Jak mrówki robią kupę i siku?

Mój czekając na mocno spóźniony samolot Gaj zadał mi ważne pytanie.

 – Mamo.. Jak mrówki robią kupę i siku?..

Nie miałam pojęcia jak na nie odpowiedzieć. No bo że wydalają, to było oczywiste, ale jak? 

O pomoc poprosiłam Was i zagadka rozwiązała się bardzo szybko. A do tego okazało się, że jeden z czytelników bloga, Paweł, amatorsko zajmuje się komunikacją zwierząt, a przy tym jest prawdziwym pasjonatem mrówek. Paweł podzielił się nie tylko swoją wiedzą, ale i swoim autorskim tekstem, a co ważne, zgodził się, by go opublikować.

Czynię to z wielką przyjemnością i zapraszam Was wszystkich do pasjonującej lektury.

Gajek na lotnisku snem sprawiedliwych złożony. 

***

Mrówki liczyć potrafia!

Niezmordowane… Zapobiegliwe… Senne… Przebiegłe… Energiczne… Milczące… Rzeczowe… Odważne… Ostrożne… Przewidujące… Mądre… Nierozgarnięte… Pracowite… Zapobiegliwe… Skąpe… Żałosne… Nieczułe… Nieznaczące… Natrętne… Okrutne… Podstępne… Jednomyślne…

Wszystkie te sprzeczne epitety dotyczą mrówek. A jeśli wziąć pod uwagę błyskotliwe badania doktora nauk biologicznych Żanny Rieznikowej i doktora nauk technicznych Borysa Riabko, do powyższej listy można jeszcze dodać: potrafiące liczyć. Jak wyjaśnili uczeni z Nowosybirska, mrówki są w stanie wykonywać proste obliczenia arytmetyczne.

Łatwo powiedzieć: „wyjaśnili”. Przecież mrówka nie może zapisać cyfr w słupku. Okazało się jednak, że potwierdzenie takiego sensacyjnego odkrycia jest stosunkowo proste – każdy z nas, mając odrobinę wprawy jest w stanie powtórzyć ich eksperyment. Jednakowoż, aby uzyskać ten wspaniały i, jak się teraz wydaje, oczywisty schemat doświadczeń, potrzeba było sporo intelektualnego wysiłku.

Zgodnie z zasadami nauki, najpierw przygotowane zostało stanowisko doświadczalne. Od pnia, pokrytego śliską dla mrówek substancją odchodziły płaskie „gałązki” o długości dziesięciu centymetrów. Na każdej z nich znajdował się karmnik, ale tylko jeden z nich zawierał syrop, pozostałe zaś wodę. Powstał swego rodzaju wachlarz, i mrówka, znalazłszy się na jego rączce nieodwołalnie musiała trafić na jedną z dziesięciu gałązek.

Należy zaznaczyć, że do eksperymentu nie wybierano mrówek na chybił trafił – odkryto, że poszukiwaniem pożywienia nie zajmują się wszystkie mrówki, lecz tylko nieliczni zwiadowcy, którzy przyprowadzają do niej furażerów z gniazda (nie przypomina Wam to czegoś?). I właśnie owych śmiałków uczeni umieszczali na określonej gałązce, a po ich kontakcie z furażerami w gnieździe czasowo izolowali, aby ci samodzielnie szukali drogi do jedzenia. Jednym słowem, stwarzano sytuację, w której mrówki, aby otrzymać pożywienie zmuszone były do przekazania sobie informacji o numerze gałązki z karmnikiem.

Przy tym, podczas przeprowadzania doświadczeń wykluczone były, oczywiście, jakiekolwiek potencjalnie możliwe sposoby przekazania mrówkom informacji, poza chwilą kontaktu ze zwiadowcą. Na przykład, aby wykluczyć wykorzystanie przez mrówki śladów zapachowych (szczegóły poniżej) lub zapachu samego syropu, makieta doświadczalna było zamieniana na nową w tym czasie, gdy zwiadowca biegł donieść o słodkim karmniku swoim współplemeńcom.

Zatem zwiadowcy zostali wypuszczeni…

Początkowo uczeni dali im do dyspozycji tylko jeden karmnik, umieszczony na gałązce z numerem wybranym za pomocą tablicy liczb losowych w granicach trzydziestu. Okazało się, że czas przekazu informacji (najwyraźniej brzmiącego jak: „Chłopaki! Żarcie na słupku numer pięć!”) było mniej więcej proporcjonalne do numeru samej gałązki. To znaczy, im wyższa była liczba, tym więcej czasu wymagało objaśnianie tym niepojętnym furażerom w czym rzecz.

Gdyby wiedziały, że za chwilę ci naukowcy wymyślą dla nich jeszcze trudniejszy sprawdzian!

Teraz karmniki były już na dwóch gałązkach, przy czym, na gałązce nr 10 i nr 20 z prawdopodobieństwem jednej trzeciej, a na pozostałych – 1/84. Okazało się, że w drugim przypadku, czas potrzebny na przekazanie informacji o numerze gałązki był krótszy, niż podczas pierwszego doświadczenia. I to bez względu na to, że gałązek było dwa razy więcej!

– Acha – rzekli nowosybirscy uczeni – A co będzie, jeśli spróbujemy jeszcze raz powtórzyć pierwsze doświadczenie? Może mrówki po tych wszystkich żartach, jakie sobie z nich strojono, trochę zmądrzały?

Wyobrażam sobie miny naukowców, gdy okazało się, że owszem, zmądrzały i to w bardzo ciekawy sposób. Nie dość, że mrówki były informowane o numerze gałązki z karmnikiem (jak pamiętamy – jedynej) szybciej niż w identycznym pierwszym doświadczeniu, to jeszcze okazało się, że czas przekazywania informacji był tym krótszy, im bliżej gałązka z karmnikiem znajdowała się gałązek z numerami 10, 20 lub gałązki z nr 1.

– No i co? – zapytacie – A gdzie te matematyczne obliczenia?

Rzecz w tym, że według Żanny Rieznikowej i Borysa Riabko właśnie zmiana „systemu rachunkowego” przez mrówki jest właśnie dowodem na to, że, że mrówki mogą w granicach pięciu cyfr dodawać i odejmować.

Wiadomo, że niektóre archaiczne języki ludzkie liczbę 1 wyrażały słowem „palec”, 2 – „palec”, „palec”, 3 – „palec”, „palec”, „palec”, itd. A przy wyrażaniu liczb, charakterystycznym dla języków współczesnych, używanie liczebników wymaga pewnych operacji arytmetycznych. Na przykład rzymskie cyfry: VI = V+I, XII=X+II, IX=X-I. Także komunikaty mrówki–zwiadowcy złożone były z dwóch części: informacji o tym, bliżej której „szczególnej” gałązki (nr 10 czy nr 20) znajduje się gałązka z karmnikiem, a także jaka jest odległość od „szczególnej” gałązki do gałązki z karmnikiem. (Swoją drogą ciekawe, jakimi miarami odległości posługują się mrówki, czyżby to była długość łapki?).

W liczbach, natomiast, wyglądało to wprost oszałamiająco. Na pierwszym etapie, dla przekazania komunikatu „karmnik na jedenastej gałązce” mrówki potrzebowały od siedemdziesięciu do osiemdziesięciu dwóch sekund, a na przekaz informacji o karmniku na pierwszej gałązce – osiem–dwanaście sekund. Natomiast na trzecim etapie komunikat mrówki–zwiadowcy: „Wszyscy na jedenastą!” trwał już od pięciu do piętnastu sekund. Jednym słowem, „szczególne” gałązki spełniały taką rolę, jak u nas „szczególne” cyfry X, L czy V.

A skoro tak, to wychodzi na to, że nawet jeśli tylko do pięciu, to mrówki liczyć potrafią, choć niektórym się wydaje, że są to tylko pogrążone wiecznej bieganinie robaczki.

Mrówki to stworzenia na tyle interesujące, że chciałoby się o nich jeszcze trochę poopowiadać.

Wraz z Gajką często obserwowałyśmy mrówki karnie idące swą mrówczą autostradą, dzwigające nad sobą wielgachne kawały liści. Przypominały nam wówczas żaglówki płynące przez dżunglę w sobie tylko wiadomym kierunku..

Oto kilka wypadków z życia mrówek.

Wiele owadów wykorzystuje substancje chemiczne w celu przekazania najrozmaitszych informacji. Na przykład, ćmy, wykorzystując specjalne feromony wabią samice. Owady, tworzące społeczności, takie jak mrówki czy termity, poprzez wydzielanie charakterystycznych substancji zaznaczają drogę od gniazda do źródła pożywienia. Na pewno wielu z was niejednokrotnie obserwowało zgrabne i świetnie zorganizowane łańcuszki mrówek, przemieszczające się od mrowiska w różnych kierunkach. Zadziwiające, że każda ta owadzia kolumna trzyma się jednego kierunku i nie zbacza z niego nawet w najgęstszej dżungli.

Co podpowiada mrówkom, że właśnie ta droga jest jedyną z możliwych?

Chemicy David Morgan i Neil Oldham z Uniwersytetu w Kilonii i zoolog Johann Biplen z Uniwersytetu Katolickiego w Belgii odkryli, że mrówki, zamieszkujące dżungle Południowej Azji podążają po sztucznie stworzonych śladach, powstających w wyniku wydzielania się specjalnych feromonów z gruczołów, znajdujących się w odwłoku.

Substancje te są tak silnie skoncentrowane, że mrówki są zmuszone „rozcieńczać” je w proporcji jeden do stu, zanim zostaną one naniesione na powierzchnię ziemi. Mrówki – zwiadowcy, idące na przedzie oznaczają jako pierwsze drogę, którą następnie przemaszerują inni członkowie kolonii. Nie mniej, każdy kolejny odnawia ślad poprzednika tak, aby pozostali nie zboczyli z trasy.

Brytyjscy i belgijscy uczeni za pomocą spektometru masowego poddali analizie sekret wydzielany przez mrówki. Wówczas odkryto zawartość związku, zwanego antranilanem metylu, który stosuje się jako syntetyczny dodatek do żywności.

Jednak gdy naukowcy oznaczyli ową substancją ścieżkę, mrówki nie wykazały nią najmniejszego zainteresowania. Wystarczyło jednak posadzić mrówkę na tej sztucznej dróżce, aby ta momentalnie zaczęła chyżo się po niej przemieszczać. Wynika stąd, że mrówczy gruczoł zawiera jeszcze inny sekretny komponent, który informuje właściciela o istnieniu takiego śladu. Wkrótce go wyodrębniono, jest to nikotynian metylu. Obecny w jeszcze mniejszych ilościach jest najwyraźniej swego rodzaju kompasem ukazującym miejsce, w którym przebiega główna droga. Jednakowoż, do końca nie zostało wyjaśnione, dlaczego mrówki potrzebują systemu dwuskładnikowego, gdy pozostałe owady zadowalają się jedną substancją.

Od ponad pięćdziesięciu lat biolodzy wiedzą, że ostrze noża lepiej tnie tkankę miękką, gdy ta poddana jest wibracjom.

Uczeni skonstruowali nawet narzędzie, używane do przygotowywania preparatów pod mikroskopem, które działa na tej właśnie zasadzie. Jednak niedawno Jürgen Tautz i jego koledzy z uniwersytetu w Würzburgu odkryli, że mrówki parasolowe, zamieszkujące lasy Ameryki stosują podobną technologię już miliony lat.

Mrówki te przygotowują liście drzew do tego, aby wyhodować na nich swój pokarm – grzyby. Istnieje stare wschodnie powiedzenie: „Zachciało się mrówkom drzewo wielkie rozkołysać, a tylko ludzi rozśmieszyły”. Mrówki parasolowe ludzi nie śmieszą, nie próbują także kołysać drzewami, one je tylko rozbierają. Tautz i jego współpracownicy zauważyli, że gdy mrówki te pracują nad kolejnym liściem, wydają z siebie dźwięki podobne do grzechotki. Przy tym, zarówno mrówka, jak i liść wibrują z częstotliwością około 1000 Hz. Uczeni doszli do wniosku, że ta wibracja, sprawia, iż stosunkowo miękki liść staje się twardszy, co pozwala mrówkom ciąć go równiej.

Podczas eksperymentu, okazało się, że w czasie wibracji mrówcze szczęki rzeczywiście zużywają dużo mniej siły, aby dokładnie rozciąć liść drzewa. Z drugiej jednak strony, uczeni odkryli, że wibracje nie oszczędzają mrówkom ani siły ani czasu, pozwalają jedynie równo odcinać kawałki od liścia. Zagadką pozostaje, dlaczego jest to dla mrówek tak ważne. Możliwe, że wibracje mają służyć przywołaniu innych mrówek do pracy nad „nadgryzionym” już liściem. Przecież, bez względu na ogromny wybór, liczne rośliny lasów subtropikalnych bronią się jak tylko mogą przed tymi grzybiarkami. I byłoby niegłupim rozwiązanie, polegające na zjednoczeniu swych sił nawet na częstotliwości tysiąca herców.

Na gałęziach niektórych gatunkach roślin iglastych tworzą się specyficzne narośla, służące mrówkom za doskonały dom. Jest to swego rodzaju symbioza. Dla mrówek owe narośla są doskonałym schronieniem, rośliny natomiast poprzez specjalne otworki pochłaniają wydzielany przez mrówki dwutlenek węgla. Do tego w naroślach tych wilgotność jest stosunkowo wysoka, dzięki czemu rośliny nie tracą tak dużo wody. Szczęśliwie dla roślin, mrówki to bardzo „brudni” mieszkańcy. Wewnątrz swoich domków pozostawiają one bogate w azot organiczne resztki owadów i martwych krewniaków. Rośliny, wrastając w domostwa mrówek czerpią z tego niemałe korzyści. Informacje o tym, że „mrówcze fabryki” mogą dostarczać roślinom azot i węglowodór pojawiały się już wcześniej, były jednak nie potwierdzone. Niedawno Katheen Treesider, biolog ze Stanfordu, udowodniła za pomocą analizy izotopowej istnienie takiej symbiozy. Przy porównaniu ciężkiego i lekkiego izotopu węglowodoru okazało się, że 39 % węglowodoru i 29 % azotu w liściach pochodzi od mrówek.

Szczerze mówiąc, po tych wszystkich historiach zaczyna się patrzeć na kręcącą się obok w trawie mrówkę zupełnie innym okiem. Przynajmniej z szacunkiem… czyż nie tak?

***

Natomiast jeśli chcecie się faktycznie dowiedzieć jak mrówki robią kupę i siku, koniecznie rzućcie okiem TU.