Mrówki na traktory? Owad zbierają plony lepiej niż człowiek

W tym artykule:

1. Budowa „pieczarkarni”, czyli przygotowanie mrowiska pod uprawę
2. Plewienie upraw, czyli patrole wyrywają chwasty
3. Ochrona uprawy, czyli antybiotykiem albo kwasem
4. Żniwa, czyli zerwij, zjedz i użyźnij
5. Mrówki sieją nie tylko dla siebie

Ludzie szczycą się tym, że udomowili wiele gatunków roślin, np. pszenicę, ziemniaki czy jabłonie. Bez rolnictwa nie zbudowalibyśmy miast, nie stworzylibyśmy cywilizacji i nie zasiedlilibyśmy Ziemi. A jednak żyją na niej niepozorne stworzenia, które zrobiły coś bardzo podobnego. Mrówki grzybiarki udomowiły grzyby z rodziny Leucocoprineae. Rosną one tylko w głębi mrowisk – podobnie jak nasze rośliny uprawne można spotkać praktycznie wyłącznie na polach. Mrówki opracowały tak wyrafinowane metody uprawy, że możemy im tylko pozazdrościć.

Budowa „pieczarkarni”, czyli przygotowanie mrowiska pod uprawę

Dotychczas opisano 230 gatunków mrówek grzybiarek. Wszystkie żyją w tropikach Nowego Świata. Uprawa grzybów to dla nich być albo nie być. Prymitywne gatunki robią swoje poletka z martwych resztek roślinnych zbieranych na dnie lasu. Najbardziej wyspecjalizowane z rodzajów Acromyrmex i Atta ścinają w tym celu liście drzew, trawy i kwiaty. Ocenia się, że blisko 15 proc. liści wyprodukowanych w lesie tropikalnym znika pod ziemią.

Mrówki Atta budują „pieczarkarnie” – specjalne komory, które miewają wielkość piłki futbolowej. Jedno gniazdo zawiera do tysiąca takich komór. Podziemna metropolia, która je otacza, sięga 7 m pod powierzchnię tropikalnego lasu i ma kilka milionów mieszkańców. W przewietrzaniu i przekopywaniu gleby mrówki są wydajniejsze od dżdżownic.

Grzybowe plony opłacone są ciężką zespołową pracą. Największe robotnice tną liście na kawałki i znoszą je do mrowiska. Dostawa świeżych liści wygląda jak pochód mrówek kryjących się pod zielonymi parasolami. Stąd ich nazwa – grzybiarki parasolowe. Gdyby powiększyć świat tych owadów do ludzkich rozmiarów, okazałoby się, że w poszukiwaniu materiału roślinnego robotnica przebiega odległość 15 km z prędkością 26 km/godz. To szybciej niż rekord świata w maratonie, należący do Kenijczyków – 42 km w 2 godz. i 5 min, czyli nieco ponad 20 km na godzinę.

50 mln lat temu po świecie wędrowały mrówki wielkości ptaków. Jak to możliwe, że były tak gigantyczne?

W Kanadzie odkryto skamieniałości mrówek sprzed kilkudziesięciu milionów lat. Należą do prehistorycznego rodzaju mrówek gigantów. Czyli największych mrówek, jakie kiedykolwiek chodziły ...

Plewienie upraw, czyli patrole wyrywają chwasty

W głębi mrowiska mniejsze robotnice rozdrabniają roślinny materiał na pulpę i ugniatają w wilgotne pigułki. Budują z nich grządki, pocięte korytarzami, delikatne jak gąbka. Malutkie robotnice zrywają strzępki grzyba i przenoszą na nowe poletka. Podłoże z liści jest często wymieniane. Stare trafia na specjalne pryzmy z dala od gniazda. Mrówki stale patrolują grządki, sondują je czułkami, wylizują ich powierzchnię.

Duże zagęszczenie upraw sprawia, że są one łakomym kąskiem dla chorobotwórczych bakterii, wirusów i grzybów. Grzybiarki parasolowe mają kilka linii obrony. Przede wszystkim do perfekcji opanowały sztukę pielenia. Wystarczy, że robotnica wykryje na grządce „obcego”, by cały tłum mrówek rozpoczął akcję interwencyjną. „Chwasty” zostają usunięte i wyrzucone na wysypisko. „Wynoszenie wszelkich niechcianych resztek jest uznawane przez mrówki za pracę podwyższonego ryzyka ze względu na duże ryzyko infekcji. Zajmują się nią najstarsze mrówki – te, które i tak niedługo umrą” – wyjaśnia Piotr Ślipiński, entomolog z Muzeum i Instytutu Zoologii PAN.

Jednak samo pielenie ogrodu, nawet najbardziej energiczne, nie wystarcza, jeśli pojawi się w nim inwazyjny grzyb z rodzaju Escovopsis. Wyspecjalizował się w atakowaniu mrówczych upraw – wystarczy jeden błąd, by w kilka dni zarósł wszystkie grządki. Na tym etapie mrówki są bezradne i giną z głodu. By się przed tym bronić, sięgają po chemiczne środki ochrony upraw. I teraz dopiero ujawnia się cały ich kunszt i zapobiegliwość.

Ochrona uprawy, czyli antybiotykiem albo kwasem

Na trop tej strategii wpadł prof. Cameron Currie z University Wisconsin-Madison. Zauważył, że ciała niektórych robotnic pokryte są białą przypominającą wosk substancją. Po badaniu pod mikroskopem ze zdumieniem stwierdził, że nie jest to wosk, ale bakterie. Bakterie, które noszą na sobie mrówki, są wyspecjalizowane w produkcji związków skutecznych przeciw najgroźniejszemu patogenowi ich upraw.

W kilka lat po odkryciu prof. Curriego dr Matt Hutchings z University of East Anglia ogłosił kolejne. Grzybiarki potrafią wykorzystywać nie jedną, ale kilka substancji hamujących rozwój bakterii i grzybów. Ich strategia przypomina terapię wieloantybiotykową, stosowaną przez lekarzy w przypadku trudnych do zwalczenia infekcji u ludzi. Przy okazji dr Hutchings odkrył nową substancję, podobną do nystatyny, która może w przyszłości być wykorzystywana w leczeniu grzybic.

A niedawno zespół pod kierunkiem prof. Jacobusa Boomsma obserwował grzybiarki parasolowe żyjące w Panamie i odkrył jeszcze jeden sposób na groźny grzyb. Wszystkie mrówki mają specjalne gruczoły na tułowiu, zwane metapleuralnymi. Mogą one wydzielać kwas nadoctowy – żrącą substancję o silnych właściwościach utleniających. Mrówki nakładają go na zainfekowane części upraw. Kwas tego typu produkuje tylko jeden typ robotnic, które mają powiększone gruczoły na tułowiu. Wydaje się, że ich jedynym celem jest walka z chwastami. Kwas nadoctowy stosują tylko wtedy, gdy dochodzi do inwazji i tylko w zainfekowanych miejscach.

Żniwa, czyli zerwij, zjedz i użyźnij

Tysiące lat starannej selekcji sprawiły, że dziś pszenica daje nam ogromne plony. Mrówki zaś przez miliony lat stosowały zabiegi, dzięki którym uprawiane przez nie grzyby zaczęły wypuszczać na końcach strzępek zgrubienia (tzw. gongylidia). Mrówki zrywają je i zjadają lub karmią nimi larwy, robotnice czy królową.

Gongylidia, choć mikroskopijne (mają średnicę zaledwie 30–50 mikrometrów, czyli dwu-trzykrotnie mniejszą niż ludzki włos), zawierają dużo glikogenu. To cukier złożony z cząsteczek glukozy, łatwo przyswajany przez owady. Poza nim w „kłosach” są też aminokwasy, tłuszcze, a także specyficzne enzymy ułatwiające rozkładanie tkanek roślinnych. Mrówki nie trawią większości tych enzymów, lecz wydalają je tam, gdzie zakładane są nowe uprawy. W ten sposób przyśpieszają rozkład świeżego materiału roślinnego na grządkach, zwiększając ich żyzność. Takie mrówcze „kompostowanie” zamyka cykl, dzięki któremu cała kolonia ma stałe dostawy świeżego jedzenia.

Mrówki sieją nie tylko dla siebie

Rozsiewanie nasion to jedno z głównych zadań rośliny. Co najmniej 11 tys. gatunków zdaje się w tej materii na pomoc mrówek. Naukowcy odkryli, że podczas ewolucji myrmekochoria, czyli pomysł na rozprzestrzenianie nasion z wykorzystaniem tych owadów, rodził się nawet 147 razy, niezależnie na różnych kontynentach. Na jednym hektarze lasu znajdują się setki mrowisk, z których wyrastają wysiane przez mrówki rośliny. Ponad sto lat temu szwedzki przyrodnik Rutger Sernander próbował oszacować ich trud. Założył, że na naszej szerokości geograficznej owady te prowadzą „prace polowe” przez 80 dni sprzyjającej pogody. W tym czasie jedna mrówcza kolonia przenosi ponad 29 tys. nasion.

Owady nie robią tego bezinteresownie, gdyż te nasiona są zaopatrzone w specjalne, przeznaczone tylko dla nich wyrostki. To tzw. elajosomy bogate w cenne substancje. Mrówka, która natknie się na nasienie ze smakowitym dodatkiem, chwyta je żuwaczkami i taszczy do gniazda. Tu elajosomami karmione są larwy, a bezużyteczna reszta trafia na śmietnik. To wyjątkowo dobre miejsce, bo żyzne. Nie bez przyczyny mówi się, że mrówki jako pierwsze wynalazły kompost.