Анатомическое строение муравья. Крылатые муравьи Кровеносная система муравья

Органы пищеварения

Органы пищеварения у муравьев разделяются на предротовую камеру и собственно пищеварительный тракт.

Предротовая камера – это сферическая полость, расположенная над нижней губой и под глоткой. Она служит приемником для жидкой и полужидкой пищи, а также для различных остатков после чистки тела. В предротовой камере происходит «сортировка» пищи – всё съедобное попадает в рот, а несъедобные частицы выделяются в виде комочков, имеющих форму камеры.

Пищеварительный тракт состоит из переднего, среднего и заднего отделов. Передний отдел у взрослых муравьев состоит, пищевода, зоба и провенрикулюса. За несколько вздутой глоткой, находящейся в передней части головы и открывающейся ротовым отверстием, следует длинный пищевод, проходящий через всю грудь насекомого. Зоб, слепой отросток пищевода, у многих муравьев может сильно раздуваться. По образному выражению, зоб – это «общественный желудок» муравьев. Пища, хранящаяся в нем, распределяется среди всего населения гнезда.

Интересно строение провентрикулюса, или жевательного желудка, - последнего отдела передней кишки. Как показали исследования Эйзнера и его соавторов (Eisner 1957; Eisner, Brown, 1958; Eisner, Happ, 1958), сложное строение этого отдела имеет большое функциональное значение. У примитивных муравьев(например муравьи подсемейства Myrmicinae) прохождению пищи из зоба в желудок препятствует только кольцевой мышечный сфинктор, поэтому зоб не может в полной мере функционировать как «общественный желудок». Трофаллаксис у этих муравьев развит слабо, длительное время хранить пищу в зобу они также не способны. У Formicinae и Dolichoderinae появляются специальные приспособления, позволяющие без мышечных усилий удерживать пищу в зобу. Провентрикулюс у этих муравьев жесткий и склеротизированный, а чашеобразные и куполообразные структуры образуют клапаны, которые автоматически не пропускают пищу в желудок.

Во вздутой средней кишке, которую обычно называют желудком, происходит основное переваривание пищи. По данным Эйра(Ayre, 1963) у Camponotus herculeanus только здесь выделяется протеаза и преимущественно здесь же – липаза. Из ферментов, разлагающих углеводы, он обнаружил лишь небольшое количество инвертазы. Однако у Formica polyctena в этом отделе активно разлагаются мальтоза, сахароза и мелитоза и слабее мелобиоза, раффиноза, трегалоза и крахмал(Graf, 1964).

Возле средней кишки Serviformica локализуются симбиоциты – сильно видоизмененные клетки, содержащие симбиотические бактерии.

Задняя кишка подразделяется на три отдела: пилорический отдел, тонкую кишку и прямую кишку, или ректум. Последняя сильно вздута, снабжена мошной мускулатурой и открывается в анальную трубочку.

У Formica имеются следующие парные железы, принимающие участие в процессе пищеварения: максиллярные (нижнечелюстные), слюнные (ла­биальные) и глоточные. У F. polyctena экскреты этих желез разлагают следующие углеводы: мальтозу, сахарозу, мелитозу, мелобиозу, раффи­нозу, трегалову и крахмал (Graf, 1964).

Максиллярные железы открываются в глотку. У С. herculeanus они выделяют главным образом инвертазу и в меньшей степени - амила­зу, т.е. ферменты, переваривающие углеводы (Ayre, 1963).

Лабиальные (слюнные) железы располагаются в груди и гомологичны прядильным железам личинок. Их две, но протоки этих желез сливаются вместе и образуют один непарный проток, открывающийся в нижней губе. У F. rufa на каждом из парных протоков перед слиянием имеются слепые отростки, способные раздуваться, служащие для хранения экскрета (Meinert, пo Wheeler, 1910). У С. herculeanus основной фермент, выделяемый этой железой - амилаза (Ауге, 1963).

Как показали исследования Гессвальда и Клофта (Gosswald, Kloft, 1957-1960) с применением радиоактивного фосфора, экскрет лабиальных желез служит для кормления цариц и личинок половых особей. Меченый фосфор из желудка через 24 часа попадает в эти железы, а затем уже экскрет распределяется в гнезде.

Глоточные (фарингеальные или, правильнее, постфарингеальные) же­лезы муравьев не гомологичны глоточным железам других перепончато­крылых, например, пчел (Otto, 1958b). У С. herculeanus экскрет глоточ­ных желез содержит небольшое количество липазы и следы амилазы (Ауге, 1963). Опыты с радиоактивным фосфором показали, что у For­mica из железы этот экскрет поступает в зоб и затем распределяется меж­ду всеми особями гнезда (Naarman, 1963).

Кроме перечисленных желез, с ротовым аппаратом муравьев связаны парные мандибулярные (челюстные) железы, открывающиеся в основании жвал. К процессу пищеварения эти железы, по-видимому, не имеют от­ношения. Считается, что они выделяют вещества, используемые для скле­ивания частиц почвы при постройке гнезда или для изготовления картона (Donisthorpe, 1915). У ряда видов из подсемейств Myrmicinae и Dorylinae эти железы выделяют пахучие вещества - торибоны (Wilson, 1963b).

Органы выделения

M - мальпигиевы сосуды

Органы выделения представлены у муравьев малышгиевыми сосудами, впадающими в пилорический отдел задней кишки. Функцией их является выведение из организма конечных продуктов обмена веществ, главным образом мочевой кислоты.

Мускулатура

Хитиновый наружный скелет служит основой, к которой прикрепляются поперечнополосатые скелетные мышцы. У рабочих строение мышечной системы проще, поскольку у них отсутствует летательная мускулатура, имеющаяся у самцов и самок. Однако у последних она, после сбрасывания крыльев, резорбируется и идет на образование эк­скрета, которым выкармливаются личинки.

Дыхательная система

Дыхательная система муравьев, как и у подавляющего большинства других насекомых, трахейная. Трахеи открываются наружу дыхальца­ми, или стигмами. Дыхальца имеются между среднегрудью и эпинотумом (заднегрудные), на эпинотуме, на стебельке у основания чешуй­ки и на каждом из сегментов брюшка.

Кровеносная система

Гемолимфа («кровь») муравьев - бесцветная жид­кость. Она циркулирует по телу насекомого благодаря работе спинного сосуда («сердца») - мускулистой трубки, проходящей вдоль всей спин­ной поверхности тела.

Центральная нервная система

1a - надглоточный ганглий; 1b - подглоточный ганглий; 2 - грудные нервные узлы; 3 - брюшная нервная цепочка.

Центральная нервная система насекомых состоит из ряда ганглиев, связанных между собой. У Formica имеются следующие ганглии: надглоточный, подглоточный, три грудных (соответствующие каждому сегменту груди) и несколько небольших брюшных.

Сравнительные размеры и форма надглоточного ганглия

Рабочего(1), матки(2) и самца(3) Serviformica fusca.

Наиболее важной частью является надглоточный ганглий, или «мозг» муравьев, в котором образуются временные связи. Объем «мозга» отно­сительно наибольший у рабочих, меньше у самок и самый маленький у самцов. По данным Маршала (Marchal, по Шовену, 1953), объем мозга Formica составляет 1/280 объема тела, у Dytiscus это отно­шение равно 1/4200, у Ichneumon - 1/400 и у медоносной пчелы – 1/174.

Временные связи образуются у муравьев в грибовидных телах, являющихся аналогом коры головного мозга позвоночных. Размеры грибовидных тел муравьев связаны со способностью различных видов к образованию условных рефлексов (Brun, 1959). У рабочих Formica (Marchal, по Шовену, 1953) грибовидные тела составляют 1/2 объема мозга, у самок они относительно меньше, а у самцов совсем маленькие. Для сравнения отметим, что у медоносной пчелы, несмотря на то, что мозг их относительно больше, грибовидные тела составляют всего 1/15 размеров мозга.

Органы чувств

Зрение

Органы зрения представлены большими фасе­точными глазами и тремя простыми глазками,
имеющимися у всех каст. Функция глазков пока не очень ясна. Имеются данные (Homann, 1924),
что Formica с глазками, покрытыми непрозрачным лаком, ведут себя как слепые. Сложный глаз
состоит из большого количества отдельных омматидиев. Для разрешающей способности глаза
большое значение имеет угол зре­ния отдельных омматидиев. Например, у пчелы этот угол около 1°, а у уховертки - 8°, так что там, где уховертка видит только одну точку, пчела различает 64 (Шовен, 1953). У F. rufa угол зрения отдельного омматидия рабочего 3,5 , но насекомое может различать сферу при телесном угле 2,5° (Homann, 1924). Еще старыми наблюдениями Леббока и Фореля (Леббок, 1898; Forel, 1886а) было установлено, что муравьи собирают своих личинок на границе видимого и инфракрасного света (800 ммк), но избегают темной для нас зоны ультрафиолетовых лучей (380-330 ммк). Они уносят личинок под сосуд с сероуглеродом, поглощающим ультрафиолетовые лучи, но проз­рачным для нас, предпочитая его экрану, зачерненному окисью никеля, пропускающей ультрафиолетовые лучи, но непрозрачной для видимых. Наиболее активно стимулирует у муравьев перенос личинок зона от 600 до 575 ммк (желтый свет) (Эббот, по Шовену, 1953). В последние годы (Vowles, 1950) доказано, что муравьи, так же как и пчелы, способны вос­принимать направление колебаний поляризованного света.

Обоняние

Запах муравьи воспринимают жгутиком усиков. Муравьи великолепно различают тончайшие оттенки запаха, непостижимые для нас. Однако мнение старых авторов (Леббок, 1898; Forel, 1921 и др.), что муравьи способны различать по запаху даже направление следа, было опроверг­нуто опытами Шовена (Шовен, 1960).

Вкус

Органы вкуса муравьев расположены на жгутиках усиков, на нижней губе и, по-видимому, на максиллах. На жгутиках усиков, возможно, органами вкуса являются многочисленные здесь пластинки, пронизанные порами (Кунце, Минних, по Шовену, 1953). При помощи антеннальных органов муравьи способны отличать чистую воду от подслащенной или ощущать в ней примесь кислоты или хинина (A. Schmidt, 1938). Порог чувствительности муравьев к сахарозе выше, чем у человека, и гораздо выше, чем у пчелы. Так, по данным Фриша (приведены до Шовену, 1953),
человек чувствует сахарозу при разбавлении молярного раствора в воде 1: 80, пчела - 1:8 -1: 16, Myrmica rubida I: 100, М. rubra - 1: 150, a Lasius niger - 1: 200.

Восприятие звука

О восприятии звука муравьями Шовен (1953) пишет следующее: «Му­равьи реагируют на звук только тогда, когда они оказываются в центре стоя­чих волн, а не у вершины, как млекопитающие. У насекомых, не имеющих тимпанальных органов (муравьи), раздражением, вызывающим слуховые восприятия, по-видимому, является не изменение давления, а скорость движения молекул, максимальная в центре волн. Действительно, на­блюдения показали, что некоторые волоски антенн начинают колебаться при помещении насекомого в центр волн, где амплитуда движения ча­стиц уменьшена до 2 мк (Аутрум)». Вообще, по-видимому, звук для му­равьев не играет существенной роли (Wilson, 1963b).
В разных местах на теле муравьев имеются небольшие участки, густо покрытые волосками, так называемые поля щетинок. Функциональное значение этих полей было недавно расшифровано Гюбером (R. Hubert, 1962). При помощи полей щетинок на усиках муравьи воспринимают движение воздуха. Другие поля являются рецепторами силы тяжести. При горизонтальном движении ориентацию осуществляют коксальные и брюшные поля, а при вертикальном - поля шеи, петиолюса, антенн и кокс. На F. polyctena показано путем последовательного исключения по­лей, что для правильной ориентации должна быть подвижной хотя бы одна из систем рецепторов.
Органами тактильного чувства (осязания) являются отстоящие во­лоски, расположенные на всем теле, и специальные органы усиков. При помощи этих же органов муравьи воспринимают сотрясения субстрата.

Половая система и ядовитые железы.

Половой аппарат самцов состоит из парных семенников, парных семенных протоков, которые за­тем сливаются в непарный семенной проток, открывающийся в эдеагус. На каждом из парных протоков перед их слиянием имеются семенные ме­шочки, служащие для хранения спермы. Семенники состоят из несколь­ких лопастей. У F. sanguinea, по данным Адлерца (по Wheeler, 1910), каждый семенник состоит из 21 лопасти. Половой аппарат самок состоит из большого количества яйцевых трубочек, открывающихся в парные яйцеводы, которые, сли­ваясь, образуют непарный яйцевод.
Семеприемник служит для хранения спермы, которая у муравьев сохраняется в течение всей жизни самок, так как оплодотворение у них однократное. Семеприемник снабжен специальной парной железой и открывается протоком в непарный яйцевод.

Развитие яиц до оплодотворения проходит в яйцевых трубочках. У самок F. rufa s. 1. их 45, у F. rufibarbis s. 1.- 18-20. У рабочих особей Formica также имеются яйцевые трубочки, но их значительно меньше. Так, у F. sanguinea их 3-6, у F. pratensis-2-6, у F. rufa (s. 1.) - 4-10 (Donisthorpe, 1915). Как показали последние исследования (Otto, 1958а и др) У F. polyctena молодые рабочие имеют развитые функцио­нирующие яичники (рис. 10, 3-6), а у старых особей яйца резорбируются.

1 - ядовитая железа: а - железистые отростки, б - секреторные трубочки, в - резервуар;
2 - железа Дюфура.

Из желез, принадлежащих половому аппарату, но изменив­ших свои функции, следует отметить ядовитую железу и железы Дюфура. У жалящих перепончатокрылых эти железы несут функцию ядовитых желез. Ядовитая железа имеет кислый экскрет, а дюфуровы - щелочной. У разных видов перепончатокрылых роль этих желез различна. У медо­носной пчелы и шмелей, например, основное значение приобретают дю­фуровы железы, a Formica являются крайним вариантом развития кислой ядовитой железы.

Ядовитая железа Formica состоит из большого мускульного резервуа­ра служащего для хранения яда, и дорзальной железистой части. Желе­зы представляют собой трубочки, которые одним концом открываются в центре резервуара, а с другого конца образуют парные железистые отростки Стенки трубочек состоят из полигональных клеток, каждая из которых имеет канал, начинающийся в цитоплазме и открывающийся в полость трубочки. В расправленном виде железы достигают 20 см (Wneeler, 1910).

Все представители подсемейства Formicinae не имеют жала и при за­щите используют челюсти и выбрызгивают экскрет ядовитой железы, при­чем в зависимости от преобладания того или иного способа защиты железа может быть развита по-разному (Stumper, 1952). Formica s. str. способны, сокращая мышцы резервуара, выбрасывать струю яда на расстояние около 20 см.

Состав яда Formica s. str. изучался многими авторами (Stumper, 1950, 1959а, b, 1960; Osman, Brander, 1961 и др.): 61-65% яда составляет му­равьиная кислота (НСООН). Других кислот яд не содержит. 1.17-l.85% яда составляет сухое вещество, растворимое в ацетоне, в котором содер­жится 19,85% NH 3 У зимующих или 4,83% NH 3 У летних рабочих 15-17% аминокислот. Фосфатов в яде муравьев нет (Osman, Brander, 1961) Около 75% сухого вещества яда составляет пахучее вещество, по-видимому, тершшоид (Stumper, 1959a, b). Он образуется в железах Дюфура Штумпер (Stumper, 1959a, b) высказывает предположение, что это вещество является следовым феромоном, однако это предположе­ ние бездоказательно.

Количество муравьиной кислоты зависит от веса муравьев (Stumper, 1951). Через три недели истраченное содержимое резервуара восстанав­ливается (Sauerlander, 1961). Процесс образования кислоты в организме неизвестен, и на этот счет высказывается несколько гипотез (обзор - О Rourke, 1950b). Яд муравьев обладает инсектицидными антибиотическим действием. Инсектицидное действие оказывает только муравьиная кислота (Osman, Kloft, 1961). На лягушек она действует как нервный яд и влияет главным образом на работу сердца и дыхание (Цитович, Смирнов, 1915). Антибио­тическое действие связано с другими компонентами яда (Sauerlander, 1961), возможно, с терпиноидным экскретом дюфуровых желез (btumper, 1959b).
В Германии в 1942 г. были произведены исследования дезинсекционного действия муравьиной кислоты (Hase, 1942). Кусочки тканей со всеми ста­диями развития вшей помещались в муравейники рыжих лесных муравьев. Муравьи полностью очищали ткань за 6-24 час. В парах кислоты вши гибли через несколько часов, однако яйца оставались живыми.

В каждой муравьиной колонии существует четкая иерархия. Такой структурированной и организованной общине можно только позавидовать. У каждого члена семейства свой статус, своя роль, свои обязанности и даже рацион по потребностям.

Воспроизведение потомства

Почетная обязанность увеличивать численность колонии возложена на матку . Это королевская особа, она не занимается ничем, кроме яйцекладки. Ее оберегают, охраняют, а некоторые виды даже пережевывают для нее пищу.

Как стать королевой? В пору лета (брачный период) определенные самки и самцы обзаводятся крыльями и вылетают из муравейника для спаривания. Оплодотворение самки проходит один раз, эта семенная жидкость будет ею расходоваться всю жизнь . Самцы гибнут либо после любовного акта, либо их уничтожают сами сородичи за ненадобностью.

После оплодотворения самка ищет подходящее место для первой яичной кладки. Если все пройдет удачно (она не погибнет, не станет жертвой птичьей охоты, сможет сделать полноценную кладку), то «Виват королева!», основа будущего подземного муравьиного царства готова. Через 14-20 дней яичная кладка окуклится, а еще через 25-40 появятся первые муравьи . Это рабочий отряд. Он начнет строить и расширять муравейник, запасать еду и ухаживать за следующим поколением муравьев. Самка отгрызает свои крылья и отныне занимается только воспроизведением новых членов колонии.

Пока не появится первая популяция рабочих муравьев, матка ничего не ест, личинок кормит содержимым своих жировых желез, из которых подпитывается и сама.

Этапы развития муравьев: от яйца до взрослой особи

Муравей - это насекомое с присущими ему всеми стадиями трансформаций:

Яйцо.

Личиночная форма.

Окукливание.

Взрослый муравей.

Яичную кладку королева делает группками по несколько десятков яиц . Когда истечет срок инкубации, на свет появится новая форма - личинки. Они похожи на маленьких червячков и лишь на этой стадии поглощают пищу круглосуточно и увеличиваются в массе и размерах. Маленькие личинки ведут групповое существование, крупные обитают по раздельности.

Следующая стадия трансформации - образование куколки . Перед видоизменением личинка не ест, выделяет экскременты в виде шарика (они находятся потом на конце куколки). По истечении времени пребывания в куколке, из нее появляется полноценный взрослый муравей. Но сам он покинуть твердые стены кокона не может, выбраться ему помогают соплеменники. Новорожденный имеет бесцветное туловище, которое становится цветом, характерным для данного вида лишь через несколько суток. С момента обретения видового окраса юное насекомое перестает расти. Все этапы трансформации занимают около месяца.

Строение туловища и мозга

У муравья достаточно сложный организм. Все многочисленные виды примерно идентичны по строению. У рабочих муравьев нет крыльев, у самок и самцов в брачный период есть.

Туловище муравья-рабочего имеет прочную хитиновую оболочку и три четких отдела: голова, брюхо, грудина . У головы в зависимости от вида форма и размеры разные. Голова снабжена глазами, состоящими из многочисленных линзочек. Органы зрения не видят предметы, но распознают движение. Кроме того, бывает небольшая дополнительная пара глаз для определения степени освещенности.

Для общения муравьи используют наголовные усики . Ими распознаются запахи, определяются воздушные потоки, вибрации, расшифровываются прикосновения. Отдельные виды имеют жало на брюхе. Оно необходимо для защиты, охоты или нападения.

Три пары конечностей снабжены когтями-захватами. С их помощью муравей легко преодолевает вертикальный подъем.

Половые признаки

Развитие по половой принадлежности имеет следующий механизм: оплодотворенные яйца - это будущие женские особи, а неоплодотворенные - самцы. Получив раз и навсегда семенную жидкость, матка расходует ее порционно, поэтому оплодотворяются не все яйца, а лишь частично .

Не получившие мужской хромосомы яйца имеют лишь материнский хромосомный набор и в будущем это будут гарантированно самцы. Из оплодотворенных яиц есть два варианта развития самок: либо самка для дальнейшего размножения, либо муравей-солдат. Конечный результат зависит от рациона питания и ухода.

Длительность жизненного цикла

От того, какую роль исполняет насекомое в своей колонии, напрямую зависит, как долго он проживет.

Рабочий-муравей живет от 3 до 5 лет . При этом менее крупные экземпляры чуть дольше. Также больше отпущено для жизни тем, кто выполняет функции строителя внутри муравейника. Меньше живут те, чьи обязанности обозначают уход за королевой и личинками.

Самцам повезло меньше остальных. Они не нужны сразу, как выполнят роль оплодотворителя. Причем будут убиты своими же сородичами или умрут сами после спаривания. Жизненный цикл - 2-3 недели.

Дольше всех живет королева-матка, целых два десятка лет. Но были и случаи продолжительности жизни дольше. Зафиксированный максимум - 28 лет.

Видео "Рождение, развитие муравьев-жнецов"

Нельзя без дополнительных пояснений однозначно ответить на вопрос о том, сколько живут муравьи: продолжительность жизни муравьев зависит от вида и тому, к какой касте принадлежит каждая особь. Но в среднем энтомологи дают следующие данные:

• Рабочий муравей живет от 1 до 3 лет. При этом у более мелких видов продолжительность жизни муравья меньше, чем у крупных. А муравьи, обитающие в более холодных регионах, также живут в среднем дольше, чем жители тропиков.
• Самцы муравьев живут всего несколько недель. Их задача - поучаствовать в спаривании. В дальнейшем их уничтожают или муравьи из их же муравейника, или они погибают в лапах хищников.
• - самый долгоживущий член колонии. У некоторых видов продолжительность жизни матки может доходить до 20 лет - это в 10-15 раз больше того, сколько примерно живет рабочий муравей.

Говоря, сколько лет живут муравьи, необходимо учитывать и то, что некоторые их виды, особенно северные, впадают на зиму в спячку. В этот период, который у муравьев на Колыме или Камчатке длится до 9 месяцев в году, жизнедеятельность организма муравья практически приостанавливается.

Соответственно, три года в таком режиме - это в сумме активной жизни даже меньше, чем один год в Амазонской сельве. Но в целом при оценке продолжительности жизни необходимо учитывать и другие особенности образа жизни муравьев, и нюансы их биологии.

Какие муравьи живут дольше, а какие - меньше

Продолжительность жизни муравьев зависит от нескольких факторов и обстоятельств:

• Прежде всего – от вида муравья. Например, рабочие живут в среднем 2 месяца, а у срок жизни рабочего муравья может достигать 5 лет.

• Каста в муравейнике - муравьи-солдаты в целом могут жить дольше тех, которые ухаживают за расплодом и маткой. А сами матки всегда живут дольше любого рабочего муравья. Например, зарегистрированный рекорд у матки муравья-древоточца составил 28 лет без учета личиночной стадии!
• Характер выполняемых работ. Муравьи, проводящие всю жизнь в муравейнике, живут дольше фуражиров и солдат, даже несмотря на то, что последние «запрограммированы» на более продолжительную жизнь. Здесь дело в том, что солдаты и фуражиры в большинстве своем рано или поздно становятся жертвами хищников и других муравьев, и гибнут, не доживая до своего физиологического предела.
• Продолжительность стадии личинки. Например, у муравьев, обитающих за Полярным кругом, из-за очень короткого теплого периода года личинки развиваются несколько лет, и ещё несколько лет живут взрослые муравьи.
• Температурный режим: жизнь муравьев при относительно низких температурах оказывается более продолжительной, чем у собратьев их же вида, но обитающих в более теплой местности.

У некоторых видов муравьев, не имеющих четкого подразделения на касты (например, у черных садовых или тех же фараоновых муравьев) существует определенная «карьера» в муравейнике. Новорожденный муравей сначала занимается уходом за личинками и яйцами, затем – обустройством муравейника, а под конец жизни – поиском и добычей корма.

Это очень логично – в муравейнике всегда концентрируется наибольшее количество жизнеспособных особей, а из-за высокой смертности среди фуражиров ряды последних пополняются только по мере необходимости «уже отжившими свое» особями.

Муравьи-долгожители и некоторые рекорды

Самыми долгоживущими считаются крупные тропические муравьи, жизнь которых протекает в муравейнике. Среди них - муравьи-бульдоги, у которых рабочие особи могут жить до 5 лет, а матки - до 20-22 лет.

Намного меньше живут азиатские и африканские кочевые муравьи, но они известны другими своими рекордами. Например, матка африканского черного может достигать в длину 5 см, являясь самым крупным муравьем вообще, а матка азиатского бродячего муравья может откладывать до 120 тысяч яиц в день - около 2 яиц каждую секунду. Такой плодовитостью не могут похвастаться практически никакие другие живые существа на земле.

Как живут муравьи в муравейнике

Все муравьи живут большими семьями, имеющими более или менее сложную структуру. У более примитивных муравьев нет выраженного подразделения на касты, и каждая рабочая особь может выполнять разные функции. Более эволюционно продвинутые муравьи имеют в каждой семье несколько каст, представители каждой из которых выполняют строго определенные операции.

Это интересно

Например, у муравьев-листорезов в семье насчитывается 7 каст, отличающихся друг от друга размерами и внешним видом. В сумме все муравьи выполняют 29 различных функций.

Семьи, которыми живут муравьи, могут состоять от нескольких десятков до нескольких миллионов особей. Например, у бродячих муравьев в одной семье насчитывается от 2 до 20 миллионов муравьев.

Немного о том, как живут бродячие муравьи, можно посмотреть на видео.

Захватывающее видео: охота кочевых (бродячих) муравьев

Почти все муравьи живут в муравейниках, которые они либо строят самостоятельно, либо преобразуют под них различные полости в земле, древесине, под камнями или в жилье человека. Жизнь муравьев в муравейнике отличается высочайшей организованностью и порядком.

Каждый член большой семьи четко знает свои функции и выполняет их предельно старательно. Коммуникация между насекомыми происходит с помощью химических сигналов, и новости распространяются здесь очень быстро. Например, уже через несколько минут после гибели матки об этом будет знать каждый муравей.

На видео хорошо видна жизнь муравьев в муравейнике, устроенного в специальном стеклянном формикарии:

Видео о жизни муравьев в формикарии — домашнем муравейнике

Это интересно

Бродячие муравьи - известное исключение из правил. У них нет постоянного муравейника, и они постоянно кочуют в поисках кормовых угодий. При этом в месте временной дислокации рабочие муравьи сцепляются друг с другом, захватывая челюстями тельце соседа, и образуют огромный муравейник-шар, в котором продолжает кипеть жизнь.

Муравьи живут практически по всему миру. Нет их только в Гренландии, Антарктиде и на некоторых океанических островах. Там же, где муравьи обитают, они сумели покорить практически все биотопы, населяя зону вечной мерзлоты, леса, деревья, степи и даже пустыни, в которых питаются гибнущими от зноя насекомыми. Но вне зависимости от биотопа муравейник любых муравьев представляет собой сложную структуру, в которой яйца и личинки содержатся в оптимальных для них условиях микроклимата.

Немного про жизнь муравейника в целом

Практически каждый муравейник начинается с маленькой норки или полости под камнем, в которой прячется оплодотворенная самка. Не питаясь и не показываясь на поверхности, она откладывает первые яйца и кормит первых своих помощников специальными трофическими яйцами.

И только после того, как первое потомство превратится из личинок во взрослых муравьев, самка начнет получать от них пищу. Они же начнут ухаживать за яйцами и расширять муравейник.

У многих муравьев весь мусор из муравейника складывается около выхода, и из него формируются большие кучи. Такие муравейники известны в наших лесах - они могут достигать высоты в 2 м.

Образ жизни муравьев, обитающих в северных широтах, подразумевает длительное переживание зимнего периода. В тех местностях, где под землей сохраняются положительные температуры, муравьи не впадают в спячку, но готовят на зиму запасы, и муравейник продолжает нормально жить на протяжении всей зимы. При этом самка перестает откладывать яйца, а все выходы из муравейника замуровываются.

Это интересно

Муравьи-жнецы могут собирать в муравейнике до 1 кг зерен и семян, которые используются колонией для питания в холодное время года.

Там же, где земля промерзает, муравьи могут зимовать в состоянии переохлаждения. Они и здесь ставят рекорды: личинки камчатских муравьев могут охлаждаться до минус 50°С. Разумеется, в этот период насекомые не двигаются, а их внутренние органы практически не работают.

Обычно раз в году в муравейнике выводятся половые особи, которые одновременно вылетают, роятся, спариваются, и самки после этого расползаются в поисках новых мест для муравейников. Иногда очень большая семья может разделиться, и часть её уходит в новое место организовывать новую колонию.

В целом же муравьи - пример альтруизма и полного самопожертвования на благо колонии. Каждый из них готов погибнуть, защищая муравейник от врага, и каждый всю свою короткую или долгую жизнь самоотверженно трудится. Неудивительно, что именно муравьи сегодня являются самыми многочисленными насекомыми на Земле, по количеству особей превосходя любую другую группу членистоногих.

Интересное видео: как муравьи атакуют и поедают других насекомых

Сегодня мы расскажем вам интересные факты о муравьях, которые позволят вам поближе познакомиться с этими насекомыми. Наверняка вы не знаете, сколько весит один муравей. А чем они заняты в зимние месяцы? А о том, что эти маленькие создания могут приносить пользу, известно и вовсе единицам.

Внешнее строение

Семейство муравьев насчитывает довольно большое количество видов, но всех их объединяет строение тела. Как известно, существуют рабочие муравьи, которые постоянно покидают гнездо и снуют в поисках пищи. Эти особи бескрылые, независимо от пола, и только у самок они имеются в период брачного полета. После этого особи женского пола откусывают себе крылья и становятся такими же, как остальные рабочие муравьи.

Тело этих насекомых покрыто хитиновой оболочкой и имеет следующее строение:

• голова;
• переднегрудь;
• брюшко.

Каждый отдельный вид муравьев имеет свое строение головы, на которой расположены мандибулы, предназначенные для переноса пищи, строительного материала и, конечно же, для защиты.

Глаза этих насекомых фасеточные – состоят из нескольких линз. Но не все виды муравьев зрячие. Например, муравей Дракула вовсе не имеет глаз и является абсолютно слепым. А те виды, у которых глаза есть, не способны различать предметы, а могут распознавать только движения. Некоторые из видов также реагируют на степень освещенности пространства и поляризацию света.

Коленчатые усики играют роль органов чувств – с их помощью муравей распознает запахи, улавливает вибрации и колебания воздуха, принимает и передает сигналы при непосредственном контакте с другими особями.

На заметку! Характерно, что подобные усики имеют только муравьи. Другие насекомые их лишены.

Некоторые виды «вооружены» жалом, которое располагается на конце брюшка. Оно служит муравьям как для защиты, так и для охоты.

Рассмотрим лапки

При помощи ног муравей может не только передвигаться, на самом деле они предназначены для различных функций:

• первая пара лапок оснащена своеобразными щеточками, с помощью которых насекомые чистят усики и другие лапки;
• задние ножки оснащены шпорами, которые чаще всего используются для защиты и атаки при сражениях с другими муравьями;
• на всех лапках имеются мелкие зазубрины, которые позволяют этим насекомым передвигаться по абсолютно гладким и при этом отвесным поверхностям;
  

  На заметку! Фараоновы муравьи с легкостью передвигаются по стеклу, на что не способны, например, черные тараканы.

• некоторые виды используют свои лапки для того, чтобы переплыть водные преграды. Например, муравей-бульдог способен преодолеть лужу шириной в 15 см.

Особенности размножения

Теперь следует рассмотреть, как размножаются муравьи. Этот процесс имеет огромную эффективность. Дело в том, что потомство производит одна самка, которая называется маткой. Она постоянно находится в гнезде, откладывая яйца и ухаживая за ними. Кроме нее, вокруг будущего потомства находятся самцы. Часть из них является рабочее силой, которая время от времени покидает гнездо, чтобы найти пищу; вторая часть просто «присматривает» за яйцами, уберегая их от врагов. В муравейнике помимо матки находятся и другие самки, но они не способны размножаться и являются такой же рабочей силой, как и самцы.

Один раз в год из куколок появляются молодые самки и самцы, которые могут спариваться. В период брачного полета они окрыленные, но сразу же после оплодотворения особи женского пола покидают гнездо и стараются найти новое место для создания своего муравейника. Чтобы обеспечить себя пищей новоиспеченная матка отгрызает себе крылья.

Домашние муравьи ведут себя несколько иначе. Молодые матки не организуют новые гнезда, а создают своеобразные «колонии». При этом расползаются они по новым территориям лишь после того, как в «родном» муравейнике становится слишком тесно. После «расселения» между главным и дочерними гнездами постоянно поддерживается прочная связь. Подробнее познакомиться с устройством муравейника можно в статье .

Важно! По этой причине вывести домашних муравьев становиться довольно сложно. Ведь необходимо обнаружить все муравейники, чтобы полностью уничтожить колонию насекомых.

В гнездах домашних муравьев существуют как рабочие особи, так и разведчики, которые к первым относятся «не с самым глубоким уважением», а воспринимают скорее, как емкости с семенным материалом. Пока площадь муравейника позволяет вмещать всех присутствующих, находящиеся в нем матки враждебности друг к другу не проявляют. Хотя самцы могут даже уничтожить некоторых из них, чаще всего тех, кто откладывает мало яиц.

Муравьиный вес

Сколько весит муравей? Ответ на этот вопрос будет зависеть исключительно от вида насекомого:

• наши «родные» рыжие и черные муравьи имеют вес от 5 до 7 мг;
• домашний фараоновый муравей является самым легким – 1-2 мг;
• муравей-пуля – самый тяжелый и весит около 90 мг;
• а масса матки африканского бродячего муравья может достигать 10-ти г.

Но более всего удивляет то, что общая масса всех муравьев, живущих на планете, равна массе всего человечества, а это ни много ни мало 1 000 000 000 тонн! И если верить подсчетам ученых, то на одного человека приходится 10 000 000 муравьев.

Муравьиная зимовка

Как вы думаете, что делают муравьи зимой? Спят – ответят многие. Нет, вы ошибаетесь. Их жизнь продолжает «кипеть». Единичные виды впадают в состояние диапаузы, когда внутренние органы насекомых снижают свою работу, но при этом полностью не останавливают ее.

Зимние месяцы муравьи проводят в тех же муравейниках, в которых у них происходит и период активности. А чтобы морозный воздух не проникал внутрь, насекомые тщательно заделывают входы сухими листьями. Иногда они опускают в нижний «отсек» гнезда, где поддерживается более теплая температура.

Во время зимовки муравьи малоподвижны и питаются не так часто. Но если в гнезде есть личинки, то взрослые особи сохраняют свою активность в полной мере и выкармливают потомство. Кроме того, из-за колебаний температур верхние слои муравейника периодически промокают и муравьи постоянно вынуждены переносить пищевые запасы в сухие отсеки.

На заметку! При суровых климатических условиях, например, в северных регионах, муравьи способны переносить особо низкие температуры. Так у личинок, зимующих на Колыме, была зафиксирована температура тела, составляющая -58°С. Этот показатель является наименьшим для насекомых вообще.

Некоторые виды муравьев, у которых нет диапаузы, вынуждены сохранять свою активность на протяжении всей зимы. Чтобы выжить, они запасаются пищей в осенние месяцы, которой должно хватить до оттепели. Рабочая сила в это время занимается ремонтом гнезда и старается сохранить микроклимат.

Личинкам таких видов муравьев для роста требуется белковая пища, которую в условиях зимы добыть невозможно. До прихода холодов они развиваются до состояния взрослых особей и потом отправляются зимовать. А с наступлением весны, когда доступ к белковой пище открывается, матка начинает производить новое потомство.

Польза маленьких насекомых

А вы знаете, чем полезны муравьи? На самом деле, эти крохотные насекомые выполняют множество труднейших экологических функций и способны оказать неоценимую услугу человеку.

Для природы

1. Принимают активное участие в регулировании количества вредных насекомых, попросту поедая их личинок.
   

   Интересный факт! За один только сезон, благодаря одному муравейнику, уничтожается от 100 000 до 1 000 000 насекомых-вредителей.

2. Способствуют распространению растений. Как известно, муравьи постоянно носят пищу для матки и чаще всего в этой роли выступают семена растений. Но далеко не весь «улов» рабочим удается дотащить до гнезда. А утерянная часть попросту прорастает.
3. Помогают цветам в опылении. Муравьи – это сладкоежки, которые любят насладиться нектаром, и как следствие, на своих лапках они переносят пыльцу с одного цветка на другой.
4. Повышают плодородность почв. Прокладывая подземные ходы, насекомые рыхлят землю, насыщают ее кислородом и обогащают органическими соединениями и минеральными веществами.

Теперь вы понимаете, почему муравьи, считаются санитарами леса.

(0)
Насекомые не имеют легких, но как они дышат?
Насекомые не имеют легких, но как они дышат? До настоящего времени думали, что они дышат путем пассивного дыхания через поры внешнего покрова. Но оказывается процесс дыхания у них происходит по настоящему, с затрачиванием усилий, и делают они это используя крошечные воздушные мешочки, об истинном значении которых в их организме раньше никто даже не знал.

Дыхательные каналы, называемые еще трахейными, соединяются с крошечными воздушными отверстиями на внешнем хитиновом покрытии насекомого. В течение многих десятилетий, ученые думали, что воздух пассивно проникает через эти отверстия. Тогда исследователи предположили, что крошечные воздушные мешочки около крыльев насекомых, ног и брюшка, они используют, чтобы накапливать воздух внутри тела.

Но остальная часть тела насекомого твердая, и никто не думал, что неподвижное твердое тело способно перекачивать намного больше воздуха. Вестнит обнаружил, что насекомые сжимают воздушные каналы по всему телу, чтобы затем расслабив их, они могли всосать воздух. Это очень похоже на процесс дыхания легкими у высших животных, только у насекомых не два легких, а множество мелких по всему телу.

Самое примечательное, что столь важные результаты в оценке жизнедеятельности насекомых были получены чисто случайно. Раньше никто не додумывался использовать рентгеновские установки для анализа работы их внутренних органов. И вот однажды доктор физики Аргонской Национальной Лаборатории Ва-Кит Ли искал новые способы использовать синхротрон. Когда он поместил мертвого муравья под машину, он увидел четкие детальные изображения его органов.

Подключив группу ученых во главе с Вестнитом, он начал помещать уже живых насекомых в синхротрон, и бомбардировать их высокими дозами радиации, чтобы получить захватывающие по качеству изображения работы их внутренних органов. Причем это проделать можно было и раньше, еще несколько десятков лет назад. Но никто раньше так и не додумался осуществить симбиоз физики и биологии и заглянуть внутрь тела насекомых, хотя возможность для этого была. Вот как важно комбинировать разные направления науки, чтобы осуществить прорыв в каком-то направлении!

Ученые надеются использовать синхротрон, чтобы и дальше исследовать процессы того, как насекомые едят и как функционируют сложные сердца у жуков.