Блог

Apr 19, 2023

Поведенческие анализы раскрывают механизмы формирования суперколоний у пахучих домашних муравьев

Научные отчеты, том 13,

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 9013 (2023) Цитировать эту статью

58 доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Формирование обширных суперколоний с несколькими гнездами и множеством маток, пожалуй, является наиболее важным фактором, ответственным за экологический успех инвазивных муравьев. Пахучий домашний муравей Tapinoma сидячий — широко распространенный муравей, обитающий в Северной Америке. T. sessile — опасный городской вредитель, но он также служит интересной системой для изучения социальной организации муравьев и биологии инвазии. Это связано с заметной дихотомией социальной и пространственной структуры колонии между природной и городской средой. Естественные колонии обычно состоят из небольшого числа рабочих, населяют одно гнездо и являются моногинными, тогда как городские колонии демонстрируют крайнюю полигинию и полидомию и образуют большие суперколонии. В текущем исследовании изучалась степень, в которой сидячие колонии T. из разных мест обитания (природных и городских) и социальных структур (моногинных и полигинных) проявляют агрессию по отношению к чужеродным сородичам. Кроме того, взаимодействия между взаимно агрессивными колониями были изучены в экспериментах по слиянию колоний, чтобы оценить потенциальную роль слияния колоний как механизма, приводящего к образованию суперколоний. Анализы агрессии показали высокий уровень агрессии в парах с участием рабочих из разных городских колоний и рабочих из разных природных колоний, но низкий уровень агрессии в парах с участием маток из разных городских колоний. Тесты на слияние колоний показали, что городские сидячие колонии T. очень агрессивны друг к другу, но способны сливаться в лабораторных условиях, конкурируя за ограниченные гнездовые и пищевые ресурсы. Несмотря на очень агрессивное взаимодействие и относительно высокую смертность рабочих и маток, все пары колоний слились через 3–5 дней. Слияние произошло после того, как большинство рабочих умерло, а выжившие слились. Этот результат предполагает, что успех T. sessile в городских районах может быть обусловлен, по крайней мере частично, успешными слияниями несвязанных колоний, которые могут определяться экологическими ограничениями, такими как сезонная нехватка гнезд и/или наличие пищи. Таким образом, два независимых фактора, включая рост одной колонии и/или слияние нескольких колоний, могут быть ответственны за эволюцию суперколоний у инвазивных муравьев. Оба процесса могут происходить одновременно и действовать синергически, создавая суперколонии.

Один из центральных вопросов биологии инвазий касается инвазивности видов и невторжимости мест обитания. Какие виды с наибольшей вероятностью станут инвазивными? Какие среды обитания наиболее подвержены инвазии? Несмотря на десятилетия исследований и лечения, оказалось сложно выявить признаки, которые постоянно предсказывают инвазивность1,2. По оценкам, доля интродуцированных видов, которые в конечном итоге становятся инвазивными, составляет менее 1 процента3, и в экологии инвазий возникает сложный вопрос: почему одни виды становятся инвазивными, а другие — нет. Успех вторжения может зависеть от преадаптаций, присутствующих в аборигенном ареале, персонажей, развивающихся de novo после интродукции, и различных взаимодействий между этими двумя факторами.

Инвазивные муравьи являются очень плодовитыми захватчиками и одними из самых разрушительных вредителей в мире4,5. Инвазивные муравьи обычно имеют ряд общих черт, включая структуру колонии с несколькими матками, обширную полидомию и успех в антропогенных средах обитания. Многие инвазивные виды муравьев образуют суперколонии, чрезвычайно большие колонии, состоящие из миллионов особей на больших географических территориях (например, Linepithema humile6; Pheidole megacephala7; Anoplolepis gracilipes8; Nylanderia fulva9). Суперколониальные популяции характеризуются отсутствием территориального поведения и внутривидовой агрессии, густой сетью взаимосвязанных гнезд, генетически неотличимых друг от друга, высокой плотностью населения, расселением колоний путем почкования и экологическим доминированием над аборигенными организмами10. Кроме того, многие суперколониальные муравьи являются вредителями сельскохозяйственных, городских и диких мест обитания11.