou nebo ho naberou lopatou a přehodí přes plot. Možná existují etičtější způsoby, jak se mravenců zbavit? Nebo se mraveniště na zahradě není důvod k obavám a nezpůsobuje žádnou škodu?

Velmi častá otázka pro myrmekologa Kupte si nový pozemek, samozřejmě! Vážně, to není snadná otázka. Na jednu stranu jsou mravenci známí jako účinní biologičtí činitelé v hubení škůdců. To ale platí pro lesy. V zahradách a letních chatkách jsou poměrně škodliví, protože například na ovocných plodinách množí mšice. Bojovat s nimi, nebo ne, je na každém. Existují však způsoby (relativně humánní), jak minimalizovat jejich škody na zahradě. Na kmeny ovocných stromů můžete instalovat omezující pásy, které mravencům nedovolí vylézt do kolonií mšic. A pak si s nimi rychle poradí různí entomofági a parazitoidi (berušky, zlatooké a afelenidy). Na takové otázky je těžké vždy odpovědět. Já bych mravence nehubil

Zveme všechny na Dmitryho VKontaktní profil s názvem PaleoEcoAnt Lab. Najdete tam spoustu zajímavých věcí o starověkém hmyzu!

Rozhovor s Jekatěrinou Shutovou

• Barden, P.; Grimaldi, D. A. 2013. Nový rod vysoce specializovaných mravenců v křídovém barmském jantaru (Hymenoptera: Formicidae). Zootaxa 3681:405–412.
• Perrichot, V. 2014. Nový druh křídového mravence Zigrasimecia na základě kasty dělníků odhaluje zařazení rodu do čeledi Sphecomyrminae (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 19:165–169.
• https://www.antweb.org/bigPicture.do?name=fantweb00017&shot=p&number=1
• https://phys.org/news/2011-05-giant-fossil-ants-linked-global.html#jCp
• Archibald, S. B.; Johnson, K.R.; Mathews, R. W.; Greenwood, DR 2011. Mezikontinentální šíření obřích termofilních mravenců napříč Arktidou během hyperterm na začátku eocénu. Proceedings of the Royal Society. Řada B, Biological Sciences 278:3679–3686.

Co udělá mravenec, když se ocitne daleko od mraveniště (mimo dosah)? Například kdyby nastoupil do člunu a skončil na druhé straně. Nebo jel autem stovky kilometrů od „domova“. Bude hledat své mraveniště do konce života?

Od dětství si dobře pamatuji kreslený film „Cesta mravence“, jehož hlavní hrdina, zavátý větrem daleko od svého mraveniště, se domů dostává na housenkách, pavoucích a kobylkách, jako by stopoval. Ve skutečnosti se mravenci, aby našli cestu do svého rodného hnízda, musí spoléhat pouze na své vlastní navigační mechanismy, které se mohou u různých druhů výrazně lišit (a je jich asi 15 000). Ale v každém případě je dosah těchto mechanismů obvykle omezen na desítky nebo stovky metrů: jakmile se mravenec ocitne mimo tuto vzdálenost, bude zcela dezorientovaný, jako malé dítě ztracené v neznámém městě.

Mnoho mravenců se například pohybuje po pachových stopách označených stopovými feromony – speciálními látkami, které vylučují z různých žláz na břiše. Čím více mravenců běží po určité trase, tím více feromonu tam zanechají. Stačí, aby mravenec na jednu z těchto cest narazil, a pak se po ní jako po kolejích bude moci vydat až k domu. Existenci tohoto navigačního mechanismu poprvé uhodl švýcarský přírodovědec Charles Bonnet, který žil v 18. století. Přejel prstem po mravenčí stezce a pak sledoval, jak se mravenci shlukují po obou stranách této neviditelné čáry a neodvažují se ji překročit. Ale i když takový nepatrný zlom ve feromonové stopě uvrhne mravence do zmatku, co pak můžeme říci o našem mravenci, neseném mnoho kilometrů od nejbližší pachové stopy.

Stopové feromony jsou zvláště důležité pro mravence se špatným zrakem nebo zcela slepé, jako jsou jihoameričtí kočovní mravenci Ecitona (Eciton). Obrovské sloupy těchto mravenců, skládající se ze stovek tisíc jedinců, se pohybují tropickým pralesem při hledání kořisti a ničí vše, co jim stojí v cestě. Nemají stálé hnízdo – pouze dočasné bivaky. Představte si, že Batuova horda napadající Rus by se skládala výhradně ze slepých lidí – stejně tak Ecitoni provádějí své nájezdy a spoléhají se pouze na dotek a feromonovou komunikaci, aby spolu udrželi krok. Ecitonové jako by svým příkladem vyvraceli známé úsloví, že když slepec vede slepého, oba spadnou do jámy.

Naproti tomu jiní mravenci spoléhají při navigaci ve svém okolí kromě feromonů i na zrak. Cestu domů mohou najít zapamatováním tvaru korun blízkých stromů. Pro mravence jsou přitom důležité obecné obrysy, nikoli konkrétní detaily, jako jsou jednotlivé větve nebo barvy. V jednom experimentu vědci provedli pro australské pouštní mravence Melophorus bagoti speciální aréna s bočnicí z černého plastu, jejíž obrysy připomínaly keře a stromy, které znali. Mravenec chycený poblíž hnízda a umístěný v takové aréně se začal pohybovat ve směru, kde to naznačoval obrys strany, bez ohledu na to, jak byla aréna natočena vzhledem ke světovým stranám.

Pokud se ale mravenec ocitne mimo známou vizuální krajinu, pak s největší pravděpodobností nebude schopen najít cestu domů. Ukázal to experiment provedený s mravenci Myrmecia pyriformis, kteří také žijí v Austrálii. Vědci během něj pokáceli tři stromy kousek od cesty, po které tito mravenci běhají z hnízda na lov. Obecné obrysy korun se změnily, ale ne příliš. Hned po pokácení však mravenci začali mnohem více kličkovat a váhat, než aby šli přímo do svých lovišť (loví vždy na stejném stromě). Mravenci trvalo tři dny, než si zvykli na změněnou krajinu, ale teď si představte, že jeden z nich byl náhle vyhozen do sousedního lesíka. Velmi pochybuji, že by se mohl vrátit do zcela neznámého prostředí.

Aby zvolili správný směr, soustředí se někteří mravenci nejen na své bezprostřední okolí, ale také na oblohu. Poprvé to ukázal v roce 1911 švýcarský entomolog Felix Santschi, který experimentoval s mravenci v severní Africe. Když se mravenci vrátili do hnízda, Sanchi jimi zablokoval Slunce a současně ukázal jeho odraz v zrcadle. Tento jednoduchý trik stačil k tomu, aby mravence shodil z cesty a poslal je opačným směrem.

Zrcadlový experiment však nefunguje u všech druhů: některé mravence tak snadno nespletou, protože berou v úvahu nejen polohu Slunce, ale i polarizované sluneční světlo. K jeho částečné polarizaci dochází při průchodu atmosférou, která propouští světelné vlny, jejichž vibrace leží ve stejné rovině. Díky polarizovanému světlu může mravenec určit, kde je Slunce, i když je skryto za mraky (nebo bylo zablokováno experimentátorem).

Slunce a polarizované světlo hrají v životě pouštních mravenců zvláštní roli, protože žijí uprostřed ploché a proměnlivé krajiny, kde prakticky nejsou žádné velké orientační body. Ani pro ně ale samotná obloha nestačí: k určení polohy hnízda potřebují mravenci vždy nějaké doplňující informace. V tomto smyslu jsou mravenci pouštní běžci orientační (Cataglyphis), skutečná navigační esa, která studovala více než jedna generace vědců. Tito mravenci se řítí po horkém písku neuvěřitelnou rychlostí (až 1 metr za sekundu) a hledají hmyz, který uhynul horkem. Loví vždy sami a nezanechávají feromony. Mravenec běžec, který může při hledání kořisti urazit více než 150 metrů od hnízda (pro člověka je to ekvivalent vzdálenosti asi 40 km), se však vrací přímou cestou zpět. Mravenec staví svou zpáteční cestu s přihlédnutím k trajektorii projeté cesty (tato metoda navigace se nazývá mrtvý výpočet). V důsledku toho ani tento zkušený „tramp“ nenajde cestu z místa, kam nepřišel vlastníma nohama.

Takže bohužel osud ztraceného mravence, který na listí odletěl daleko od mraveniště, odplul na lodi nebo odjel v autě, bude docela smutný. I když se zaměří na oblohu, nikdy se nevrátí do rodného hnízda. Existuje jedna útěcha: takový mravenec nebude dlouho trpět. Jak ví každý, kdo se stejně jako já v dětství snažil chovat mravence ve sklenicích sám, sociální hmyz oddělení od skupiny příliš nesnáší a i s vhodnou potravou během pár dní hyne.

Jak ukazují experimenty, mravenec, když je sám, prostě neví, co se sebou dělat – je v neustálém neklidu a neustále se pohybuje tam a zpět, což vede k velkým výdajům na energii. Osamělý mravenec navíc začíná mít problémy s trávením: potrava se mu hromadí v úrodě, ale neprochází dále střevy. Mravenci si během trofalaxe navzájem vyvracejí obsah svých plodin a zjevně bez této sociální interakce dochází k poruše v nastavení jejich trávicího systému.

Je zajímavé, že pokud byl mravenec odříznut od hnízda spolu s několika bratry, bude se cítit mnohem lépe než úplně sám. Například osamělý mravenec tesař bude žít jen šest dní, ale ve skupině deseti jedinců bude jeho délka života 66 dní, tedy 10x delší.

Odpovězeno: Alexandr Chramov