Informatie

Hoe tolerant zijn mieren voor kou?


Er was een spoor van wat algemeen bekend staat als suikermieren (klein, bruin, hyperactief) in mijn keuken. Drie van hen liepen op een ijsplateau dat op hun pad was geplaatst.

Ze liepen slechts een korte afstand op het ijs voordat ze werden geïmmobiliseerd door de kou. Ik zette het dienblad in de vriezer naast een zeer ondiepe schaal met water. Toen het water in de schaal was bevroren (ongeveer een half uur later) verwijderde ik de bak/mieren en liet ik ze passief op een warme, droge ondergrond vallen. Na 2-3 minuten kwamen ze weer tot leven, liepen een paar keer in cirkels en gingen toen op zoek naar voedsel (ze werden buiten vrijgelaten).

Er is anekdotisch bewijs van de tolerantie van mieren voor kou, maar ik was hier een beetje door verrast. Kennen we de mate van hun tolerantie voor kou?

Ik denk dat het zou variëren met de grootte en de omstandigheden. Maar een voor de hand liggende vraag is of ze, nadat ze bevriezing bij (laten we zeggen) 22F hebben overleefd, lagere temperaturen en / of langere koude perioden kunnen overleven als ze op de juiste manier worden behandeld? Er kunnen celstructuren zijn die gevoelig zijn voor bevriezing omdat ze breken of van vorm veranderen, maar het verbaast me nu al dat gewone bevriezing watergebonden structuren niet dodelijk vervormt.

Bedankt voor enig inzicht.


Acclimatisatie verhoogt de koude weerstand van mieren [1]. Ze hebben een sterk aanpassingsvermogen aan verschillende omgevingen [2].

Als het gaat om de rode geïmporteerde vuurmier (Solenopsis invicta) hier zijn enkele cijfers (van [2]):

Wanneer de blootstellingstijd 0,5 uur was, was de overlevingskans van werknemers 15,3% bij -14°C. Bij de blootstellingstijd van 1, 2 en 4 uur, de volledige dodelijke temperaturen voor S. invicta waren respectievelijk -13°C, -9°C en -9°C. Toen de blootstellingstemperatuur -10°C was, stierven alle arbeiders binnen 240 minuten; terwijl het bij -11°C slechts 120 minuten duurde.


Referenties:

  1. Modlmeier AP, Pamminger T, Foitzik S, Scharf I. Koudeweerstand hangt af van acclimatisatie en gedragskaste in een gematigde mier. Natuurwissenschaften. 2012 okt;99(10):811-9. doi: 10.1007/s00114-012-0963-8. PubMed PMID: 22955370.
  2. Xu YiJuan; Lu YongYue; Huang juni; Zeng Ling; Liang Guang Wen. Koude winterhardheid van natuurlijke populaties van de rode geïmporteerde vuurmier, Solenopsis invicta Buren (Hymenoptera: Formicidae) in Shenzhen, Guangdong. Acta Entomologica Sinica 2009 Vol. 52 nr. 9 blz. 974-983.

Mieren, eikels en klimaatverandering

Het relatief snelle aanpassingsvermogen van kleine, in eikels levende mieren aan warmere omgevingen zou wetenschappers kunnen helpen te voorspellen hoe andere soorten zouden kunnen evolueren in de smeltkroes van de wereldwijde klimaatverandering.

Dat is een grote conclusie uit onderzoek naar enkele van 's werelds kleinste wezens, volgens evolutiebiologen van Case Western Reserve University.

Meer specifiek vergelijken de wetenschappers het aanpassingsvermogen van een bepaalde mierensoort die is opgegroeid in het "hitte-eiland" microklimaat van drie Amerikaanse steden met die in nabijgelegen koelere landelijke gebieden.

"Wat we vinden is het potentieel voor mieren - en misschien andere dieren - om te evolueren als reactie op antropogene (door de mens veroorzaakte) klimaatverandering", zei hoofdonderzoeker Sarah Diamond, die voor het eerst in eikels begon te kijken om de mieren in 2015. Het onderzoek tot nu toe heeft aangetoond dat de mieren zich in slechts ongeveer 20 generaties, of ongeveer 100 jaar, aanpassen aan een hetere wereld.

Deze relatief razendsnelle evolutionaire reactie draagt ​​bij aan het begrip van wetenschappers van evolutionaire processen in het algemeen, maar ook aan het begrijpen van de effecten van verstedelijking, zei Diamond, de George B. Mayer assistent-professor Stedelijke en Milieustudies aan de universiteit.

"Terwijl we gewoonlijk denken dat evolutie over duizenden jaren of meer plaatsvindt, merken we dat het in deze gevallen sneller gebeurt," zei ze, "en dat biedt een unieke kans om de voorspelbaarheid en parallelliteit van evolutionaire verandering te testen ."

De meest recente studie van Diamond en Ryan Martin, een assistent-professor biologie bij Case Western Reserve, werd in juli gepubliceerd in de Proceedings van de Royal Society B, een breed opgezet biologietijdschrift.

Eerder onderzoek door de Case Western Reserve-onderzoekers was te zien in een rapport van de New York Times en elders en was voornamelijk gericht op hoe 'stadsmieren en landmieren' zich aanpasten in Cleveland en een nabijgelegen landelijk gebied.

De uitkomst van die eerdere studie was dat mieren uit de stad toleranter waren voor hitte dan plattelandsmieren die in kolonies leefden die ongeveer vijf graden Fahrenheit koeler waren - een aanpassing die pas in de vorige eeuw zou zijn ontstaan ​​toen de stad verstedelijkt en warmer werd als gevolg van het hitte-eilandeffect.

Verschillende steden, gemengde resultaten

Het nieuwe artikel beschrijft hoe het onderzoek werd uitgebreid naar nog twee steden, Cincinnati, Ohio en Knoxville, Tennessee, om te testen of de mieren "parallel" zouden reageren op stedelijke hitte-eilanden.

De wetenschappers hebben de twee nieuwe sites toegevoegd om te testen of de resultaten consistent zouden zijn, of dat elk gebied onderscheidend is, en omdat "steden functioneren als gemakkelijk gerepliceerde opwarmingsexperimenten over de hele wereld" vanwege het stedelijke hitte-eilandeffect, zei Diamond.

De metingen: Stadsmieren waren opnieuw toleranter voor hitte, maar verloren een deel van hun tolerantie voor kou in vergelijking met hun landelijke buren. De onderzoekers ontdekten ook dat stedelijke mierenpopulaties meer 'seksuele voortplanting' produceerden - nakomelingen die zich op hun beurt konden voortplanten - onder warmere kweektemperaturen in laboratoria die hun stadshabitats nabootsten, produceerden plattelandsbevolking minder.

Dit nieuwe resultaat suggereert dat de stadsmieren zich inderdaad aanpassen aan het stadsleven: "Hun verhoogde tolerantie voor warme temperaturen helpt hen om in steden te leven", zei Martin.

In Cleveland en Knoxville deden ze dat, maar "Cincinnati misdraagt ​​zich", zei Diamond lachend en merkte op dat de stadsmieren daar niet dezelfde mate van aanpassingsvermogen vertoonden.

"Er is iets aan de hand met die stad en we moeten uitzoeken wat dat is," zei ze. "Maar dat is niet erg. Het is eigenlijk super handig om te weten hoe contingent of deterministische evolutie is. We blijven kijken en proberen te begrijpen wat er aan de hand is."


Invoering

Grote steden zijn om vele redenen heter dan hun omgeving, waaronder de grotere straling van oppervlakken, de grotere warmteafgifte, de thermische massa van gebouwen, de verminderde verdamping van de bodem en het ongebruikelijke convectiepatroon [1]. Stedelijke hitte-eilanden - verhoogde temperaturen binnen stedelijke gebieden - schalen logaritmisch mee met de bevolking van een stad [2]. In de grootste steden ter wereld loopt het verschil tussen stads- en plattelandstemperaturen op tot 12°C. Stedelijke opwarming heeft waarschijnlijk wijdverbreide biologische gevolgen, de omgevingstemperatuur is in verband gebracht met alles, van temporele patronen van groei, overleving en voortplanting [3]-[5] tot ruimtelijke patronen van lichaamsgrootte, bevolkingsdichtheid en soortendiversiteit [6]- [8]. Stedelijke hitte-eilanden zouden niet alleen ecologen moeten interesseren die stedelijke populaties willen beheren, maar ze zouden ook fysiologen moeten interesseren die theorieën over thermische aanpassing willen testen.

Optimaliteitsmodellen voorspellen acclimatoire of evolutionaire reacties, zodat ectothermen in warme omgevingen hoge temperaturen beter verdragen en lage temperaturen slechter dan ectothermen in koele omgevingen [9]–[11]. Onderzoekers toetsen deze voorspellingen meestal door indices van acute of chronische thermische tolerantie te vergelijken, zoals de overlevingsduur bij blootstelling aan een extreem hoge temperatuur (knock-down weerstand) of de duur van herstel na blootstelling aan een extreem lage temperatuur (chill-coma herstel). Voor verschillende soorten hebben onderzoekers aangetoond dat genotypen van lage breedtegraden of hoogten warmte beter verdragen, maar koude slechter dan genotypen van hoge breedtegraden of hoogten [12]–[14]. Daarom vermoedden we dat vergelijkbare verschillen in thermische tolerantie geassocieerd zouden zijn met de meer gelokaliseerde temperatuurstijgingen veroorzaakt door verstedelijking. Specifiek, ectothermen uit warme, stedelijke omgevingen zouden warmte beter moeten verdragen en koude slechter dan ectothermen uit koele, landelijke omgevingen [15].

Om onze voorspellingen te testen, vergeleken we de thermische toleranties van bladsnijdersmieren (Atta sexdens) van kolonies binnen en buiten São Paulo, Brazilië (Fig. 1). Met een bevolking van meer dan tien miljoen mensen voedt São Paulo een van de meest intense stedelijke hitte-eilanden ter wereld [16], met duidelijke pieken tijdens de nacht in de winter en overdag in de zomer [17]. Oppervlaktetemperaturen van het stedelijke hitte-eiland zouden de lichaamstemperaturen moeten bepalen van kleine, terrestrische organismen, zoals bladsnijdersmieren [18]. Hoewel bladsnijdermieren vooral 's nachts tevoorschijn komen, foerageren sommige mieren ook overdag wanneer de oppervlaktetemperatuur hoger kan zijn dan 45°C (Fig. 2). Tolerantie van extreme hitte zou mieren in staat stellen om een ​​pad effectief te evacueren als de temperatuur halverwege de dag stijgt.

Een satellietbeeld van São Paulo met de locatie van de kolonies die we voor ons onderzoek hebben bemonsterd (afbeelding beschikbaar van de United States Geological Survey, Sioux Falls, SD). Kolonies 1-4 en 5-9 ervaren respectievelijk stedelijke en landelijke omgevingen.

De temperatuur van de paden overschrijdt het kritische thermische maximum voor bladsnijdermieren meerdere uren per dag. Deze gegevens werden geregistreerd door een iButton Thermochron (Dallas Semiconductors) die in de volle zon op het oppervlak van een actief pad werd geplaatst. Gegevens werden verzameld in de week voorafgaand aan ons onderzoek (19-22 maart 2006) en ditzelfde pad zou midden in de zomer nog heter moeten zijn.


Mierenruzie: tips en trucs

Een van de lastigste onderdelen van het werken met mieren is om ze te laten blijven waar je ze wilt hebben, of ze ergens anders heen te brengen zonder dat mieren overal heen gaan. Hier zijn een paar trucs om mieren te houden waar je ze wilt hebben:

1. Controleer containers zorgvuldig op gaten: Mieren zijn erg goed in het vinden van zelfs kleine gaatjes en zullen ze in hun voordeel gebruiken!

2. Chill out: als je mieren van de ene container naar de andere moet verplaatsen, kun je een mierenkolonie een minuut of twee in de koelkast zetten om de mieren te vertragen. Zorg er wel voor dat je ze niet te lang in de koelkast laat staan, anders overleven ze het misschien niet! Soms kunnen koude mieren eruit zien alsof ze zijn gestorven, ook al leven ze nog, dus wees niet ongerust als ze plotseling weer tot leven komen.

3. Leg een gracht rond het kasteel: de meeste mieren kunnen slecht zwemmen, dus je kunt een grote schaal gebruiken als gracht om mieren in een bak te houden, of je kunt een gracht rond een bak maken om de mieren buiten te houden als ze heb er echt zin in.

4. Gladde hellingen: Voor sommige soorten mieren kun je een heel dun laagje olie gebruiken, zoals minerale olie, om te voorkomen dat mieren langs de zijkanten van een bak omhoog klimmen. Je moet het echter goed in de gaten houden, want uiteindelijk zullen de mieren het verslijten totdat ze in staat zijn om over te steken!


Mieren, eikels en klimaatverandering

Het relatief snelle aanpassingsvermogen van kleine, in eikels levende mieren aan warmere omgevingen zou wetenschappers kunnen helpen te voorspellen hoe andere soorten zouden kunnen evolueren in de smeltkroes van de wereldwijde klimaatverandering.

Dat is een grote conclusie uit onderzoek naar enkele van 's werelds kleinste wezens, volgens evolutiebiologen van Case Western Reserve University.

Meer specifiek vergelijken de wetenschappers het aanpassingsvermogen van een bepaalde mierensoort die is opgegroeid in het "hitte-eiland" microklimaat van drie Amerikaanse steden met die in nabijgelegen koelere landelijke gebieden.

"Wat we vinden is het potentieel voor mieren - en misschien andere dieren - om te evolueren als reactie op antropogene (door de mens veroorzaakte) klimaatverandering", zegt hoofdonderzoeker Sarah Diamond, die voor het eerst in eikels begon te turen om de mieren in 2015. Het onderzoek tot nu toe heeft aangetoond dat de mieren zich in slechts ongeveer 20 generaties, of ongeveer 100 jaar, aanpassen aan een hetere wereld.

Foto door Lauren Nichols, Case Western Reserve University

Deze relatief razendsnelle evolutionaire reactie draagt ​​bij aan het begrip van wetenschappers van evolutionaire processen in het algemeen, maar ook aan het begrijpen van de effecten van verstedelijking, zei Diamond, de George B. Mayer assistent-professor Stedelijke en Milieustudies aan de universiteit.

"Terwijl we gewoonlijk denken dat evolutie over duizenden jaren of meer plaatsvindt, merken we dat het in deze gevallen sneller gebeurt," zei ze, "en dat biedt een unieke kans om de voorspelbaarheid en parallelliteit van evolutionaire verandering te testen .”

De meest recente studie van Diamond en Ryan Martin, een assistent-professor biologie bij Case Western Reserve, werd in juli gepubliceerd in de Proceedings van de Royal Society B, een breed opgezet biologietijdschrift.

Eerder onderzoek van de Case Western Reserve-onderzoekers was te zien in een New York Times rapport en elders en concentreerde zich vooral op hoe "stadsmieren en landmieren" zich aanpasten in Cleveland en een nabijgelegen landelijk gebied.

De uitkomst van dat eerdere onderzoek was dat mieren uit de stad toleranter waren voor hitte dan plattelandsmieren die in kolonies leefden die ongeveer vijf graden Fahrenheit koeler waren - een aanpassing die pas in de vorige eeuw zou zijn ontstaan ​​toen de stad verstedelijkt en warmer werd als gevolg van de hitte-eilandeffect.

Een onderzoeker werkt op een van de landelijke mierenverzamelplekken die in het onderzoek zijn gebruikt. (Foto door Lacy Chick, Case Western Reserve University)

Verschillende steden, gemengde resultaten

Het nieuwe artikel beschrijft hoe het onderzoek werd uitgebreid naar nog twee steden - Cincinnati, Ohio en Knoxville, Tennessee - om te testen of de mieren "parallel" zouden reageren op stedelijke hitte-eilanden.

De wetenschappers hebben de twee nieuwe sites toegevoegd om te testen of de resultaten consistent zouden zijn, of dat elk gebied onderscheidend is, en omdat "steden functioneren als gemakkelijk na te bootsen opwarmingsexperimenten over de hele wereld" vanwege het stedelijke hitte-eilandeffect, zei Diamond.

De metingen: Stadsmieren waren opnieuw toleranter voor hitte, maar verloren een deel van hun tolerantie voor kou in vergelijking met hun landelijke buren.

De onderzoekers ontdekten ook dat stedelijke mierenpopulaties meer 'seksuele voortplantingsorganen' produceerden - nakomelingen die zich op hun beurt konden voortplanten - bij warmere kweektemperaturen in laboratoria die hun stadshabitats nabootsten, produceerden landelijke populaties minder.

Dit nieuwe resultaat suggereert dat de stadsmieren zich inderdaad aanpassen aan het stadsleven: "Hun verhoogde tolerantie voor warme temperaturen helpt hen om in steden te leven", zei Martin.

Nou, dat bleek waar te zijn in Cleveland en Knoxville, maar "Cincinnati misdraagt ​​zich", zei Diamond lachend en merkte op dat de stadsmieren daar niet dezelfde mate van aanpassingsvermogen vertoonden.

"Er is iets aan de hand met die stad en we moeten uitzoeken wat dat is," zei ze. “Maar dat is niet erg. Het is eigenlijk super handig om te weten hoe contingent of deterministische evolutie is. We blijven zoeken en proberen te begrijpen wat er aan de hand is.”


Beheer

Inspectie

De sleutel tot het beheersen van timmermieren is het identificeren van alle locaties waar een kolonie zou kunnen bestaan. Inspecteer de constructie grondig, zowel van binnen als van buiten. Onderzoek de veelvoorkomende plaaggebieden zorgvuldig op tekenen van timmermansmieren. Kegelvormige stapels versnipperd houtafval (frasspalen) geven aan dat er mogelijk een nest in de buurt is.

Onderzoek buiten een structuur alle bevestigde hekken, dode of stervende struiken, dakranden, boomstronken, trimplanken en houten verandavloeren en kolommen. Inspecteer ook overhangende elektriciteits- of nutsleidingen, boomtakken en wijnstokken. In levende bomen komen openingen naar een nest meestal voor in kruishoeken, dode gebieden, knoopgaten of littekens. Timmermieren kunnen wel 100 meter van hun nest reizen naar een voedselbron waar je soms foeragerende timmermansmieren kunt volgen om hun nest te vinden.

Tijdens de inspectie kunt u andere houtaantastende insecten aantreffen of schade aanrichten. Voor meer informatie, zie Uitbreidingspublicaties E-368, Subterranean Termites E-367, Formosan Subterranean Termites E-366, Drywood Termites en L-1826, Carpenter Bees.

Preventie

Deze acties kunnen de kans op een besmetting met timmermieren verkleinen:

  • Corrigeer vochtproblemen zoals lekkende kranen, daklekken en problemen met de waterafvoer.
  • Vervang door termiet of door verval beschadigd hout.
  • Zorg voor een goede afstand tussen de grond en het constructiehout.
  • Zorg voor een goede ventilatie onder de woning en op de zolder.
  • Verwijder boomstammen, stronken en houtresten in de buurt van het huis. Bewaar brandhout uit de buurt van het huis.
  • Trim boom of struik ledematen die de structuur raken.

Discussie

We leveren bewijs dat de thermische toleranties van mieren consistent zijn met twee belangrijke macrofysiologische regels: de regel van Brett en de regel van Janzen. Hoewel eerdere studies de diversiteit in thermische toleranties voor mieren zijn gaan onthullen, is het niet duidelijk hoe deze diversiteit geografisch kan worden gestructureerd. We ontdekten ook dat het foerageergedrag van mieren onder verschillende temperaturen kan worden gemedieerd door hun CTmin, maar niet door hun CTmax. Gecombineerd laten deze resultaten zien dat er niet alleen meer ruimtelijk gestructureerde variatie is in lagere thermische limieten bij mieren, maar dat deze variatie in staat is om een ​​belangrijk aspect van hun ecologie te beheersen.

Het is belangrijk op te merken dat er geen fylogenetisch signaal is in onze schattingen van CTmin of CTmax. Bijgevolg controleerden onze hoofdanalyses niet op fylogenetische effecten. Dit in tegenstelling tot Diamond et al. (2012), die een klein, maar significant, fylogenetisch signaal vonden in CTmax voor mieren in hun wereldwijde dataset. Hun gegevens laten zien dat nauw verwante soorten CTmax-schattingen hadden die meer van elkaar verschilden dan verwacht onder Brownse beweging. Het ontbreken van een statistisch significant signaal in onze studie is waarschijnlijk te wijten aan de relatief kleine steekproefomvang van 28 soorten, vergeleken met de 156 soorten die door Diamond zijn geanalyseerd. et al. ( 2012 ).

Hoewel we bewijs vinden dat consistent is met zowel de regel van Brett als de regel van Janzen, verschilt het niveau van ondersteuning voor elk. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de aard van de temperatuurgradiënt die we hebben bemonsterd. Onze resultaten ondersteunen de regel van Brett volledig dat er een grotere geografische variatie is in lagere dan in bovenste thermische tolerantiegrenzen (Brett, 1956 Gaston et al., 2009). Deze bevinding ondersteunt onze oorspronkelijke voorspelling (2). CTmin, maar niet CTmax, verandert significant met de hoogte (Fig. 3a,b). Op grotere hoogte hebben mieren een lagere CTmin. Dit is logisch in termen van de omgevingstemperaturen die op de verschillende hoogtes zijn geregistreerd. Hoge hoogten hebben een veel lagere minimumtemperatuur in vergelijking met laaggelegen locaties, maar de verandering in maximumtemperatuur is niet zo uitgesproken (Fig. 2a,b). Deze asymmetrische verandering in zowel tolerantiegrenzen als extreme omgevingstemperaturen, met name minimumtemperatuur, weerspiegelt wat vaak wordt gerapporteerd over breedtegraden (Addo-Bediako et al., 2000 Hoffmann et al., 2013). Interessant is dat CTmax en CTrange de neiging hebben om toe te nemen met toenemende hoogte. Deze resultaten zijn niet significant, maar ze kunnen worden veroorzaakt door een combinatie van schaarse hulpbronnen en snel veranderende kleinschalige temperaturen. We speculeren dat de hooggelegen mieren mogelijk voor langere perioden moeten foerageren en daarom worden gedwongen om korte uitbarstingen van hoge temperaturen te ervaren die ze normaal gesproken vermijden. Dit effect kan worden versterkt door het grotere aandeel rotsachtige grond op de hoogste hoogten. We hebben niet de gegevens om dit idee hier goed te adresseren.

Onze gegevens zijn consistent met, maar ondersteunen of negeren de regel van Janzen. De regel van Janzen voorspelt een groter thermisch tolerantiebereik wanneer er een meer variabele temperatuuromgeving is (Janzen, 1967 Gaston et al., 2009). We vinden dat noch het thermische tolerantiebereik (Fig. 3c) noch de variatie in de omgevingstemperatuur significant verandert over de hoogte (Fig. 2c). Dit ondersteunt onze oorspronkelijke voorspelling niet (1). Deze conclusie staat op gespannen voet met een eerdere studie, waarbij een deel van dezelfde hoogtegradiënt werd gebruikt die hier wordt gebruikt. Gaston en Chown (1999) vonden bij mestkevers bewijs voor zowel de heerschappij van Brett als die van Janzen. Uit hun gegevens blijkt dat het temperatuurbereik tussen 1500 en 3000 m boven zeeniveau niet verandert. (van een geïnterpoleerd klimaatoppervlak, zie Fig. 3 in Gaston & Chown, 1999) vinden we hetzelfde in ons onderzoek met dataloggers. Voor Gaston en Chown (1999) is het hun opname van locaties dicht bij zeeniveau die een toename van zowel de temperatuurvariatie als het thermische tolerantiebereik met de hoogte laat zien. Dit houdt in dat de verzameling van thermische tolerantiegegevens voor mieren van een grotere hoogtegradiënt sterker bewijs kan opleveren ter ondersteuning van de regel van Janzen. We kunnen de regel in dit geval niet ondubbelzinnig ondersteunen of verwerpen.

We vinden dat CTmin de relatie medieert die soorten hebben met temperatuur (Fig. 4), maar dat CTmax dat niet doet. Dit is in lijn met onze oorspronkelijke voorspelling (3). Een lagere CTmin betekent dat de abundanties van soorten minder worden beïnvloed door temperatuurveranderingen. Dit is het duidelijkst bij het vergelijken van de relatie tussen overvloed en minimumtemperatuur met CTmin (Fig. 4). De variabele temperatuurrespons geeft aan of abundanties positief (>0) of negatief (<0) correleren met toenemende temperatuur. Figuur 4 laat zien dat soorten die negatief reageren of invariant zijn op minimumtemperaturen een lage CTmin hebben. Soorten met een hoge CTmin reageren daarentegen positief op stijgende minimumtemperaturen.

Dit patroon, dat de foerageeractiviteit wordt beperkt door het verband tussen temperatuur en de fysiologische toleranties van soorten, is misschien niet verrassend gezien het wijdverbreide begrip dat mieren over het algemeen thermofiel zijn (Hölldobler & Wilson, 1990). Dit is echter een van de eerste keren dat voor mieren een mechanistische link is gelegd tussen fysiologie, gedrag en omgeving. In de fauna die we hier hebben bemonsterd, zijn het de CTmin van soorten en de koudste omgevingstemperaturen die lijken te bepalen hoeveel verzamelaars actief zijn. Eerder is aangetoond dat mieren hun foerageerconcentraties over een reeks van tijdschalen veranderen en dat dit vaak verband houdt met gelijktijdige veranderingen in temperatuur (Andersen, 1983 Fellers, 1989 Cerdá et al., 1997 Dunn et al., 2007). Extreme temperaturen worden gezien als marginale omgevingen, waarin alleen subdominante of ondergeschikte soorten foerageren (bijv. et al., 1997). De gegevens die we hier presenteren, suggereren dat deze verschillen in foerageertijden bij voorkeur kunnen worden ondersteund door verschillen in de fysiologie van soorten. Deze conclusie kan ons helpen om de huidige en toekomstige verspreiding van mieren en hun interacties met elkaar beter te begrijpen (Warren & Chick, 2013).

Deze resultaten die fysiologie koppelen aan foerageergedrag zijn gebaseerd op een relatief kleine steekproefomvang (26 soorten), maar we detecteren nog steeds significante effecten. We stellen dat dit een indrukwekkend signaal is gezien de inherente ruis die aanwezig is in overvloedsgegevens. Het is waarschijnlijk dat factoren zoals verstoring (Andersen et al., 2014), regenval (Holway, 1998 Kaspari & Valone, 2002) en competitieve interacties (Parr & Gibb, 2010) hebben hun stempel gedrukt op de abundantiegegevens van elke soort. Inderdaad, de abundanties van soorten zelf, en bijgevolg hun foerageergedrag, kunnen worden beïnvloed door een wisselwerking tussen thermische tolerantie en dominantie (Cerdá et al., 1998). Onze gegevens bevinden zich niet op de juiste ruimtelijke of temporele schaal om deze wisselwerking goed te onderzoeken, maar we vinden geen sterk verband tussen de rangorde van de abundantie van soorten en thermische tolerantie (bijlage S3). Een volgende stap in dit onderzoek zou zijn om de fysiologie-foerageerlink onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden te evalueren en om ook een groter aantal soorten over een groter gebied (hoogte en temperatuurbereik) te onderzoeken, terwijl ook gedetailleerde milieu-informatie wordt vastgelegd.

We vonden geen verband tussen CTmax en abondanties aan voedergewassen. In tegenstelling, Stuble et al. ( 2013 ) meldden dat soorten met een hogere CTmax het meest foerageren bij hogere temperaturen. We vermoeden dat de CTmax een kleinere rol speelt in onze analyses, omdat het nooit constant warm genoeg is op onze veldlocatie gedurende onze 5-daagse bemonsteringsperioden. De studie van Stuble et al. (2013), daarentegen, betreft een experimentele opwarmingsbehandeling. Het vergelijken van de invloed van CTmin en CTmax op foerageergedrag op een aantal verschillende locaties, en het vastleggen van de invloed die dit heeft op kolonieprestaties, zou een vruchtbare stap voorwaarts zijn voor het onderzoek naar thermische tolerantie voor mieren.

Ten slotte benadrukken we dat verder onderzoek naar fijnschalige variatie in thermische tolerantie, gedrag en kolonieprestaties over uitgebreide gradiënten nuttig zou zijn. We zijn begonnen met het onthullen van patronen van thermische tolerantievariatie met deze studie, maar het zou gunstig zijn om het bereik van de bemonsterde thermische omgevingen uit te breiden en de steekproefomvang te vergroten. We vinden bijvoorbeeld wat lijkt op een stapsgewijze verandering in CTmin (Fig. 3a), maar dit is waarschijnlijk een artefact van ons bemonsteringsregime. Het bemonsteren van meer soorten en individuen zou veel meer ruimte bieden om het relatieve belang van inter- versus intraspecifieke variatie te beoordelen en ook eventuele conclusies met betrekking tot gedrag en prestaties versterken.

Samenvattend vinden we dat patronen van thermische tolerantie voor mieren gedeeltelijk voldoen aan bestaande macrofysiologische regels. We vinden grotere geografische variatie in CTmin dan in CTmax, wat de regel van Brett ondersteunt. Onze gegevens zijn consistent met de regel van Janzen, maar we kunnen er geen echt commentaar op geven, gezien het gebrek aan gradiënt in temperatuurvariatie in onze gegevens. Ten slotte laten we zien dat de fysiologie van mieren, in het bijzonder hun CTmin, beperkingen oplegt aan hun vermogen om bij verschillende temperaturen te foerageren. Dit effect kan wijdverbreide gevolgen hebben voor ons begrip van de hedendaagse diversiteit en coëxistentie van mierensoorten en voor de manier waarop ze in de toekomst kunnen veranderen.


Wat gebeurt er als je mieren harder zet?

Uit een enorme vijfjarige studie blijkt dat klimaatverandering mierengemeenschappen aan de oostkust kan destabiliseren.

"Sluit de deur! We betalen niet om de hele buurt te verwarmen!”

Moeders en vaders krijsen dat al tientallen jaren, maar wat zou er met uw gemeenschap gebeuren als u hete lucht zou uitpompen totdat de temperatuur zo hoog zou zijn als klimaatwetenschappers zeggen tegen 2070?

Dit soort vragen is moeilijk te beantwoorden. Het warmte-je-hele-straat-experiment is tenslotte een beetje onmogelijk (en mama en papa hebben al duidelijk gemaakt dat ze het niet zullen financieren). Maar jij kan verwarm de hele buurt van een mier, en de afgelopen vijf jaar hebben wetenschappers die in Noord-Carolina en Massachusetts werken precies dat gedaan: lucht die 1,5 tot 5 graden Celsius warmer is dan gemiddeld over kleine stukjes bos verdrijven. Waarom? Om te zien hoe hitte het dagelijkse werk van mierengemeenschappen beïnvloedt.

Mieren vormen een enorm deel van de griezelige beestjes die je in het zand tussen Massachusetts en North Carolina vindt - meer dan de helft zelfs. En hoewel we ze niet altijd waarderen, zijn deze zesbenige wezens verantwoordelijk voor zoveel cruciale ecosysteemdiensten, van zaaddistributie en bodembeluchting tot ontbinding en bestuiving. Elke soort heeft zijn rol, waaronder het onder controle houden van de andere mierenpopulaties.

Meer dan 60 verschillende soorten mieren foerageren op de bodem van de oostelijke bossen van Amerika, en de concurrentie tussen hen is meestal behoorlijk intens, zegt Sarah Diamond, een ecoloog aan de Case Western Reserve University in Ohio en hoofdauteur van een studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang in oktober. Onder normale omstandigheden komen en gaan verschillende kolonies en spelen ze een soort stoelendans tussen nestplaatsen. Wetenschappers noemen dit 'omzet'.

In een oververhit bos komt deze omzet volgens het onderzoek tot stilstand.

"In plaats daarvan zien we dat warmteminnende, thermofiele mierenkolonies veel langere tijd in de nestplaatsen blijven, waardoor de overgebleven mierensoorten gedwongen worden alternatieve nestplaatsen te zoeken", zegt Diamond. "Als zij kunnen."

Wat kan dit betekenen in een echte bosomgeving? Welnu, het onbevredigende antwoord is dat het ingewikkeld is. Je zou kunnen stellen dat klimaatverandering goed zal zijn voor sommige soorten, zoals: Crematogaster lineolata, een kleine maar agressieve mier die inheems is in een groot deel van het midden en oosten van de Verenigde Staten. Diamond en haar collega's ontdekten dat toen ze de temperatuur verhoogden in delen van Duke Forest in North Carolina, C. lineolata steeds vaker de soort was die de nesten bezette.

Maar dit geluk strekte zich niet uit tot de C. lineolata mieren van New England. In Harvard Forest in Massachusetts, een soort genaamd Temnothorax longispinosus en mieren in het geslacht Camponotus waren degenen die het meeste baat hadden bij stijgende temperaturen. In het zuiden, Aphaenogaster ervaren verhoogde dakloosheid, terwijl het in het noorden was Myrmica.

Voor elke soort die won in de kunstmatig warmere wereld van de wetenschappers, waren er anderen die verloren. Maar de onderzoekers kunnen niet definitief zeggen dat de verliezers gewoon niet tegen de extra hitte kunnen. Het is waarschijnlijker dat de hitte het gedrag van sommige soorten beïnvloedt, met rimpeleffecten in de grotere mierengemeenschap.

Bijvoorbeeld, C. lineolata is een beetje een bullebak, en als hij de kans krijgt, zal hij in elkaar slaan Aphaenogaster, een belangrijke zaadverspreider. De laatste kunnen het misschien goed doen in warmere klimaten, maar ze verliezen uiteindelijk toch omdat hun doodsvijanden het veel beter doen. Hoe deze veranderende relatie van invloed kan zijn op de manier waarop zaden in het bos worden verspreid en de opeenvolging van plantengroei die volgt, is een raadsel. En dat is slechts één interactie tussen velen in het mierenrijk.

"Ik zou zeggen dat de verdienste van dit werk erg hoog is", zegt Kaitlin Baudier, een promovendus aan de Drexel University in Philadelphia, die de thermische biologie van legermieren bestudeert en hoe ze kunnen reageren op klimaatverandering.

De meeste studies kijken naar de huidige verspreiding van organismen en de temperaturen die ze kunnen verdragen en passen deze vervolgens toe op toekomstige voorspellingen van klimaatverandering, zegt Baudier. Wat de recente studie uniek maakt, is dat de onderzoekers niet alleen voorspellingen deden op basis van hypothetische modellen. Ze zorgden voor klimaatverandering voor deze mieren en keken vervolgens hoe ze in de loop van vijf jaar reageerden.

De algemene boodschap die deze geleedpotigen ons sturen, is dat we niet alleen kunnen kijken naar hoe klimaatverandering een bepaalde soort beïnvloedt. Elk ecosysteem, van het bladafval tot het bladerdak, is een warboel van verwarde garens. Je kunt niet aan het touwtje van een soort trekken zonder hele bosjes andere te knopen of los te maken. Voor haar volgende studie zal Diamond enkele van deze fijnere draden uit elkaar halen. Kunnen zaden meeliften op iets anders? Doet C. lineolaat heb je een back-upplan in het opwarmende noorden? Zullen T. longispinosus de dag regeren? Blijf kijken.

onEarth biedt rapportage en analyse over milieuwetenschap, beleid en cultuur. Alle geuite meningen zijn die van de auteurs en weerspiegelen niet noodzakelijk het beleid of de standpunten van NRDC. Lees meer of volg ons op Facebook en Twitter.


Mieren, eikels en klimaatverandering

AFBEELDING: De biologen van Case Western Reserve 'onderzoeken (d) het potentieel voor parallelle (en niet-parallelle) evolutie van thermische tolerantie in drie steden met behulp van eikelmieren als een modelsysteem' als deze specifieke mieren. Bekijk meer

Krediet: Lauren Nichols, Case Western Reserve University

CLEVELAND--The relatively swift adaptability of tiny, acorn-dwelling ants to warmer environments could help scientists predict how other species might evolve in the crucible of global climate change.

That's a big-picture conclusion from research into the some of the world's smallest creatures, according to evolutionary biologists at Case Western Reserve University.

More specifically, the scientists are comparing the adaptability of a certain species of ant raised in the "heat-island" microclimate of three U.S. cities to those in nearby cooler rural areas.

"What we're finding is the potential for ants--and other animals, perhaps--to evolve in response to anthropogenic (human-caused) climate change," said lead researcher Sarah Diamond, who first began peering into acorns to study the ants in 2015. The research so far has shown that the ants adapt to a hotter world in only about 20 generations, or about 100 years.

This comparatively lightning-fast evolutionary response is adding to scientists' understanding of evolutionary processes, in general, but also in understanding the effects of urbanization, said Diamond, the George B. Mayer Assistant Professor of Urban and Environmental Studies at the university.

"While we usually think of evolution as happening over thousands of years or more, we're finding that it is happening more rapidly in these cases," she said, "and that presents a unique opportunity to test the predictability and parallelism of evolutionary change."

The most recent study by Diamond and Ryan Martin, an assistant professor of biology at Case Western Reserve, was published in July in the Proceedings van de Royal Society B, a broad-scope biology journal.

Earlier research by the Case Western Reserve researchers was featured in a New York Times report and elsewhere and focused primarily on how "city ants and country ants" adapted in Cleveland and a nearby rural area.

The outcome of that earlier study was that ants from the city were more tolerant of heat than rural ants living in colonies about five degrees Fahrenheit cooler--an adaptation that would have arisen only over the last century as the city became urbanized and warmer due to the heat island effect.

Different cities, mixed results

The new paper describes how the research was extended to two more cities, Cincinnati, Ohio and Knoxville, Tennessee, to test whether the ants would respond in "parallel" to urban heat islands.

The scientists added the two new sites to test whether the outcomes would be consistent, or whether each area is distinctive, and because "cities function as easily replicated warming experiments across the globe" due to the urban heat island effect, Diamond said.

The measurements: Urban ants were again more tolerant to heat but lost some of their tolerance to cold compared to their rural neighbors. The researchers also found that urban ant populations produced more "sexual reproductives"--offspring who could, in turn, reproduce--under warmer laboratory rearing temperatures that mimicked their city habitats rural populations produced fewer.

This new result suggests that the urban ants are indeed adapting to city life: "Their increased tolerance for warm temperatures is helping them live in cities," Martin said.

In Cleveland and Knoxville, they did, but "Cincinnati is misbehaving," Diamond said with a laugh, noting that the city ants there did not show the same degree of adaptability.

"Something is going on with that city and we need to figure out what that is," she said. "But that's not a bad thing. It's actually super useful to know just how contingent or deterministic evolution is. We'll keep looking and try to understand what's going on."

Vrijwaring: AAAS en EurekAlert! zijn niet verantwoordelijk voor de juistheid van persberichten die op EurekAlert! door bijdragende instellingen of voor het gebruik van informatie via het EurekAlert-systeem.


Specific House-Invading Ants

Information about a number of common and important house-invading ant species is presented below. Other specific ant species are covered in separate publications:

Odorous House Ant

The odorous house ant (Figure 10) is probably the most common house-infesting ant species in North Carolina. Their name comes from the odor similar to rotten coconut that is noticeable when you crush them. Workers are about 1 &frasl8-inch long and brown to black in color. There is one node on the pedicel that is hidden by the overlapping abdomen (see the picture above). Colonies may contain several hundred to 100,000 workers and contain multiple queens. New colonies are formed primarily by budding however, occasional mating swarms may occur in late spring. Odorous house ants can nest in many different places. Outdoor they may build their nests in mulch, in piles of logs, firewood, boards, and other debris. They may also nest beneath stones, sidewalks, patio blocks, and concrete slabs. Indoor nest sites may include wall voids, window frames, in insulation in an attic or between bats of insulation and crawlspace subflooring. Indoors, odorous house the ants are typically attracted to sugary food items. Outdoors, they feed on the honeydew secreted by aphids and other insects on shrubs and trees.

If possible, locate and destroy the nest(s). If the nest(s) cannot be found, baiting may be required for successful management. Conduct a thorough inspection inside and out to determine areas of ant activity. Place bait in known and suspected foraging areas. Odorous house ants prefer sweets therefore, for best results use a sugar-based bait such as Terro. Please read the information on baiting in the Management section above for optimum results. Try to determine where ants are entering the home and close off or treat those areas with an insecticide. Manage honeydew-producing insects on ornamental trees and shrubs.

Argentine Ant

Argentine ant workers are approximately 1 &frasl8-inch long and light to dark brown in color (Figure 11). There is one visible node present on the pedicel. Originally from South America, this ant is believed to have entered the US on coffee ships from Brazil and was first recorded in Louisiana in 1891. Since its introduction, the Argentine ant has become established throughout the southern states and in California. Colonies contain multiple queens and are large and expansive, consisting of many nests. Unlike many ant species, members of different Argentine ant colonies are not aggressive toward one another and mix freely among nests, permitting colonies to grow to enormous sizes. Mulch is a perfect nesting substrate for this ant. During the summer, nests located in soil are usually very shallow, only 1-2 inches deep. Nests may be found in all types of piled items, including lumber, rocks, and other debris. Wall voids, insulation, and bath traps may serve as nest sites for this ant. Argentine ants feed on both live and dead insects, as well as honeydew. They may be attracted indoors by many food types, but prefer sweet foods.

Find and destroy as many nests as possible. This may be easier said than done however, because of the large, extended colonies that are usually present with this species. Therefore, place baits in ant activity areas to indirectly target those nests that cannot be located or accessed. As Argentine ants prefer sweets, use a sugar-based bait such as Terro for best results. Please read the information on baiting in the Management section above for baiting tips. Seal up any openings that Argentine ants may be sing to get indoors. Potential ant entryways may also be treated with a residual insecticide. Treat ornamental trees and shrubs for honeydew-producing insects.

Little Black Ant

Little black ant workers are very small, about 1 &frasl16-inch, shiny black in color, and slow-moving (Figure 12). There are two nodes present on the pedicel. Colonies are moderate to large and contain multiple queens. New colonies are formed by swarmers which are typically seen June to August. This ant may nest in many different places, including in mulch, logs, stumps, and in piled items. Little black ants may invade homes in search of a wide variety of foods including sweets, meats, grease, and bread. Outdoors, this ant feeds on insects, honeydew, pollen, and sweet plant secretions.

Little black ants travel along defined foraging trails and are slow-moving. Therefore, workers can easily be followed back to the nest. Once the nest is located, it can then be destroyed. Seal up any openings that ants may be using to get inside. If nest(s) cannot be found, apply baits both indoors and out.

Pavement Ant

Workers are slow-moving, 1 &frasl10-inch to 1 &frasl8-inch long, and dark brown in color (Figure 13). Both the head and thorax have numerous grooves that run lengthwise. In addition, there is a pair of spines on the thorax and a sting at the tip of the abdomen. As their name implies, pavement ants tend to nest beside and under sidewalks, driveways, patios, and foundations (Figure 14). The presence of a nest is often evidenced by a mound of soil around a crack in pavement. Winged reproductive ants undergo mating flights in the spring to form new colonies. Pavement ants feed on dead insects and honeydew. Indoors, they feed on most types of food, including both sweet and greasy items.

Sweep granular insecticides into cracks under slabs and sidewalks where pavement ants are nesting. Alternatively, flood the cracks with an insecticidal spray (don&rsquot spray these areas if you bait them). Apply bait where ants have been seen foraging. Both sweet and protein foods are attractive to pavement ants.

Acrobat Ant

Acrobat ant workers are 1 &frasl16- to 1 &frasl8-inch long and light brown to black in color (Figure 15). There is a pair of spines on the thorax and the abdomen is heart-shaped when viewed from above. This ant gets its name from the fact that it raises its abdomen over its head and thorax when alarmed. Acrobat ants nest indoors where moist, damaged wood is present (Figure 16). Therefore, their presence in structures often means a moisture problem or water leak is present. In addition, this ant will nest in abandoned termite, carpenter ant, or other wood-destroying insect nests. Acrobat ants may also nest in Styrofoam insulation panels and wall voids. Often, this indoor nest is associated with a nest outdoors in a tree, stump, or log. Workers feed on live and dead insects, as well as honeydew from aphids and mealybugs. This ant may invade homes in search of household food, showing a preference for sweets. When colonies are disturbed, workers will readily bite and emit a repulsive odor. New colonies are formed by swarmers that take flight from mid-May to September.

Nests within damaged wood can be treated by injecting insecticidal sprays or dusts into the nest. Such a treatment may require drilling small holes be drilled into the affected area. However, control will be most effective if damaged wood is replaced and moisture problems are corrected. Ants invading the home from outdoor areas can be managed by sealing cracks or other openings in the foundation. An insecticidal barrier may also be applied around the perimeter of the home. Check that doors and windows fit properly install weather stripping where needed. Spot treatments around areas where power lines enter the home can be effective. Treat ornamental trees and shrubs for honeydew-producing insects.


Bekijk de video: Ants nest, Anthill, Mierennest (Januari- 2022).