Mrówki

Doświadczenie 1

Znajdź mrowisko „czarnych” mrówek (będzie to zwykle hurtnica pospolita) i ostrożnie złap ok. 20–30 osobników (można je przywabiać kroplami miodu) do słoika o poj. 300 ml, wypełnionego do połowy cukrem kryształem lub wilgotnym piaskiem. „Zamknij” słoik papierowym ręcznikiem uszczelnionym recepturką. Odstaw na dobę do ciemnej szafki i obejrzyj po upływie tego czasu. Wypuść mrówki w pobliżu tego samego mrowiska, w którym je złapałeś!

Wyjaśnienie: Mrówki instynktownie kopią i rozbudowują swoje gniazda. Złapane osobniki już pierwszego dnia wyryją w podłożu sieć podziemnych korytarzy, w których się skryją. Z badań wynika, że tempo prac jest najwyższe właśnie pierwszego dnia, jednak gniazdo może być rozbudowywane jeszcze przez ponad miesiąc. Co ciekawe, mniejsza grupa pracuje intensywniej niż „kolonia” złożona np. ze 100 osobników (choć ostatecznie gniazdo tych drugich będzie większe). W naturze gniazdo hurtnicy pospolitej może mieć nawet 60 cm średnicy i sięgać na jakiś metr w głąb podłoża.

Doświadczenie 2

Zawczasu przygotuj plastikową probówkę (15 ml) lub strzykawkę (10 ml), z której usuń tłok. Napełnij je 3 ml 1-procentowego rozpuszczonego na gorąco agaru (dostępny np. w sklepach z art. dla wegan) i poczekaj do zestalenia. Zatkaj szerszy wylot probówki/strzykawki grubym korkiem z waty, a węższy zaklej plasteliną. Od czerwca do sierpnia po kilku deszczowych dniach na chodnikach pojawiają się duże, nieco niezgrabne czarne mrówki. Złap cztery z nich i umieść w probówce (uwaga, jeśli jest upalny dzień, zadbaj o schłodzenie probówki, inaczej owady zginą z przegrzania!). W domu umieść probówkę płasko i zostaw w ciemnym miejscu (np. szufladzie) na tydzień. Potem regularnie obserwuj rozwój kolonii i dbaj, by królowe dostawały trochę wody. Robotnice karm białkowym granulatem dla rybek akwariowych, pyłkiem i miodem.

Wyjaśnienie: „Duże” mrówki to najczęściej królowe hurtnicy pospolitej, które po odbyciu lotu godowego lądują na ziemi, odrywają sobie niepotrzebne skrzydła (przypominające o pokrewieństwie z osami) i poszukują wilgotnej ziemi, by wykopać w niej gniazdo. Stwarza to szansę na obserwację życia mrówek w domu. W ciągu pierwszych tygodni pojawiają się maleńkie jaja, z których rozwijają się larwy, a potem poczwarki. Po jakichś dwóch miesiącach zobaczysz pierwsze robotnice. Wychów następuje w sposób tzw. klasztorny – królowa wykorzystuje zgromadzone w ciele zapasy, by przetrwać i wykarmić larwy, i nie ma potrzeby poszukiwania pożywienia. Zainteresowanie hodowlą mrówek i liczne fora myrmekologiczne będą znakomitym źródłem informacji, jak dbać o rozwijającą się kolonię. Pamiętaj o wypuszczeniu owadów do środowiska.

Doświadczenie 3

Znajdź gniazdo mrówek – najlepiej w pobliżu płaskich betonowych elementów (ścian, kostki brukowej itp.). Umieść w odległości 30 cm od gniazda kroplę miodu i poczekaj 20–30 min. Gdy zobaczysz charakterystyczne kolumny maszerujących mrówek, w jednym miejscu przetrzyj ich trasę palcem. Obserwuj, co się dzieje.

Wyjaśnienie: Mrówki znaczą trasę do źródła pokarmu, zostawiając ślad zapachowy. Przetarcie powierzchni palcem usuwa ten ślad – mrówki nie wiedzą, w którą stronę podążać – po obu stronach przerwanej trasy tworzy się korek, z którego mrówki ostrożnie badają okolicę aż do momentu, gdy trafią na zagubiony odcinek drogi.

Doświadczenie 4

Zamiast ścierać drogę mrówek, zaklej fragment trasy łatką z taśmy malarskiej. Ołówkiem zaznacz punkty, którymi mrówki wchodzą na łatkę i z niej schodzą. Dodaj kilka takich łatek na trasie owadów. Gdy utworzy się stabilny szlak, odklej łatki i zbuduj z nich nową trasę, dbając, by jej elementy stykały się zaznaczonymi ołówkiem punktami.

Wyjaśnienie: Feromonami są pojedyncze związki chemiczne lub ich mieszaniny – każdy gatunek stosuje inną kombinację do oznaczania tras. Związki te są lotne i nietrwałe – w przypadku hurtnicy pospolitej ślad zapachowy zanika po upływie ok. godziny. Naukowcy potrafią je identyfikować, a nawet ekstrahować z ciał mrówek, by badać ich wpływ na zachowanie tych organizmów. Dane te są zbierane w formie baz (m.in. www.pherobase.com), z których można się dowiedzieć, że np. hurtnice znaczą swe trasy 3,4-dihydro-8-hydroksy-3,5,7-trimetyloizokumaryną.

Doświadczenie 5

Przygotuj papierki wskaźnikowe – można użyć gotowych, kupionych w internecie, lub nasączyć papier wywarem z gotowania czerwonej kapusty i wysuszyć. Papierek wskaźnikowy przylep do 50-centymetrowego patyka. Gdy napotkasz gniazdo mrówek, rozdrażnij owady, powoli machając wędką z papierkiem tuż nad powierzchnią gniazda (nie czyń im jednak krzywdy). Szczególnie agresywne będą (chronione) mrówki rudnice. Obserwuj barwę papierka wskaźnikowego.

Wyjaśnienie: Rozdrażnione mrówki atakują, gryzą i żądlą prześladowcę. Niektóre, np. mrówki rudnice, opryskują napastnika jadem także na odległość. W jadzie tym dominuje kwas mrówkowy o charakterystycznym ostrym zapachu – barwa papierka wskaźnikowego zmieni się na czerwoną/malinową.

dr Paweł Jedynak
Popularyzator nauki i pracownik Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ w Krakowie. Bada nowe możliwości wykorzystania mikroorganizmów w biotechnologii i molekularne mechanizmy rozwoju roślin.

***

Uwaga!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ewentualne szkody powstałe wskutek doświadczeń.

***

Zestaw przyrządów i materiałów

taśma malarska, słoik, ręcznik papierowy, recepturka, cukier, miód, ołówek, zeszyt, główka czerwonej kapusty, agar, strzykawka 10 ml, wata, piasek akwarystyczny, plastelina

Niewliczone w cenę: garnek do gotowania, kuchenka

Czas przygotowania: 4 godz. i doba oczekiwania

Koszt: 65 zł

***

Wiedza w pigułce

Mrówki pojawiły się ponad 90 mln lat temu, jednak słabo zaznaczając swą pozycję w czasach dinozaurów. Po zniknięciu tych olbrzymów zawładnęły lądami, a dziś stanowią nawet 15–20% masy wszystkich zwierząt. Kluczem do niebywałego sukcesu mrówek okazały się współpraca i genetyczny paradoks, który sprawia, że członkinie sfeminizowanych kolonii są bardziej spokrewnione ze sobą niż… z własną matką czy potomstwem. Jest to efekt tego, że samce rozwijają się tylko z niezapłodnionych jaj (to tak, jakby nowy człowiek rozwijał się z pojedynczej komórki jajowej lub plemnika), dysponujących tylko połową zestawu wszystkich chromosomów matki, które potem w całości przekazują swoim córkom. Córki te otrzymują zatem 50% chromosomów matki, ale 100% chromosomów ojca. Siostry mają zatem 75% wspólnego materiału genetycznego (a z własnym potomstwem miałyby go tylko 50%). Zwierzęta (w tym ludzie) zwykle opiekują się krewniakami i dla nich są skłonne do poświęceń tym większych, im więcej dzielą z danym osobnikiem genów. Dlatego dla mrówek (ale także np. pszczół) korzystniejsze jest pomaganie w tworzeniu nowych sióstr i dbanie o nie niż inwestowanie we własny rozród. Królowa jest zatem dla robotnic jedynie maszyną do produkcji nowych sióstr i to one rządzą w mrowisku, instynktownie i kolektywnie decydując o wszystkim.

Naukowców fascynowało, jak zostaje ustalony konsensus w sprawie wyboru nowego miejsca na gniazdo lub jak tworzone są optymalne trasy łączące miejsca źródeł pokarmu. Monitorując mrówki w laboratorium, odkryli, że kiedy wracają one do gniazda, znaczą podłoże feromonami, śladem zapachowym. Im bardziej zadowolone są z nowego miejsca, tym częściej znaczą trasę. To z kolei zachęca inne mrówki, by same podążyły tą drogą i zbadały punkt docelowy, a wracając, one też wzmacniają ślad. Ostatecznie trasy wiodące do najlepszych lokacji pachną najsilniej i są najbardziej atrakcyjne dla robotnic. Używając wirtualnych mrówek, można odtworzyć ten sposób „myślenia” i stworzyć algorytmy sztucznej inteligencji rozwiązujące skomplikowane problemy logistyczne – zaplanowanie sieci metra, przystanków autobusowych itp.