MRAVCE

1. MRAVCE

2. Na Zemižije okolo 12500 druhov mravcov, ďalších pár tisíc druhov zrejme čaká na objavenie. Patria do početnej skupiny blanokrídlovcov (Hymenoptera: Apocrita), ale na rozdiel od mnohých blanokrídlych žijú sociálnym spôsobom života. Mravce tvoria kolónie pozostávajúce z niekoľko sto (primitívnejšie druhy) až miliónov jedincov. V kolóniách mravcov dochádza k deľbe práce a kastovníctvu. Morfologicky sú mravce jednej kolónie adaptované na rôzne druhy činností. Niektoré druhy majú robotnice adaptované špeciálne na boj. Jedince tejto kasty majú veľké hlavy a mohutné hryzadlá. Hmotnosť všetkých mravcov na Zemi = hmotnosti všetkých ľudí, hoci priemerná robotnica je asi miliónkrát menšia ako človek. Znázornenie biomasy mravcov v tropickom dažďovom pralese.

3. Najväčším mravcom na svete je matka (kráľovná, obr. dole) z rodu Dorylus (Afrika). Meria 5 cm. Najmenší je Carebara bruni, 0,8 mm. (foto nie je k dispozícii)

4. Matky alebo kráľovné (queens) sú spolu so samčekmi v určitom období okrídlené. Je to počas tzv. svadobných letov (nuptial flights) obvykle v lete. Počas letu sa samičky pária s viacerými samcami, ktorí po kopulácii hynú. Samičky si po kopulácii odtrhnú krídla a hľadajú si vhodné miesto, kde vybudujú novú kolóniu. Niekedy sa mravce pária vždy na tom istom mieste, nevie sa ako je to možné, keďže si túto informáciu nemôžu predať. Existujú druhy, u ktorých samce kopulujú s ešte nevyliahnutými samicami. Samice Monomorium (tzv. faraónske mravce) nevylietajú z kolónie, ale pária sa s geneticky príbuznými samcami – vysoká miera inbrídingu a krátky život. Solenopsis invicta – matka a robotnice Svadobné lety sú vítaným zdrojom príležitostí pre mnoho predátorov (vtáky, vážky, pavúky, atď.), preto je pravdepodobnosť prežitia pomerne nízka. Odhaduje sa, že úspešnú kolóniu si založí asi len 1 z 500 matiek. Typická kolónia pritom vyprodukuje asi 100 matiek ročne. Na rozdiel od robotníc, ktoré sa liahnu z oplodnených vajíčok (samce z neoplodnených) žijú matky až 5. rokov. Rekordmanka je matka Lasius niger, ktorá sa v zajatí dožila až 29. rokov.

5. Zistilo sa, že existuje jeden druh pavúka (Attacobius luederwaldti), ktorý využíva svadobné lety mravcov Atta bisphaerica v Brazílii na vlastný transport - vo výškach sa od mravca oddelí a pokračuje na vlastných vláknach. Podľa Ichinose et al. Ecological Entomology 2004. Samce mravcov Samice mravcov s pavúkmi Pavúky preferujú samičky mravcov a nikdy im neubližujú

6. Specomyrma freyi – mravec v jantári starý 80 miliónov rokov (t.j. z obdobia druhohornej kriedy) mal ešte znaky spoločné s osami, z ktorých sa mravce vyvinuli. Osy – sú fylogeneticky príbuzné mravcom. Na obr. Je sršeň Vespa crabro.

7. Typickým začiatkom novej kolónie matiek je štart od nuly. Matka najprv vyhľadá vhodné miesto, napr. pod kameňom, v ktorom vyhĺbi chodbičku. Matka prvé znesené vajíčka skonzumuje a kŕmi nimi larvy, ktoré sa z ďalších vajíčok vyliahnu. Larva sa zakuklí a vyliahne sa z nej robotnica, ktorá sa začne o matku starať. Samička celú dobu urputne zápasí s časom, lebo nemá žiadnu potravu okrem vlastných tukových zásob. Samice mravcov Atta sp. si prinesú aj spóry húb, ktorých plodnicami sa neskôr živia. Kolónie môžu mať aj viac matiek a to v prípade, ak je mravenisko veľké (tzv. polygynické kolónie). Matka riadi kolóniu feromónmi, preto sa z normálne oplodnených vajíčok liahnu robotnice so zakrpatenými alebo nefunkčnými vaječníkmi. Významným faktorom je aj strava lariev, ktorá umožňuje „vyvoleným“ larvám dospieť až do fázy fertilných okrídlených kráľovien (matiek). Ak matka zahynie, kolónia je odsúdená na zánik. Termity/všekazy (Isoptera) sú s mravcami fylogeneticky nepríbuzné a ich podobný sociálny spôsob života je výsledkom konvergencie. Osy alebo čmeliaky, ktoré každoročne začínajú so stavbou novej kolónie (eusociálny spôsob života) nie sú natoľko sociálne vyspelé ako mravce.

8. Mraveniská v lesoch s nedostatkom slnka bývajú vysoké, kopovité. Naopak, mraveniská na otvorených priestranstvách bývajú skôr malé a ploché. Na foto je kolónia mravca hôrneho. Takáto kolónia denne skonzumuje aj 10 000 kusov hmyzu. Mravce zlikvidujú až 90 % mŕtvol v prírode. V tropickom pralese Južnej Ameriky výlučky kyseliny mravčej ovplyvňujú kyslosť dažďov. Potrava mravov je rozmanitá – od fytofágnych po zoofágne druhy, ale vo všeobecnosti sú to generalisti – nešpecializujú sa na konkrétny typ potravy.

9. Najväčšou známou kolóniou je 45 000 pospájaných hniezd mravca Formica Yessensis, na ostrove Ishikari. Rozprestiera sa na ploche 2,7 km2. Žije v nej asi 1 080 000 kráľovien a 306 000 000 robotníc.

10. Komunikácia mravcov je pomerne zložitá a založená na chemických signáloch, ktoré mravce „dekódujú“ tykadlami. Zo zadočka často vylučujú chemikálie, ktoré slúžia napr. ako poplašné signály. Prvý kontakt s tykadlami je však ako preukázanie sa „občianskym preukazom“ a určuje ako sa budú k sebe robotnice správať ďalej. Mravce sa medzi sebou kŕmia, vzájomne si dávia (regurgitujú) potravu, čím sa udržujú v dobrej kondícii a nikto nehladuje. Niektoré druhy (Oecophylla) používajú vlastné larvy pred zakuklením na zošívanie listov, v ktorých žijú, sú to mraveniská v korunách stromov. Larvy sú stimulované pohybom po listoch, vylučujú hodváb, ktorý využijú robotnice na zošitie listov. Larvy sú menšou obeťou, pretože hodváb minú na zošívanie, ale na zakuklenie im už neostane.

11. Mravce z rodu Atta stridulujú (vydávajú svrčivé zvuky), čím môžu „volať o pomoc“ alebo oznamovať ostatným, že našli vhodné miesto na zber listov. Na listoch v podzemí kolónie pestujú huby, ktoré sa inde nevyskytujú. Plodnice húb slúžia mravcom ako potrava.

12. Mravce drevokazy komunikujú aj udieraním hláv na drevo. Na snímku náš najväčší mravec drevokaz Camponotus ligniperda (matka a robotnice).

13. Vojny mravcov „Keby mravce mali nukleárne zbrane, ukončili by pravdepodobne existenciu sveta behom jediného týždňa“ (Holldobler & Wilson, 1997). Na rozdiel od iných živočíchov, mravce vedú medzi sebou skutočné vojny, tak ako ľudia. Používajú pritom rôzne bojové taktiky – vystreľovanie kyseliny mravčej na nepriateľa, doslova „strihanie hláv“ nepriateľov pomocou veľkých hryzadiel špecializovaných bojovníčok alebo feromónmi. Conomyrma bicolor dokonca hádžu kamienky do tunelov iných mravcov, ktorých sa snažia zlikvidovať. Mravce Solenopsis fugax sa doslova prekopú do hniezd iných mravcov, a keď preniknú dovnútra používajú vysoko účinnú chemickú zbraň, ktorou domácich vyraďujú z činnosti a kolóniu vyrabujú. Malé Solenopsis zabíjajú veľkého drevokaza.

14. Úplným extrémom sú kamikadze mravce Camponotus saundersi. Od hryzadiel až k zadočku sa im tiahnu 2 žľazy plné toxických sekrétov. Ak sa mravec dostane do neriešiteľnej situácie, skrčí sa a žľazy explodujú. Mravec pri výbuchu zahynie, ale toxický sekrét zasiahne útočiacich mravcov. Mravce dokážu spočítavať hlavy svojich nepriateľov a podľa toho zvažovať, či majú v boji šancu zvíťaziť. Camponotus saundersi

15. Otrokári Mravec otrokár Polyergus rufescens patrí k sociálnym parazitom a doslova zotročuje niektoré iné druhy mravcov (napr. mravca otročiaceho). Tieto mravce sú úplne závislé od svojich poddaných. Majú tenké hryzadlá, ktorými nie sú schopné prijímať potravu. Otročiace mravce ich neustále kŕmia a dokonca aj čistia, pretože slinné žľazy otrokárov sú redukované. Bez otrokov zahynú aj uprostred hojnosti potravy. Ako si dokázali získať prevahu nad otročiacimi druhmi z rodu Formica?

16. Matka otrokárka sa po oplodnení dostane do kolónie budúcich otrokov a pomocou výlučkov tzv. Dufourovej žľazy pôsobiacej na mravce mätúco sa dostane do mraveniska. Zamieri priamo do komnaty pôvodnej kráľovnej, ktorú pomocou ostrých hryzadiel usmrtí. Začne klásť vajíčka, z ktorých sa liahnu noví otrokári, o ktorých sa pôvodní otroci starajú ako o vlastné. Neskôr začnú podnikať výpravy do okolia, aby doplnili zásoby otrokov. Niekoľko špecializovaných robotníc podniká výpravy do okolia aj 10m. Keď nájdu kolóniu otrokov, pomocou feromónu aktivizujú ďalších otrokárov, ktoré sa spoločne vydajú na výpravu. Vyrazia naraz v dlhom hadovitom šíku v presných vzdialenostiach jeden od druhého rýchlosťou 3cm/sek.

17. Po vtrhnutí na územie otrokov zabíjajú úplne všetky robotnice, ktoré sa im postavia na odpor vrátane matky. Obvykle útočia ostrými hryzadlami na hlavy robotníc, ktoré sa snažia ubrániť vyliezaním sa steblá tráv okolo kolónie. Otrokári prakticky nikdy neprehrávajú. Z napadnutej kolónie si odnášajú larvy a kukly, o ktoré sa následne starajú ich pôvodní otroci v kolónii otrokárov. P. lucidus Polyergus (vľavo) oproti mravcovi z prepadnutej kolónie (vpravo). P. rufescens

18. Superrafinovanú taktiku majú Formica subintegra. Z abnormálne zväčšenej Dufourovej žľazy produkujú látky, ktoré, ktoré v kolónii prepadnutých mravov spôsobujú poplach. Naopak, tieto látky lákajú ďalších F. subintegra. V neprehľadnej situácii môžu F. subintegra ukradnúť larvy a kukly prepadnutej kolónie aj bez vážnejších zranení. F. subintegra proti obranárovi (vľavo) a s ukradnutou kuklou (hore).

19. Eciton burchelii patrí k tzv. nájazdným mravcom z oblasti Mexika. Má výnimočný spôsob života, pretože tieto mravce nemajú stabilné mravenisko, ale neustále sa pohybujú. Tvoria vejárovité formácie, na konci ktorých býva kráľovná obkolesená tisíckami robotníc. Vejár môže byť až 15 m. široký a hýbe sa rýchlosťou 20 m/hod. Mravce zabíjajú všetko, čo sa v ich okolí hýbe, od drobného hmyzu až po stavovce. Na miestach, kde kolónia urobila „čistky“ dochádza k rapídnym poklesom článkonožcov. Z tohto dôvodu mravce neopakujú nájazdy na tie isté miesta, ale neustále sa premiestňujú. V čase odpočinku sa jedince končatinami vzájomne zakliesňujú a tvoria „bivak“ okolo matky.

20. Mravce však nie sú v kolóniách neohrozené. Napríklad špecializované chrobáky z čeľade drabčíkovité (Staphylinidae), napr. Ameteles pubicollis sa ukrývajú priamo v mraveniskách a správajú sa ako larvy mravov. Vylučujú narkotické látky, ktoré mravce olizujú a pôsobia na ne ako drogy. V konečnom dôsledku získajú chrobáky viac potravy ako larvy mravcov. Jediným šťastím mravcov je, že tieto chrobáky sú kanibalské a keď ich je v mravenisku viac, tak sa vzájomne požierajú. Keď sa experimentálne odstránilo vylučovanie narkotík, mravce odnášali chrobáky na smetiská. Naopak, dokonca aj papieriky napustené narkotikami odnášali mravce do odchovní s mravčími larvami. Na podobných princípoch prežívajú v mraveniskách aj iné druhy článkonožcov. Existuje dokonca aj bzdocha, ktorá sa „prezlieka“ za mravca. Mŕtve telo mravca si dá na chrbát a nenápadne sa priblíži ku vchodu mraveniska. Keď sa s mŕtvolou príde iný mravec „pozdraviť“, bzdocha mravca nabodne ciciakom a vypije. Atemeles sp.

21. Chrobák Lomechusa strumosa ako sociálny parazit v kolónii Formica sanguinea. Mravec vpravo chrobáka kŕmi, pričom chrobák súčasne „upokojuje“ mravca vľavo pomocou narkotických výlučkov.

22. Trofobióza Trofobióza je obojstranne výhodný vzťah medzi mravcami a niektorými druhmi vošiek (ale aj iných druhov hmyzu). Vošky produkujú výkaly s vysokým obsahom cukrov (95 %), ktoré mravce oblizujú a získavajú tak energiu. Mravce „na oplátku“ vošky ochraňujú pred predátormi (napr. lienky), či dokonca prenášajú vošky na vhodné hostiteľské rastliny (ak napr. pôvodná rastlina uschne) alebo sa starajú o vajíčka vošiek spolu s vlastnými. Najnovšie sa však zistilo, že mravce môžu pri dostatku potravy svoj vzťah k voškám aj prehodnotiť a správať sa k nim ako ku koristi (ak sú mravce experimentálne prikrmované). Vošky prispôsobené na toto spolužitie svoje výkaly nevystreľujú, ale sú odkázané na oblizovanie mravcami. Naopak, vošky, ktoré nie sú preadaptované na spolužitie s mravcami výkaly vystreľujú a pri styku s mravcami sa spustí „panika“.

23. Aj niektoré motýle profitujú z obrany, ktoré im poskytujú mravce. Lysana hispana je jedným z motýľov, ktorých vajíčka a húsenice sú odchovávané v mraveniskách niektorých mravcov. Húsenice vylučujú látky bohaté na cukor, ktoré mravce aktívne vyhľadávajú. Ak sa experimentálne od húseníc odstránili mravce, prežilo ich iba 10 – 25 %. Ani húsenice to však nemajú úplne zadarmo: produkcia cukrov je tak náročná, že znižuje finálnu telesnú veľkosť motýľov, čo je daň za ochranu pred predátormi.

24. Aj niektoré rastliny, ako insektivorné Nepenthes (dole) alebo akácie (vpravo) uzavreli s mravcami pakt o neútočení. Tieto rastliny poskytujú mravcom vhodné podmienky na prežitie v špecializovaných orgánoch (vpravo na akácii, tzv. domatia) a vylučujú nektár tzv. extraflorálnymi nektáriami, ktorými sa mravce živia. Mravce naopak napádajú iný hmyz alebo stavovce, ktoré sa hostiteľskými rastlinami živia. Navyše obhrýzajú rastliny v okolí hostiteľov, čím zvýhodňujú „svoje“ rastliny v boji o svetlo a vodu.

25. Mravce Odontomachus sú rekordmanmi v rýchlosti, ktorú vyvinú pri zatváraní hryzadiel. Tento pohyb trvá od 0,0003 do 0,001 sekundy a je to vôbec najrýchlejší známy pohyb v živočíšnej ríši. Klepanie hryzadiel je voľne počuteľné a bolestivé. Mravce používajú túto zbraň na lov hmyzu. Špičky hryzadiel sa pohybujú rýchlosťou 8,5 m/sekundu. Keby bol mravec človekom, dokázal by teda udrieť päsťou rýchlosťou 3 km/sek., t.j. rýchlejšie ako guľka z pištole. Mravce vedia svoju zbraň využiť aj ako katapult v prípade ak sa nachádzajú v nebezpečenstve.

26. Mravce rodu Basiceros zo Strednej a Južnej Ameriky sú majstrami kamufláže. Na rozdiel od iných mravcov sa nečistia a všetok prach z okolia sa im prichytáva na chĺpkoch. Ak sa ich dotkneme, neutekajú, ale ostávajú nehybné.

27. Chov mravcov v myrmekáriách sa stal v USA módnym hitom. Podmienkou je v 1. rade vysoká vzdušná vlhkosť, ktorá má byť blízka 100 %. Aj keď sa robotnice pohybujú v prírode v suchom prostredí, v mravenisku je vlhkosť vysoká. Existujú aj gélové myrmekáriá (dole), ktoré umožňujú pozorovanie správania mravcov.

28. Využitie mravcov vo formálnom a neformálnom vyučovaní Práce v teréne spočívajú napr. v testovaní poikilotermie (studenokrvnosti) a v objavovaní veľkosti teritórii (Skinner, 1988). Poikilotermia - studenokrvnosť Mravce sa ráno pohybujú pomalšie, lebo je teplota prostredia nižšia. Meraním rýchlosti za akú prejde robotnica určitú trasu v rôznych teplotných podmienkach zistíme, že medzi teplotou prostredia a rýchlosťou pohybu mravcov je úzky súvis. Teritóriá Veľkosť teritória sa dá zisťovať experimentálne chytením robotnice z mraveniska A a jej umiestnením k robotnici nájdenej v okolí mraveniska A. Ak sa spoznajú, znamená to, že sa stále nachádzame v teritóriu A. Ak dôjde k zápasu, je to signál, že sme v cudzom rajóne. Obranné prejavy robotníc ďalej testujeme v laboratóriu.

29. Obranné prejavy robotníc v laboratóriu Pomocou indikátora je možné určiť, či je vystrekovanou obrannou látkou mravcov kyselina. Robotnice stačí podráždiť a indikátor sa sfarbuje do červena. Ak chceme pokus urobiť v prírode a nemáme k dispozícii indikátor, môžeme použiť aj kvety zvončeka, ktoré reagujú na kyselinu mravčiu podobne.

30. Komunikácia mravcov Okrem pozorovaní vzájomného kŕmenia môžeme testovať význam špecifického pachu robotníc. Vybrané robotnice opláchneme v 7 % alkohole (nemal by byť silnejší ako 10 %), označíme ich korektorom a vpustíme do myrmekária/mraveniska. Podobne postupujeme s kontrolnými robotnicami, ktoré sú iba označené korektorom, t.j. bez alkoholu. Mravce by sa mali správať voči umytým robotniciam prinajmenšom nedôverčivo (budú musieť znova získať pach mraveniska, aby si získali dôveru robotníc) alebo nepriateľsky až fatálne (smrteľné zápasy). Podobne môžeme postupovať aj manipuláciou viacerých druhov mravcov alebo príslušníkov rôznych kolónii. Mravce môžeme značiť rôznymi farbami alebo bielym zmývateľným korektorom

31. Žiaci sú obvykle zvedaví, čím sa mrave živia a akú korisť dokážu uloviť. Naše mravce sú všežravé a vďaka sociálnemu spôsobu života dokážu uloviť aj väčšiu korisť ako sú pavúky, rovnokrídlovce (viď. koníka na foto) atď.

32. Mravce z terénu transportujeme v plastových krabiciach spolu s hniezdnym materiálom, v ktorých nedochádza k znižovaniu vlhkosti ani k stláčaniu stien. Vypúšťanie mravcov v myrmekáriu má svoju vlastnú históriu. Niektorí odporúčajú napr. umiestniť kolóniu na „ostrov“ (miska umiestnená dnom hore) obkolesený vodou. Môžeme však mravce aj schladiť alebo narkotizovať pomocou CO2 a tým ich dočasne imobilizovať a vyzbierať exhaustorom alebo mäkkou pinzetou. Ďalší spôsob je vložiť do krabice s mravcami plastovú hadicu, cez ktorú sa mravce dostanú do myrmekária. Tento proces je však zdĺhavejší a navyše je lepšie ak sú mravce v takom prípade umiestnené v plátenom vrecku, v ktorom sa podmienky na prežitie zhoršujú vyparovaním vody. Najjednoduchšie je mravce mierne schladiť v chladničke (prípadne anestetizovať pomocou CO2 – napr. priamo z prázdnej sódovej fľaše) a potom mäkkou pinzetou povyberať. Nepoužívame malé druhy mravcov – ale veľké určite zaujmú!