Количество срещу качество: Защо мравките са най-многобройните същества на планетата

На Земята живеят 20 квадрилиона мравки, което е приблизително 2,5 милиона мравки на човек. Интересно защо тези насекоми са се превърнали в едни от най-многобройните същества. Авторите на ново проучване изглежда са открили отговора.

Мравките или семейство Formicidae играят важна роля в сухоземните екосистеми. Те работят за аерирането на почвата, насищането с кислород и подобряването на структурата на почвата. Те също така помагат за рециклирането на органичната материя, ускоряват разлагането и подпомагат разпространението на растителните семена.

Към 2025 г. са описани 15 700 вида мравки, което ги прави едни от най-многобройните животни на планетата. Всъщност този брой може да е много по-голям, тъй като много видове остават неизвестни на науката.

Учените отдавна се опитват да разберат как мравките са постигнали такова господство. Те са малки, силата им е ограничена, а животът им е кратък. И все пак, колониите от мравки често наброяват хиляди и дори милиони индивиди и функционират като един организъм. Може ли този социален начин на живот да е един от най-важните фактори, които са позволили широкото им разпространение?

Както във всякo производствo, възниква класически икономически въпрос: как е по-изгодно - да се инвестира в малък брой силни и надеждни единици или в многобройни, но по-слаби и по-евтини?

Това е речният въпрос за избор между количество и качество. Сега ново проучване показва, че тази дилема действа в биологията в еволюционен мащаб.

Изследване, публикувано на 19 декември 2025 г. в списание Science Advances, установява, че някои видове мравки структурират колониите си, предпочитайки количество пред качество.

Количество срещу качество

За всяка мравка в колонията се изразходват ресурси. Основната "броня" и рамка на мравката е нейният екзоскелет, кутикулата. Тази многослойна структура от хитин и протеини предпазва от механични повреди, загуба на влага и инфекция. Но тази броня си има цена. Хитинът е азотсъдържащ полизахарид. Следователно, азотът е от съществено значение за синтеза на кутикулата. Проблемът е, че азотът често е ограничен в околната среда във форма, достъпна за живите организми, което означава, че той винаги е много ценен за мравките.

Ако даден вид мравка е генетично проектиран за дебела и издръжлива кутикула, се изразходват повече ресурси за формирането на всеки работник или войник. Ларвите в такива колонии се развиват от самото начало по такъв начин, че екзоскелетът им изисква висок прием на азот. В резултат на това колонията е физически неспособна да отгледа много работници – просто няма достатъчно ресурси. Видовете с по-тънки кутикули функционират по различен начин. Техните ларви образуват по-малко масивна черупка, всеки индивид е по-евтин и колонията е в състояние да изхрани и отгледа много повече работници.

През 2017 г. учени изследват дебелината на кутикулата на 42 вида мравки. Те установяват, че при някои видове бронята им е с дебелина по-малка от един микрон, а при други е около 100 пъти по-дебела. Тогава излагат смелата хипотеза, че може би някои видове "спестяват" индивидуалната защита, за да "произвеждат" мравки в много по-големи количества.

Сега международен екип от изследователи, ръководен от Артър Мате (Arthur Matte) от университета в Кеймбридж, Великобритания, не само потвърждават тази хипотеза, но и установяват как икономическата стратегия на мравките е повлияла на цялата им еволюционна история.

Мате и екипът му разработват специализирани компютърни алгоритми, които автоматично анализират 3D микротомографски изображения на мравки и измерват дебелината на кутикулата им с изключителна прецизност. Изследователите използват дигитализираната колекция Antscan – обширна база данни, създадена от предишния екип.

В крайна сметка учените получават точни данни за 880 екземпляра, принадлежащи към 507 вида мравки. Това е безпрецедентен набор от данни.

Изображението показва две различни жизнени стратегии при мравките. Отляво са работничките от рода Plagiolepis – всеки индивид използва сравнително тънък екзоскелет, което позволява колонията да бъде голяма. Отдясно са Dacetinops: има много по-малко индивиди, но те имат по-дебела "броня". Кредит: Julian Katzke

Количеството като двигател на еволюцията

Анализът на данните разкрива ясна и недвусмислена корелация. Видовете мравки, които образуват най-големите колонии, имат средно много по-тънка кутикула. ​​Това не е така, защото самите мравки стават по-малки. Работните мравки може да останат големи, но тяхната "броня" е по-тънка и по-лека.

Според Мате, в хода на еволюцията такива видове са избирали между качество и количество. По-малко ресурси се изразходват за "брониране" на всеки индивид и вместо това се формира огромна армия от работници. Когато има много работници, всички задачи се разпределят между тях и колонията като цяло започва да функционира като по-сложен и ефективен единен организъм.

Изследователите са проучили и влиянието на други фактори върху дебелината на кутикулата. Оказа се, че климатът и диетата също влияят върху дебелината на кутикулата, но този ефект е по-слабо изразен и вероятно играе второстепенна роля.

В горещ климат кутикулата средно е по-дебела – вероятно за по-добра защита от изпаряване на влага. Хищните видове или тези, които култивират гъби в гнездата си, като например мравките листорезачки, също имат по-здрава черупка. Видовете, които се хранят предимно със сладките секрети на листните въшки, имат по-тънки кутикули. Важното откритие обаче е, че връзката "голяма колония – тънка кутикула" функционира независимо от начина на хранене.

Но най-интригуващото откритие се случва след сравнение на данните за кутикулите с еволюционното дърво на мравките и скоростта на видообразуване. Оказва се, че групите с по-тънки кутикули не само образуват по-големи колонии, но и еволюират и дават началото на нови видове много по-бързо.

Нито размерът на колонията, нито размерът на индивидуалното тяло сами по себе си не показват толкова силна корелация с ускореното видообразуване. Оказва се, че стратегията "евтино и по много" не е била просто социално предимство, а мощен еволюционен двигател. Тя е позволила на мравките бързо да заемат нови екологични ниши и да се адаптират към различни условия, което в крайна сметка води до сегашното им числено господство на Земята.

По този начин, тайната на успеха на мравките се крие в брилянтната простота на тяхната еволюционна стратегия. За да завладеят света, те не е трябвало да си пускат нокти или да произвеждат отрови. Вместо това, те намаляват инвестициите си в индивидуалната броня на всеки индивид. Запазването на ценния азот им позволява да съсредоточат ресурсите върху това, което е най-важно – количеството. Многобройни, но по-евтини за производство индивиди биха могли да изградят изключително сложни колонии, да експлоатират ефективно ресурсите и, най-важното, да еволюират по-бързо.

Справка: Arthur Matte et al. ,The evolution of cheaper workers facilitated larger societies and accelerated diversification in ants. Sci. Adv. 11, eadx8068(2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx8068

Източник: The evolution of expendability: Why some ants traded armor for numbers, ArsTechnica

Още по темата

17/06/2025

Животът

Мравките създават аварийни екипи, които работят за разчистване на пътищата

06/01/2025

Човекът

Мравките са по-умни от хората? Вижте как малките насекоми превъзхождат хората в решаването на пъзел (видео)

04/07/2024

Животът

Мравките ампутират крайниците на своите събратя, за да ги предпазят от инфекции (видео)

23/01/2024

Животът

Смъртоносните огнени мравки образуват салове, за да оцелеят при наводненията в Австралия