В Сахаре нашли самых быстрых в мире муравьев
Обновлено: 17.09.2024
Сахарские серебряные муравьи — одни из самых быстрых животных, если считать скорость в длинах тела в единицу времени. Они передвигаются со скоростью 85,5 сантиметров или 108 длин тела в секунду благодаря высокой частоте и маленькой продолжительности шагов, быстрой смене ног и отличной синхронизации этого процесса. Как сообщается в Journal of Experimental Biology, по мере того, как насекомое ускоряется, длина его шага увеличивается больше, чем в четыре раза, а его продолжительность составляет всего семь миллисекунд.
Пустынные муравьи Cataglyphis bombycina обитают в Сахаре, в экстремально жарком климате. Они питаются трупами погибших от жары животных, поэтому C.bombycina выходят на охоту днем, что также помогает им избежать конкуренции и не встречаться с хищниками. Чтобы защититься от жары, они выработали несколько способов защиты — по-видимому, перед выходом из укрытия, сахарские серебряные муравьи вырабатывают белки теплового шока, которые позволяют им выдерживать температуру 53,6 градусов. Тело у них покрыто серебряными волосками (отсюда и название), которые отражают излучение в инфракрасном диапазоне и работают как радиаторы охлаждения. У C.bombycina длинные ноги — длиннее, чем у многих других видов муравьев. Они быстро бегают, а также прекрасно ориентируются на местности.
Ученые под руководством Харальда Вольфа (Harald Wolf) из Ульмского университета подробно изучили, как C.bombycina удается передвигаться с большой скоростью. Они исследовали передвижение сахарских муравьев в Тунисе, в естественной среде обитания, и в лаборатории Ульмского университета. Также они проанализировали морфометрию C.bombycina и их ближайших родственников, пустынных муравьев Cataglyphis fortis. Этот вид тоже обитает в Сахаре, но в высохших соляных озерах.
Серебряные сахарские муравьи оказались одними из самых быстрых животных. Они способны бегать со скоростью 855 миллиметров (85,5 сантиметров) или 108 длин собственного тела в секунду. С еще бóльшей скоростью передвигаются лишь несколько видов, в частности калифорнийский клещ Paratarsotomus macropalpis (377 длин тела в секунду). Ближайшие родственники сахарских муравьев, Cataglyphis fortis, бегали с максимальной скоростью 620 миллиметров (62 сантиметра) в секунду. При этом ноги у них были примерно на 18 процентов длиннее.
Как выяснили авторы, частота шагов у серебряных сахарских муравьев была на 30 процентов выше, чем у C.fortis: 47 и 36 шагов в секунду соответственно при максимальной скорости передвижения. Ускоряя бег, оба вида насекомых увеличивали длину шага больше, чем в четыре раза: сахарские серебряные муравьи — с 4,7 до 20,8 миллиметров, а C.fortis — с 4,5 до 21 миллиметра. Во время движения оба вида насекомых делали шаг, а затем меняли ноги для следующего (они стояли на трех ногах одновременно). При этом ученые отметили отличную синхронизацию конечностей у муравьев. Сахарские серебряные муравьи меняли ноги со скоростью до 1400 миллиметров в секунду. Продолжительность шага у сахарских серебряных муравьев была почти вдвое меньше, чем у их собратьев, 7 и 12 миллисекунд соответственно.
Исследователи полагают, что короткие шаги и высокая скорость передвижения возникли из-за среды обитания сахарских муравьев. «Возможно, эти особенности связаны с тем, что они живут в песчаных дюнах. [Передвигаясь таким образом] муравьи с меньшей вероятностью глубоко проваливаются в мягкий песок», — говорит Вольф.
Видеозапись, сделанная биологами, показывает, что муравьи мчатся по раскаленному песку на скоростях, приближающихся к одному метру в секунду! Это равносильно тому, как если бы домашняя кошка бежала со скоростью 190 км/ч.
Чем быстрее бегали муравьи, тем чаще они отрывались от земли, поднимая сразу все шесть ног над песком. Исследователи выяснили, что на максимальных скоростях эти насекомые преодолевали за секунду расстояние в 108 раз больше длины своего тела .
Даже на относительно медленных скоростях они почти никогда не касаются почвы всеми шестью ногами одновременно.
Существует веская причина, по которой сахарским серебристым бегункам ( Cataglyphis bombycina), как называются эти муравьи, необходимо развивать такую сумасшедшую скорость. В отличие от других пустынных существ, которые прячутся от сильной полуденной жары, для муравьев это самое подходящее время для поиска пищи. Когда жара в пустыне в самом разгаре, они выходят из своих гнезд и мчатся в поисках пищи, которой им служат трупы насекомых, не выдержавших высоких температур.
Выжить этим муравьям помогают особые серебристые волоски, покрывающие все их тельце и отражающие солнечные лучи. Об этом мы уже писали на нашем канале ранее . Но даже с таким защитным покрытием и другими приспособлениями бегунки едва выдерживают жару 60C и вынуждены развивать неимоверные скорости и быть виртуозами в навигации, чтобы быстро найти еду и вернуться в гнездо, раньше чем станут жертвами беспощадного зноя.
Исследования муравьев-бегунков проводились на юге Туниса. Найдя гнездо муравьев и заметив тропу из бегущих серебристых "спринтеров", исследователи положили алюминиевый желоб вдоль их тропинки и поместили мучных червей на его дальнем конце, а сверху прикрепили высокоскоростную видеокамеру.
Замедленная съемка показала, что муравьи координируют свои движения с невероятной точностью, одновременно двигая тремя ногами, которые поддерживают тело как штатив фотокамеры. По прямой муравьи преодолевали за секунду 85,5 см, делая всего 47 шагов . Это более чем в 10 раз превышает частоту шагов легендарного Усэйна Болта, восьмикратного чемпиона мира по легкой атлетике. Делая шаг, нога касалась земли всего на семь миллисекунд.
По словам ученых, исследование биомеханических секретов невероятной скорости муравьев, поможет инженерам в создании более маленьких и более быстрых, бегающих роботов. (по материалам The Guardian )
Самые быстрые муравьи в мире живут в пустыне Сахара, выяснили энтомологи из Ульмского университета в Германии. За секунду они преодолевают более метра. Исследование было опубликовано в журнале Journal of Experimental Biology.
Муравьи Cataglyphis bombycina распространены в Алжире, Египте, Ливии, Марокко, Тунисе. Из-за чрезвычайно высокой температуры среды обитания, а также из-за угрозы со стороны хищников, муравьи активны за пределами своего гнезда не более десяти минут в день. Они появляются на поверхности лишь когда температура поднимается выше той, при которой охотящиеся на них ящерицы прячутся в норах.
Сахарские муравьи питаются трупами других насекомых и мелких животных. Передвигаясь, они используют только четыре ноги. Кроме того, их ноги длиннее, чем у других видов муравьев. Верхняя часть тела покрыта серебристыми волосками, отражающими свет. Все это позволяет муравьям сохранять активность при температуре до 70 °C.
Теперь немецкие исследователи открыли еще одну уникальную особенность этого вида.
Cataglyphis bombycina за секунду преодолевают расстояние в 108 раз больше длины собственного тела, что делает их самыми быстрыми муравьями в мире относительно своего размера.
Для сравнения, гепард преодолевает расстояние лишь в 23 длины своего тела в секунду.
Такую высокую скорость муравьи развивают за счет особого способа передвижения, похожего на галоп — каждая нога касается земли всего на семь миллисекунд. Это позволяет муравьям преодолевать до 85 см в секунду и развивать скорость до 3 км/ч.
«Между шагами они парят в воздухе», — говорит доктор Сара Пфеффер, одна из авторов работы.
Чтобы замерить скорость передвижения муравьев, исследователи провели к их гнезду алюминиевый желоб и установили сверху камеру. На другом конце желоба муравьев ждала приманка — мучные черви.
«После того, как муравьи нашли еду, они двигались по желобу туда-сюда, а мы их снимали», — объясняет Пфеффер.
Когда исследователи попробовали повторить эксперимент в лаборатории, оказалось, что в прохладе скорость муравьев невероятно снижается — они преодолевают за секунду лишь 5,7 см.
В мире есть и более быстрые животные. Так, жуки-скакуны за секунду покрывают 171 длину своего тела. А настоящие рекордсмены — калифорнийские прибрежные клещи, 377 длин своего тела в секунду.
Ранее в тропических лесах Борнео был открыт новый вид муравьев, которые взрываются, чтобы уничтожить соперника.
В боях за территорию муравьи Colobopsis explodens взрываются, забрызгивая противника своими внутренностями и ядовитой слизью. Это может убить или, по крайней мере, замедлить врага. Для самого муравья, впрочем, это оказывается смертельным. Исследователи сравнивают такое поведение с укусом пчелы, который также смертелен для самого насекомого.
Такое поведение ученые объясняют гиперсоциальностью муравьев — ради процветания колонии они способны пожертвовать жизнью.
«Колонию муравьев нельзя рассматривать как человеческую семью — это суперорганизм, где каждый муравей действует как отдельная клетка в теле со своей собственной ролью»,
— пояснила энтомолог Элис Лачини.
Впрочем, взрываются не все муравьи. Те из них, чьи габариты позволяют заткнуть головой вход в муравейник, выступают в роли пассивных защитников, в то время как более мелкие муравьи-камикадзе атакуют противника. Похожим образом действуют и другие виды муравьев, например, во время половодья защищая муравейник от затопления. Исследователи полагают, что с помощью более изученных видов со схожими особенностями поведения они смогут узнать о Colobopsis explodens больше.
А быстрее всего орудует жвалами муравей Mystrium camillae — он способен щелкать ими со скоростью более 90 м в секунду.
Mystrium camillae обитают в Юго-Восточной Азии и Австралии. Они живут под землей или в стволах деревьев. Эти муравьи выработали необычное поведение для защиты и нападения — у них широкая голова и длинные зазубренные жвалы, которые они быстро защелкивают, нанося удары противнику за 0,5 миллисекунды.
Муравьи питаются гемолимфой своих личинок, прокусывая их, но не вызывая гибели — за это их прозвали муравьями-Дракулами.
Чтобы выяснить, как работают жвалы муравьев, ученые использовали рентген и высокоскоростные камеры, способные получать свыше 480 тысяч кадров в секунду. Как оказалось, челюсти этих муравьев разгоняются до 320 километров в час за 0,000015 секунды. При этом сила их удара настолько высока, что соприкосновение с жвалами опрокидывает и оглушает термитов и других более крупных насекомых.
Ученые из Германии включили в список самых быстрых существ на планете серебряных муравьев вида Cataglyphis bombycina, которые обитают в пустыне Сахара. Эволюция снабдила их огромной скоростью, чтобы они могли в разгар солнечного дня передвигаться по раскаленному песку в поисках пищи.
Сахарские серебряные муравьи Cataglyphis bombycina отваживаются выползать из своих нор в разгар жаркого дня. Дело в том, что они питаются падалью - трупами менее удачливых обитателей пустыни.
Однако полуденный зной так раскаляет песок, что передвигаться по нему почти невозможно. Температура песка достигает 60 градусов по Цельсию. Но описываемые муравьи нашли способ решить эту проблему.
Они передвигаются по песку на невероятной для насекомых скорости, которая достигает 0,855 м/с. Это делает их самыми быстрыми муравьями из всех, известных науке. В этом отношении они отличаются даже от других видов пустынных муравьев, которые тоже весьма быстры.
Исследователи подсчитали, что Cataglyphis bombycina за одну секунду способны преодолевать расстояние, в 108 раз превышающее длину их тела. Именно по этому показателю они и вошли в число самых быстрых существ на Земле, заняв третье место в этом списке.
Мировой рекорд принадлежит калифорнийским клещам, способным преодолевать расстояние в 377 длин своего тела за одну секунду. На втором месте по-прежнему располагаются австралийские жуки-скакуны (171 длина тела за секунду).
Для сравнения, гепард за секунду преодолевает расстояние, превышающее длину его тела в 16 раз. Кстати, серебряные муравьи развивают максимальную скорость только при очень высокой температуре.
В лабораторных условиях при температуре 10 градусов по Цельсию они передвигались достаточно медленно для себя - всего лишь со скоростью 0,057 м/с.
Удивило ученых и то, что муравьи этого вида обладают конечностями, которые примерно на 20 процентов короче лап их сородичей. Казалось бы, и передвигаться они должны медленнее.
Однако анализ показал, что муравьи этого вида переставляют свои лапы втрое быстрее, чем их более крупные родственники.
Муравьи-бегунки из Сахары способны делать почти 50 шагов в секунду, перемещаясь на скорости, которая для нас эквивалентна 660 км/ч.
Живущие в Сахаре муравьи-бегунки Cataglyphis bombycina питаются трупами мелких грызунов и насекомых, не выдержавших убийственной жары. Сами муравьи остаются активными даже тогда, когда все прочие обитатели пустыни прячутся в тень. Но и их возможности противостоять зною не бесконечны — и в своих поисках новых тел муравьям приходится действовать быстро, чтобы не перегреться под солнцем.
Как можно понять из их названия, бегунки могут развивать впечатляющую скорость, однако в полной мере эта способность выяснилась только теперь. В статье, опубликованной в Journal of Experimental Biology, сообщается, что каждую секунду муравьи C. bombycina перемещаются на расстояние до 108 длин собственного тела. Если бы подобное было доступно нам, средний человек за секунду преодолевал бы почти 186 метров, ненадолго развивая скорость более 660 км/ч.
Это помещает бегунков на почетное третье место в рейтинге самых скоростных животных, сразу следом за клещами Paratarsotomus macropalpis (192 длины тела) и жужелицами-скакунами Cicindela hudsoni (125 длин своего тела в секунду). Для того чтобы выяснить, как же муравьям удается развивать такую скорость, профессор Ульмского университета Харальд Вольф (Harald Wolf) и его коллеги провели эксперименты в полевых условиях и в лаборатории.
Ученые устроили для муравьев «хорошо оборудованные» песчаные ходы, у которых были размещены камеры для высокоскоростной съемки. Это позволило наблюдать не только за перемещением муравьев, но и за каждым отдельным движением их лапок. Прежде всего биологи заметили, что на бегу насекомые «галопируют», в некоторые фазы движения полностью отрываясь от земли, не касаясь ее ни одной из шести конечностей. Но главным их секретом оказалась быстрота лапок.
Судя по данным наблюдений, на бегу муравьи умудряются совершать 47 шагов в секунду (это лишь вдвое меньше количества взмахов, которое позволяет колибри оставаться в воздухе). Каждый шаг совершается тремя конечностями сразу: передняя нога сгибается синхронно со средней и задней, расположенными с противоположной стороны тела. Некоторые другие насекомые тоже могут использовать подобную походку, однако бегунки Сахары ходят так постоянно — возможно, затем, чтобы увеличивать площадь опоры и не проваливаться в песок.
На видеозаписи видно, как муравьи носятся по раскаленному песку со скоростью, приближающейся к одному метру в секунду, что эквивалентно 193 километрам в час.
Способности муравьев будут использованы в робототехнике
«Помимо биомеханических секретов невероятной скорости муравьев, мы изучаем остальные трюки серебряных муравьев, которые инженеры смогут использовать для создания наиболее быстрых роботов», - сказала Пфеффер.
Ранее мы делились способами избавления от муравьев и других насекомых в доме без дорогостоящей химии. А теперь вот задумались: стоит ли? Вдруг и они смогут оказаться полезными в той же робототехнике…
Сахарский серебристый муравей преодолевает расстояние в 108 раз длиннее, чем их тело, всего за секунду.
Песчаные дюны северной Сахары стали домом для самых быстрых муравьев в мире. К такому выводу пришли ученые, которые приманивали насекомых пищей под палящим солнцем. Видео показало, что муравьи преодолевают расстояние по жгучему песку со скоростью метр в секунду. Для сравнения, домашний кот должен был бы разогнаться до 190 километров в час, чтобы добиться равносильной скорости.
Об этом пишет The Guardian, добавляя, что чем быстрее бегут муравьи, тем больше времени они проводят в воздухе. Все шесть лапок отрываются от земли одновременно. На полной скорости эти насекомые преодолевают за секунду расстояние, в 108 раз превышающее длину их тела.
«Они пролетают дистанцию, не касаясь земли ни одной лапкой даже на относительно медленных скоростях», - сказала Сара Пфеффер, которая изучает поведение животных в Ульмском университете в Германии.
Существует причина, почему сахарские серебристые муравьи или Cataglyphis bombycina стали такими быстроногими. Большинство пустынных существ прячутся от палящего дневного Солнца. Но для муравьев это главное время для поисков пропитания. Когда в пустыне наиболее жарко, они вылезают из своих муравейников и начинают искать пищу. Чаще всего это трупы животных, которым менее повезло, и они погибли от беспощадных пустынных температур.
Чтобы защититься от жары, у муравьев есть серебряного цвета шерсть, которая отражает солнечные лучи. Но даже с таким покрытием им трудно выжить при 60 градусах по Цельсию. Поэтому им пришлось развить невероятную скорость и незаурядные навигационные навыки, чтобы найти пищу и вернуться в муравейник, прежде чем стать жертвой Солнца.
Как проводились исследования?
Но прежде, чем Пфеффер и ее коллеги смогли засечь бегающих по пустыне муравьев, они должны были их найти. Ученые отправились в Дуз, город на юге Туниса, и прочесали близлежащие дюны в поисках «серебряных траекторий», которые можно заметить невооруженным глазом.
Проследив путь некоторых муравьев обратно к их гнезду, исследователи проложили алюминиевый канал вдоль земли и поместили мучных червей и крошки песочного хлеба в дальнем конце. Над дорожкой они прикрепили направленную вниз высокоскоростную видеокамеру, чтобы записывать муравьев, когда они бегали вперед и назад.
При замедленном воспроизведении видно, что муравьи координируют свои движения с невероятной точностью, перемещая одновременно три лапки из шести. Бегая на полной скорости, муравьи преодолевали 85,5 см в секунду за 47 шагов, что более чем в 10 раз превышает скорость Усейна Болта (ямайский спринтер, мировой рекордсмен по преодолению дистанции в 100 метров). Между каждым шагом муравьиная лапка касалась земли всего лишь на семь миллисекунд.
Чем обусловлена невероятная скорость серебряных муравьев?
«Чем быстрее бегут муравьи, тем чаще они поднимаются в воздух, отрывая от земли сразу все шесть ног, – говорит Сара Пфеффер, профессор энтомологии Ульмского университета в Германии. – Есть причина, по которой сахарские серебряные муравьи, или Cataglyphis bombycina, эволюционировали, чтобы стать самыми быстрыми в мире. В отличие от других пустынных существ, которые укрываются от интенсивного полуденного зноя, для муравьев это лучшее время для сбора падали. Когда в пустыне становится очень жарко, они вылезают из своих гнезд и рыскают в поисках пищи – чаще всего это трупы менее удачливых существ, павших жертвой жестоких температур».
Читайте также: