Муравьи — одна из самых общественных и успешных групп живых организмов на Земле. Их колонии могут насчитывать от нескольких десятков до миллионов особей. Несмотря на небольшой размер, муравьи способны очень сложным образом общаться, используя различные системы для координации задач, защиты колонии и обмена информацией. Большая часть их общения происходит незаметно для нас — с помощью химических сигналов, прикосновений и даже звуков. В этой статье мы сначала рассмотрим, как общаются муравьи, уделив внимание специальным органам и механизмам, которые обеспечивают это общение, а затем подробнее разберём, какие сообщения муравьи передают друг другу.
Краткое содержание
1. Как муравьи общаются друг с другом?
У муравьёв есть необычные способы «разговаривать» без слов. Они используют запахи, звуки и прикосновения:
- Запахи: муравьи оставляют пахучие следы, называемые феромонами, чтобы показать другим, где находится еда или гнездо.
- Звуки: потирая части тела, муравьи издают тихие звуки, которые другие муравьи ощущают как вибрации. Так они узнают об опасности или о том, что нужна помощь.
- Прикосновения: муравьи приветствуют друг друга усиками и обмениваются информацией — это похоже на особое рукопожатие.
2. О чём муравьи сообщают друг другу?
Муравьи передают друг другу важные сообщения, чтобы колония оставалась в безопасности и порядке:
- Поиск пути: феромонные следы указывают другим муравьям путь к еде или домой.
- Опасность: тревожный феромон предупреждает остальных об угрозе.
- Территория: особые запахи обозначают участки как территорию колонии.
- Призыв на помощь: сигналы призывают дополнительных муравьёв помочь с большой работой.
- Распознавание: у каждого муравья есть уникальный запах колонии, который помогает распознавать сородичей.
- Обмен: муравьи касаются друг друга, чтобы попросить еду или помощь.
Как общаются муравьи?
Муравьи общаются с помощью сочетания химических сигналов, звуков и прикосновений. Эти способы общения позволяют им жить и работать вместе в сложных колониях. В отличие от людей, которые в основном используют устную речь и визуальные сигналы, муравьи во многом полагаются на феромоны — химические вещества, вырабатываемые особыми железами. С помощью этих химических сигналов муравьи передают различные сообщения: обозначают пищевые тропы, предупреждают об опасности или призывают сородичей выполнить определённую задачу.
Рабочие муравьи-жнецы в полой палочке
Общение муравьёв — это не просто обмен сигналами, а сложная, хорошо организованная система, обеспечивающая слаженную работу колонии. Для эффективного общения у муравьёв сформировались специализированные органы и системы, которые вырабатывают и обнаруживают феромоны, а также другие средства коммуникации.
Химическая коммуникация: роль феромонов
Химическая коммуникация — важнейшая форма взаимодействия между муравьями; её обеспечивают различные специализированные железы и органы чувств. Основу коммуникации муравьёв составляют феромоны — химические сигналы, которые муравьи вырабатывают и выделяют в окружающую среду. Феромоны обнаруживаются с помощью сенсилл на усиках — крошечных структур, похожих на волоски и расположенных на усиках. Они способны распознавать определённые химические соединения.
Усики: органы чувств
Усики — основные органы чувств муравьёв. У каждого муравья есть пара усиков, покрытых тысячами чувствительных волосков (или сенсилл), способных обнаруживать химические вещества в окружающей среде. Эти сенсиллы обладают высокой специализацией и воспринимают различные типы раздражителей, в том числе феромоны. Они также чувствительны к другим факторам окружающей среды, таким как влажность, температура и прикосновение.
Муравьи Diacamma часто используют усики, чтобы просить друг у друга пищу и делиться ею посредством трофаллаксиса. Фото: Таку Симада
Муравьи используют усики не только для обнаружения феромонов, но и для тактильного общения. Встречаясь, муравьи часто постукивают друг по другу усиками — этот процесс называется антеннальным барабанением — и таким образом обмениваются дополнительными химическими и тактильными сигналами.
Железы, вырабатывающие феромоны
Железы, вырабатывающие феромоны, отвечают за создание химических сигналов, с помощью которых муравьи общаются. У муравьёв есть различные железы, каждая из которых выполняет свою функцию в процессе коммуникации.
Схема и расположение различных желез муравьёв, вырабатывающих феромоны
- Железа Дюфура: Эта железа — одна из важнейших для общения, особенно для обозначения троп и территорий. Она вырабатывает феромоны, используемые при поиске пищи и обозначении новых территорий, а также в некоторых видах защитного поведения. Химические вещества, вырабатываемые железой Дюфура, выделяются каплями, которые муравьи оставляют на поверхностях; другие муравьи впоследствии могут обнаружить их усиками.- Ядовитая железа: Эта железа расположена в брюшке и вырабатывает токсичные вещества, используемые для защиты, но также играет ключевую роль в выработке феромонов тревоги. Когда муравей ранен или чувствует угрозу, он выделяет из ядовитой железы феромоны тревоги, вызывая немедленную реакцию других муравьёв.
- Гастер и пигидиальная железа: Пигидиальная железа участвует в передаче сигналов тревоги, особенно в ответ на угрозы. Муравьи также могут использовать гастер (брюшную часть тела) для выделения определённых феромонов при маркировке входов в гнездо или защите своей территории.
Звуковая коммуникация
Хотя химическая коммуникация является основным способом общения, муравьи также используют звук, хотя и реже. Звуковая коммуникация у муравьёв используется главным образом внутри гнезда и во время агрессивных столкновений. Муравьи издают звуки с помощью стридуляции: они трут друг о друга определёнными частями тела, создавая вибрации или шум.
Стридуляция: трение частей тела друг о друга
Стридуляция — важная форма коммуникации у муравьёв, особенно у таких видов, как муравьи-жнецы и муравьи-кочевники. Этот звук возникает, когда муравьи трут друг о друга определёнными частями тела, подобно тому, как стрекочут сверчки. Например, у некоторых муравьёв на груди есть специализированные структуры, называемые стридуляционными органами, которые издают жужжащий или стрекочущий звук, когда ими проводят по другим частям тела.Послушайте, как «стридуцируют» муравьи-пули (Paraponera clavata)
Стридуляция часто используется как сигнал тревоги или во время территориальных конфликтов. Когда две колонии вступают в контакт, можно услышать стридуцирующие звуки, свидетельствующие об агрессивном поведении и предвещающие схватку. Эти звуки также могут служить предупреждением для других членов колонии о проникновении чужака или опасности, побуждая их присоединиться к противостоянию.
Вибрационные сигналы
Некоторые муравьи также общаются с помощью вибраций. Часто они едва заметны и возникают внутри гнезда: муравьи могут постукивать по земле или заставлять её вибрировать, передавая сигналы другим членам колонии. Такой способ общения чаще всего используют виды с плотной социальной структурой, например муравьи-листорезы, которым необходимы быстрые и скоординированные реакции на сигналы. Здесь колония муравьёв-древоточцев создаёт вибрации, громко ударяясь головой о стену, так что их можно услышать.
Общение с помощью зрения и прикосновений
Хотя зрение муравьёв относительно слабое по сравнению со зрением других животных, они всё же используют зрение и прикосновения как дополнительные способы общения, особенно при взаимодействии на коротком расстоянии и когда нужно быстро обменяться информацией.Зрение
Муравьи полагаются на сложные глаза, состоящие из множества отдельных линз, называемых омматидиями. Такие глаза позволяют муравьям замечать движение и свет, но их разрешение не такое высокое, как у животных с более развитым зрением. Поэтому муравьи не полагаются на зрительные сигналы при общении на большом расстоянии, а используют зрение главным образом для ориентирования и обнаружения движения поблизости.Способность обнаруживать свет и движение необходима для таких задач, как возвращение в гнездо, выявление потенциальных угроз и распознавание ориентиров.
Прикосновения: усики и тактильное взаимодействие
Прикосновения, пожалуй, — самая фундаментальная форма общения у муравьёв. Они используют усики для тактильного взаимодействия друг с другом, постоянно касаясь и постукивая ими, чтобы обмениваться химическими сигналами. Такой непосредственный контакт помогает муравьям узнавать друг друга, просить о помощи или вести сородичей к источнику пищи либо ко входу в гнездо.Тандемный бег — это когда один муравей ведёт за собой другого (например, к источнику пищи), направляя его прикосновениями
Тандемный бег — пример общения посредством прикосновений. Найдя источник пищи, фуражир возвращается в гнездо и ведёт другого муравья к нему, физически направляя его усиками. Такое поведение помогает муравьям эффективно переносить ресурсы и делиться информацией об источниках пищи.
Что муравьи сообщают друг другу?
Теперь, когда мы изучили органы и механизмы, с помощью которых муравьи общаются, давайте разберёмся, какие именно сообщения они передают друг другу. Муравьи сообщают друг другу самую разную информацию: отмечают тропы, предупреждают об угрозах и зовут на помощь для выполнения задачи.
Феромонные следы
Один из самых известных способов общения у муравьёв — использование следовых феромонов для направления поиска пищи и координации других действий колонии. Найдя пищу, муравей оставляет феромонный след, по которому другие муравьи идут к источнику пищи. Это очень эффективный способ координации масштабных вылазок за пищей.
Колонны кочевых муравьёв перемещаются и координируют свои действия с помощью следовых феромонов
Сила следа зависит от расстояния до пищи и её количества. Чем больше муравьёв следует по следу, тем сильнее он становится, создавая петлю обратной связи, которая обеспечивает эффективное использование ресурсов колонии. Некоторые виды, например кочевые муравьи, прокладывают следы, образуя колонну для поиска пищи, что позволяет быстрее и эффективнее находить её.
Тревожные феромоны
Когда муравей оказывается в опасности или сталкивается с угрозой, он выделяет тревожные феромоны. Эти химические вещества вызывают у других муравьёв реакцию «бей или беги», часто приводя к быстрому сбору рабочих особей для защиты колонии. Тревожные феромоны служат системой раннего оповещения, предупреждая муравьёв об опасностях, например о хищниках или незваных гостях.
Муравей-солдат кочевых муравьёв (Eciton sp) выделяет тревожные феромоны, призывая на помощь
Тревожные феромоны также помогают муравьям координировать защитные действия, например нападать всей толпой на противника или отступать в гнездо. Интенсивность тревожного сигнала определяет срочность реакции.
Территории и домашний участок
Муравьи — территориальные существа: они используют феромоны, чтобы помечать территорию и обозначать свой домашний участок. Территориальные феромоны оставляются у входа в гнездо и по границам территории колонии, чтобы сообщить другим колониям, что эта местность уже занята.
Муравьи-дорожники (Tetramorium sp) каждую весну устраивают масштабные войны за территорию
Эти метки помогают предотвращать конфликты между колониями и направляют муравьёв на поиски пищи в безопасные, отведённые для этого места. У некоторых видов, например у муравьёв-ткачей, рабочие особи оставляют феромоны, чтобы обозначить границы своей территории и предотвратить вторжение других муравьиных колоний.
Привлечение
Муравьи также привлекают сородичей для помощи в таких задачах, как поиск пищи, защита и строительство гнезда. Когда муравей находит источник пищи или нуждается в помощи, он выделяет феромоны, которые направляют других рабочих к этому месту. Чем больше муравьёв усиливают феромонный след, тем сильнее становится сигнал привлечения.
Идентификация (кутикулярные углеводороды)
Муравьи используют углеводороды кутикулы, чтобы сообщать о своей принадлежности и отличать сородичей по гнезду от чужаков. Эти химические вещества находятся на поверхности экзоскелета муравья и служат отличительным признаком конкретной колонии. При встрече муравьёв из разных колоний они могут проявлять агрессию, если их химические сигналы не совпадают.
Муравьи распознают своих и чужих по углеводородам кутикулы
Эта система помогает не допускать проникновения незваных гостей в гнездо и поддерживать общественный порядок в колонии.
Просьба о пище или помощи
Наконец, муравьи используют химические сигналы, чтобы просить пищу или помощь. Муравьи могут обмениваться пищей посредством трофаллаксиса — передачи жидкой пищи от одного муравья другому через отрыгивание. Это не только обеспечивает питание, но и помогает распространять важную информацию, например, о найденном новом источнике пищи или изменениях в окружающей обстановке гнезда.
Муравьи также могут просить о помощи, постукивая усиками или выделяя определённые феромоны, чтобы сообщить о необходимости помощи, например, при защите гнезда или перемещении тяжёлых предметов.
Сложный язык муравьёв
Муравьи выработали чрезвычайно сложную систему общения, используя химические сигналы, звуки, прикосновения и даже визуальные сигналы для взаимодействия друг с другом. Благодаря специализированным железам и органам чувств муравьи могут передавать самые разные сообщения: от обозначения троп до предупреждения об опасности и координации групповых действий.
Эта сложная система общения позволяет муравьям функционировать как высокоорганизованному суперорганизму, совместно обеспечивая выживание и процветание колонии. Используя феромоны, звуки или прикосновения, муравьи демонстрируют силу кооперативного общения в животном мире, а их способность эффективно взаимодействовать — одна из причин, по которым муравьи относятся к самым успешным существам на Земле.
Дополнительная литература
Муравьи, глава 7. AntWiki. (дата не указана). https://www.antwiki.org/wiki/The_Ants_Chapter_7
Арнольд, К. (2013, февраль). Тсс, муравьи разговаривают. Science. https://www.science.org/content/article/shhh-ants-are-talking
Харт, Т. (2023, 14 июня). У муравьёв есть специализированный центр обработки сигналов, не обнаруженный у других общественных насекомых. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230614220634.htm
Ван, Ц. (2016, 30 марта). Усики муравьёв — система двусторонней связи. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160330103328.htm