النمل القاطع للأوراق: مزارعو الطبيعة الصغار

نمل قاطع الأوراق كائنات صغيرة لكنها قوية التأثير في النظام البيئي. يعيش هذا النمل في غابات أمريكا الوسطى والجنوبية، وله أحد أكثر الأنظمة الاجتماعية تطورًا في مملكة الحيوان. وما يميزه هو سلوكه الزراعي؛ فعلى عكس معظم الحيوانات، يزرع غذاءه بنفسه. الزراعة شكل متخصص من التكافل التبادلي، تطور لدى أربع مجموعات حيوانية فقط: البشر، وخنافس اللحاء، والنمل الأبيض، والنمل (وربما أسماك الدامسل). ويحقق نمل قاطع الأوراق ذلك بجمع الأوراق واستخدامها لزراعة الفطريات التي تصبح مصدر غذائه الأساسي. وتُعرف هذه الممارسة الزراعية باسم «زراعة الفطريات»، وهي نادرة للغاية في عالم الحيوان، ما يجعل نمل قاطع الأوراق موضوعًا شيقًا للعلماء. 

مثل المزارعين البشر، يتبع نمل قاطع الأوراق نظامًا معقدًا لصيانة حدائقه. وتضم أعشاشه حجرات مختلفة تُنجز فيها مهام متنوعة، من تخزين الأوراق إلى زراعة الفطريات. وقد مكّنت هذه الزراعة الفريدة نمل قاطع الأوراق من الازدهار، وجعلته ذا أهمية بيئية وجزءًا أساسيًا من النظم البيئية للغابات.

زراعة الفطريات: الزراعة الفريدة لدى النمل

أكروميرمكس فيرسكلور (نملة الصحراء قاطعة الأوراق) تقطع الأوراق

لنمل قاطع الأوراق علاقة تكافلية مع الفطريات التي يزرعها، أي إن النمل والفطريات يستفيدان من هذه الشراكة. يجمع النمل الأوراق الطازجة ويعيدها إلى أعشاشه، ثم يستخدمها «لتغذية» الفطريات. ويمضغ النمل الأوراق ليحوّلها إلى عجينة تشبه النشارة، فيوفر للفطر وسطًا مثاليًا للنمو. وفي المقابل، ينتج الفطر تراكيب خاصة يستطيع النمل أكلها، فتزوده بالعناصر الغذائية الأساسية.

فطريات نمل قاطع الأوراق وخيوطها الفطرية (حقوق الصورة: شون أ. ستيفان)

مثلما يعتني المزارعون بمحاصيلهم، يعمل نمل قاطع الأوراق باستمرار على حماية حدائقه الفطرية وصيانتها. ويراقب محاصيله بعناية للكشف عن أي أمراض أو آفات، ويزيل كل ما قد يضر بالفطر. يشبه هذا النظام الزراعة البشرية بطرق مدهشة: فبينما يزرع البشر محاصيلهم ويسمدونها ويحمونها لضمان إمداد مستقر بالغذاء، يفعل نمل قاطع الأوراق الشيء نفسه مع الفطريات. وقد حقق هذا التعاون بين النمل والفطريات نجاحًا كبيرًا، حتى إنه أتاح لنمل قاطع الأوراق إنشاء مستعمرات شاسعة وأصبح من أكثر أنواع النمل هيمنة في بيئته.

بنية مستعمرة نمل قاطع الأوراق

مستعمرة نمل قاطع الأوراق مجتمع منظم للغاية، لكل نملة فيه دور محدد. ولكل مستعمرة ملكة، وهي أكبر النملات والوحيدة التي تضع البيض، مما يضمن نمو المستعمرة.

ملكات أكروميرمكس ذات نقوش بارزة للغاية

تنقسم العاملات إلى طبقات، لكل منها دور فريد في الحفاظ على المستعمرة.

• الباحثات عن الطعام مسؤولات عن جمع الأوراق من خارج العش. يقطعن أجزاءً من الأوراق ويحملنها عائدات، مشكّلات مسارات مذهلة تؤدي إلى العش ومنه.
• البستانيات يعتنين بحدائق الفطريات داخل العش. يمضغن الأوراق التي تجلبها الباحثات عن الطعام ويضعنها بعناية لتغذية الفطريات.
• الجنود يدافعون عن العش ويحمون الباحثات عن الطعام. وهم أكبر حجمًا وأقوى، ومستعدون لصدّ المفترسات والمستعمرات المنافسة.

 مواجهة بين نملة قاطعة الأوراق الملساء (Atta laevigata) وطابور من النمل الأبيض الباحث عن الطعام (حقوق الصورة: توماز دي كارفاليو كايادو)

يشبه هذا التقسيم للعمل التنظيم الاجتماعي في المجتمعات البشرية، حيث يتولى الأفراد أدوارًا متخصصة للإسهام في المجتمع. وكما يعتمد البشر على العمل الجماعي والتعاون، تعتمد كل طبقة من النمل في مستعمرة قاطعات الأوراق على الطبقات الأخرى من أجل البقاء. ويُعد هذا التنظيم الاجتماعي المتطور مفتاح نجاحها كنوع، ومن الأسباب الرئيسية التي تدفع العلماء إلى مقارنة مجتمعات نمل قاطع الأوراق بالمجتمعات البشرية.

الأصول التطورية لنمل قاطع الأوراق

يمكن تتبّع تطور نمل قاطع الأوراق إلى نحو 66 مليون سنة مضت، بعد الانقراض الجماعي الذي أنهى عصر الديناصورات. في الأيام التي أعقبت انقراض الديناصورات، كان الطعام شحيحًا، باستثناء أنواع معينة من الفطريات التي واصلت النمو في البيئة التي أعقبت الكارثة. استطاع بعض النمل، المعروف باسم الأتينيات، أكل هذه الفطريات، وتطوّر تدريجيًا لديه نمط جديد من الزراعة.

لا يزال كثير من النمل الميرميسيّ في قبيلة أتينّي، المرتبطة بنمل قاطع الأوراق، يُضمّن الفطر في غذائه (ماري جين إيبس. كلينت بينيك)

بدأت أقدم أسلاف هذا النمل، المعروفة باسم «قاطعات الأوراق الدنيا»، ممارسة الزراعة هذه بجمع بقايا النباتات، مثل الأوراق والأغصان، واستخدامها لزراعة فطريات من مجموعة ليوكوكوبرينيا (المعروفة أيضًا باسم «فطر المظلة»). اعتمد هؤلاء المزارعون الأوائل على النفايات العضوية بدلًا من النباتات الطازجة لإدامة حدائقهم. لكن بعض أنواع النمل طوّرت بمرور الوقت أساليب جديدة لتحسين زراعة الفطريات.

 

سايفوميرمكس.بعض أنواع قاطعات الأوراق الدنيا تنمّي فطرها على شكل كتل من الخميرة، بينما تنمّيه أنواع أخرى على شكل ميسيليوم (كما في الصورة)

بعض أنواع النمل من جنس سايفوميرمكس (من فصيلة قاطعات الأوراق الدنيا) تُنشئ أعشاشًا هوائية تغطيها نباتات هوائية

أدى تحول رئيسي إلى ما يسميه العلماء «الزراعة العليا»، إذ بدأ النمل بزراعة نوع مختلف من الفطريات لا يستطيع البقاء إلا داخل مستعمراته. وعلى خلاف فطريات أسلافه، كوّنت هذه الفطريات تراكيب خاصة تُسمى الغونغيليديا، غنية بالمغذيات ومخصصة لتغذية النمل.

أكثر المزارعين تطورًا ضمن هذه القبيلة هم «نملات قاطعات الأوراق»، التي تضم جنسي Atta وAcromyrmex. وطوّرت هذه النملات قدرة مذهلة على قطع الأوراق والأزهار الطازجة، في قفزة كبيرة مكّنتها من زراعة حدائقها الفطرية على نباتات مقطوعة حديثًا وغنية بالمغذيات، بدلًا من المواد المتحللة. ويمكن لمستعمرة واحدة من نملات قاطعات الأوراق، تضم ملايين العاملات، أن تستهلك كمية من المواد النباتية تضاهي ما يستهلكه حيوان ثديي كبير، ما يجعل أثرها البيئي شبيهًا بأثر العواشب الكبيرة. وقد لوحظ أن هذه النملات تنشئ مزارع جوفية معقدة ذات أنظمة تهوية متطورة، ما يوضح مدى تطور ممارساتها الزراعية.

نملات Atta mexicana، أو النمل المكسيكي قاطع الأوراق، تحمل مواد نباتية إلى عشها (حقوق الصورة: Jake Nitta)

ومن اللافت أن مجموعات مختلفة ضمن قبيلة Attini، مثل النمل الذي يزرع فطر المرجان والنمل الذي يزرع الخميرة، طوّرت أيضًا أساليبها الزراعية الفريدة. ونشأ كل نظام بينما تكيف النمل مع ضغوط بيئية وحيوية مختلفة.

بوجه عام، تُظهر نملات قاطعات الأوراق وأقاربها قدرة الحشرات المذهلة على التكيف والابتكار بمرور الوقت. وتشبه زراعتها الزراعة البشرية من بعض النواحي، ما يعكس فكرة أن الاحتياجات المتشابهة قد تدفع أنواعًا مختلفة إلى حلول متقاربة، حتى إن فصل بينها ملايين السنين.

لنملات قاطعات الأوراق بصمة كربونية

تؤدي نملات قاطعات الأوراق دورًا مهمًا في نظامها البيئي. فمن خلال تقطيع الأوراق وإطعام محاصيلها الفطرية بها، تسهم في عملية التحلل، ما يساعد على إعادة تدوير المغذيات إلى التربة. ويعزز هذا النشاط نمو النباتات، ويدعم صحة الغابات، ويساعد على الحفاظ على التنوع الحيوي.

نملة تشاكو قاطعة الأوراق (Atta vollenweideri) عند فتحات التهوية (حقوق الصورة: Marcela Cosarinsky, Flavio Roces)

بالإضافة إلى ذلك، تؤثر نملات قاطعات الأوراق في أنواع النباتات التي تنمو في موطنها. فمن خلال انتقاء أوراق نباتات معيّنة، تشكّل بصورة غير مباشرة الغطاء النباتي المحيط بها. يهتم العلماء بهذا التأثير لأنه يوضح كيف يمكن لنوع واحد أن يُحدث آثارًا واسعة النطاق في بيئته، على غرار تأثير الممارسات الزراعية البشرية في تشكيل المناظر الطبيعية.

يلعب نمل قاطع الأوراق، ولا سيما المنتمي منه إلى جنس Atta، دورًا مفاجئًا في انبعاثات غازات الدفيئة في الغابات الاستوائية. وبصفته مهندسًا للنظام البيئي، يغيّر هذا النمل بيئته من خلال إنشاء أعشاش كبيرة ومعقدة وتكويمات للمخلفات، ما يؤثر في تكوين التربة وتبادل الغازات مع الغلاف الجوي. وقد أظهرت دراسات في غابات الإقليم المداري الجديد، مثل الدراسات التي تناولت Atta cephalotes في كوستاريكا، أن هذه الأعشاش وتكويمات المخلفات تغيّر ديناميات CO₂ في التربة، ما يؤدي إلى انبعاثات ملحوظة من CO₂ وحتى N₂O (أكسيد النيتروز).

 

غالبًا ما تحيط أوراق شجرة الحديد بأعشاش نمل قاطع الأوراق الصحراوي (حقوق الصورة: Harrison Elkins)

في الظروف الرطبة، غالبًا ما تحدّ التربة الطينية الغنية بالطين في المناطق الاستوائية من حركة CO₂، ما يؤدي إلى ارتفاع تركيزاته تحت الأرض. لكن أعشاش نمل قاطع الأوراق، بشبكات أنفاقها وحجراتها الممتدة، تشكّل مسارات تساعد على إطلاق CO₂ من التربة إلى الغلاف الجوي. ونظام التهوية في هذه الأعشاش فعّال للغاية، إذ تطلق فتحاتها CO₂ بمستويات تفوق تلك المنبعثة من التربة خارج الأعشاش بعشرات الآلاف من المرات.

لا يقتصر تأثير نمل قاطع الأوراق على انبعاثات غازات الدفيئة على CO₂. فتكوّمات مخلفاته، التي تتراكم فيها المواد النباتية المتحللة والكتلة الحيوية الفطرية والنمل الميت، تُنشئ بؤرًا للنفايات الغنية بالنيتروجين. وإضافة إلى CO₂، تطلق هذه التكوّمات مستويات كبيرة من N₂O، وهو غاز دفيئة قوي. 

نمل قاطع الأوراق يزيل الأعشاب من حدائقه

من أكثر الأمور إثارة للاهتمام بشأن نمل قاطع الأوراق طريقة تواصله وتنظيمه للمهام المعقدة. يستخدم نمل قاطع الأوراق إشارات كيميائية تُسمى الفيرومونات للتواصل. وتساعده هذه الإشارات على تحديد المسارات المؤدية إلى مصادر الأوراق والعائدة منها، ما يتيح للنمل الآخر اتباعها. ويُعد هذا العمل الجماعي ضروريًا عند نقل كميات كبيرة من الأوراق والعناية بالحدائق الفطرية.

يمارس نمل قاطع الأوراق أيضًا النظافة لمنع البكتيريا الضارة والآفات من غزو حدائقه الفطرية. وتعتمد زراعة نمل الأتين على شراكة مدهشة مع كائنات حية أخرى. ويقوم نظام الزراعة لديه على علاقة تكافلية (منفعة متبادلة) مع الفطريات التي يزرعها ونوع من البكتيريا، Pseudonocardia، ينمو على أجسام النمل.

الطبقة البيضاء على نمل قاطع الأوراق هي طبقة من بكتيريا Pseudonocardia ، التي تهاجم Escovopsis، وهو فطر و«عشب ضار» بالنسبة إلى نمل قاطع الأوراق.

تنتج هذه البكتيريا مضادات حيوية تحمي المحاصيل الفطرية من فطر طفيلي ضار، Escovopsis. وتعكس هذه العلاقة التكافلية «رباعية الأطراف» - بين النمل وفطره وبكتيرياه الواقية والفطر الطفيلي - مستوى استثنائيًا من التطور المشترك، إذ تطور كل نوع جنبًا إلى جنب مع الأنواع الأخرى على مدى ملايين السنين.

في المستعمرات الناضجة، يمكن ملاحظة طبقة شمعية بيضاء على أجسام نمل قاطع الأوراق. وتتكون هذه الطبقة الشمعية من بكتيريا Pseudonocardia التي تتعاون مع النمل للقضاء على Escovopsis. ويشبه ذلك استخدام المزارعين البشر للمبيدات الحشرية لحماية محاصيلهم. وتُعد جهود نمل قاطع الأوراق في الحفاظ على النظافة ضرورية لإبقاء مصدر غذائه صحيًا ووفير الإنتاج.

راكبو الأوراق وحراسها من النمل قاطع الأوراق

ركوب الأوراق لدى نمل قاطع الأوراق سلوك مثير للاهتمام، إذ يركب النمل العامل الصغير، المسمى «مينيما»، فوق الأوراق التي يحملها النمل العامل الأكبر حجمًا عائدًا بها إلى العش. 

يُعد الدفاع ضد الذباب الطفيلي الصغير الذي يُسمى ذباب الفوريد أحد أسباب سلوك الركوب هذا. فمن المعروف أن ذباب الفوريد يهاجم النمل الأكبر حجمًا الذي يحمل الأوراق بوضع البيض عليه، وإذا فقس البيض، تتغذى اليرقات على النملة. ويقوم النمل الصغير الراكب بدور الحارس، إذ يطرد هذا الذباب قبل أن يتمكن من مهاجمة النملة العاملة الأكبر التي تحمل الورقة. وقد لاحظ العلماء أن سلوك الركوب يحدث بوتيرة أكبر في المستعمرات التي يشكل فيها ذباب الفوريد مشكلة أكبر. بل إن بعض أنواع النمل تزيد عدد النمل الراكب عندما تشعر بوجود ذباب الفوريد بالقرب منها، ما يدل على أن وجود هذا الذباب قد يؤدي دورًا كبيرًا في حدوث سلوك الركوب.

نمل قاطع الأوراق وراكبو الأوراق

يرتبط سبب آخر للركوب بتنظيف الأوراق. فأثناء الركوب عليها، ينظف النمل الصغير سطح الورقة أحيانًا، وربما يزيل الفطريات الضارة أو الأوساخ التي قد تعيق مزارع الفطر لديه. وقد يضيف أيضًا إنزيمات إلى الأوراق تساعد الفطر في المزرعة على النمو بشكل أفضل، ما يعزز صحة المستعمرة عمومًا.

أخيرًا، يعتقد العلماء أن ركوب النمل مرتبط بالتغذي على العصارة. يحصل نمل قاطع الأوراق على معظم غذائه من الفطر الذي يزرعه، لكن الأوراق نفسها تفرز العصارة أيضًا عند قطعها. ومن خلال الركوب على الأوراق، يستطيع النمل الصغير التغذي على هذه العصارة، والحصول على عناصر غذائية إضافية وترطيب خلال رحلات البحث عن الغذاء. وقد تساعد هذه التغذية الإضافية النمل الراكب على البقاء نشيطًا ومفعمًا بالطاقة بينما يحمي الأوراق وينظفها.

من المرجح أن تسهم هذه الأسباب المحتملة - الحفاظ على الطاقة، وتنظيف الأوراق، والدفاع ضد ذباب الفوريد، والتغذي على العصارة - جميعها بطرق مختلفة في سلوك الركوب، ما يجعله تكيفًا متعدد الاستخدامات ومفيدًا لنمل قاطع الأوراق. يوضح هذا السلوك كيف يمكن حتى للتصرفات الصغيرة أن تؤدي دورًا كبيرًا في بقاء الأنواع، وليس سوى مثال واحد على الاستراتيجيات المعقدة التي طوّرها نمل قاطع الأوراق للتعامل مع تحديات بيئته.

الطرق السريعة لنملات قاطعات الأوراق

نملات قاطعات الأوراق بنّاءات ماهرات في عالم الحشرات، إذ تنشئ مسارات تعمل كالطرق السريعة عبر الغابة. وقد تمتد هذه المسارات مئات الأمتار، وتربط أجزاءً مختلفة من الأراضي الشاسعة التابعة للمستعمرة، مما يتيح لآلاف النملات نقل الأوراق إلى مزارعها تحت الأرض. وعلى خلاف الطرق البشرية التي تتطلب تخطيطًا ومعدات بناء، تُنشأ مسارات النملات وتُصان بالكامل عبر سلوكيات بسيطة تمارسها نملات منفردة تعمل معًا من دون خطة مفصلة.

مسار نملات قاطعات الأوراق عبر طبقة الشجيرات السفلى (حقوق الصورة: Beatrice Murch)

عندما تصادف النملات شيئًا يسد الطريق، مثل غصين أو ورقة، فقد تزيله أو تلتف حوله. ويبدو أن بعض النملات تتصرف كما لو كانت مكلّفة بإخلاء المسار، بينما تواصل نملات أخرى حمل الأحمال، فيصبح الطريق مع مرور الوقت أكثر وضوحًا وسلاسة.

لدى كل نملة احتمال أساسي لإزالة العائق عند مواجهته، ومع مرور الوقت تؤدي هذه الجهود الفردية إلى مسارات عريضة وخالية من العوائق تفيد المستعمرة بأكملها. ومن دون إشارات معقدة أو تخطيط، تتضافر سلوكيات النملات لتنشئ شبكة منظمة وفعالة.

طريق سريع لنملات قاطعات الأوراق (حقوق الصورة: Dennis Tang)

كما تُعامل العوائق المختلفة بطرق مختلفة؛ فكثيرًا ما تُتجاهل الأجسام المسطحة الملقاة على المسار، بينما تُزال عادةً الأشياء المنتصبة أو التي تعترض الطريق. وأحيانًا تُنقل أشياء مثل شرائط الورق المعالجة بمواد سكرية إلى داخل العش، مما يشير إلى أن النملات قد تستجيب للرائحة والمذاق حين تقرر ما إذا كانت ستزيح شيئًا عن الطريق أم تتجاهله.

من خلال الحفاظ على هذه المسارات، تنجح النملات في التنقل بكفاءة بين مصادر الغذاء وعشها. وتوفر الطرق السريعة التي تشقها الوقت والطاقة، مما يسهّل على المستعمرة نقل الكميات الهائلة من الأوراق التي تحتاج إليها لمزارع الفطريات تحت الأرض. وتعمل نملات قاطعات الأوراق بلا كلل على هذه الطرق، لتُظهر كيف يمكن لسلوكيات الأفراد أن تنشئ هياكل واسعة النطاق دون خطط مفصلة أو تواصل مباشر.

الخاتمة

تتميّز نملات قاطعات الأوراق حقًا في عالم الحشرات. فنمط حياتها الزراعي، وبنيتها الاجتماعية المعقدة، وتأثيرها البيئي يجعلها من أكثر الأنواع إثارةً للاهتمام في الطبيعة. ومن خلال دراسة نملات قاطعات الأوراق، يتعلم العلماء المزيد عن التطور والزراعة والتنظيم الاجتماعي. ويقدم هؤلاء المزارعون الصغار رؤى تساعدنا على فهم الاستدامة والتعاون بصورة أفضل، وهما مبدآن أساسيان للنمل والمجتمع البشري على حد سواء.

نملة قاطعة أوراق صحراوية مع برعم زهرة

في مجتمعاتها المعقدة والصغيرة، تُظهر نملات قاطع الأوراق كيف يمكن للتعاون وتقسيم العمل والاستخدام الفعال للموارد أن يقود إلى النجاح. وتذكّرنا هذه النملات، رغم صغر حجمها، بأن العمل معًا واحترام بيئتنا مفتاحان للازدهار في أي نظام بيئي.

قراءات إضافية

Bochynek, T., Burd, M., Kleineidam, C., و Meyer, B. (2019). بناء البنية التحتية دون تبادل المعلومات: آلية إزالة المسارات لدى نمل قاطع الأوراق atta. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences، 286(1895)، 20182539. https://doi.org/10.1098/rspb.2018.2539

Fernandez‐Bou, A. S., Dierick, D., Swanson, A. C., Allen, M. F., Alvarado, A. G., Artavia‐León, A., Carrasquillo‐Quintana, O., Lachman, D. A., Oberbauer, S., Pinto‐Tomás, A. A., Rodríguez‐Reyes, Y., Rundel, P., Schwendenmann, L., Zelikova, T. J., و Harmon, T. C. (2019). دور المهندس البيئي، نملة قاطع الأوراق atta cephalotes، في الديناميات المشتركة للتربة في غابة مطيرة استوائية رطبة. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences، 124(2)، 260–273. https://doi.org/10.1029/2018jg004723

Halboth, F., و Roces, F. (2017). بناء أبراج التهوية لدى نمل قطع الأوراق atta vollenweideri: تؤثر مستويات ثاني أكسيد الكربون في أنفاق العش، وليس تدفق الهواء أو رطوبته، في بنية الأبراج. PLOS ONE، 12(11). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0188162

العاملات والملكات من نمل قاطع الأوراق: اسأل عالم أحياء. العاملات والملكات من نمل قاطع الأوراق | اسأل عالم أحياء. (د.ت.). https://askabiologist.asu.edu/leafcutter-castes 

موظفو مكتبة San Diego Zoo Global. (د.ت.). أدلة المكتبة: نملة قاطعة الأوراق (Atta Cephalotes) - ورقة معلومات: السلوك والبيئة. السلوك والبيئة - ورقة معلومات عن نملة قاطعة الأوراق (Atta cephalotes) - أدلة المكتبة لدى International Environment Library Consortium. https://ielc.libguides.com/sdzg/factsheets/leafcutter-ant/behavior 

Soper, F. M., Sullivan, B. W., Osborne, B. B., Shaw, A. N., Philippot, L., و Cleveland, C. C. (2019). يُنشئ نمل قاطع الأوراق بؤرًا ساخنة كبيرة لأكسيد النيتروز في الغابات الاستوائية. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences، 286(1894)، 20182504. https://doi.org/10.1098/rspb.2018.2504