Svět společenského hmyzu, mezi který počítáme například termity, včely či mravence, si je s tím lidským někdy až překvapivě podobný. Řada druhů mravenců došla dokonce tak daleko, že si podobně jako lidé pěstují „domácí“ zvířata i rostliny. Nedávno publikované studie ukázaly, že k jejich „hnojení“ se spojili s bakteriemi. !
Tropické pralesy Jižní a Střední Ameriky jsou zcela jistě jedním z nejvýznamnějších světových ekosystémů. Odborníci odhadují, že celková biomasa těchto oblastí je až 4x vyšší, než je součet veškeré biomasy na všech ostatních kontinentech. I když se na první pohled může zdát, že obrovité množství biomasy, která se zde vyprodukuje, musí uživit každého, kdo hladově nastaví ústa, opak je pravdou. Mravenci ze skupiny (tribu) Attini se proto rozhodli nespoléhat se na to, co jim příroda sama nadělí, a aktivně přiložit ruku k dílu. Během posledních 50 milionů let se jim do nejmenších detailů podařilo vypracovat fascinující zemědělský systém. Další z dílků ve skládačce mravenčího zemědělství se nedávno podařilo odhalit díky spolupráci vědců z Kostariky a Spojených států. Jsou jím bakterie, které fixují vzdušný dusík.
Mravenci masožrouti i vegetariáni
O nesmírném ekologickém významu mravenců mnoho napoví už jejich obrovitý počet. Odhaduje se, že jejich těla tvoří okolo 20 % veškeré živočišné biomasy. Na jednoho člověka na Zemi tak připadá až milión mravenců! Aby se však velká a početná mraveniště uživila, musely se jednotlivé druhy mravenců specializovat na určitý typ potravy. Entomologové rozlišují dvě základní strategie – dravé mravence, u nichž tvoří velký podíl potravy látky živočišného původu, a býložravé mravencé. Konzumace rostlinných těl je však nesnadná – problém dělá zejména těžko stravitelná celulóza. Vegetariánští mravenci si tak musí opatřovat potravu různými rafinovanějšími způsoby způsoby. Někteří olizují takzvaný mimokvětní nektar, který produkují některé rostliny (např. naše vrby), aby přilákaly mravence-čističe. Jiní vsadili na filtrování rostlinných šťáv skrze těla svých „domácích zvířat“ – mšic či jejich příbuzných, červců. Někteří američtí mravenci však došli ve svých zemědělských schopnostech ještě dále.
Milovníci houbových lahůdek
Potíž s celulózou se různé skupiny hmyzu snaží obejít vynalézavými způsoby. Většina z nich se spoléhá na pomoc od různých bakterií, prvoků či hub, které si „pěstují“ ve svých střevech. Existují však i druhy hmyzu, které se s přirozenými rozkladači celulózy, houbami, spojily tak, že si je sami pěstují. Takové specialisty nalezneme hned v několika vzájemně nepříbuzných skupinách. Jednou z nich jsou například některé druhy brouků z čeledí kůrovců a jádrohlodů, kteří si své houbové „zahrádky“ tvoří přímo v tělech umírajících či mrtvých stromů. Na konzumaci hub vsadil i hmyz z úplně jiné skupiny, termiti, jejichž nejbližšími příbuznými jsou švábi. Jako substrát užívají termiti stejně jako brouci mrtvé dřevo, na rozdíl od nich si však pěstují houby přímo ve specializovaných komůrkách svých obřích hnízd. Své „houbové zahrádky“ termiti navíc přihnojují svými vlastními výkaly. Zajímavé je, že termiti nechávají ve svých hnízdech plodnice hub plně dorůst. Houby rodu Termitomyces, s nimiž spolupracují, jsou velmi chutné a v některých zemích jsou využívány jako prostředek tradiční medicíny či luxusní lahůdka. „Houbomilní“ termiti však obývají pouze tropické oblasti starého světa – Afriku a Asii.
Podzemní žampionáry (žampionária???) z nového světa
Mravenci-střihači (angl. leaf-cutters, čili „střihači listů“) patří mezi nejdominantnější druhy teplých oblastí Jižní, Střední a jihu Severní Ameriky. Největší kolonie některých druhů rodu Atta mohou čítat až 10 milionů jedinců, jít do hloubky až 6 metrů a zaujímat celkovou rozlohu přibližně jednoho basketbalového hřiště. Tyto obří kolonie, které kromě velikosti vynikají i rafinovanou strukturou, slouží zároveň jako podzemní pěstírny hub. Již podle jejich jména není těžké uhodnout, co přesně jim slouží za substrát. Ano, nesmírně silná kusadla mravenčích dělnic-střihaček doslova nakrájejí velké množství listů ze stromů či bylin v okruhu několika desítek metrů od hnízda. Kusy listů, s nimiž mravenci vypadají, jako by se chtěli schovat pod deštník (odtud také jedna z jejich přezdívek „deštníkoví mravenci“), odnášejí do podzemních hnízd buď přímo samotné střihačky, nebo specializovaní dělnice nosičky. V hnízdě pak další specializované mravenčí dělnice (porcovačky) listovou hmotu rozcupují na jemnou kašičku a přidají do ní ještě vlastní výkaly. Vznikne tak jakýsi kompost, o který pečuje poslední ze specializovaných kast, zahradnice. Většina druhů mravenců používá svůj vlastní druh houby. Zatímco všichni mravenčí pěstitelé jsou si příbuzní, o jejich houbových symbiontech se to už říci nedá. Nejraději však spolupracují s houbami z čeledi pečárkotvarých, tedy se skutečnými „žampiony“ a bedlami.
Velmi chutná vlákna
Když se odborníkovi podaří nahlédnout do podzemních mravenčích pěstíren, „skutečné“ houby v nich neuvidí. Namísto plodnic hub, které známe ze svých podzimních toulek po lesích, spatří něco, co spíše než houbu připomíná „plíseň“. A skutečně! Mravenci velmi promyšleně zabraňují houbám, aby se jim podařilo vytvořit plodnice, tedy stadia, kdy se mohou rozmnožovat prostřednictvím výtrusů. Musí se proto spoléhat pouze na „podhoubí“, roztodivně propletená vlákna, zvaná hyfy. Když nově vylíhnutá mravenčí královna opouští hnízdo, aby si založila své vlastní, musí si malý kousek tohoto podhoubí odnést jako „výslužku“ ve zvláštní úložné „torně“ v ústní dutině. K čemu však potom mravencům houby jsou, když se jim nedaří „dorůst“ podobně jako žampionům či hlívám, které si pěstujeme my, lidé? Ukázalo se, že výživu mravencům poskytují drobné paličkovité výrůstky na konci hyf, tzv. gongylidia. Do nich si totiž houby ukládají zásobní látky v podobě polysacharidů (zejména glykogenu) a lipidů. Aby však houby a následně i mravenci dobře prospívali, musejí nějakým způsobem získávat dusík, potřebný zejména pro syntézu základních kamenů proteinů, aminokyselin.
Další nečekaná symbióza
Rostliny, které mohou dusíku získat v podobě živin z půdy jen omezené množství, často s jeho přísunem napomáhají symbiotické bakterie. Ty se jednoduše „nadýchají“ dusíku, obsaženého ve vzduchu, a zafixují jej do jednoduché organické látky čpavku čili amoniaku (NH3). Vědci z laboratoře bakteriologa Camerona R. Currieho z univerzity v Madisonu v americkém státě Wisconsin nedávno objevili, že mravenci, kteří si pěstují houby, spolupracují s „hnojícími“ bakteriemi také. Currieho tým objevil tento typ spolupráce u osmi druhů, je však velmi pravděpodobné, že jej využívá většina, ne-li všechny. „Dusík je v přírodě limitujícím zdrojem. Bez něj by nebylo možné, aby mravenčí kolonie dorostly do takových rozměrů,“ vysvětluje další z členů vědeckého týmu Garret Suen. Vědcům se podařilo spočítat, že jedna kolonie zafixuje s pomocí bakterií asi 1,8 kg vzdušného dusíku, což je množství, které obsahuje asi 10 000 m2 pralesní půdy. Není proto divu, že díky této své schopnosti jsou mravenčí hnízda jedním z nejdůležitějších prvků v celém ekosystému tropických pralesů.
Jak si hmyz žije s houbami
Kdybychom hledali dvě skupiny organismů, které jsou v suchozemských biotopech prakticky všudypřítomné, pak nebudeme dlouho váhat – jsou to houby a hmyz. Není proto divu, že se právě mezi těmito dvěma skupinami vyvinula neskutečně pestrá škála vzájemných vztahů. Zatímco houby mohou hmyzu poskytovat nejrůznější výživné látky či úkryt, hmyz jim může na oplátku napomáhat v šíření, nabídnout živiny, případně jim ve svých tělech či hnízdech poskytovat stabilní prostředí. Ve většině případů je tomu tak, že hmyz využívá služeb hub. Druhy, které jsou na houbách zcela závislé, nazýváme odborně obligatorní mykofágové. Kromě mravenců-pěstitelů mezi ně patří velká řada brouků (např. drabčíci, potemníci a řada dalších), roztoči, chvostoskoci či řada larev zejména dvoukřídlého hmyzu. Mnoho druhů hmyzu či členovců v nich také nachází ideální loviště, za všechny jmenujme alespoň stonožky či pavouky. Větší část organismů spojených s houbami však patří spíše mezi příležitostné „uždibovače“, takzvané fakultativní mykofágy. Ve vzácných případech se však mohou role i obrátit a houby se vydají na lov. Kořistí jejich vláken se nejčastěji stanou drobné červovité hlístice či hmyzu příbuzní chvostoskoci.
Houboví mravenci bez sexu
Drtivá většina organismů, které dnešní věda zná, má jeden významný společný znak – ke svému rozmnožování totiž potřebují jak maminky, které si dávají práci s produkcí velkých zárodečných buněk, vajíček, tak tatínky, kteří produkují veliká množství drobounkých spermií. Existuje však několik málo organismů či celých skupin, které se jakéhokoliv sexu zcela vzdaly. Snad nejznámějším příkladem jsou drobouncí „červíčci“ pijavenky z kmene vířníků, podobné „extravagance“ však najdeme i mezi hmyzem. Jeden takový druh objevili nedávno brazilští a američtí specialisté právě u jednoho z mravenčích pěstitelů hub, druhu Mycocepurus smithii. V běžných mraveništích vykonávají téměř veškerou práci sterilizované samičky, dělnice, zatímco jediná skutečně plodná samička, královna, klade vajíčka. Čas od času se však z oplozených vajíček vylíhnou samečkové. „Královny tohoto druhu se rozmnožují zcela bez oplození a zdá se, že samečkové zcela chybějí,“ vysvětluje jeden ze členů týmu Christian Rabeling z univerzity v texaském Austinu. Naprosté vymizení sexu se však u těchto mravenců muselo objevit teprve nedávno. Blízce příbuzný druh M. obsoleti je totiž v tomto ohledu naprosto normální.
Dokonalý systém mravenčího zahrádkaření
Hnízda mravenčích farmářů připomínají na první pohled jakési podzemní město z vědecko-fantastického filmu. Překvapivý je nejen dokonalý způsob jeho organizace, ale i neuvěřitelné detaily, které jsou skryty lidskému zraku. Celé hnízdo je vystavěno okolo centrální komory, která může mít u největších kolonií velkých mravenců rodu Atta až 10 metrů v průměru. Z této hlavní síně vychází řada zásobovacích tunelů, které mohou vyústit až 25 metrů od centra. Zásobovací cesty bývají propojeny ještě několika okružními spojkami. Z centrální komory vede také ještě řada odboček do menších postranních pěstitelských komor. Postranní kanály také fungují jako větrání, které odvádí teplo, vzniklé díky tlení a také pohybu milionů mravenčích těl. Tím však mravenčí péče o jejich jediný zdroj potravy teprve začíná. Ve vlhkém pralesním prostředí se totiž snadno rozbují nejrůznější nemoci či další parazité a podzemní políčka je proto třeba neustále ošetřovat. Tuto práci mají na starosti zahradnice. Tyto nejmenší ze všech mravenčích dělnic zahrádky nejen plejí od nežádoucích vláken cizích hub, ale i ošetřují svými výměšky, analogií našich herbicidů.
