Cataglyphis bombycina
Opis
Cataglyphis bombycina, zwana saharyjską srebrną mrówką, jest gatunkiem spotykanym w jednym z najgorętszych miejsc na Ziemi - afrykańskiej pustyni, gdzie palące słońce rozgrzewa grunt nawet do 70°C, a ilość wody i pożywienia jest znikoma. Gatunek ten jest jednym z najodporniejszych zwierząt lądowych, jeśli chodzi o wytrzymałość termiczną. Granica bezpieczna to dla nich 53.6°C (+/- 0.8°C).
Z racji zabójczych temperatur mrówki furażerują bardzo krótko, a każde opuszczenie gniazda jest walką z czasem i drapieżnikami (w szczególności jaszczurkami Acanthodactylus sp.). Mrówki stosują więc pewną strategię, wykorzystując swojego największego wroga - upał, jako broń. Starają się nie opuszczać gniazd zanim temperatura powietrza nie wymusi na drapieżnikach poszukania bezpiecznego miejsca w cieniu i przeczekania najgorętszej pory dnia. Jaszczurki świetnie radzą sobie na pustyni, jednak przy temperaturze około 46.5°C są zmuszone ustąpić. Jest to najdogodniejszy moment, aby setki robotnic wyruszyły z gniazda w różnych kierunkach i, oddalając się na dziesiątki metrów, odnalazły martwe owady porażone udarem cieplnym. Często takie okienko pomiędzy zanikiem naturalnych wrogów, a graniczną temperaturą wytrzymałości ich ciał, otwiera się na nie dłużej niż 10 minut. Dlatego robotnice muszą się spieszyć. Wiele z nich nie wraca. Te, które jednak przetrwają, przynoszą w ciągu swego krótkiego życia (średnia przeżywalność w takich warunkach to często zaledwie 6 dni!) pożywienie stanowiące nawet 20-krotność ich własnej masy ciała.
Aby zapewnić kolonii niezbędną wodę i bezpieczeństwo, mrówki budują rozległe i głębokie gniazda sięgające wilgotnych warstw podłoża, a temperatura wewnątrz utrzymuje się na dogodnym pułapie. Otworów wejściowych jest wiele, i są one zasklepiane piaskiem, gdy mrówki nie przebywają na zewnątrz.
Przetrwanie w tak surowym klimacie zapewniają mrówce także inne ciekawe cechy przystosowawcze:
1) Wyjątkowo długie odnóża pozwalają zachować resztę ciała na bezpiecznej wysokości 4 mm. Na tym pułapie temperatura jest niższa o ok. 7°C w porównaniu z temperaturą gruntu.
2) Maksymalna prędkość poruszania się — 85.5 cm/s, czyli 108 długości ciała na sekundę! Tak szybkie przemieszczanie się pozwala unikać zbyt długiego przebywania na słońcu. Koordynacja nóg podczas biegu jest niezwykła - zawsze tylko trzy z nich spoczywają na podłożu, stanowiąc podporę, a pozostałe trzy są uniesione. Wraz ze wzrostem prędkości mrówka przechodzi w galop, a odległości pomiędzy kolejnymi krokami się zwiększają, co dodatkowo minimalizuje kontakt ze zdradliwym podłożem i umożliwia wykonywanie dalekich susów w sytuacjach stresowych. Standardowa prędkość poruszania się robotnic to 20-30 cm/s.
3) U mrówek tych synteza białek szoku termicznego rozpoczyna się przy temperaturze 25°C, czyli jeszcze przed opuszczeniem gniazda i wyruszeniem na żer, i trwa nieprzerwanie aż do momentu osiągnięcia przez ciało 45°C. Białka te, zwane też „białkami opiekuńczymi”, w zaistniałej sytuacji chronią inne białka organizmu przed denaturacją termiczną - zmianą ich struktury skutkującą nieodwracalnym uszkodzeniem. Dzięki temu ciało owada już na samym początku jest gotowe, aby przyjąć bardzo wysoką temperaturę.
4) Włoski pokrywające C. bombycina, dzięki niezwykłej budowie i ułożeniu - charakteryzują się trójkątnym przekrojem, a wyrastając wyginają się pod kątem 90° i układają równolegle do ciała owada, jednocześnie nie stykają z nim pozostawiając szczelinę powietrzną - biorą znaczący udział w procesach termoregulacji. Po pierwsze, odbijają promieniowanie słoneczne (zakres światła widzialnego i bliskiej podczerwieni) wykorzystując zjawisko fizyczne zwane całkowitym wewnętrznym odbiciem - światło słoneczne przenika do wnętrza włosa, gdzie zostaje odpowiednio poprowadzone, a następnie odbite i skierowane ku górze z powrotem na zewnątrz. Zjawisko to odpowiada również za charakterystyczny dla tego gatunku srebrny połysk, gdyż włoski same w sobie są przezroczyste i bezbarwne. Po drugie, okrywa włosowa zwiększa emisję promieniowania termicznego, umożliwiając przenikanie fal elektromagnetycznych zakresu środkowej podczerwieni, generowanych z nagrzanego ciała owada w kierunku chłodniejszego powietrza, co skutkuje niezwykle efektywnym oddawaniem ciepła do otoczenia nawet przy pełnym nasłonecznieniu. Razem tworzy to wydajny, wykorzystujący dwa różne fizyczne mechanizmy system chłodzenia, bez którego w tych samych warunkach ciało mrówki osiągałoby temperaturę o kilka stopni wyższą.
5) Jak na rodzaj Cataglyphis przystało są utalentowanymi nawigatorami. Orientują się w terenie głównie dzięki obserwacji położenia słońca i polaryzacji światła. Zapamiętują też ilość swoich kroków i zmiany kierunku. Tworzona w ten sposób na bieżąco mapa pozwala na szybki powrót do gniazda najkrótszą trasą, która zawsze jest wyznaczana po linii prostej. Taki sposób orientacji przestrzennej zastępuje ścieżki feromonowe, które nie zdałaby egzaminu w ekstremalnych pustynnych warunkach.
6) Robotnice często wykorzystują wysokie elementy otoczenia, np. rośliny, w celu pozbycia się nadmiaru ciepła. Wspinają się na nie, a będąc u szczytu dodatkowo wyciągają ku niebu parę przednich odnóży, aby dotrzeć do jeszcze chłodniejszych warstw powietrza. W gorętsze dni nawet 70% czasu spędzonego poza gniazdem jest poświęcane na tego typu schładzanie.
7) Gatunek C. bombycina wyróżnia współistnienie dwóch morfologicznie różnych niepłodnych kast - polimorficznej kasty robotnic oraz monomorficznej kasty żołnierzy. Żołnierze stanowią niewielki procent populacji kolonii. Szczególną uwagę przykuwają ich ogromne 4-milimetrowe sierpowate żuwaczki, które z racji budowy idealnie nadają się do odstraszania kręgowców. W przypadku naruszenia gniazda przedstawicielki tej kasty tłumnie wybiegają na powierzchnię stając w obronie kolonii. W czasie pokoju rzadko opuszczają gniazda i nie biorą udziału w zdobywaniu pokarmu. Inną ich funkcją jest prawdopodobnie magazynowanie pokarmu w większych niż u robotnic odwłokach. Warto podkreślić, że żołnierze u tego gatunku nie są robotnicami major, gdyż te wchodzą w skład kasty robotnic.
Wygląd
- Królowa: 11-12 mm. Głowa i tułów czerwono-brązowe, odwłok ciemniejszy. Ciało pokryte połyskującymi na srebrno włoskami. Występują również mikroginy.
- Samiec: 8-11 mm. Czarna głowa i tułów, nogi oraz odwłok czerwono-brązowe, smukły.
- Kasta polimorficznych robotnic: 5.5-8 mm. Głowa i tułów czerwono-brązowe, odwłok ciemniejszy. Ciało pokryte połyskującymi na srebrno włoskami. Polimorfizm opierający się głównie na różnicach w wielkości robotnic, słaba allometria.
- Kasta żołnierzy: ~15 mm. Głowa i tułów czerwono-brązowe, odwłok ciemniejszy. Ciało pokryte połyskującymi na srebrno włoskami. Znaczna różnica w wielkości i budowie ciała w stosunku do zwykłych robotnic. Charakterystyczne duże bezzębne 4-milimetrowe żuwaczki. Monomorficzne.
Występowanie
Północna Afryka, Bliski Wschód: Egipt, Izrael, Libia, Sudan, Mali, Maroko, Arabia Saudyjska, Tunezja. <<<Przejdź do mapy>>>
Etymologia
Nazwa gatunkowa bombycina oznacza „jedwabista”. Określenie wzięło się stąd, że lśniące ciało mrówki wygląda jak pokryte jedwabiem.
Hodowla
Mrówka wybitnie rzadka w hodowli, stąd brak danych na temat poziomu trudności.
Źródła
- http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0152325
- http://projects.iq.harvard.edu/files/muri_metasurfaces/files/shi_keeping_cool-enhanced_optical_reflection_and_heat_dissipation_in_silver_ants_science_2015.pdf
- http://www.pnas.org/content/92/7/2994
- http://entnemdept.ufl.edu/walker/ufbir/chapters/chapter_21.shtml
- http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0084929
- http://antsofafrica.org/ant_species_2012/cataglyphis/cataglyphis/cataglyphis.htm
Autor: Revan
