Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Biology
Click here for the English version

Biology

איסוף ותחזוקה ארוכת טווח של נמלים חותכות עלים (Atta) בתנאי מעבדה

Published: August 30, 2022 doi: 10.3791/64154
Automatic Translation
1, 1, 2, 1
1Institute of Biosciences, Department of General and Applied Biology, Laboratory of Leaf-cutting Ants, São Paulo State University, 2Institute of Psychology, Laboratory Walter Hugo Cunha, São Paulo University

Summary

כאן מתואר פרוטוקול לאיסוף ושמירה על מושבות נמלים בריאות מסוג Atta (Hymenoptera: Formicidae) בתנאי מעבדה. בנוסף, סוגי קנים ותצורות שונות מפורטים יחד עם הליכים ניסיוניים אפשריים.

Abstract

נמלים הן אחת הקבוצות המגוונות ביותר מבחינה ביולוגית של בעלי חיים על פני כדור הארץ ומאכלסות סביבות שונות. תחזוקת מושבות נמלים בסביבות מבוקרות מאפשרת הבנה מועשרת של הביולוגיה שלהן שיכולה לתרום למחקר יישומי. נוהג זה משמש בדרך כלל במחקרי בקרת אוכלוסייה של מינים הגורמים להפסד כלכלי, כגון נמלי אטא. כדי לטפח את הפטרייה ההדדית שלהם, נמלים חותכות עלים אלה אוספות עלים ולשם כך נחשבות למזיקים חקלאיים הנפוצים ברחבי יבשת אמריקה. הם מאורגנים חברתית מאוד ומאכלסים קנים תת-קרקעיים מורכבים המורכבים ממגוון תאים. תחזוקתם בסביבה מבוקרת תלויה בשגרה יומית של מספר נהלים וטיפול תכוף המתוארים כאן. זה מתחיל עם אוסף של מלכות במהלך עונת הרבייה (כלומר, טיסת נישואין), אשר מועברים בנפרד למכלי פלסטיק. בשל שיעור התמותה הגבוה של מלכות, איסוף שני יכול להתבצע כ -6 חודשים לאחר טיסת הנישואין, כאשר קינים עם פטריות מפותחות נחפרים, נקטפים ביד ומונחים במיכלי פלסטיק. במעבדה, עלים מסופקים מדי יום למושבות מבוססות, ופסולת המיוצרת על ידי נמלים מוסרת מדי שבוע יחד עם שאריות חומר צמחי יבש. ככל שגינת הפטריות ממשיכה לגדול, מושבות מועברות לסוגים שונים של מכולות בהתאם למטרת הניסוי. מושבות נמלים חותכות עלים ממוקמות במיכלים מחוברים, המייצגים את המערכת הארגונית עם תאים פונקציונליים שנבנו על ידי אותם חרקים בטבע. מערך זה אידיאלי לניטור גורמים כגון כמות פסולת, בריאות פטריות בגינה והתנהגות העובדים והמלכה. איסוף נתונים קל ותצפיות מפורטות יותר נחשבים ליתרון הגדול ביותר של שמירה על מושבות נמלים בתנאים מבוקרים.

Introduction

נמלים מרכיבות קבוצה מגוונת של פרטים המשפיעים על רוב הסביבות היבשתיות1. הם פועלים כמפזרים יעילים 2,3,4, טורפים5 ומהנדסי מערכות אקולוגיות 6,7,8,9,10, ומדגישים את חשיבותם והצלחתם האקולוגית במערכות אקולוגיות טבעיות. כל מיני הנמלים מסווגים כחרקים אאוסוציאליים; עם זאת, הארגון החברתי שלהם משתנה מאוד בין קבוצות מינים שונות, כלומר, מערכות חלוקת עבודה, קבוצות פונקציונליות, תקשורת בין פרטים, ארגון מספוא, יסוד מושבה ותהליך רבייה11. כקבוצה מגוונת מאוד, הם פונים למספר משאבי מזון והתנהגויות האכלה מיוחדות. לאמיתו של דבר, החקלאות לא היתה רק צעד ענק עבור הציוויליזציה האנושית, אלא גם עבור מיני נמלים. לפניכ-55 עד 65 מא לפני 12, נמלי אטין החלו להתרבות פטריות ולשלב אותן בתזונה כמעט בלעדית. הם התמחו עד כדי כך שהם פיתחו אינטראקציות קפדניות, תלויות ומחייבות המסווגות כסימביוזה, שבה אדם אחד אינו שורד ללא השני.

נמלים שמגדלות פטריות נמוכות יותר אוספות ומעבדות חומר אורגני מת, כגון שברי עלים נרקבים, כדי לגדל את הפטרייה ההדדית שלהן; בעוד נמלים הגדלות פטריות גבוהות יותר קוטפות חומר צמחי טרי, ומרכיבות את אחת המערכות הטבעיות הסימביוטיות המוצלחות ביותר13. טכניקה חקלאית מיוחדת זו אפשרה להם לתפוס נישה חדשה. נמלי האטין הגבוהות יותר כוללות את הנמלים חותכות העלים, קבוצה מונופילטית המעוררת בין 19 מא (15-24 מא) ו-18 מא (14-22 מא)14,15,16 המורכבת מארבעה סוגים תקפים: אטא פבריציוס, אקרומירמקס מאייר, אמוימירמקס כריסטיאנו ופסאודוטה גאלארדו. מערכת החקלאות חותכת העלים המבוצעת על ידי הנמלים חותכות העלים, התפתחה ממערכות חקלאות נגזרות17. רוב המינים הללו מנצלים באופן בלעדי את מין הפטרייה ההדדית Leucoagaricus gongylophorus Singer18 (נקרא גם Leucocoprinus gongylophorus Heim 19), מה שמסמן מעבר אבולוציוני משמעותי 11. זני הפטריות מועברים אנכית, מקינים מקוריים לצאצאים, מה שמרמז על כך שהם מופצים באופן משובט20.

למרבה הפלא, חברות עטא פיתחו מבנה ארגוני מורכב בעל חשיבות עצומה בסביבתן ועניין רב למירמקולוגים. אוכלוסייתן יכולה להיות מורכבת ממיליוני פרטים, רובם עובדות סטריליות המציגות פולימורפיזם מודגש, כלומר גודל מובחן ומורפולוגיה אנטומית. האוכלוסייה נבדלת על ידי קאסטות על פי גיל, מצב פיזיולוגי, סוג מורפולוגי, התנהגויות ופעילויות מיוחדות במושבה21. ניתן להפלות את העובדים לגננים ואחיות, גנרלים בתוך הקן, מגדלים וחופרים, ומגינים או חיילים21. ארגון זה מאפשר ביצוע משימות בשיתוף פעולה ומערכת ארגון עצמי שיכולה לייצר התנהגויות קולקטיביות מובנות מאוד, ומאפשרת להם להגיב ביעילות להפרעות סביבתיות22.

את תפקיד התחדשות האוכלוסייה ממלאת מלכה אחת (כלומר, מונוגנית), כל עוד היא חיה, המהווה את קאסטת הרבייה הקבועה22. ידוע כי מלכות אטא חיות יותר מ-20 שנה, ומטלות ביצים לאורך כל תוחלת החיים שלהן23. מכיוון שלמלכה אין תחליף, הסיבולת שלה חיונית להישרדותה של המושבה 13,20,23,24. עם זאת, אלפי נקבות וזכרים בעלי כנף נמצאים בקן בעונות הרבייה, אך אף אחד מהם לא נשאר בקן המקורי, ויוצר קאסטהזמנית 22. במושבות Atta sexdens מיוצרים כמעט 3,000 נקבות רבייה ו-14,000 זכרי רבייה25. היא מתרחשת כאשר מושבה מגיעה לבגרות מינית, כ-38 חודשים מיישומה, וחוזרת על עצמה מדי שנה מאז ועד לכיבויה23,25. מושבות אטא חדשות מוקמות באמצעות הפלומטרוזיס, שם מלכה אחת מתחילה קן חדש.

כאשר התנאים הסביבתיים נוחים, המשכפלים עוזבים את הקן התת-קרקעי כדי להתחיל את טיסת הנישואין. תקופת התרחשותו משתנה לפי אזור, ונעה לאורך השנה ברחבי השטח הברזילאי בהתאם למין. עם זאת, נראה כי לאירוע קדמו גשמים וגובה לחות26, אשר יכול להיות קשור להקלה על החפירה בשל לחות הקרקע22. לעתים קרובות, 1-5 שבועות לפני טיסת הנישואין, כניסות הקן ותעלות מורחבות כדי להקל על הרבייה לעזוב. לפני שהן עוזבות את מושבות האם שלהן, הנקבות המכונפות אוספות ומאחסנות, בחלל תת-קרקעי, חלק מהפטרייה ההדדית20,27. מספר רב של זיווגים מבוצעים באמצע הטיסה, ומחושב כי מלכה אחת יכולה להיות מוזרעת על ידי שלושה עד שמונה זכרים (כלומר, פוליאנדריה) במינים מסוימים28, מה שמבטיח שונות גנטית29. לאחר מכן, המלכות ממשיכות לאדמה, תוך מתן עדיפות למקומות ללא או מעט צמחייה25, שם הן מסירות את כנפיהן וחופרות את חדר הקן הראשון שלהן. זו התקופה היחידה שבה ניתן לראות מלכות מחוץ לקן. אף על פי שפרטים מהקאסטה הזמנית נראו בקנים מלאכותיים, לא ידוע אם כל התנגשות מוצלחת (כלומר, טיסת נישואין) בוצעה בתנאי מעבדה24.

בניית הקן הראשונית תואמת את התקופה הקריטית ביותר של המושבה, שיכולה להימשך בין 6 שעות ל 8 שעות23,25. ברגע זה, המלכה cloisters עצמה בחדר הראשוני, ובתוך ימים ספורים, oviposition מתחיל. הביצים הראשונות מוזנות לתפטיר שהמלכה משחזרת, ומסמן את תחילתו של גן הפטריות של המושבה. הזחלים הראשונים מופיעים בערך 25 ימים22, וכמעט בסוף החודש הראשון, המושבה מורכבת מחצלת של פטריות מתרבות, שבה מקננים לא בוגרים (ביצים, זחלים וגלמים), והמלכה, שמגדלת את צאצאיה הראשונים בבידוד23. ביצים הן גם משאב המזון של הזחלים הראשונים ונצרכים מאוד על ידי המלכה13. בנוסף, המלכה מקיימת את עצמה עם עתודות שומן בגוף ושרירי כנף קטבולים שכבר אינם בשימוש13. תרבות הפטרייה הראשונית אינה נצרכת שכן הישרדות המושבה תלויה בהתפתחותה, ובתקופה זו המלכה מפרה אותה בנוזל צואה13. ימים ספורים לאחר ההתעוררות, העובדים הראשונים פותחים את הכניסה לקן ומתחילים בפעילות זיוף באזור המיידי של הקן13. הם משלבים את החומר שנאסף כמצע של גן הפטריות, המשמש כיום כמזון לעובדים13,22. לפני שמוסיפים אותו לתרבית הפטריות, החומר הצמחי שמכניסים העובדים נחתך לחתיכות קטנטנות ומרטיב בנוזל צואה13. הנמלים מתמרנות את הפטרייה כדי להגביר ולשלוט בצמיחתה, אשר תשמש לחלוקת תאים גדולים שנחפרו באדמה, המתמחה במיזוג הגן 13,22,25.

כ-6 חודשים לאחר טיסת הנישואין, קינים של A. sexdens מכילים תא פטריות וכמה ערוצים. ההתמחות הגדולה בבניית קני נמלים חותכות עלים פועלת כמנגנון הגנה מפני אויבים טבעיים וגורמים סביבתיים שליליים22. ידוע כי נמלים חותכות עלים קוטעות את גינת הפטריות ומעבירות אותה לתאים בלחות גבוהה כאשר התאים מתחילים להתייבש13. כך, למרות שלחפירת הקן יש עלות אנרגיה ניכרת, האנרגיה המושקעת מתהפכת בתועלות עבור המושבה עצמה22. למעט כמה יוצאים מן הכלל, מיני אטא גם מייצרים תאים מיוחדים לפסולת המושבה, העשויים בעיקר ממצע פטריות מדולדל ומגופות של נמלים מתות, מבודדים אותה משאר הקן, ומבססים אסטרטגיית חסינות חברתית חשובה30. בנוסף, קבוצה מובחנת של עובדים לתמרן את הפסולת ישירות, כדי למנוע זיהום של אנשים אחרים. העובדים כל הזמן מספוא כדי לטפח את הפטרייה, שהיא המשאב התזונתי העיקרי של המושבה. עם זאת, הם יכולים להיזון גם מוהל צמחים תוך חיתוך שברים. החומר הצמחי נבחר בקפידה לתחזוקת גינת הפטריות ומושפע מגורמים רבים כגון תכונות העלים ותכונות המערכת האקולוגית13.

אסטרטגיית הזיוף של נמלים חותכות עלים כדי להשיג חומר טרי היא מורכבת ביותר, ובשילוב עם הביקוש הגבוה לקציר של מושבות מבוססות, גורמים להפסד כלכלי ניכר ליצרנים החקלאיים ומסכנים את שטחי שיקום היערות22,31. לכן, נמלים אלה ניתן לסווג כמזיקים ברוב האזורים שבהם הם עשויים להיתקל, החל מדרום ארצות הברית לצפון מזרח ארגנטינה 11,13,22,32. כיבוין של מושבות בעייתיות הוא מאתגר בשל סדרת ההתאמות הטבועות בביולוגיה של חרקים אלה (כלומר, ארגון חברתי, הזדקנות, גידול פטריות, היגיינה ומבני קן מורכבים)33. לפיכך, אסטרטגיות בקרת האוכלוסייה נבדלות מאלו המיושמות בדרך כלל על מזיקים חרקים אחרים, ונוקטות בעיקר בהצעות אטרקטיביות של פיתיונות מזוהמים33,34. עם זאת, מכיוון שנמלים אלה יכולות לדחות חומרים מזיקים הן לפטרייה והן לפרטי המושבה, ולפגוע בשדות מעובדים 33, תרכובות טבעיות חדשות וחלופות של הדברה נבדקות כל הזמן33,35,36. מכיוון שקשה לעקוב אחר תוצאות הניסויים במושבות שנבדקו בשטח, מאמרים ראשוניים נערכים בסביבה מבוקרת.

לפיכך, פרוטוקולים ניסיוניים חייבים להיות מותאמים לקבוצות עניין בהתחשב באורח החיים ההטרוגני של נמלים, לתמוך במחקרים ברמת המין, ולקחת בחשבון מושבות כיחידות מבצעיות, שבהן נמלה אחת היא מרכיב של סופר-אורגניזם מורכב11. הדיווחים שנאספו עד כה בנוגע לסוג עטא אפשרו לאסוף ולתחזק בהצלחה מושבות בתנאי מעבדה ולהכיר בצרכים הבסיסיים שלהן ובתפקודן הכללי. בהתבסס על התהליכים הטבעיים שלהם כגון רבייה, הקמת מושבות והתנהגויות האכלה, פותחה שגרה של פרקטיקות המאפשרות הקמה ארוכת טווח של מושבות בסוגים שונים של קינים. כאן מתואר פרוטוקול פרוצדורלי לשמירה על נמלים חותכות עלים במעבדה ומדגיש מחקר כללי אפשרי עם מטרות ניסוי שונות והסברה מדעית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. אוסף מלכות

  1. חפש בספרות את תקופת עונת הרבייה של אטא באזור העניין. התרחשות עונת הרבייה, תדירותן ושעות היום של טיסות הנישואים, משתנות בהתאם לתנאי האקלים האזוריים (טבלה 1). למרות שבדרך כלל הוא מתרחש באביב, יש לאסוף מידע זה עבור המיקום שבו האיסוף אמור להתרחש 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46.
  2. זהה וסמן מיקומים עם קיני אטא הנחשבים כאזורים אפשריים לאיסוף מלכות ומושבות צעירות. במהלך טיסות הנישואים, המלכות מתפזרות סביב מיקומי הקן; לכן, באזורים עם מספר גדול יותר של מושבות יש סיכויים גבוהים יותר לקבל נקודות נחיתה של המלכה שבהן הם יוזמים חפירות קן חדשות.
  3. בדוק את האזורים שנבחרו בעבר עבור סימנים של מעוף nuptial במהלך עונת הרבייה של נמלים Atta . עקוב אחר התנאים הסביבתיים של ימי טיסה, כגון מזג אוויר חם וגשמים.
  4. זהה קני נמלים חותכות עלים באזורים שנבחרו בעבר וחפש תכונות חיצוניות המעידות על עזיבתן הקרובה של נמלים מכונפות-רבייה. מאפייני הקן כוללים כניסות למנהרות שהורחבו (איור 1), זרימה מוגברת של עובדים שהראו התנהגות אגרסיבית יותר כלפי טורפים אפשריים ונמלים בעלות כנף רבייה המופיעות בכניסות למנהרות (איור 1). היזהרו מימים של לחות גבוהה שמצליחים לרדת גשם, שכן הם בדרך כלל מקדימים את טיסות הנישואים.
  5. הכינו מיכלי פלסטיק עם מכסה עם שכבת גבס תחתונה כדי לשמור על המלכות בנפרד. יש לוודא שנפח המיכל הוא כ-200 מ"ל, ושכבת הגבס בתחתית היא בגובה של כ-1 ס"מ ובעלת כושר ספיגה גבוה לבקרת לחות.
    הערה: כדי להכין את בסיס הטיח, יש לפעול לפי הוראות היצרן.
  6. הכן סביבה עם טמפרטורה קבועה של 23 ± 1 מעלות צלזיוס וכ 70% ± 10% של לחות יחסית. בחר מיקום ללא פעילויות אינטנסיביות וזרימה גבוהה של אנשים כדי למנוע רעידות והפרעות. השתמשו בחומרי ניקוי בעלי ניחוח נייטרלי כדי למנוע הפרעה להתנהגות הנמלים.
    הערה: תנודות בתנאי סביבה מוגדרים עלולות לגרום לעיבוי מים או לאובדן לחות, ולפגוע בגינת הפטריות.
  7. לאחר טיסת הנישואים, אספו מלכות חסרות כנפיים שיזמו את חפירת הקן, והניחו אותן בזהירות במיכלי הפלסטיק שהוכנו בשכבת טיח, בנפרד. הימנעו מלגעת במלכות בידיים חשופות והשתמשו בכפפות לטקס או בפינצטה אנטומולוגית.
    הערה: הסרת כנפיים והתנהגות חפירה בקרקע מצביעות על נקבות רבייה שכבר התרבו, ולכן מסוגלות להקים מושבה חדשה. קולקציית קווינס נחשבת גם לקולקציה הראשונה ביצירה זו.
  8. העבר את המכולות הנושאות את המלכות למיקום עם סביבה מבוקרת שנבחרה קודם לכן. בצעו את ההסעות של המלכות בזהירות מרבית, תוך הימנעות מהפרעות רבות מדי ושמירה על קביעות טמפרטורה מינימלית.
  9. אין לתמרן או להזיז את המלכות במשך כ -3 ימים לאחר האיסוף כדי למנוע מתח.

Figure 1
איור 1. הכניסה לקן התרחבה עם משחזרי נמלים מכונפים ועובדים. כניסות מנהרה מורחבות הן אחת מתכונות הקינים המצביעות על התרחשות טיסות Atta nuptial.  אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

2. תחזוקת קווינס

  1. בתחילה, להוסיף 2.5 מ"ל של מים לשכבת הגבס של הנמען כל 2 ימים בעזרת מזרק מחט.
    1. במקום לפתוח את הנמען, לנקב בזהירות את מכסי המיכל עם המחט כדי למנוע הפרעה עקב מניפולציה. ניתן להשתמש באותו חור בתקופה זו. יש לוודא שהמים שנוספו אינם משרים את שכבת הגבס. הימנעו מהשקיה ישירה של המלכה, ספוג הפטרייה הראשוני וכל מי שאינו בוגר. כל עוד גן הפטריות מפגין היבט יבש עם היעדר מים, להשקות את שכבת הטיח.
  2. שבועיים לאחר הקולקציה, בדקו אם הפטרייה הוחזרה על ידי המלכות. אם אין פטרייה, מעבירים כ-2 גרם פטרייה המתקבלת ממושבה מבוססת. כמו כן, בצע שלב זה אם הפטרייה אינה מתפתחת.
    הערה: להעברת פטריות, יש צורך לאסוף פטרייה בריאה ממושבה מבוססת ולהסיר את כל הנמלים שעשויות להיות עליה. השתמשו בכף, בפינצטה אנטומולוגית ובכפפות לטקס כדי לתמרן את הפטרייה.
  3. לאחר הופעתם של הפועלים הראשונים, להתחיל להציע שברי עלים צעירים ודקים באופן קבוע, על פי פעילות החתך של המושבה. ודא שהעלים המוצעים בריאים, והצמחים לא טופלו בקוטלי חרקים או בחומרים כימיים אחרים. בשלבים מוקדמים, ודא כי שברי העלה אינם מעל 4 ס"מ.
    הערה: כאשר העובדים הראשונים יוזמים גידול עלים, יש להציע חומר צמחי לאחר הופעתם. תדירות ההנפקה תלויה בזריזות שבה העובדים משלבים את החומר הצמחי על הפטרייה אך יכולה לנוע עד 2-3 ימים בשבוע. ניתן להציע גם פתיתי שיבולת שועל ופתיתי תירס, אך יש להחליף אותם בעלים כדי למנוע יובש פטרייתי.
  4. כאשר מציעים עלים חדשים, יש לפנות פסולת מושבה ושברי עלים יבשים. הימנע משימוש בשמים, קרם לחות, קרמים או כל חומר עם ריח חזק בעת מניפולציה של המלכות. בנוסף, יש להשתמש בכפפות לטקס במהלך כל התהליכים.
  5. עקבו אחר התפתחות המושבה, וכאשר גן הפטריות מגיע לפחות למחצית מנפח המיכל, העבירו את המושבה לקן מלאכותי עמיד.
    הערה: מכיוון שקצב הפיתוח הוא אינהרנטי לכל מושבה, אין זמן משוער להעברת מושבה. בדרך כלל, מושבות מהאוסף הראשון מועברות לקינים עם תא גן פטריות של נפח 1L מקסימום, בשל גן הפטריות הקטן.

3. אוסף מושבות צעירות

  1. לרכוש מיכלי פלסטיק של כ 500 מ"ל נפח.
  2. כ-6 חודשים לאחר טיסת הנישואים, זהו תלוליות אינדיקטיביות בצורת מגדל עם חלקיקי אדמה מגורענים (איור 1) של קיני אטא (איור 2) על המקומות שבהם הופיעו נמלים חותכות עלים שסומנו קודם לכן.
    הערה: שישה חודשים לאחר טיסת הנישואים, הקנים של מושבות צעירות מוערכים בעומק של עד מטר אחד בקרקע. אוסף חדש מצוין בתקופה זו כדי להשיג סיכויים גבוהים יותר של מושבות מוצלחות ומתמשכות בכמויות גדולות.
  3. בעזרת מעדר גן, חפרו את פתח הקן עד שתגיעו לחדר המחזיק את המושבה הצעירה. אספו את המלכה, את גן הפטריות, את העובדים הבוגרים ואת העובדים הצעירים, והניחו אותם במיכל הפלסטיק. בצעו את תהליך האיסוף בעדינות רבה ככל האפשר.
    הערה: באופן טבעי, כמות גדולה של אדמה תיאסף גם היא ויש להסיר אותה בהדרגה בהליכי תחזוקה עתידיים במעבדה.
  4. הזיזו את מיכלי הפלסטיק המחזיקים את המושבות לסביבה המבוקרת המיועדת. בצע את הובלת המושבות הצעירות בזהירות מוחלטת, תוך הימנעות מהפרעות רבות מדי ושמירה על קביעות טמפרטורה מינימלית. הימנעו ממניפולציה או הזזת המושבות במשך כ-3 ימים כדי למנוע לחץ. אם בחדר יש שגרה פעילה, ניתן לשים מטלית כהה מעל המושבות.

Figure 2
איור 2. תלולית אדמה בצורת מגדל. התל האופייני בצורת מגדל מציין את נוכחותן של מושבות של אקטה סקסדן ואטא לביגאטה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

4. תחזוקת מושבות צעירות

  1. לספק עלים צעירים דקים 3 פעמים בשבוע.
    1. ודאו שהעלים המוצעים בריאים ושהצמחים לא טופלו בקוטלי חרקים או בחומרים כימיים אחרים. בשלב זה, יש לוודא ששברי העלים באורך של 7 ס"מ לפחות.
      הערה: ניתן להציע גם פתיתי שיבולת שועל ופתיתי תירס, אך יש להחליף אותם בעלים כדי למנוע יובש פטרייתי.
    2. תדירות ההנפקה תלויה בזריזות שבה העובדים משלבים את החומר הצמחי על הפטרייה. כאשר פעילות הקיצוץ היא אינטנסיבית, הגדילו את ההיצע פעמיים ביום שלוש פעמים בשבוע או 5 ימים בשבוע.
  2. כאשר מציעים עלים חדשים, יש לפנות פסולת מושבה, כולל שרידי אדמה, בעזרת כפית. השתמש בכפפות לטקס במהלך כל התהליכים. בעת מניפולציה של המושבות הצעירות להימנע משימוש בשמים, קרם לחות, קרמים, או כל חומר עם ריח חזק.
    הערה: העובדים עצמם יפרידו את האדמה והפסולת מהפטרייה.
  3. עקבו אחר התפתחות המושבה, וכאשר גן הפטריות מגיע לפחות למחצית מנפח המיכל, העבירו את המושבה לקן מלאכותי עמיד.
    הערה: מכיוון שקצב הפיתוח הוא אינהרנטי לכל מושבה, אין זמן משוער להעברת מושבה.

Figure 3
איור 3: סוגים של קינים מלאכותיים שמחזיקים מושבות אטא סקסדן ואטא לאביגטה. איור של קנים מלאכותיים עמידים של נמלים חותכות עלים: מערך קן אנכי קלוסטר, מערך קן אופקי קלוסטר, ומערך קן זירה פתוחה. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

5. קנים מלאכותיים עמידים

  1. הכינו מערך קן אנכי סגור כמתואר להלן (איור 3 ואיור 4).
    הערה: בתצורות של קנים סגורים צריכים להיות תמיד נמענים שונים כדי להתחזות בנפרד כ-(1) תא גן פטריות, (2) תא לסילוק פסולת ו-(3) תא זיוף. בתחילה, זה צריך להתחיל עם שלושה מכולות, אבל נמענים נוספים ניתן להוסיף כדי להגדיל את גן הפטריות. הקנים עשויים להשתנות בגודלם ובחומרם בהתאם למטרת הניסוי שלהם, אם כי כאן מתואר ומומלץ להשתמש בחומרים שקופים. המכלים חייבים להיות ללא פתחים, אחרת הנמלים יברחו. סוג הקן כמתואר להלן יכול לשמש למחקר כללי, אך הוא אינו מומלץ לאיסוף נמלים אסרטיביות בשל ההפרעה הנגרמת בעת הסרת המכסה, וכתוצאה מכך תסיסה רבה בקרב הפרטים. עם זאת, בשל השקיפות החומרית, ניתן לאתר את המלכה ואת קאסטות הנמלים השונות גם כאשר גן הפטריות מילא את כל המיכל. מכיוון שמדובר בנטייה, תמיד מניחים כי הבוגרים נמצאים במרכז גן הפטריות כאשר הוא תפס את רוב השטח הזמין במיכלים אנכיים.
    1. בחרו מיכל מכסה שקוף של כ-1 ליטר והוסיפו שכבה של 1 ס"מ של בסיס טיח בעל ספיגה גבוהה. זה יהיה חדר גן הפטריות. בחר שני מיכלים שקופים עם מכסה של כ-500 מ"ל כל אחד כדי שישמשו לסילוק פסולת ותאי זיוף. הנמלים יבחרו איזה תא יהיה כל אחת, ולאחר מכן, יבטיחו שהן לא יוחלפו.
      הערה: כדי להכין את בסיס הטיח, יש לפעול לפי הוראות היצרן.
    2. נקבו וחברו את שלושת המכלים באמצעות צינור שקוף או צינור. במידת הצורך, יש למרוח סרט מיסוך על גבול הצינורות כדי להבטיח חיבור ירכיים עם המכלים ולהימנע מבריחת נמלים. מניחים את מיכל בסיס הגבס באמצע ואת שאר המכלים בצדדים מנוגדים.
    3. העבירו בזהירות את ספוג הפטרייה של מושבות נבחרות (ראו שלב 2.5 ושלב 4.3) יחד עם המלכה, העובדים והלא בוגרים למיכל בסיס הגבס. לפני ההעברה, יש לוודא שבסיס הגבס מושקה. השתמש בכפפות לטקס.
  2. הכינו מערך קן אופקי סגור כמתואר להלן (איור 3 ואיור 4).
    הערה: קינים בעלי תצורה אופקית מאפשרים תצפית צמודה על גינת הפטריות ועל פעילות העובדים לקראתה. מכיוון שחלקים צעירים יותר של גן הפטריות נמצאים בחלק העליון, ניתן לראות מצעים שהוצעו לאחרונה משולבים על ידי העובדים. חלקים חדשים של הפטרייה ניתן לזהות על ידי צבעה, אשר יהיה דומה לצבע של המשאב האחרון המוצע, בעוד החלקים הישנים בדרך כלל נושאים צבע בז '. צאצאים ומלכה יכולים גם להיות ממוקמים בקלות, כמו במיכלים אופקיים הם נמצאים בדרך כלל בחלק העליון של גן הפטריות, גם כאשר הוא תפס את רוב החלל. תצורה זו יכולה לשמש למחקר ממוקד התנהגות, דגימה ממוקדת ומטרות הסברה מדעיות, מכיוון שהיא נותנת תפיסה של הארגון בתוך הקן.
    1. רכשו מיכל מכסה שקוף במידות של כ-31 ס"מ על 21 ס"מ על 4.5 ס"מ, והוסיפו שכבה של 1 ס"מ של בסיס טיח בעל ספיגה גבוהה. זה יהיה חדר גן הפטריות. בחר שני מיכלים שקופים עם מכסה של כ-500 מ"ל כל אחד כדי שישמשו לסילוק פסולת ותאי זיוף. הנמלים יבחרו איזה תא יהיה כל אחת, ולאחר מכן, יבטיחו שהן לא יוחלפו.
      הערה: כדי להכין את בסיס הטיח, יש לפעול לפי הוראות היצרן. במידת הצורך, סגרו את הרווח הקטן בין המכסה למיכל עם סרט מיסוך כדי למנוע מהנמלים לברוח.
    2. לנקב ולחבר את המכלים עם צינור שקוף או צינור. במידת הצורך, יש למרוח סרט מיסוך על גבול הצינורות כדי להבטיח חיבור ירכיים עם המכלים ולהימנע מבריחת נמלים. מניחים את מיכל בסיס הגבס באמצע ואת שאר המכלים בצדדים מנוגדים.
    3. העבירו בזהירות את ספוג הפטרייה של מושבות נבחרות (ראו שלב 2.5 ושלב 4.3) יחד עם המלכה, העובדים והלא בוגרים למיכל בסיס הגבס. לפני ההעברה, יש לוודא שבסיס הגבס מושקה. השתמש בכפפות לטקס.
  3. הכינו מערך קן זירה פתוח כמתואר להלן (איור 3 ואיור 5).
    הערה: קיני זירה פתוחים מאפשרים איסוף של נמלים ללא הפרעה גדולה וניתוח התנהגות הזדקנות. הם יכולים גם לספק ייצוג אמין של מושבה שנמצאת בטבע למטרות הסברה מדעית.
    1. בחרו מיכל מכסה שקוף של כ-1 ליטר והוסיפו שכבה של 1 ס"מ של בסיס שכבת טיח בעל ספיגה גבוהה. זה יהיה חדר גן הפטריות.
      הערה: מומלץ להתחיל עם מיכלים של 1 ליטר ולעבור בהדרגה למכלים עם נפחים גבוהים יותר לגינת פטריות גדולה יותר. עם זאת, המכולות לא צריך להתגבר על נפח 5 L. הוסיפו כמה מכולות לפי הצורך.
    2. בחר זירה פתוחה. גודל ההיכל יכול להשתנות בהתאם למטרות המחקר. אם נבחרה זירה גדולה, הניחו את המכלים המחזיקים את גינת הפטריות בחלקו הפנימי (איור 5). במקרה של זירה קטנה, חברו אותה למיכל גן הפטריות באמצעות צינור או צינור שקופים (איור 3). ההיכל ישמש כתא לזיוף ופינוי פסולת, ולכן, יש לוודא שהוא אינו קטן מדי.
    3. יש למרוח שכבה אחת של נוזל polytetrafluoroethylene בתנועה אחת לגבול הזירה כדי להכיל את הנמלים. השתמשו בכותנה ספוגה בנוזל וכפפת ניטריל.
      אזהרה: יש להימנע משאיפה ונגיעה בעור בעת שימוש בנוזל פוליטטרפלואורואתילן.
    4. העבירו בזהירות את ספוג הפטרייה של מושבות נבחרות (ראו שלב 2.5 ושלב 4.3) יחד עם המלכה, העובדים והלא בוגרים למיכל בסיס הגבס. לפני ההעברה, יש לוודא שבסיס הגבס מושקה. השתמש בכפפות לטקס.

Figure 4
איור 4: קינים מלאכותיים של הנמלים חותכות העלים Atta sexdens ו-Atta laevigata. החלק העליון של הגדרת הקן האנכי (A) והתצוגה הצדדית (B); החלק העליון של הגדרת הקן האופקי (C) והתצוגה הצדדית (D). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 5
איור 5: קן זירה פתוח מלאכותי של הנמלים חותכות העלים Atta sexdens ו-Atta laevigata. מערך קן זירה פתוח של Atta sexdens למעלה (A) ומבט צדדי (B). 1) תאי גן פטריות; 2) פסולת; 3) פרוסות תפוז; 4) זכוכית עם שכבת פוליטטרפלואורתילן (PTFE). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

6. תחזוקת מושבות מפותחות

  1. מציעים מדי יום לפחות עלה אחד גדול לתוך תא ההזדווגות לכל מושבה עם 1 ליטר של גן פטריות. אם פעילות החיתוך של הנמלים היא אינטנסיבית, להגדיל את מספר העלים. אם הפטרייה יבשה, הרטיבו מראש את העלים כדי לספק לחות נוספת. בקנים סגורים, בצעו את המנחה במהירות כדי למנוע מהנמלים לברוח מתא ההזדווגות.
    הערה: כאן, עלים נאספים ממיני צמחים כגון תות (Morus nigra), מנגו (Mangifera indica), אקליפטוס (אקליפטוס sp.), jambolan (Syzygium cumini), היביסקוס (Hibiscus sp.), אקליפה (Acalypha wilkesiana) ו ligustrum (Ligustrum lucidum).
    1. הציעו פירות כמו תפוזים ותפוחים, ופתיתי שיבולת שועל ותירס כדי לגוון ולהשלים את הדיאטה. למושבות גדולות עם פעילות ציד אינטנסיבית, הציעו פתיתי שיבולת שועל ופתיתי תירס מדי יום, ופירות פעם בשבוע. אם זה לא המקרה, להציע פתיתים לסירוגין עם עלים, אבל לא יותר משלוש פעמים בשבוע, ופירות פעם או פעמיים בחודש. התאימו את הכמות והתדירות של כל מזון בהתאם לפעילות ההזדקנות של הנמלים.
    2. אם האפשרויות שתוארו לעיל אינן זמינות, זהה את העדפת ההזדקנות של הנמלים בין עלים, פרחים ופירות של עצים ושיחים אזוריים, או אפילו ירקות ממוסחרים, דגנים ופתיתים אחרים. הימנע מלהציע משאבים עם תרכובות כימיות הגנתיות וחומרי הדברה.
  2. הסר את כל התוכן של תא הפסולת כל שבועיים מכל המושבות. הסר עובדים גם למטרות בקרת אוכלוסייה. אם העובדים מעבירים פטריות בריאות לתא הפסולת, ודאו שהמלכה לא נמצאת עליו והוציאו אותה. אם כמות הפסולת המושלכת גבוהה או לחה מדי, יש להסיר אותה פעם בשבוע.
  3. הסירו את החומר שלא נלקח על ידי הנמלים מתא ההזדווגות בכל פעם שהן מציעות חדשים וודאו שהוא תמיד נקי.
    1. אם העובדים מעבירים פטריות בריאות לתא הזיוף, הפריעו לה, השאירו את מכסה המיכל פתוח ומרחו אבקת טלק ניטרלית על משטח שולי התא. בצע הליך זה רק אם עדיין יש מקום על תא הפטרייה, בדרך זו העובדים יעבירו את הפטרייה בחזרה למיכל מבלי לאבד אותה או כל בוגר.
  4. אם רוצים עוד גינת פטריות, מוסיפים עוד מיכל מטויח, ומעבירים לתוכו חלק מספוג הפטרייה. עד שהפטרייה מגיעה למחצית המיכל, מוסיפים עלים בתא הפטרייה. הצמיחה של גן הפטריות צריכה לקרות בהדרגה כדי לא לפגוע במאזן המושבה. אם רוצים מיכל גדול יותר, הקפידו לתת לפטרייה לתפוס את כל החלל של המכלים הקטנים ביותר לפני שאתם מעבירים אותה. אין לתת לפסולת המושבה ולעלים היבשים להצטבר בחדר הגן של הפטרייה.
  5. בדקו את בסיס הטיח מהמכלים, שכן עם הזמן הוא עלול לקבל צבע חום כהה ולהפוך ללא יעיל עקב הפרשת נמלים, הובלת חומרי פסולת וריכוז לחות גבוה. כמו כן, מושבות מסוימות עשויות לחתוך את השכבה ולהיפטר ממנה. במקרים אלה, מעבירים את גינת הפטריות למיכל מטויח חדש.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

תרשים זרימה המתאר את תהליך איסוף הנמלים מוצג באיור 6. כאן מוצגות כמה תוצאות שהתקבלו תוך שימוש בפרוטוקול של איסוף, תחזוקה והגדרות קן שתוארו לעיל.

Figure 6
איור 6: תרשים זרימה לאיסוף מושבות של נמלים חותכות עלים. על פי הפרוטוקול, האיסוף הראשון מתקיים מיד לאחר טיסת הנישואים. המלכות שהסירו את כנפיהן נאספות ומוכנסות למיכל קטן עם בסיס טיח. לאחר 6 חודשים של טיסת הנישואין, מתרחשת האוסף השני. מלכות שחפרו את האדמה והחלו בהצלחה ביסודות המושבה נאספות. לאחר התפתחות מושבות, הן מועברות למכולות גדולות יותר, ובאופן אופציונלי למערכי קן שונים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

השפעת מצב הרבייה בתגובה החיסונית של מלכות נמלים חותכות עלים
למלכות של מינים שונים של נמלים יש תוחלת חיים ארוכה, ולכן הן נוטות יותר להיחשף לאותו פתוגן יותר מפעם אחת47. על ידי ייזום מושבה חדשה, מלכות אטא מבודדות ופשרה בין רבייה לחסינות עשויה להפחית את ההשקעה בהגנה החיסונית של הנמלים המייסדות הללו. לפיכך, עמידותם לפתוגנים עשויה להיות קשורה למצב הרבייה שלהם47,48. על-ידי איסוף מלכות ברגעים שונים של מחזור החיים המוקדם שלהן, והכנסת חוט ניילון לתוך המעטפת של הפרטים (איור 7), ניתן היה להעריך את תגובת האנקפסולציה האינדיבידואלית לפתוגנים ולהשוות את העמידות החיסונית בין מלכות בתולות, מלכות שהזדווגו לאחרונה, ומלכות שהזדווגו לפני 6 חודשים לתוך המעטפת של הפרטים.

Figure 7
איור 7: מאמר תגובת אנקפסולציה. מערך ניסויים שמטרתו להעריך את התגובה החיסונית האישית של וריאציית אנקפסולציה בהתאם למצב הרבייה של מלכות Atta sexdens ו- Atta laevigata . מלכות בתולות, מלכות ומלכות שזה עתה הזדווגו לפני 6 חודשים קיבלו תוספות נימה מניילון בין הטרגיט ה-4 ל-5 של הגסטר כדי לשמש כאנטיגן. חוטי הניילון הוסרו לאחר 24 שעות וצולמו לכימות כיסוי צבעוני. המלכות נאספו לפני טיסת הנישואים, מיד לאחר טיסת הנישואים ו-6 חודשים לאחר טיסת הנישואים, בעקבות השלבים מנושאים 1, 2 ו-3 של הפרוטוקול המתואר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

ברגע שהנקבות הבלתי מזוהות מופיעות רק באירועי טיסת נישואין, המחקר של אנשים אלה בסטטוס רבייה זה מסתמך על הידע הספציפי כדי לחזות את התרחשות התופעה המסוימת ולדעת פרוטוקולי איסוף ותחזוקה של נמלים. כדי להבטיח שהמתרבים עדיין לא התרבו, הפרטים נאספו ישירות מחורי הקן שהערכים שלהם התרחבו לקראת עזיבתן של הנמלים האלה (איור 1). מכיוון שזיהוי המתרבים ברמת המינים בעייתי, נאספו עובדים מאותה מושבה לצורך אימות. במקרה של פרטים מזדווגים, נקבות שהוסרו כנפיהן והחלו לחפור באדמה מיד לאחר טיסת הנישואין נאספו, בהנחה שהן כבר התרבו. עבור שני שלבי הרבייה, מספר גבוה של נקבות נאספו כדי להבטיח את כמות הפרטים שנבדקו, שכן שיעור התמותה ברגע זה הוא משמעותי. לאחר שהנמלים המזווגות התפזרו מהמושבה המקורית, מינים זוהו באמצעות השוואת פרופיל פחמימנים קוטיקולרי49. מלכות שהזדווגו במשך 6 חודשים מאז טיסת הנישואין כבר יזמו את מושבותיהן, שבשלב זה מורכבות מגן פטריות קטן, כמה עובדים ולא בוגרים. מושבות החיים המוקדמות האלה נצפו על-ידי תלולית האדמה המובהקת בצורת מגדל (איור 2). האוסף התקיים בעקבות השלבים שתוארו קודם לכן בסעיף 3 "אוסף מושבות צעירות". כדי ללמוד רבייה נשית בשלב זה, היה צורך לשמור על המושבה הצעירה, שכן המלכה לבדה תאבד בקרוב. הזיהוי נעשה באמצעות פועלי המושבות. כ-200 מלכות נאספו בסך הכל באמצעות הפרוטוקולים שתוארו קודם לכן.

לאחר כל קולקציה, המלכות נשקלו, נמדדו, ועד מהרה קיבלו את תוספות חוטי הניילון, שהוסרו 24 שעות מאוחר יותר לצורך ניתוח כיסוי צבעוני. עבור מיני Atta laevigata , מלכות שהזדווגו לפני 6 חודשים הראו את נימה הניילון הכהה ביותר, ולכן קצב האנקפסולציה הגבוה יותר וההגנה החיסונית היעילה יותר (איור 8). עם זאת, מלכות שזה עתה הזדווגו נאספו מיד לאחר טיסת הנישואים, ומלכות בתולות שנאספו לפני טיסת הנישואים חלקו בערך את אותו קצב אנקפסולציה (איור 8). לפיכך, אומת כי ההגנה התאית אנקפסולציה בנמלים Atta laevigata יכול להשתנות עם מצב הרבייה ואת הזמן שחלף לאחר ההזדווגות, אבל זה לא משתנה עם משקל ואורך הראש. בתחילה, המחקר נועד לאסוף ולהשוות גם מלכות Atta sexdens , אך לא ניתן היה לאסוף מלכות בתולות, שכן לקינים שזוהו לא היו פעילויות רבייה בחורים שנצפו. למרות הקושי, מחקרים כלליים על מנגנוני ההגנה התאיים של משפרי נמלים חותכות עלים עשויים לתרום להבהרת התגובות החיסוניות של חרקים ולשיפור שיטות ההדברה הנוכחיות.

העדפתן של נמלים חותכות עלים על פני תתי-מוצרים המשמשים בפיתיונות
כיום, השיטה המיושמת ביותר להדברת אוכלוסייה של מושבות נמלים חותכות עלים היא באמצעות הצעת פיתיון רעיל. בדרך כלל, הם קשורים עם תרכובת מקור צמחי אטרקטיבי, עם עיסת לימון להיות בשימוש ביותר. עם זאת, ידוע כי איכשהו עובדים יכולים לקשר את רעילות הפיתיון עם התרכובת האטרקטיבית לאחר מגע קודם ולדחות אותו, מה שהופך את השיטה לא יעילה. לכן, השימוש בתרכובות אטרקטיביות חלופיות כגון סויה (100%), סויה בתוספת עיסת לימון (50%/50%), וקשיו בתוספת עיסת הדרים (50%/50%) מוצעים לסיבוב אפשרי בין פיתיונות. תרכובות אלה נבחרו לאחר ניסויים מועדפים עם מושבות Atta sexdens ו - Atta laevigata . קינים היו מחוברים באמצעות זירות זכוכית והוצעו פיתיונות ללא קוטלי חרקים עם קומפוזיציות שונות (איור 9).

Figure 8
איור 8: קצב האנקפסולציה של מלכות ה-Atta וה-Atta laevigata בשלבי רבייה שונים. רמות האנקפסולציה הוערכו באמצעות הערך האפור הממוצע מתמונות של חוטי הניילון שהוכנסו לתוך המעטפת של הפרטים. החוטים הכהים ביותר נחשבו כמייצגים הגנה תאית יעילה מכיוון שההנחה הייתה שהמוציטים חופפים יותר מצפים את המטרה, כפי שמוצג על ציר ה-X באיור. מלכות ההזדווגות של Atta laevigata הראו את רמת האנקפסולציה הגבוהה ביותר (ANOVA, Tukey-Kramer, סטיית תקן; p < 0.01; N=29), ומכאן הגנה חיסונית אישית יעילה. נצפה כי המלכות שזה עתה הזדווגו, ומלכות בתולות מאותו המין הפגינו, באופן דומה, שיעורים נמוכים יותר של אנקפסולציה, וכתוצאה מכך הגנה חיסונית אינדיבידואלית פחות יעילה. התוצאות שהתקבלו מצביעות על כך שאירועי הזדווגות והקמת הקן משפיעים על תגובות חיסוניות תאיות של מלכות Atta laevigata. מלכות Atta sexdens הראו תוצאות מנוגדות, ול-MQ הייתה רמת האנקפסולציה הנמוכה ביותר (ANOVA, Tukey-Kramer, סטיית תקן, P < 0.01; N = 46). עם זאת, מכיוון שלא ניתן היה לאסוף מלכות בתולות של המין, ההשוואה בין כל הקבוצות לא הייתה אפשרית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 9
איור 9: העדפתן של נמלים חותכות עלים על פני תוצרי פיתיון. מערך ניסויים שמטרתו להעריך את העדפתם של עובדי Atta sexdens ו- Atta laevigata לפיתיונות עם תתי-מוצרים אטרקטיביים שונים. זירת זכוכית חוברה לתא הפטריות כדי להחזיק את הפיתיונות השונים, שהופרדו על ידי מחיצת זכוכית. 5 גרם מכל פיתיון הוצעו במיקומים אקראיים, שלושה בכל פעם. הפיתיונות נשקלו לאחר סיום הניסוי, שהתרחש לאחר שעה אחת של תצפית או ברגע שהפיתיון נלקח לחלוטין על ידי העובדים. ההעדפה הוערכה על ידי פעילות ההעמסה, אשר הוערכה על ידי עומס הפיתיון שהוסר מתא הזיוף. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

בסך הכל, 32 מושבות שימשו עם כ 1 ליטר של גן פטריות. המושבות נאספו בעבר ותוחזקו באמצעות הפרוטוקולים המתוארים. הטיפולים הטעונים ביותר של A. laevigata היו עיסת לימון, סויה בתוספת עיסת לימון (50%/50%) וקשיו בתוספת עיסת לימון (50%/50%; איור 10). באופן דומה, הטיפולים הטעונים ביותר של נמלי A. sexdens היו עיסת לימון, סויה (100%), וסויה בתוספת עיסת לימון (50%/50%; איור 10). התוצאות שהתקבלו עבור שני המינים הראו כי תוצרי המשנה של סויה וקשיו היו האטרקטיביים ביותר לאחר עיסת לימון, מה שמרמז על כך שהרכבי פיתיון אחרים יכולים לשמש להדברת אוכלוסייה כימית בנמלים חותכות עלים.

Figure 10
איור 10: פיתיונות אטרקטיביים ממוצעים אחוזי העמסה על ידי עובדי Atta laevigata ו-Atta sexdens . באופן דומה, טיפולי עיסת לימון (100%), סויה (100%) וסויה בתוספת עיסת לימון (50%/50%) היו הטעונים ביותר עבור שני המינים. עם זאת, הטיפול הכי פחות טעון ב-Atta sexdens (קשיו בתוספת עיסת לימון) הועמס ב-60% על ידי עובדי Atta laevigata . במהלך הניסוי בוצעו חמש חזרות עם חמש מושבות של כל מין. הפיתיונות היו מסודרים אחרת בתוך החזרות; עם זאת, עיסת לימון היה תמיד נוכח כמו שליטה חיובית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

מחקר והסברה מדעית
כ-350 מלכות ו-100 מושבות נאספות מדי שנה כדי להיות מתוחזקות במעבדה מאז שנת 1990. לפחות שלושה מתמחים מיועדים לטפל מדי יום בנמלים, ובמסגרת זמן זו הוחזקו בו זמנית כמעט 250 מושבות למטרות ניסיוניות וחינוכיות מדי שנה. במהלך השנים 2016 עד 2019, כ-2,020 תלמידים מכ-34 בתי ספר יכלו לבקר במעבדה של נמלים חותכות עלים (LAFC) ולצפות במושבות הנמלים שנאספו ותוחזקו באמצעות הפרוטוקולים שתוארו קודם לכן. לטיולים היו מטרות שונות, מביולוגיה כללית ועד למידת התנהגות חברתית. מלבד החשיבות הידועה של חרקים כגון נמלים, המבנים הפיזיים המורכבים שנבנו על ידם בטבע, שנצפו גם בקנים מלאכותיים, הם דוגמה למאמץ קולקטיבי ולארגון עבודה שיש להם עניין חינוכי. לכל רמה חינוכית (איור 11) ניתנה מצגת מפורטת שונה, לעתים בהתאם לגישה שהציעו המורים האחראים על התלמידים. שתי מושבות עם מערך קן הזירה הפתוחה מתוחזקות למטרות כאלה, כל אחת עם כ-66 תאים עם 177 ליטר של גן פטריות (איור 5). למרבה הצער, הטיולים בוטלו במהלך המגפה, אך ניתן לראות התעניינות גוברת בקרב אנשי חינוך, שכן מספר התלמידים המבקרים עלה במהלך 4 השנים האחרונות (איור 12). עם זאת, כדי לשמור על הסברה מדעית במהלך המגפה, ביקורים וירטואליים נעשו באמצעות פלטפורמות שיתוף וידאו. הסרטון50 שמראה כיצד קן של נמלים חותכות עלים נמצא בפנים, שנעשה בשיתוף עם הערוץ Manual do Mundo, זכה ליותר מ-2.4 מיליון צפיות ויותר מ-3,000 תגובות תוך פחות משנה. שם ניגשו לביולוגיה וליצירה של נמלים חותכות עלים במעבדה.

Figure 11
תרשים 11: רמת ההשכלה של התלמידים בטיולים בשנים 2019-2016. מספר התלמידים שנכחו בטיולים למעבדה של נמלים חותכות עלים במהלך השנים 2016-2019, על פי רמת ההשכלה. הטיולים מכוונים לגישות שונות הכוללות מושבות נמלים חותכות עלים המתוחזקות במעבדה של נמלים חותכות עלים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Figure 12
תרשים 12: מספר התלמידים בטיולים בשנים 2016-2019. מספר התלמידים שנכחו בטיולים במעבדה לנמלים חותכות עלים בשנים 2016-2019. ניתן לראות עלייה בהתעניינות של ארגונים חינוכיים לעריכת תערוכות של חרקים חיים, כגון נמלים, המאפשרים תצפית צמודה של התלמידים. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

מינים חודש ויום שנה עיר מצב מדינה יבשת קו רוחב קו אורך הפניות
Atta bisphaerica 4 בנובמבר 1996 - - ברזיל דרום אמריקה - - 37
אטא קפיגוארה 6 באוקטובר 2006 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 38
אטא קפיגוארה 27 באוקטובר 2007 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 38
אטא קפיגוארה נובמבר 2008 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
אטא קפיגוארה נובמבר 2009 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
אטא צפלוטס מרץ כדי יוני - Ilhéus באהיה ברזיל דרום אמריקה - - 40
אטא צפלוטס ספטמבר - Ilhéus באהיה ברזיל דרום אמריקה - - 40
אטא קולומביקה 4 ביוני 1993 - גמבואה פנאמה מרכז אמריקה - - 41
אטא קולומביקה 7 ביוני 1993 - גמבואה פנאמה מרכז אמריקה - - 41
אטא קולומביקה - 1998 - גמבואה פנאמה מרכז אמריקה - - 42
Atta laevigata 6 באוקטובר 2006 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
Atta laevigata 27 באוקטובר 2007 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
Atta laevigata נובמבר 2008 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
Atta laevigata נובמבר 2009 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 50' 60" S 48° 26' 10" W 39
Atta laevigata 15 באוקטובר 2016 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 26 באוקטובר 2016 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 31 באוקטובר 2017 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 6 בנובמבר 2017 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 22 בספטמבר 2018 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 10 באוקטובר 2018 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 10 באוקטובר 2019 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata * 21 באוקטובר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 15 בנובמבר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 20 בנובמבר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 17 באוקטובר 2021 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta laevigata 25 באוקטובר 2021 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta opaciceps 8 במרץ 2022 מקאיבה ריו גראנדה דו נורטה ברזיל דרום אמריקה - - **
Atta sexdens - 1986 עד 1991 ויסוסה מינאס ז'ראיס ברזיל דרום אמריקה 20.45° ש' 42.51° W 43
Atta sexdens 21 באוקטובר 2009 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 49' 53.25" S 48° 25' 24.22" W 44
Atta sexdens 18 בספטמבר 2010 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 23' 70.50" S 47° 32' 54.40" W 45
Atta sexdens 31 באוקטובר 2010 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 49' 53.25" S 48° 25' 24.22" W 44
Atta sexdens 10 באוקטובר 2011 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 23' 70.50" S 47° 32' 54.40" W 45
Atta sexdens 10 באוקטובר 2011 בוטוקאטו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה 22° 23' 70.50" S 47° 32' 54.40" W 45
Atta sexdens 15 באוקטובר 2016 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 26 באוקטובר 2016 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 31 באוקטובר 2017 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 6 בנובמבר 2017 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 22 בספטמבר 2018 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 10 באוקטובר 2018 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 10 באוקטובר 2019 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens* 21 באוקטובר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 15 בנובמבר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 20 בנובמבר 2020 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 17 באוקטובר 2021 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens 25 באוקטובר 2021 ריו קלארו סאו פאולו ברזיל דרום אמריקה - - עבודה זו
Atta sexdens נובמבר כדי מרץ - Ilhéus באהיה ברזיל דרום אמריקה - - 40
אטא טקסנה מאי 1992 נקוגדוצ'ה טקסס ארצות הברית צפון אמריקה 32° N 95° וואט 43
Atta vollenweideri - 2004 עד 2010 - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 26° 18' ש' 58° 49' W 46
Atta vollenweideri 6 באוקטובר 2006 - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 26° 18' ש' 58° 49' W 46
Atta vollenweideri אוקטובר 2009 - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 25° 07' ש' 58° 10' W 46
Atta vollenweideri נובמבר 2009 - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 25° 07' ש' 58° 10' W 46
Atta vollenweideri דצמבר 8 2010 - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 26° 18' ש' 58° 49' W 46
Atta vollenweideri 24 באוקטובר - - פורמוזה ארגנטינה דרום אמריקה 26° 18' ש' 58° 49' W 46
* רק גברים נצפו ** מנדונסה, ג 'א', תקשורת אישית (נתונים שלא פורסמו)

טבלה 1: תיעוד תקופות מעוף הנישואים של מיני אטא. טיסות הזדווגות מתרחשות בתקופות שונות ובתדרים שונים לפי אזורים, אולם הם מתרחשים בדרך כלל במהלך האביב, כפי שצוין בדיווחים שנאספו משטח ההתרחשות של נמלי אטא 37,38,39,40,41,42,43,44,45,46. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הפרוטוקול המתואר כאן לשמירה על מושבות נמלים חותכות עלים פותח ויושם במשך למעלה משלושה עשורים בצורה אסרטיבית וניתנת לשכפול. היא אפשרה פיתוח מחקר שיהיה מוגבל על ידי תנאי שדה. לפיכך, נמלים ומושבות בריאות הפכו לזמינות למחקר במספר תחומים כגון מורפולוגיה השוואתית, טוקסיקולוגיה 51,52, היסטולוגיה53, ומיקרוביולוגיה54,55,56 ברמת הפרט והמושבה. תחזוקתם במעבדה כוללת מספר הליכים המתוארים כאן, הכוללים הכנת האתר בתנאים אביוטיים נוחים, איסוף מלכות ומושבות צעירות, והמשך טיפול.

מספר שלבים חיוניים להצלחה של תחזוקת נמלים חותכות עלים בתנאים מבוקרים. מלכות ומושבות בשלבים המוקדמים זקוקות לטיפול מכובד וביצוע ההליכים הראשוניים המפורטים יכול להבטיח את הישרדותן. לדוגמה, יש צורך לזהות את המקום שבו נמצאים המינים ואת התקופה שבה משכפלים מכונפים יוזמים את הטיסה nuptial. בדרום אמריקה, רוב טיסות ההזדווגות מתרחשות במהלך האביב (טבלה 1). נכון לעכשיו, האפשרות של רבייה בשבי היא נמוכה ביותר, כפי שהוא להקליט טיסה nuptial במעבדה24. בנוסף, מושבות נמלים חותכות עלים בשלב הפורה הן גדולות וקשות לחפירה, ובהתחשב בארכיטקטורת הקן, זהו אתגר לאתר ולאסוף את המלכה6. לדוגמה, קיני Atta laevigata יכולים להיות עד 67 מ"ר משטח הקן, ותופסים יותר מ-563מ"ר משטח הפנים הפנימי המחולק ל-7,864 תאים בעומק 7מ' 57.

היתרון באיסוף מלכות מיד לאחר טיסת הנישואין הוא להבטיח מספר רב יותר של צורות רבייה בפרק זמן קצר וקרוב לפני השטח. מהאוסף הראשון הזה אפשר לפתח ניסויים עם צורות רבייה (איור 7), כולל זכרים. הגבלת טכניקה היא הצורך לאסוף אנשים פוריות בתאריך לא ברור. אם הישרדותן של המלכות נמוכה, יש צורך באוסף שני של מושבות צעירות. איסוף מושבות צעירות כמה חודשים לאחר בריחת הנישואין מבטיח שתא המלכה לא יהיה עמוק בתוך פני השטח. בשלב זה, רק המלכות עם כושר רב יותר נותרו, שכן הן סבלו את שלב המחסור במזון והצליחו לטפל בפטרייה ובעובדים הראשונים במהלך שלב הקלאוסטרל 58,59,60,61. בתנאי מעבדה, שיעור ההישרדות של המלכות יכול להגיע ל-14.5% בחודשים הראשונים, אפילו כאשר פטריות בריאות מועברות ל-90% מהמלכות (נתונים שלא פורסמו). נתוני הישרדות דומים של אטא סקסדן תועדו על ידי מוטה-פילו62. זה יכול להיות בגלל חוסר התפתחות פטרייה או זיהום טבעי עם פטריות אנטומופתוגניות63.

אחד החסרונות העיקריים של איסוף מלכות, או מושבות בשלבים מוקדמים (איור 6 ואיור 7) הוא הקושי בזיהוי טקסונומי, שכן ניתן לעשות זאת בקלות רבה יותר באמצעות עובדים גדולים12 שמופיעים רק לאחר מספר חודשים, כאשר יש יותר משאבים להאכלת זחלים. כמה שלבים קריטיים בטכניקה זו קשורים לקידום הצמיחה של גינת הפטריות, שמירה על הקנים נקיים והימנעות מבריחות אפשריות. פעולות מסוימות כוללות תוספת תכופה של חומר ירקות טריים, אשר משולב כל הזמן בפטרייה על ידי העובדים. הפטרייה משמשת כאספקת גלוקוז ועמילן לעובדים, וכחלבון לזחלים64. הסרת חומרים ישנים ומסולקים, ושמירה על הקנים נקיים, מונעת את הופעתם של מיקרואורגניזמים מזיקים אפשריים. כדי למנוע בריחות, חיבורי צינור תמיד צריך להיבדק, ובמקרה של זירות פתוחות, לשמור על שכבת polytetrafluoroethylene. היתרון של שמירה על מושבות בתצורות הקנים שתוארו כדי לדמות את המבנה האמיתי שנמצא בטבע, עם תאים ספציפיים לזיוף ופסולת, ומושבה עם ארגון חברתי שלם (כלומר מלכה, פועלים וצאצאים). מחקר שנערך עם מושבות ללא מלכה63,65 מצביע על כך שהעובדים מפגינים התנהגויות שונות בשל היעדרה של המלכה. מחקרים התנהגותיים הגיעו למסקנה כי המלכה חשובה ללכידות המושבה בנוסף לתפקוד הרבייה66.

יישום הפרוטוקולים המטופלים כאן יכול להיות מיושם על מינים אחרים בעלי עניין מדעי, כגון פטריות אחרות המגדלות נמלים מהסוג Acromyrmex. נמלים חותכות עלים אלה נחשבות גם למזיקים חקלאיים באזורים מסוימים באמריקה, ולאחרונה משכו עניין רב יותר בפיתוח מושבות בשלבים מוקדמים67 ובאינטראקציה רעילה עם פיתיון68 מחקר ממוקד. למרות שעבודה זו מופנית באופן ספציפי לנמלים חותכות עלים, פרוטוקול התחזוקה וסוגי הקנים השונים המתוארים עשויים להיות ישימים גם לקבוצות אחרות של נמלים. כל חלק בנוהל מתווה צרכים בסיסיים של נמלים שיש לקחת בחשבון בעת שימורם בתנאים מבוקרים, כגון: לזהות את התזונה המתאימה ביותר; להציע מזון במרווחי זמן קבועים בחדר הזדקנות או באזור מסוים; לספק תא ברמת לחות גבוהה עם בסיס טיח כדי לשמור על המלכה ועל בוגרים; להימנע מבריחת נמלים באמצעות חומרי מגירה שנוספו למבנים של הקנים המלאכותיים; להסיר חומרים שהושלכו על ידי הנמלים מהקינים; והעברת המושבות לקן מלאכותי אחר בעת הצורך.

בעשור האחרון, אוניברסיטאות וחוקרים הוקדשו להיות מכילים יותר, להזמין את החברה להיות חלק מהמעבדות וממחקריהן69. מעבדות נמלים, שאימצו בנחישות רבה את המטרה החינוכית, הפכו לכלים למשוך את סקרנותם של אנשים ולחבר את העולם האקדמי לידע משותף. סוגי הקנים המוצגים בעבודה זו יכולים לשמש בפעילויות שונות בהתאם למטרה, כגון חינוך ותערוכות. לדוגמה, קינים פתוחים (איור 5) מוצגים לראווה למבקרים באוניברסיטה, בעוד שקינים סגורים (איור 4) שימושיים ליריד מדע ולתערוכות בינלאומיות, בשל קלות ההובלה. בכל המקרים, הציבור הרחב יכול לצפות במושבות נמלים, ללמוד על ביולוגיה בסיסית ועובדות משעשעות, ולהיות מסית לחקירה. ברמה האקספרסיבית יותר, באמצעות פרויקטי הרחבה כגון "Primeiros Passos na Ciência" (צעדים ראשונים במדע)69 התלמידים יכולים למעשה להיות חלק מצוותי המחקר. כתוצאה מכך, מחקרי נמלים עם מטרות חינוכיות מועילים להתפתחות התלמידים מכיוון שהם משפרים את החקירה והחוויות תוך עידוד עניין רב יותר במחקר מדעי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

Acknowledgments

מוקדש למריו אוטואורי (לזכרו) ולוולטר הוגו דה אנדרדה קוניה שתרמו רבות למחקרי הנמלים חותכות העלים. אנו מכירים בתמיכתם של אוניברסיטת סאו פאולו והמכון למדעים ביולוגיים. מחקר זה מומן בחלקו על ידי Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) - Finance Code 001, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), ו- Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (Fundunesp).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Entomologic forceps N/A N/A N/A
Glass tank N/A N/A Tempered glass, custom made
Hose N/A N/A Transparent, PVC 1/2 Inch x 2,0 mm
Latex gloves Descarpack 550301 N/A
Nitrile gloves Descarpack 433301 N/A
Open arena N/A N/A Polypropylene crate
Plaster pouder N/A N/A Plaster pouder used in construction, must be absorbant
Plastic Containers for collection Prafesta Natural Cód.: 8231/Natural Cód.: 8262 Lidded, transparent , polypropylene
Plastic containers for nests Prafesta Discontinued Polystyrene, hermetic
Teflon Dupont N/A Polytetrafluoroethylene liquid (PTFE Dispertion 30)

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wilson, E. O. The Insect Societies. , Harvard University Press. Cambridge, Massachusetts, USA. (1971).
  2. Ortiz, D. P., Elizalde, L., Pirk, G. I. Role of ants as dispersers of native and exotic seeds in an understudied dryland. Ecological Entomology. 46 (3), 626-636 (2021).
  3. Christianini, A. V., Oliveira, P. S. Birds and ants provide complementary seed dispersal in a neotropical savanna. Journal of Ecology. 98 (3), 573-582 (2010).
  4. Camargo, P. H. S. A., Martins, M. M., Feitosa, R. M., Christianini, A. V. Bird and ant synergy increases the seed dispersal effectiveness of an ornithochoric shrub. Oecologia. 181 (2), 507-518 (2016).
  5. Sanders, D., van Veen, F. J. F. Ecosystem engineering and predation: the multi-trophic impact of two ant species. Journal of Animal Ecology. 80 (3), 569-576 (2011).
  6. Swanson, A. C., et al. Welcome to the Atta world: A framework for understanding the effects of leaf-cutter ants on ecosystem functions. Functional Ecology. 33 (8), 1386-1399 (2019).
  7. Meyer, S. T., et al. Leaf-cutting ants as ecosystem engineers: topsoil and perturbations around Atta cephalotes nests reduce nutrient availability. Ecological Entomology. 38 (5), 497-504 (2013).
  8. Sosa, B., Brazeiro, A. Positive ecosystem engineering effects of the ant Atta vollenweideri on the shrub Grabowskia duplicata. Journal of Vegetation Science. 21 (3), 597-605 (2010).
  9. De Almeida, T., et al. Above- and below-ground effects of an ecosystem engineer ant in Mediterranean dry grasslands. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 287 (1935), 20201840 (2020).
  10. Folgarait, P. J. Ant biodiversity and its relationship to ecosystem functioning: a review. Biodiversity & Conservation. 7 (9), 1221-1244 (1998).
  11. Hölldobler, B., Wilson, E. O. The Ants. , Harvard University Press. (1990).
  12. Barrera, C. A., Sosa-Calvo, J., Schultz, T. R., Rabeling, C., Bacci, M. Phylogenomic reconstruction reveals new insights into the evolution and biogeography of Atta leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae). Systematic Entomology. 47 (1), 13-35 (2021).
  13. Hölldobler, B., Wilson, E. O. The Leafcutter Ants: Civilization By Instinct. , WW Norton & Company. (2011).
  14. Branstetter, M. G., et al. Dry habitats were crucibles of domestication in the evolution of agriculture in ants. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 284 (1852), 20170095 (2017).
  15. Solomon, S. E., et al. The molecular phylogenetics of Trachymyrmex Forel ants and their fungal cultivars provide insights into the origin and coevolutionary history of ‘higher-attine’ ant agriculture. Systematic Entomology. 44 (4), 939-956 (2019).
  16. Cristiano, M. P., Cardoso, D. C., Sandoval-Gómez, V. E., Simões-Gomes, F. C. Amoimyrmex Cristiano, Cardoso & Sandoval, gen. nov. (Hymenoptera: Formicidae): a new genus of leaf-cutting ants revealed by multilocus molecular phylogenetic and morphological analyses. Austral Entomology. 59 (4), 643-676 (2020).
  17. Schultz, T. R., Brady, S. G. Major evolutionary transitions in ant agriculture. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (14), 5435-5440 (2008).
  18. Mueller, U. G., et al. Phylogenetic patterns of ant–fungus associations indicate that farming strategies, not only a superior fungal cultivar, explain the ecological success of leafcutter ants. Molecular Ecology. 27 (10), 2414-2434 (2018).
  19. Mueller, U. G., et al. Biogeography of mutualistic fungi cultivated by leafcutter ants. Molecular Ecology. 26 (24), 6921-6937 (2017).
  20. Weber, N. A. The fungus-culturing behavior of ants. American Zoologist. 12 (3), 577-587 (1972).
  21. Wilson, E. O. Caste and division of labor in leaf-cutter ants (Hymenoptera: Formicidae: Atta). Behavioral Ecology and Sociobiology. 7 (2), 157-165 (1980).
  22. Della Lucia, T. M. C. Formigas cortadeiras: da bioecologia ao manejo. Viçosa Editora UFV. 421, University of Viçosa Press. Viçosa, Minas Gerais, Brazil. (2011).
  23. Autuori, M. Contribuição para o conhecimento da saúva (Atta spp). I. Evolução do sauveiro (Atta sex dens rubolpilosa Forel, 1908). Arquivos do Instituto Biologico Saul Paulo. 12, 197-228 (1941).
  24. Bueno, O. C., Hebling, M. J. A., Schneider, M. O., Pagnocca, F. C. Ocorrência de formas aladas de Atta sexdens rubropilosa Forel (Hymenoptera: Formicidae) em colônias de laboratório. Neotropical Entomology. 31 (3), 469-473 (2002).
  25. Mariconi, F. A. M. Biologo. As Saúvas. , Ceres Press. Piracicaba, São Paulo, Agronômica. (2021).
  26. Bento, J. M. S. Condições climáticas para o vôo nupcial e reconhecimento dos indivíduos em Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). , Viçosa. Minas Gerais, Brazil. Master's dissertation (1993).
  27. Little, A. E. F., Murakami, T., Mueller, U. G., Currie, C. R. The infrabuccal pellet piles of fungus-growing ants. Naturwissenschaften. 90 (12), 558-562 (2003).
  28. Kerr, W. E. Acasalamento de rainhas com vários machos em duas espécies da tribo Attini. Revista Brasileira de Biologia. 21, 45-48 (1961).
  29. Kerr, W. E. Tendências evolutivas na reprodução dos himenópteros sociais. Arquivos do Museu Nacional. 52, (1962).
  30. Cremer, S., Armitage, S. A. O., Schmid-Hempel, P. Social immunity. Current Biology. 17 (16), 693-702 (2007).
  31. Hernández, J. V., Jaffé, K. Dano econômico causado por populações de formigas Atta laevigata (F. Smith) em plantações de Pinus caribaea (Mor.) e elementos para o manejo da praga. Anais da Sociedade Entomológica do Brasil. 24 (2), 287-298 (1995).
  32. Kempf, W. W. Catálogo abreviado das formigas da Região Neotropical Studia Entomologica. antbase.org. 15, 3 (1972).
  33. Della Lucia, T. M. C., Gandra, L. C., Guedes, R. N. C. Managing leaf-cutting ants: peculiarities, trends and challenges. Pest Management Science. 70 (1), 14-23 (2013).
  34. Boaretto, M. A. C., Forti, L. C. Perspectivas no controle de formigas-cortadeiras. Série Técnica IPEF. 11 (30), 31-46 (1997).
  35. Folgarait, P. J., Goffré, D. Conidiobolus lunulus, a newly discovered entomophthoralean species, pathogenic and specific to leaf-cutter ants. Journal of Invertebrate Pathology. 186, 107685 (2021).
  36. Cardoso, S. R. S., Rodrigues, A., Forti, L. C., Nagamoto, N. S. Pathogenicity of filamentous fungi towards Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). International Journal of Tropical Insect Science. 42 (2), 1215-1223 (2022).
  37. Ichinose, K., Rinaldi, I., Forti, L. C. Winged leaf-cutting ants on nuptial flights used as transport by Attacobius spiders for dispersal. Ecological Entomology. 29 (5), 628-631 (2004).
  38. Pagnocca, F. C., Rodrigues, A., Nagamoto, N. S., Bacci, M. Yeasts and filamentous fungi carried by the gynes of leaf-cutting ants. Antonie Van Leeuwenhoek. 94 (4), 517-526 (2008).
  39. Attili-Angelis, D., et al. Novel Phialophora species from leaf-cutting ants (tribe Attini). Fungal Diversity. 65 (1), 65-75 (2014).
  40. Delabie, J. H. C., do Nascimento, I. C., Mariano, C. S. F. Estratégias de reprodução e dispersão em formigas attines, com exemplos do sul da Bahia. XIX Congresso Brasileiro de Entomologia. , 16-21 (2002).
  41. Fjerdingstad, E. J., Boomsma, J. J. Variation in size and sperm content of sexuals in the leafcutter ant Atta colombica. Insectes Sociaux. 44 (3), 209-218 (1997).
  42. Currie, C. R., Mueller, U. G., Malloch, D. The agricultural pathology of ant fungus gardens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (14), 7998-8002 (1999).
  43. Moser, J. C., et al. Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates. Journal of Zoology. 264 (1), 69-75 (2004).
  44. Moreira, S. M., Rodrigues, A., Forti, L. C., Nagamoto, N. S. Absence of the parasite Escovopsis in fungus garden pellets carried by gynes of Atta sexdens. Sociobiology. 62 (1), 34-38 (2015).
  45. Arcuri, S. L., et al. Yeasts found on an ephemeral reproductive caste of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa. Antonie Van Leeuwenhoek. 106 (3), 475-487 (2014).
  46. Staab, M., Kleineidam, C. J. Initiation of swarming behavior and synchronization of mating flights in the leaf-cutting ant Atta vollenweideri FOREL, 1893 (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecol. News. 19, 93-102 (2014).
  47. Gálvez, D., Chapuisat, M. Immune priming and pathogen resistance in ant queens. Ecology and Evolution. 4 (10), 1761-1767 (2014).
  48. Baer, B., Armitage, S. A. O., Boomsma, J. J. Sperm storage induces an immunity cost in ants. Nature. 441 (7095), 872-875 (2006).
  49. Carlos, A. A. Semioquímicos e comunicação sonora em formigas cortadeiras (Hymenoptera: Formicidae). , Rio Claro, São Paulo, Brazil. Doctoral's thesis (2013).
  50. do Mundo, M. Veja um FORMIGUEIRO por DENTRO. Boravê. , Available from: https://youtu.be/sN99x_Rjf90 (2021).
  51. Ortiz, G., Vieira, A. S., Bueno, O. C. Toxicological and morphological comparative studies of insecticides action in leaf-cutting ants. International Journal of Agriculture Innovations and Research. 6 (3), 516-522 (2017).
  52. Decio, P., Silva-Zacarin, E. C. M., Bueno, F. C., Bueno, O. C. Toxicological and histopathological effects of hydramethylnon on Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae) workers. Micron. 45, 22-31 (2013).
  53. Vieira, A. S., Morgan, E. D., Drijfhout, F. P., Camargo-Mathias, M. I. Chemical composition of metapleural gland secretions of fungus-growing and non-fungus-growing ants. Journal of Chemical Ecology. 38 (10), 1289-1297 (2012).
  54. Vieira, A. S., Ramalho, M. O., Martins, C., Martins, V. G., Bueno, O. C. Microbial communities in different tissues of Atta sexdens rubropilosa leaf-cutting ants. Current Microbiology. 74 (10), 1216-1225 (2017).
  55. Ramalho, M. deO., Martins, C., Morini, M. S. C., Bueno, O. C. What can the bacterial community of Atta sexdens (Linnaeus, 1758) tell us about the habitats in which this ant species evolves. Insects. 11 (6), 332 (2020).
  56. Machado, L. M., et al. Attractivity or repellence: relation between the endophytic fungi of Acalypha, Colocasia and the leaf-cutting ants—Atta sexdens. Advances in Entomology. 9 (2), 85-99 (2021).
  57. Moreira, A., Forti, L. C., Andrade, A. P., Boaretto, M. A., Lopes, J. Nest architecture of Atta laevigata (F. Smith, 1858) (Hymenoptera: Formicidae). Studies on Neotropical Fauna and Environment. 39 (2), 109-116 (2004).
  58. Della Lucia, T. M. C., Moreira, D. D. O., Oliveira, M. A., Araújo, M. S. Perda de peso de rainhas de Atta durante a fundação e o estabelecimento das colônias. Revista Brasileira de Biologia. 55 (4), 533-536 (1995).
  59. Fujihara, R. T., Camargo, R. daS., Forti, L. C. Lipid and energy contents in the bodies of queens of Atta sexdens rubropilosa Forel (Hymenoptera, Formicidae): pre-and post-nuptial flight. Revista Brasileira de Entomologia. 56 (1), 73-75 (2012).
  60. da Silva Camargo, R., Forti, L. C. Queen lipid content and nest growth in the leaf cutting ant (Atta sexdens rubropilosa) (Hymenoptera: Formicidae). Journal of Natural History. 47, 65-73 (2013).
  61. Camargo, R. S., Forti, L. C., Fujihara, R. T., Roces, F. Digging effort in leaf-cutting ant queens (Atta sexdens rubropilosa) and its effects on survival and colony growth during the claustral phase. Insectes Sociaux. 58 (1), 17-22 (2011).
  62. Mota Filho, T. M. M., Garcia, R. D. M., Camargo, R. S., Stefanelli, L. E. P., Forti, L. C. Observations about founding queens (Atta sexdens) and their unusual behavior. International Journal of Agriculture Innovations and Research. 9, 352-357 (2021).
  63. Barcoto, M. O., Pedrosa, F., Bueno, O. C., Rodrigues, A. Pathogenic nature of Syncephalastrum in Atta sexdens rubropilosa fungus gardens. Pest Management Science. 73 (5), 999-1009 (2017).
  64. Silva, A., Bacci, M., Pagnocca, F. C., Bueno, O. C., Hebling, M. J. A. Production of polysaccharidases in different carbon sources by Leucoagaricus gongylophorus Möller (Singer), the symbiotic fungus of the leaf-cutting ant Atta sexdens Linnaeus. Curr. Microbiology. 53 (1), 68-71 (2006).
  65. Majoe, M., Libbrecht, R., Foitzik, S., Nehring, V. Queen loss increases worker survival in leaf-cutting ants under paraquat-induced oxidative stress. Philosophical Transactions of the Royal Society B. 376 (1823), 20190735 (2021).
  66. Della Lucia, T. M. C., Peternelli, E. F. O., Lacerda, F. G., Peternelli, L. A., Moreira, D. D. O. Colony behavior of Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae) in the absence of the queen under laboratory conditions. Behavioural Processes. 64 (1), 49-55 (2003).
  67. Sales, T. A., Toledo, A. M. O., Zimerer, A., Lopes, J. F. S. Foraging for the fungus: why do Acromyrmex subterraneus (Formicidae) queens need to forage during the nest foundation phase. Ecological Entomology. 46 (6), 1364-1372 (2021).
  68. Forti, L. C., et al. Do workers from subspecies Acromyrmex subterraneus prepare leaves and toxic baits in similar ways for their fungus garden. Neotropical Entomology. 49 (1), 12-23 (2020).
  69. Dorigo, A. S., et al. Projeto Primeiros Passos na Ciência: rompendo barreiras sociais e estreitando laços entre a comunidade acadêmica e o ensino médio público. Revista Brasileira de Extensão Universitária. 11 (1), 47-59 (2020).

Tags

ביולוגיה גיליון 186
איסוף ותחזוקה ארוכת טווח של נמלים חותכות עלים (<em>Atta</em>) בתנאי מעבדה
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., … More

Nogueira, B. R., de Oliveira, A. A., da Silva, J. P., Bueno, O. C. Collection and Long-Term Maintenance of Leaf-Cutting Ants (Atta) in Laboratory Conditions. J. Vis. Exp. (186), e64154, doi:10.3791/64154 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter