Pro myrmekology (jak se říká specialistům na mravence) je jisté jen jedno: mravenci dokážou komunikovat pomocí zvuků. A pokud je to tak, znamená to, že rozhodně mají sluch a orgány, které (s docela velkým rozpětím) lze nazvat ušima.
A „uši“ mravenců nejsou vůbec podobné tomu, co jsme vy a já zvyklí nazývat tímto krásným slovem. A existuje několik typů těchto „uší“. A sluch zdaleka není jejich jedinou funkcí. A nacházejí se nejen na hlavě, ale také.
Dobře, první věci.
Jak víte, zvuky se mohou šířit nejen vzduchem, ale také kapalinami (například vodou) a dokonce i pevnými látkami (například půdou, kmeny stromů a listy). A pokud jsou pro lidi nejdůležitější zvuky „vzduchu“, pak pro mravence, kteří se celý život plazí po zemi, stromech a jiných pevných věcech, mají „pevné“ zvuky velký význam. (V zásadě je člověk také schopen slyšet zvuky „pevného substrátu“. Vzpomeňte si na Vasilisu Krásnou, která přiloží ucho k zemi, aby slyšela, jak daleko cválá Kašchei Nesmrtelný na svém hrdinském koni.)
A abyste mohli rozpoznat takové „pevné“ zvuky, musíte být schopni vnímat vibrace a vibrace substrátu. A k tomu dvě uši na hlavě nestačí – sluchové orgány musí být umístěny všude tam, kde tělo přichází do kontaktu s „znějícím“ povrchem, tedy téměř po celém těle.
Rýže. 1. Stavba chordotonálního orgánu. Scolopidia, stejně jako provázky, jsou nataženy mezi kutikulou a pružnou membránou. Když se kutikula pohybuje, táhne scolopidium spolu s sebou a způsobuje excitaci neuronu umístěného v tomto scolopidiu.
Strukturou se tyto orgány také vůbec nepodobají uším lidí nebo řekněme zajíců. Vzhledem k tomu, že by neměli vnímat vlny létající vzduchem, vůbec nepotřebují onen vnější „lapač“ v podobě mušle, kterému jsme zvyklí říkat ucho. A tyto sluchové orgány se skládají ze zvláštních „provázků“ (říká se jim scolopidia), natažených mezi kutikulou (exoskelet hmyzu) a speciální pružnou membránou. Každé scolopidium se skládá ze tří buněk, z nichž jedna je nervová. Pokud povrch, kterého se mravenec dotkne, začne vibrovat, kutikula začne tahat za scolopidium. Při natažení scolopidia se nervová buňka pod vlivem napětí vzruší a vyšle impuls do příslušného nervového uzlu. Vibrace povrchu se tak přemění na nervové impulsy a mravenec zvuk slyší. Výše popsané orgány se nazývají chordotonální a podílejí se nejen na rozlišování zvuků, ale také na propriocepci – tedy snímají natažení svalů a určují polohu těla v prostoru.
Takže jsme se vypořádali s “tvrdými” zvuky. Ale slyší mravenec také zvuky „vzduchu“? Na tuto otázku zatím neexistuje jednoznačná odpověď, ale je možné extrapolovat údaje získané o jiném hmyzu, například komárech a mouchách, na mravence.
A mouchy a komáři mohou slyšet zvuky „vzduchu“ pomocí speciálních štětin umístěných na jejich anténách. Zvuková vlna takovou štětinkou rozpohybuje, štětina táhne za scolopidium, což způsobí vybití neuronu umístěného ve scolopidiu a vyslání impulsu do nervového ganglia. Takové sluchové orgány se nazývají Johnstonovy orgány. Jsou podtypem chordotonálních orgánů a jsou citlivé pouze v blízkém poli (obvykle na vzdálenost ne větší než desítky centimetrů). Není těžké pochopit, že budou cítit nejen zvuky jako takové, ale i jakékoli vibrace ve vzduchu – například vítr způsobený blížící se plácačkou na mouchy.
A kromě toho má hmyz další typ smyslových orgánů schopných vnímat zvuky – trichoidní senzilu. Tato složitá fráze odkazuje na drobné štětiny na těle hmyzu. Tyto sétae jsou přímo (a ne přes scolopidium, jako Johnstonovy orgány) spojeny s nervovým zakončením, a když zvuková vlna (nebo prostě vítr) rozvibruje trichoidní senzilu, nervové zakončení je excitováno a generuje impuls, a jako výsledek informace o vibracích se dostane do příslušného nervového ganglionu. Mravenci mají trichoidní senzilu, ale zda jsou dostatečně citliví na vnímání zvuků, nebylo dosud zcela objasněno.
Rýže. 2. Antény mravenců (snímek z elektronového mikroskopu). Tykadla obsahují Johnstonovy orgány a také mnoho trichoidních sensil, ale není známo, zda jsou dostatečně citlivé, aby slyšely zvuky.
Ale víme něco o tom, jak mravenci používají zvukovou signalizaci.
Například mravenci camponotus neboli mravenci tesaři, kteří ohlodávají svá hnízda ve dřevě, narážejí čelistmi nebo břichem do stěn hnízda, aby vyzvali své příbuzné, aby je chránili.
A mnoho mravenců může cvrlikat třením břicha o speciální „struhadla“ na stopce mezi hrudníkem a břichem (obr. 3). Cvrlikání je sotva slyšitelné, lidské ucho jej sotva rozezná ani na blízko. Tento objem však mravencům stačí a pomocí cvrlikání spolu dokážou perfektně komunikovat.
Rýže. 3. Většina mravenců vydává zvuky třením břicha (Gaster) o stéblo (Postpetiole).
Toto cvrlikání se například přenáší půdou. Příbuzní mohou vyhrabat mravence zahrabaného v písku poté, co uslyší jeho „volání o pomoc“.
A vibrace z cvrlikání se přenášejí i přes listí a větve stromů. Někteří mravenci toho využívají velmi nečekaným způsobem. Ukázalo se, že u mravenců listořezů se vibrace břicha přenášejí do čelistí (kusatelů). Když kusadla řežou list, vibrují frekvencí asi 1 kHz (tisíckrát za sekundu!). Díky tomu je plech řezán když ne rychleji, tak rovnoměrněji a přesněji.
A později se ukázalo, že mravenci cvrlikají častěji, když stříhají ne tužší, ale chutnější listy! Ukázalo se, že ve stejnou dobu menší dělnice přiběhnou k větším dělnicím. Pak velký dělník odtáhne uříznutý list do mraveniště a menší dělníci na list vylezou a svezou se na něm. Ale nejen jezdí, ale například chrání vrátné před mouchami, které se snaží položit varlata na tělo velkých dělníků.
Nedávno se ukázalo, že nejen mravenci, ale i jejich parazité využívají ke komunikaci zvuky. Mraveniště je obvykle domovem stovek druhů dalšího hmyzu. Jsou mezi nimi i housenky některých motýlů borůvek. Tyto housenky se vzhledem a hlavně čichem podobají larvě určitého druhu mravence. Pracující mravenci, kteří našli takovou housenku, ji přetáhli do hnízda. Housenky některých druhů nadále napodobují larvy tak dobře, že je mravenci dělnice krmí, jako by to byly jejich vlastní malé sestřičky (mravenčí dělnice jsou sterilní samice a larvy jsou jejich sestry).
Nedávno bylo zjištěno, že housenky a kukly kukaččích holubů vydávají zvuky napodobováním dospělých mravenců. Přitom, jak se ukázalo, u hostitelských mravenců (jeden z druhů rodu Myrmica) královny a dělnice cvrlikají odlišně. Pokud pustíte zvuky vydávané královnou dělnicím, obklopí zdroj zvuku a zaujmou charakteristické „obranné“ pozice, jako by hlídaly skutečnou královnu. Vychytralé housenky a kukly holubů napodobují zvuky královny a mravenci dělníci se vrhají na jejich ochranu!
Tento příklad ukazuje, že zvuky mohou hrát důležitou roli v životě mravenčí rodiny: zejména královský „dobře vytvořený hlas“ pomáhá královně obsadit nejvyšší úroveň v hierarchii. To znamená, že mravenci jsou dobří v rozlišování různých zvuků svých příbuzných – bez ohledu na to, co slyší.
Po této otázce jsem si pomyslel: “No, o mravencích je pravděpodobně známo všechno – co, a jak as tím, co slyší!” Ukázalo se – nic takového! Pro myrmekology (jak se říká specialistům na mravence) je jisté jen jedno: mravenci dokážou komunikovat pomocí zvuků. A pokud je to tak, znamená to, že rozhodně mají sluch a orgány, které (s docela velkým rozpětím) lze nazvat ušima.
A „uši“ mravenců nejsou vůbec podobné tomu, co jsme vy a já zvyklí nazývat tímto krásným slovem. A existuje několik typů těchto „uší“. A sluch zdaleka není jejich jedinou funkcí. A nacházejí se nejen na hlavě, ale také. Dobře, první věci.
Jak víte, zvuky se mohou šířit nejen vzduchem, ale také kapalinami (například vodou) a dokonce i pevnými látkami (například půdou, kmeny stromů a listy). A pokud jsou pro lidi nejdůležitější zvuky „vzduchu“, pak pro mravence, kteří se celý život plazí po zemi, stromech a jiných pevných věcech, mají „pevné“ zvuky velký význam. (V zásadě je člověk také schopen slyšet zvuky „pevného substrátu“. Vzpomeňte si na Vasilisu Krásnou, která přiloží ucho k zemi, aby slyšela, jak daleko cválá Kašchei Nesmrtelný na svém hrdinském koni.)
A abyste mohli rozpoznat takové „pevné“ zvuky, musíte být schopni vnímat vibrace a vibrace substrátu. A k tomu dvě uši na hlavě nestačí – sluchové orgány musí být umístěny všude tam, kde tělo přichází do kontaktu s „znějícím“ povrchem, tedy téměř po celém těle.
Strukturou se tyto orgány také vůbec nepodobají uším lidí nebo řekněme zajíců. Vzhledem k tomu, že by neměli vnímat vlny létající vzduchem, vůbec nepotřebují onen vnější „lapač“ v podobě mušle, kterému jsme zvyklí říkat ucho. A tyto sluchové orgány se skládají ze zvláštních „provázků“ (říká se jim scolopidia), natažených mezi kutikulou (exoskelet hmyzu) a speciální pružnou membránou. Každé scolopidium se skládá ze tří buněk, z nichž jedna je nervová. Pokud povrch, kterého se mravenec dotkne, začne vibrovat, kutikula začne tahat za scolopidium. Při natažení scolopidia se nervová buňka pod vlivem napětí vzruší a vyšle impuls do příslušného nervového uzlu. Vibrace povrchu se tak přemění na nervové impulsy a mravenec zvuk slyší. Výše popsané orgány se nazývají chordotonální a podílejí se nejen na rozlišování zvuků, ale také na propriocepci – tedy snímají natažení svalů a určují polohu těla v prostoru.
Takže jsme se vypořádali s “tvrdými” zvuky. Ale slyší mravenec také zvuky „vzduchu“? Na tuto otázku zatím neexistuje jednoznačná odpověď, ale je možné extrapolovat údaje získané o jiném hmyzu, například komárech a mouchách, na mravence.
A mouchy a komáři mohou slyšet zvuky „vzduchu“ pomocí speciálních štětin umístěných na jejich anténách. Zvuková vlna takovou štětinkou rozpohybuje, štětina táhne za scolopidium, což způsobí vybití neuronu umístěného ve scolopidiu a vyslání impulsu do nervového ganglia. Takové sluchové orgány se nazývají Johnstonovy orgány. Jsou podtypem chordotonálních orgánů a jsou citlivé pouze v blízkém poli (obvykle na vzdálenost ne větší než desítky centimetrů). Není těžké pochopit, že budou cítit nejen zvuky jako takové, ale i jakékoli vibrace ve vzduchu – například vítr způsobený blížící se plácačkou na mouchy.
A kromě toho má hmyz další typ smyslových orgánů schopných vnímat zvuky – trichoidní senzilu. Tato složitá fráze odkazuje na drobné štětiny na těle hmyzu. Tyto sétae jsou přímo (a ne přes scolopidium, jako Johnstonovy orgány) spojeny s nervovým zakončením, a když zvuková vlna (nebo prostě vítr) rozvibruje trichoidní senzilu, nervové zakončení je excitováno a generuje impuls, a jako výsledek informace o vibracích se dostane do příslušného nervového ganglionu. Mravenci mají trichoidní senzilu, ale zda jsou dostatečně citliví na vnímání zvuků, nebylo dosud zcela objasněno.
Rýže. 1. Antény mravenců (snímek z elektronového mikroskopu). Tykadla obsahují Johnstonovy orgány a také mnoho trichoidních sensil, ale není známo, zda jsou dostatečně citlivé, aby slyšely zvuky. Délka měřítka na horním obrázku je 500 μm, na dolním obrázku je 200 μm.
Ale víme něco o tom, jak mravenci používají zvukovou signalizaci.
Například mravenci camponotus neboli mravenci tesaři, kteří ohlodávají svá hnízda ve dřevě, narážejí čelistmi nebo břichem do stěn hnízda, aby vyzvali své příbuzné, aby je chránili.
A mnoho mravenců může cvrlikat třením břicha o speciální „struhadla“ na stopce mezi hrudníkem a břichem (obr. 2). Cvrlikání je sotva slyšitelné, lidské ucho jej sotva rozezná ani na blízko. Tento objem však mravencům stačí a pomocí cvrlikání spolu dokážou perfektně komunikovat.
Rýže. 2. Většina mravenců vydává zvuky třením břicha (Gaster) o stéblo (Postpetiole).
Toto cvrlikání se například přenáší půdou. Příbuzní mohou vyhrabat mravence zahrabaného v písku poté, co uslyší jeho „volání o pomoc“.
A vibrace z cvrlikání se přenášejí i přes listí a větve stromů. Někteří mravenci toho využívají velmi nečekaným způsobem. Ukázalo se, že u mravenců listořezů se vibrace břicha přenášejí do čelistí (kusatelů). Když kusadla řežou list, vibrují frekvencí asi 1 kHz (tisíckrát za sekundu!). Díky tomu je plech řezán když ne rychleji, tak rovnoměrněji a přesněji.
A později se ukázalo, že mravenci cvrlikají častěji, když stříhají ne tužší, ale chutnější listy! Ukázalo se, že ve stejnou dobu menší dělnice přiběhnou k větším dělnicím. Pak velký dělník odtáhne uříznutý list do mraveniště a menší dělníci na list vylezou a svezou se na něm. Ale nejen jezdí, ale například chrání vrátné před mouchami, které se snaží položit varlata na tělo velkých dělníků.
Nedávno se ukázalo, že nejen mravenci, ale i jejich parazité využívají ke komunikaci zvuky. Mraveniště je obvykle domovem stovek druhů dalšího hmyzu. Jsou mezi nimi i housenky některých motýlů borůvek. Tyto housenky se vzhledem a hlavně čichem podobají larvě určitého druhu mravence. Pracující mravenci, kteří našli takovou housenku, ji přetáhli do hnízda. Housenky některých druhů nadále napodobují larvy tak dobře, že je mravenci dělnice krmí, jako by to byly jejich vlastní malé sestřičky (mravenčí dělnice jsou sterilní samice a larvy jsou jejich sestry).
Nedávno bylo zjištěno, že housenky a kukly kukaččích holubů vydávají zvuky napodobováním dospělých mravenců. Přitom, jak se ukázalo, mravenčí královny a mravenci dělnice cvrlikají v hostitelských mravencích odlišně. Pokud pustíte zvuky vydávané královnou dělnicím, obklopí zdroj zvuku a zaujmou charakteristické „obranné“ pozice, jako by hlídaly skutečnou královnu. Vychytralé housenky a kukly holubů napodobují zvuky královny a mravenci dělníci se vrhají na jejich ochranu!
Tento příklad ukazuje, že zvuky mohou hrát důležitou roli v životě mravenčí rodiny: zejména královský „dobře vytvořený hlas“ pomáhá královně obsadit nejvyšší úroveň v hierarchii. To znamená, že mravenci jsou dobří v rozlišování různých zvuků svých příbuzných – bez ohledu na to, co slyší.
