Всі мурахи - це суспільні комахи, що живуть сім'ями. У сім'ях різних видів налічується від кількох десятків до кількох мільйонів особин. Ті мурахи, яких ми зазвичай бачимо, це так звані робочі особини, або просто робітники, а точніше - безплідні самки з нерозвиненими крилами. Але раз на рік в гніздах з'являються крилаті мурахи-самки і самці. Самки схожі на робітників, але відрізняються від них будовою грудей і, як правило, більш великими розмірами; у самців ж подовжене циліндричне або звужене вкінці черевце, а голова порівняно невелика з великими опуклими очима. Вусики у них довші, ніж у робітників, і іноді буває не колінчаті, а ниткоподібні. Часто самці і пофарбовані інакше, ніж робітники. У рудих лісових мурах, наприклад, голова і груди робітників і самок частково червоні, а самці - цілком чорного кольору.
У міру дорослішання самці і самки починають підбиратися до виходу з гнізда і іноді навіть виходять на поверхню, але лише на короткий час. І ось настає шлюбний років. Ви, напевно, не раз спостерігали його у чорного садового мурашки - звичайного мешканця населених пунктів. Самки і самці виходять з гнізд і скупчуються біля входів, потім починають підніматися на травинки, на дерева, на стіни будинків і звідти злітають. Більш рухливі самці часто злітають прямо з землі. Самки і самці з різних гнізд спаровуються в повітрі або на землі, незабаром після цього самці гинуть, а запліднені самки скидають крила і відправляються на пошуки місця для гнізда. Під час літа такі самки в безлічі бігають по землі.
Якщо відловити таких самок і посадити в пробірки з землею, можна спостерігати весь процес утворення нової сім'ї. Кращі об'єкти для спостереження - чорний садовий, бурий лісовий і жовтий земляний мурахи або будь-який з видів Мірмікей. Самок чорного садового мурашки краще садити по 2-3 в одну пробірку. Самка будує невелику замкнуту камеру в землі, а потім починає відкладання яєць. Іноді кілька самок роблять таку камеру разом. Яйця у мурах дуже дрібні, довжиною близько 0,5 мм. Вони завжди склеєні в загальний клубок. Самка час від часу облизує і перебирає їх, а кожне відкладене знову яйце підклеює до грудки. Через 2-3 тижні з яєць починають з'являтися перші личинки. Молоді личинки залишаються в загальному грудці, більші розміщуються групами або окремо на підлозі камери, а іноді (у видів дрібних мурах) підвішуються на стінках камери. Через 4-6 міс. личинки закінчують зростання, і починається окукливание. До цього часу вони стають більшими робочих мурах. У представників підродини форміцін перед окукливанием личинка зазвичай обплітає себе коконом (такі кокони зазвичай називають "мурашиними яйцями"), а у мірміцін лялечки завжди відкриті. До виходу з лялечок перших робочих самки нічим не харчуються. Більше того, вони навіть вигодовують личинок виділеннями спеціальних залоз. При цьому повністю зникають літальні м'язи, які самці більше ніколи не знадобляться, і вона витрачає запаси жиру, які накопичила ще в батьківському гнізді. Великим личинкам самка згодовує і частина відкладених яєць.
Після того як з лялечок вийдуть перші робочі, вони роблять вихід назовні з камери і починають добувати їжу. З цього моменту самка тільки відкладає яйця. Всі роботи в гнізді беруть на себе робочі особини. Вони доглядають за розплодом (яйцями, личинками і лялечками), будують і розширюють гніздо, очищають його від сміття, охороняють від ворогів, добувають їжу. З року в рік чисельність населення в гнізді зростає, гніздо збільшується в розмірах. І, нарешті, досягається така чисельність, коли сім'я самостійно може виростити крилатих самок і самців. В такому випадку ми говоримо, що сім'я досягла першої стадії зрілості. У багатьох видів цикл розвитку сім'ї на цьому завершується. Звичайно, сім'я може існувати ще довгі роки, але її чисельність, характер взаємин між мурахами вже майже не змінюється. Однак у деяких видів, наприклад у рудих лісових мурах, розвиток сім'ї триває, і сім'ї можуть досягти другої стадії зрілості, коли стає можливим розмноження мурашиних сімей розподілом. На деякій відстані від батьківського гнізда будується дочірнє гніздо, або відводок, куди переселяється частина робочих сім'ї з розплодом і молодий самкою.
Якщо в сім'ї є одна плідна самка, сім'я називається моногінной, якщо багато - полігінія-ної. Число самок в полігінія сім'ях рудих лісових мурах досягає декількох сотень.
У більшості видів моногамними бувають лише молоді або слабкі сім'ї. Однак є такі види мурашок (до них відноситься, наприклад, червоногрудий мураха у дереві), у яких не може бути полігінія сімей. Якщо в гнізді такого виду з'являються дві яйцекладущие самки, робочі вбивають одну з них. Таке явище носить назву облігатної моногініі.
Між членами мурашиної сім'ї існує поділ функцій, або поліетізм, який може бути віковим або кастовим. Під віковим поліетізмом розуміється закономірна зміна кола робіт, виконуваних мурахою в гнізді, в продовження його життя. Зазвичай наймолодші робочі бувають няньками, тобто доглядають за розплодом і самкою. Трохи подорослішавши, вони стають будівельниками, а потім фуражирами (здобувачами їжі). Найстаріші мурахи, які вже не здатні до добування їжі, стають сторожами або спостерігачами. Під кастовим поліетізмом розуміються відмінності в колі робіт у мурах одного віку, обумовлені відмінностями в їх розмірах або будові. Так, наприклад, у червоногруді мурашки-древоточца фуражирами бувають головним чином дрібні робітники з маленькою головою. У той же час великі большеголовие робочі ( "солдати") того ж віку займаються охороною гнізда або є хранителями їжі. Їжа, доставлена фуражирами, зберігається в зобиках цих мурах і служить запасом сім'ї на випадок поганої погоди.
Особливе місце займають муравьі- "нахлібники", які поселяються поблизу від гнізд інших видів мурах і живуть за їх рахунок. Так, в наших лісах досить звичайний блискучий мураха-крихта, що живе в гніздах рудих лісових, лугового, червоноголового і тонкоголового мурах. Крихітні камери гнізд цього мурашки розташовуються між камерами гнізд господаря, з якими з'єднуються тонкими ходами. Діаметр такого ходу близько 1 мм, і тому мурахи-господарі не можуть дістатися до своїх співмешканців. Мурахи-крихти підбирають залишки їжі мурах-господарів. Іноді вони навіть прилаштовуються до господарів в той момент, коли один робочий передає іншому крапельку рідкої їжі, і встигають непомітно попити з цієї краплі. Ці мурахи добре живуть в неволі разом з рудими лісовими мурахами. Спостереження за ними дуже цікаво.
Основу харчування майже всіх наших мурах складають два компоненти-білковий і вуглеводний. Як джерело білкової їжі використовуються різні безхребетні, головним чином комахи. Мурахи полюють на них або збирають трупи. Основним джерелом вуглеводної їжі служить для мурах падь-солодке виділення попелиць і інших хоботних комах (червців, щитівок, деяких цикадок). Зв'язок мурах з попелицями (тро-фобіоз) - один з найбільш яскравих прикладів симбіозу в світі комах. Попелиці постачають мурах їжею, а мурахи захищають їх від ворогів, переносять на свіжі пагони рослин, а іноді навіть забирають на зиму в мурашник. Для того щоб поспостерігати за взаємовідносинами попелиць і мурах, найкраще знайти мурашник лугового або рудих лісових мурах, поблизу якого є поросль берези. По стовбурах тих дерев, на яких є колонії попелиць, завжди ходять мурахи, причому у мурах, що спускаються вниз, черевце часто сильно роздута від паді і навіть просвічує. Простеживши за маршрутами мурах, що піднімаються вгору, ви швидше за все виявите попелиць на кінцях тонких гілок. Деякі мурахи розводять попелиць на трав'янистих рослинах, а деякі, наприклад жовтий земляний мураха, в спеціальних камерах гнізда на коренях трав.
Крім паді і комах, мурашки можуть харчуватися соком рослин, нектаром, грибами, насінням, але ця їжа не є основною. Так, за даними багаторічних спостережень західнонімецького дослідника Г. Велленштайна, в харчуванні рудих лісових мурах падь становить 62% (по масі), комахи та інші безхребетні-33%, сік рослин-4,5%, гриби і падаль-0,3% і насіння-0,2%
Хоча насіння складає в харчуванні лісових мурах незначну частку, для життя лісу це дуже важливо. Справа в тому, що багато лісові трави, наприклад копитень, фіалки, марьянніка, проліска і деякі інші рослини, розселяють виключно мурахи. Насіння цих рослин мають Спеціальні придатки (еласмосоми), які з'їдаються мурахами; насіння мурахи при цьому не чіпають. Але зазвичай, перш ніж відгризти придаток, мурахи відтягують насіння на значну відстань. Розселення насіння мурахами називається Мірмекохорія. В степах і пустелях живуть мурахи, які харчуються майже виключно насінням, наприклад мурахи-женці. Ці комахи поїдають насіння цілком: вони служать для них джерелом білків і вуглеводів. Правда, і ці мурахи грають важливу роль в розселенні насіння, так як частина з них втрачається при перенесенні в гніздо. Серед наших мурах насіння складає значну частку в харчуванні дернового мурашки.
Рідка їжа розподіляється в гнізді шляхом трофаллаксис. Фуражир набирає долину в зобик, який відділений від шлунка клапаном, так що зберігається в ньому їжа не перетравлюється. Прийшовши в гніздо, фуражир стає в характерну позу, розкриває щелепи, і з рота у нього виступає крапелька рідини (див. Рис.). До нього підходить один або кілька мурашок, які випивають цю крапельку, і незабаром вся їжа перекачується з зобіка фуражира в зобики інших особин. Вони, в свою чергу, передають їжу тим же способом іншим мурашкам, і таким чином принесена порція розподіляється в сім'ї. Досліди із застосуванням радіоактивних ізотопів показали, що одна порція їжі у рудих лісових мурах через 20 годин розподіляється між 100 і більше особами. Якщо в гніздо надходить багато рідкої їжі, частина її накопичується в зобиках певної групи зберігачів. Зазвичай це великі молоді мурашки. Таким чином створюється запас їжі на випадок поганої погоди. У деяких степових мурах (так званих медових мурах) хранителі утворюють особливу касту ( "медових бочок"). Такі особини здатні запасати в зобу кількість їжі, в кілька разів перевищує масу самого мурашки.
Крім розподілу їжі, трофаллаксис грає в сім'ях громадських комах ще одну важливу функцію. Справа в тому, що мурахи та інші громадські комахи постійно облизують один одного, самок і розплід. Випіт, що містить виділення залоз, подмешивается в їжу і шляхом трофаллаксис розподіляється в сім'ї. Таким чином, мурахи "дізнаються" про наявність чи відсутність самки, "оцінюють" кількість розплоду в гнізді і т.д. Залежно від інформації, що надходить поведінку мурах може змінюватися. Таким чином, трофаллаксис як би об'єднує родину і грає важливу роль в регуляції діяльності окремих мурах.
Часом фуражир знаходить на своїй ділянці таку кількість їжі, що сам не може донести її до гнізда. Перед ним постає завдання зібрати інших мурах, які допомогли б йому швидше перенести всю їжу в гніздо, т. Е. Організувати групову фуражіровка. Адже якщо цього не зробити, їжу можуть знайти мурахи з іншого гнізда або якісь інші комахи.
Існує кілька способів організації групової фуражіровка. По-перше, мураха може специфічними рухами, звуками або пахучими речовинами, які виділяються спеціальними залозами, привернути увагу інших особин, що знаходяться неподалік. Такий спосіб організації групової фуражіровка отримав назву самомобілізаціі. Другий спосіб - неспецифічна активізація фуражирів. Мураха, який знайшов їжу (розвідник), повертається в гніздо і там викликає збудження інших мурах. Однак його повідомлення не несе інформації ні про те, де знаходиться корм, ні про те, що це за корм. Збуджені фуражири виходять на свої індивідуальні ділянки. Але в результаті число мурах на кормовому ділянці сім'ї різко зростає, і це підвищує ймовірність випадкового знаходження того ж джерела їжі іншими мурахами. Найбільш ефективний засіб організації групової фуражіровка - мобілізація. Під мобілізацією розуміється комплекс дій розвідника, який призводить до того, що інші мурахи точно виходять до місця, де був виявлений корм. Способи мобілізації у різних видів мурах можуть сильно відрізнятися. Так, наприклад, у всіх видів Мірмікей розвідник тактильними сигналами (дотиками вусиків) активізує деяких фуражирів. Вони шикуються за розвідником ланцюжком, яку він і призводить до годівниці. У чорного садового мурашки розвідник на шляху від годівниці до гнізда залишає пахучий слід кінцем черевця. В гнізді він, як і Мірмікей, активізує інших фуражирів, і ті по сліду знаходять годівницю. Процес мобілізації нескладно спостерігати, якщо виставити на деякій відстані від гнізда годівницю з цукровим сиропом. Ще зручніше вести ці спостереження в лабораторії над сім'ями в штучних гніздах, так як в цьому випадку можна бачити всі дії розвідника в гнізді.
На цьому ми й закінчимо короткий огляд основних відомостей про біології мурах. Деякі додаткові відомості даються в цій книзі у вступних розділах інших глав. Але перш ніж перейти до конкретного опису методів вивчення мурах і завдань, які можуть вирішуватися школярами, слід зупинитися на питанні про користь і шкоду мурах. Часто пишуть і говорять, що мурахи корисні і тому їх обов'язково потрібно охороняти. Але це твердження не зовсім вірно, і наслідком його є помилкові, а іноді і просто шкідливі практичні рекомендації. Справа в тому, що в природі не буває шкідливих або корисних видів. Бувають ситуації, в яких той чи інший вид може бути або шкідливий, або корисний для людини. Наприклад, зайців розводять і охороняють в мисливських господарствах (тут вони корисні як об'єкт аматорського або промислового полювання), але в садах ці тварини - справжні шкідники. Так само йде справа і з мурахами. Мурахи-женці, наприклад, дуже корисні в цілинного степу, де вони розселяють насіння рослин. Але, поселяясь поблизу струмів, де обмолочується зерно, вони стають шкідниками. Гнездостроітельная діяльність мурах, як правило, корисна, так як в результаті поліпшується грунт. Але на сінокісних лугах земляні купини мурашиних гнізд або купола жител тонкоголових мурах заважають викошувати траву.
При оцінці діяльності мурах дуже важливо співвідносити користь, яку вони приносять, поїдаючи комах, і шкода, що наноситься ними в результаті охорони попелиць. У лісах користь від знищення комах мурахами дуже велика. Найголовніше, що мурахи в першу чергу полюють на тих комах, які є у великих кількостях. Їм набагато вигідніше "спеціалізуватися" на добуванні певного типу видобутку, адже при цьому на полювання витрачається менше часу, і вона буває більш ефективною. В результаті, як тільки починається масове розмноження будь-яких гусениць або личинок пильщика, мурахи переключаються на харчування майже виключно ними одними і таким чином на самому початку можуть погасити вогнище масового розмноження шкідника. У той же час попелиці, яких мурахи розводять в лісах, особливо в хвойних, практично не завдають шкоди деревам. Спостереження за такими деревами протягом 10 років не показало зниження їх приросту в порівнянні з деревами, на яких не було попелиць. Більш того, падь попелиць служить джерелом їжі не тільки для мурашок, а й для паразитичних мух і наїзників, які, як і мурашки, беруть участь у винищуванні шкідливих комах.
Зовсім інша картина спостерігається, якщо руді лісові мурахи оселяються в садах. На плодових деревах вони розводять попелиць, які висмоктують сік не з судин стовбура і товстих гілок (як в хвойних лісах), а з флоеми рослин. В результаті листя і пагони яблунь, груш або слив сильно пошкоджуються, що веде до втрат урожаю, а іноді і до загибелі плодових дерев. У той же час основні шкідники плодових дерев, такі як яблунева плодожерка або смородина огневка, живуть приховано і виявляються майже недоступними для мурах, отже, мурашки не можуть компенсувати тієї шкоди, яку вони приносять, охороняючи попелиць. Саме тому рудих лісових мурах ні в якому разі не можна переселяти в сади або на газони в місті, так як, з одного боку, завдається шкода саду, а з іншого боку - послаблюються мурашники в лісах, тобто там, де вони дійсно приносять користь.