مورچه‌ها به لطف آناتومی تخصص‌یافته‌شان از موفق‌ترین و سازگارترین موجودات روی زمین هستند. همه بخش‌های بدنشان در گذر زمان برای بقا، همکاری و نقش‌های منحصربه‌فرد آن‌ها در کلنی‌هایشان تکامل یافته‌اند. این مقاله آناتومی خارجی و داخلی مورچه را شرح می‌دهد و مروری بر بخش‌های گوناگون بدن آن و چگونگی کمک این بخش‌ها به مورچه‌ها برای انجام وظایف ضروری ارائه می‌کند.
آناتومی خارجی مورچه
آناتومی خارجی مورچه از سه بخش اصلی بدن تشکیل شده است: سر، مزوزوما یا آلتی‌ترانک (که به آن قفسه سینه نیز می‌گویند) و متازوما (که اغلب گاستر یا شکم نامیده می‌شود).
هر بخش اجزا و کارکردهای متفاوتی دارد که به مورچه‌ها امکان می‌دهند با محیط اطرافشان تعامل کنند، غذا گرد آورند، ارتباط برقرار کنند و از کلنی خود دفاع کنند.
1. سر
اندام‌های حسی مورچه در سر آن قرار دارند. این اندام‌ها به مورچه‌ها امکان می‌دهند محیط را بکاوند، خطر را تشخیص دهند، غذا پیدا کنند و با مورچه‌های دیگر ارتباط برقرار کنند. بخش‌های اصلی سر مورچه شامل شاخک‌ها، چشم‌ها، آرواره‌ها و ساختار ویژه‌ای به نام کلیپئوس است.
- شاخک‌ها: مورچه‌ها دو شاخک بندبند روی سرشان دارند که برای بوییدن، لمس اشیا و برقراری ارتباط از آن‌ها استفاده می‌کنند. شاخک‌ها نسبت به پیام‌های شیمیایی یا فرومون‌ها بسیار حساس‌اند؛ مورچه‌ها از این پیام‌ها برای شناسایی یکدیگر، علامت‌گذاری مسیرهای منتهی به غذا و هشدار دادن استفاده می‌کنند. شاخک‌ها همچنین می‌توانند لرزش‌ها را حس کنند و به مورچه‌ها در شناخت محیط اطرافشان کمک کنند.
سر Rhytidoponera victoriae؛ به چشم‌های مرکب توجه کنید
- چشم‌های مرکب: چشم‌های مرکب مورچه‌ها از تعداد زیادی واحد کوچک به نام اوماتیدیوم تشکیل شده‌اند و میدان دید گسترده‌ای به آن‌ها می‌دهند. بااین‌حال، برخلاف چشم انسان، چشم‌های مرکب نمی‌توانند جزئیات را با وضوح ببینند. مورچه‌ها برای درک محیط اطرافشان بیش از چشم‌ها به شاخک‌هایشان تکیه می‌کنند. در بسیاری از مورچه‌های کارگر، چشم‌های مرکب کوچک‌ترند، زیرا تمرکز اصلی آن‌ها بر انجام وظایف داخل کلنی است، نه دیدن فواصل دور.
- آرواره‌ها: این‌ها آرواره‌های بزرگ و قدرتمند مورچه هستند. مورچه‌ها از آرواره‌هایشان برای کارهای مختلفی مانند حمل غذا، حفر لانه و مقابله با شکارچیان استفاده می‌کنند. برخی مورچه‌ها آرواره‌های بسیار نیرومندی دارند که می‌توانند مواد سخت را ببرند یا حتی از آن‌ها در برابر تهدیدها دفاع کنند.
- کلیپئوس: کلیپئوس بخشی صاف از اسکلت بیرونی مورچه است که در جلوی سر و درست بالای دهان قرار دارد. این بخش به هدایت غذا به داخل دهان کمک می‌کند و می‌تواند آرواره‌ها را بسته نگه دارد؛ قابلیتی که در برخی رفتارهای دفاعی یا حفاری مفید است.
2. مزوزوما (قفسه سینه)
مزوزوما بخشی از بدن است که ماهیچه‌های مورد استفاده مورچه‌ها برای حرکت را در خود جای داده است. گاهی به آن سینه می‌گویند، هرچند بخشی از ساختاری را نیز در بر می‌گیرد که در مورچه‌ها «آلیتُرَکس» نامیده می‌شود. پاها و بال‌ها (در برخی مورچه‌ها) به این بخش از بدن متصل‌اند.
- پاها: مورچه‌ها شش پای بندبند دارند که تعادل و تحرک فوق‌العاده‌ای به آن‌ها می‌دهد. هر پا چندین بند دارد که امکان انعطاف‌پذیری را فراهم می‌کنند. در انتهای هر پا چنگال‌هایی به نام تارس قرار دارد که به مورچه‌ها کمک می‌کنند از سطوح بالا بروند و به آن‌ها بچسبند. پاها در مورچه‌های کارگر که بیشتر جابه‌جایی‌ها و جست‌وجوی غذا برای کلونی را انجام می‌دهند، به‌ویژه تکامل‌یافته‌اند.
ملکه‌ها و مورچه‌های نر اغلب بال دارند (اعتبار تصویر: Benjamin Burgunder)
- محل اتصال بال‌ها: اگرچه بیشتر مورچه‌ها بی‌بال‌اند، مورچه‌های زادآور مانند ملکه‌ها و نرها برای پرواز جفت‌گیری، بال درمی‌آورند. در این پروازها، ملکه‌ها و نرها برای جفت‌گیری کلونی را ترک می‌کنند. پس از جفت‌گیری، مورچه ماده (ملکه) بال‌هایش را می‌اندازد و کلونی تازه‌ای ایجاد می‌کند، درحالی‌که نرها معمولاً اندکی پس از پرواز می‌میرند. کارگرها، یعنی مورچه‌هایی که معمولاً می‌بینید، بی‌بال‌اند.
Polyrachis armata (مورچه‌های خاردار) به‌خاطر خارهای بزرگ پروپودئوم و پتیول خود شناخته می‌شوند (اعتبار تصویر: Martin Ho)
- خارهای پروپودئوم: خارهای پروپودئوم جفتی از زائده‌های خاردار یا نوک‌تیز هستند که روی پروپودئوم، بخش عقبی مزوزوما (بخش میانی بدن) مورچه، قرار دارند. همه گونه‌های مورچه این خارها را ندارند، اما در گونه‌هایی که دارای آن‌ها هستند، این خارها ممکن است سازگاری دفاعی باشند و با دشوارتر کردن گرفتن مورچه، شکارچیان را دور کنند.
۳. پتیول (کمر)
شکل پتیول اغلب برای شناسایی مورچه‌ها به کار می‌رود. شکل‌های خاص پتیول انعطاف‌پذیری و توانایی نیش‌زدن بیشتری فراهم می‌کنند.
پتیول بخش کوچکی و باریکی است که مزوزوما (بخش میانی) را به گاستر (بخش عقبی) بدن مورچه وصل می‌کند. در بیشتر مورچه‌ها، پتیول از یک یا دو بخش تشکیل شده که «کمر» را شکل می‌دهند و به مورچه‌ها ظاهر متمایزشان را می‌بخشند. این ساختار نقش مهمی در انعطاف‌پذیری و حرکت دارد و به مورچه‌ها امکان می‌دهد گاستر خود را به‌خوبی حرکت دهند؛ قابلیتی که برای فعالیت‌هایی مانند نیش‌زدن، پاشیدن مواد شیمیایی دفاعی یا ایجاد ردهای فرومونی ضروری است. وجودِ پتیول است که مورچه‌ها را از زنبورها و زنبورهای وحشی متمایز می‌کند.
۴. گاستر (شکم)
آخرین بخش بدن مورچه متازوما است که اندام‌های گوارشی، اندام‌های تولیدمثلی (در ملکه‌ها و نرها) و یک سلاح دفاعی را در خود جای داده است: نیش، در برخی گونه‌ها.
- پتیول و پس‌پتیول: این‌ها اتصال‌های باریک و انعطاف‌پذیری بین مزوزوما و گاستر هستند که «کمر» مورچه را شکل می‌دهند. این ساختارها به گاستر امکان می‌دهند در جهت‌های مختلف حرکت کند و به نیش‌زدن، خم‌شدن و قرار دادن شکم در وضعیت مناسب برای کارهای گوناگون کمک می‌کنند.
- شکم: شکم بزرگ‌ترین بخش متازوماست و بیشتر اندام‌های داخلی مورچه، مانند معده و اندام‌های تولیدمثلی، را در خود جای داده است. در برخی گونه‌های مورچه، نیش در انتهای شکم قرار دارد. نیش برای محافظت از مورچه یا کمک به گرفتن غذا، زهر تزریق می‌کند.
نیش مورچهٔ گلوله‌ای (اعتبار: نکست جن ساینتیست)
- نیش: نیش ساختاری تیز و سوزن‌مانند است که در بسیاری از گونه‌های مورچه، در انتهای شکم قرار دارد. این ساختار به غدهٔ زهر متصل است و مورچه هنگام احساس خطر می‌تواند با آن زهر تزریق کند. نیش سازوکاری دفاعی و کارآمد است که هم برای محافظت از کلونی و هم برای ازپاانداختن شکار به کار می‌رود.
- اسیدوپور: اسیدوپور ساختاری کوچک و ویژه است که در انتهای شکم مورچه‌های زیرخانوادهٔ فرمیکینه (مانند مورچه‌های نجار) قرار دارد. این مورچه‌ها به‌جای نیش، اسیدوپوری دارند که اسید فرمیک، ماده‌ای سمی و سازوکار دفاعی مورچه، را اسپری می‌کند.
کالبدشناسی داخلی مورچه
کالبدشناسی داخلی مورچه، با تشکر از الن مک‌هنری
درون بدن مورچه اندام‌ها و دستگاه‌هایی وجود دارند که کارکردهای حیاتی، مانند هضم غذا، تنفس، گردش خون و پردازش اطلاعات حسی را انجام می‌دهند. مورچه‌ها اندام‌های بسیاری شبیه به دیگر حشرات دارند، اما این اندام‌ها به‌شکلی ویژه کنار هم قرار گرفته‌اند تا با سبک زندگی‌شان سازگار باشند.
۱. دستگاه عصبی
دستگاه عصبی مورچه به آن امکان می‌دهد به محیط اطراف واکنش نشان دهد، بدنش را کنترل کند و با دیگران ارتباط برقرار کند.
سمت چپ: نمودار طناب عصبی شکمی مورچه. سمت راست: مغز مورچه
- مغز: مغز در سر قرار دارد و تمام اطلاعات حسی‌ای را پردازش می‌کند که مورچه از طریق چشم‌ها، شاخک‌ها و دیگر حواسش دریافت می‌کند. مورچه‌ها در مقایسه با جثه‌شان به هوشمندی معروف‌اند. آن‌ها می‌توانند مسیرها را به خاطر بسپارند، با فرومون‌ها پیام‌های پیچیده ردوبدل کنند و با محیط خود سازگار شوند؛ همهٔ این‌ها به لطف مغزشان امکان‌پذیر است.
- طناب عصبی شکمی: مورچه‌ها به‌جای ستون فقرات، طناب عصبی‌ای دارند که در امتداد بخش زیرین بدنشان کشیده شده و در هر بند بدن، توده‌هایی از نورون‌ها به نام گره‌های عصبی دارد. این گره‌ها به کنترل ماهیچه‌ها کمک می‌کنند و می‌توانند به محرک‌های نزدیک به‌سرعت واکنش نشان دهند.
۲. دستگاه گوارش
دستگاه گوارش مورچه‌ها برای هضم کارآمد غذا و به‌اشتراک‌گذاری آن در کلونی سازگار شده است.
- پیش‌معده (چینه‌دان): به این بخش «معدهٔ اجتماعی» هم می‌گویند، چون مورچه‌ها می‌توانند غذای مایع را در آن ذخیره کنند تا بعداً با مورچه‌های دیگر به اشتراک بگذارند. وقتی به کلونی برمی‌گردند، این غذا را بالا می‌آورند تا به مورچه‌های دیگر بدهند؛ رفتاری که تروفالاکسی نام دارد.
- رودهٔ میانی: در این بخش از دستگاه گوارش، هضم اصلی و جذب مواد مغذی انجام می‌شود. آنزیم‌ها غذا را به مواد مغذی‌ای تجزیه می‌کنند که بدن مورچه می‌تواند از آن‌ها استفاده کند. این بخش را معدهٔ شخصی مورچه نیز می‌نامند.
The Digestive System of Prenolepis imparis, or False Honeypot Ants is Visible when Well Fed
- رودهٔ عقبی: مواد زائد در رودهٔ عقبی تشکیل می‌شوند و سپس از طریق مخرج دفع می‌شوند.
۳. دستگاه تنفسی
مورچه‌ها بدون شُش نفس می‌کشند و از دستگاهی متشکل از لوله‌های ریز به نام نای‌ها استفاده می‌کنند که اکسیژن را مستقیماً به سلول‌هایشان می‌رسانند.
- دستگاه نایی: اکسیژن از منافذ کوچکی به نام روزنه‌های تنفسی که در دو سوی بدن قرار دارند، وارد بدن می‌شود. نایژه‌ها منشعب می‌شوند تا اکسیژن را به همهٔ بخش‌های بدن برسانند و دی‌اکسید کربن را خارج کنند. این دستگاه به‌ویژه کارآمد است، زیرا به مورچه‌ها امکان می‌دهد حتی هنگام حمل بارهای سنگین یا عبور از فضاهای باریک نیز اکسیژن دریافت کنند.
- روزنه‌های تنفسی: روزنه‌های تنفسی، منافذ کوچکی هستند که در دو سوی بدن مورچه، به‌ویژه روی میان‌سینه و پس‌سینه، قرار دارند. این منافذ به اکسیژن اجازه می‌دهند وارد دستگاه تنفسی مورچه شوند؛ دستگاهی متشکل از شبکه‌ای از لوله‌های نایی که اکسیژن را مستقیماً به بافت‌ها و اندام‌ها می‌رسانند. روزنه‌های تنفسی می‌توانند برای تنظیم جریان هوا باز و بسته شوند و به مورچه کمک کنند رطوبت بدن را حفظ کند و از ورود ذرات خارجی جلوگیری کند.
۴. دستگاه گردش خون
مورچه‌ها نیز مانند دیگر حشرات دستگاه گردش خون باز دارند؛ یعنی رگ‌های خونی‌ای مانند انسان‌ها ندارند. در عوض، اندام‌های داخلی آن‌ها را مایعی به نام همولنف احاطه کرده است.
- رگ پشتی (قلب): قلب مورچه‌ها لوله‌ای بلند و باریک است که همولنف را در بدن به جریان می‌اندازد. همولنف مواد مغذی را به اندام‌ها می‌رساند و به دفع مواد زائد کمک می‌کند، اما اکسیژن را حمل نمی‌کند، زیرا مورچه‌ها برای تنفس از دستگاه نایی خود استفاده می‌کنند.
- همولنف: این مایع همان نقشی را دارد که خون در جانوران دیگر دارد، اما معمولاً شفاف یا زرد است. مواد مغذی را جابه‌جا می‌کند و به ثابت نگه‌داشتن دمای بدن مورچه کمک می‌کند.
۵. دستگاه تولیدمثل
مورچه‌های تولیدمثلی، مانند ملکه‌ها و نرها، اندام‌های تولیدمثلی تخصص‌یافته‌ای برای جفت‌گیری دارند. ملکه‌ها مسئول تخم‌گذاری همهٔ تخم‌های کلونی هستند، درحالی‌که مورچه‌های کارگر معمولاً عقیم‌اند و تولیدمثل نمی‌کنند.
Dolichoderus thoracicus، ملکه و کارگران مورچهٔ سیاه کاکائویی. بالا: ملکهٔ مورچه و تخمدان‌ها، پایین: مورچهٔ کارگر و تخمدان‌ها، اثر جوآن تزو-چیا چن
- تخمدان‌ها: در ملکه‌ها، تخمدان‌ها تخمک تولید می‌کنند. برخی ملکه‌ها در طول عمرشان می‌توانند هزاران تخم بگذارند و به این ترتیب کلونی به‌سرعت رشد می‌کند.
- بیضه‌ها: در مورچه‌های نر، بیضه‌ها اسپرم تولید می‌کنند و آن را هنگام پرواز جفت‌گیری به ملکه منتقل می‌کنند. پس از جفت‌گیری، نرها معمولاً می‌میرند، اما ملکه اسپرم را ذخیره می‌کند تا تخمک‌هایش را بارور کند.
۶. اندام‌های حسی
مورچه‌ها علاوه بر چشم‌های مرکب و شاخک‌هایشان، چندین ساختار حسی دیگر نیز دارند که به آن‌ها کمک می‌کنند حرکت‌ها، صداها و ارتعاش‌های محیط را تشخیص دهند.
نمودار اندام جانستون
- اندام جانستون: این اندام که در دومین بند شاخک قرار دارد، به مورچه‌ها کمک می‌کند ارتعاش‌های صوتی را حس کنند و برای ارتباط و جهت‌یابی ضروری است.
- حسگرهای کمپانی‌فرم: این گیرنده‌های کوچک در مفصل‌های پاها و بخش‌های دیگر بدن یافت می‌شوند. آن‌ها فشار و کشش را تشخیص می‌دهند و به مورچه‌ها کمک می‌کنند حرکت‌هایشان را هماهنگ کنند.
- اندام‌های وترمانند: این اندام‌های کوچک در بخش‌های گوناگون بدن قرار دارند و ارتعاش‌ها را حس می‌کنند. آن‌ها به مورچه‌ها امکان می‌دهند پیام‌های مورچه‌های دیگر یا محیط را دریافت کنند و به این ترتیب از خطر دوری کنند یا غذا بیابند.
۷. چشم‌ها
بینایی مورچه‌ها در گونه‌ها و گروه‌های مختلف تفاوت زیادی دارد. برخی مورچه‌ها به‌شدت به حس بینایی خود متکی‌اند، درحالی‌که برخی دیگر برای جهت‌یابی و شناسایی از نشانه‌های شیمیایی استفاده می‌کنند.
سر Camponotus sp.، عکس از Antonio Photography
- چشم‌های جانبی (چشم‌های مرکب): این چشم‌ها از شمار زیادی واحد تشکیل شده‌اند که به مورچه‌ها امکان می‌دهند حرکت را تشخیص دهند. بااین‌حال، چشم‌های مرکب جزئیات محدودی را نشان می‌دهند. در گونه‌هایی که بینایی برای بقا ضروری است، این چشم‌ها بزرگ‌تر و تکامل‌یافته‌ترند.
- چشم‌های ساده (استماتا): مورچه‌ها همچنین سه چشم ساده دارند که اوسلی یا استماتا نامیده می‌شوند و در بالای سرشان قرار دارند. این چشم‌ها نور را تشخیص می‌دهند و به مورچه‌ها کمک می‌کنند جهت‌یابی کنند، به‌ویژه مورچه‌هایی که در روز فعال‌اند.
مطالعه بیشتر
مورچه‌ها؛ ساختار، رشد و رفتار آن‌ها. Antwiki. (بدون تاریخ). https://www.antwiki.org/wiki/images/b/b1/Wheeler_1910.pdf
اصطلاحات ریخت‌شناسی. AntWiki. (بدون تاریخ). https://www.antwiki.org/wiki/Morphological_Terms
Khila A، Abouheif E. ارزیابی نقش محدودیت‌های تولیدمثلی در فرگشت اجتماعی مورچه‌ها. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. ۲۷ فوریه ۲۰۱۰؛۳۶۵(۱۵۴۰):۶۱۷-۳۰. https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0257.