Het gedrag van mieren

Geschreven en geverifieerd door de bioloog Samuel Sanchez

Laatste update: 21 december, 2022

In dit artikel bespreken we het gedrag van mieren. Mieren zijn een familie van insecten (Formicidae)  die, samen met bijen en wespen, de orde Hymenoptera (vliesvleugeligen) vormen.

Tot nu toe hebben wetenschappers meer dan 22.000 soorten opgetekend – waarvan ze er 13.800 beschreven hebben.  Volgens schattingen zijn ze goed voor tot 25% van de terrestrische biomassa van dierlijke oorsprong.

Deze ongewervelde dieren vallen op door hun ongewone eusocialiteit en de vorming van superorganismen. Met andere woorden, ze zijn in staat complexe structuren te vormen die de som van elk van de leden ver te boven gaan. Hymenoptera vertegenwoordigen ongetwijfeld een fascinerende evolutionaire strategie en we hebben nog veel over ze te leren.

De kenmerken van mieren

Mieren zijn Hymenoptera, maar ze behoren ook tot de klasse Insecta. Als insecten hebben ze een reeks kenmerken die ze delen met sprinkhanen, kevers, bidsprinkhanen en andere, zoals een lichaam dat bestaat uit een kop, borststuk en achterlijf, 6 ledematen, en de aanwezigheid van zeer opvallende cephalische antennes.

Net als andere insecten hebben mieren een exoskelet dat hen tegen de omgeving beschermt. In dit geval bestaat het uit een epicuticula en een chitineuze procuticula.

Verder is het belangrijk op te merken dat ze geen longen en luchtwegen hebben om te gebruiken. In plaats daarvan komt zuurstof door het exoskelet hun lichaam binnen via poriën die syphonen genoemd worden.

Op het niveau van het cephalicum zijn deze ongewervelden sterk ontwikkeld. Ze hebben een paar lateraal geplaatste samengestelde ogen, 3 ocelli op de top van de kop, die lichtniveaus en polarisatie waarnemen.

Daarnaast hebben ze een paar antennes, die in staat zijn chemicaliën, luchtstromingen en trillingen te registreren. Zoals we later zullen zien, zijn deze essentieel in de communicatie.

Het borststuk of mesosoom bevat de 6 motorische ledematen en de vleugels, die bij koninginnen en mannetjes aanwezig zijn op het moment van voortplanting.

Tegelijk beschermt het abdomen of metasoma alle vitale organen van het dier, waaronder het voortplantings-, ademhalings- en uitscheidingsstelsel. Interessant is dat sommige soorten aangepaste voortplantingsorganen als angel hebben.

Elke mierensoort heeft zijn eigen kenmerken, maar ze volgen allemaal een gemeenschappelijk algemeen lichaamsplan.

Het gedrag van mieren

Zoals gezegd zijn er gegevens over meer dan 22.000 soorten mieren in de wereld. Het vaststellen van algemeenheden in zo’n breed taxon is een ontmoedigende taak. Maar door het bestaan van gemeenschappelijke voorouders en evolutionaire convergentie zijn sommige eigenschappen op bijna alle formiciden van toepassing. We geven je een paar voorbeelden:

• Het gedrag van mieren wordt beheerst door mechanismen van Soortenselectie.
• Er is concurrentie tussen individuen van dezelfde soort en populatie, tussen populaties (kolonies), en tussen soorten.
• De kolonies vertonen hiërarchieën in de koloniebeheersingsprocessen. De concurrentie tussen leden van eenzelfde kolonie geeft vorm aan de dynamiek van de gemeenschap.
• De kolonies onderscheiden zich in kasten, meestal werksters, soldaten, koninginnen, en mannetjes.
• De kasten zijn door natuurlijke selectie gevormd om de biologische fitness van de hele kolonie te maximaliseren, eerder dan die van elk individu afzonderlijk.

Behalve de dynamiek van de kolonies hebben mieren vaak obligate relaties met bepaalde soorten planten en ongewervelden. Ze zijn essentieel voor de instandhouding van de biogeochemische kringlopen van de bodem, een uitstekende bron van eiwitten voor verschillende soorten. Bovendien spelen ze een ongeëvenaarde rol bij o.a. de zaadverspreiding.

Hier onderzoeken we enkele gedragingen van mieren. Van verwantenselectie tot eusocialiteit, je zult versteld staan.

Kasten in de mierenhoop

In het algemeen beweren deskundigen dat mieren hun kolonies in kasten verdelen. Bij sommige soorten wordt deze grens echter wat wazig. Evengoed kunnen we de volgende sociale organisaties in de mierenhoop aanwijzen:

• De koningin: Zij is de steunpilaar van de kolonie, het “hart” en het “brein” tegelijk. Als de koningin zich voortplant met een gevleugeld mannetje, graaft ze zich in en begint eitjes te leggen, die overeenkomen met toekomstige werksters. Een koningin mier kan tot 30 jaar leven, afhankelijk van de soort. Ze is diploïd (2n), eenvoudig gezegd: ze heeft een compleet “genetisch plaatje.”
• Werksters: De werksters zijn de “handen” van de kolonie. Ze leven meestal van 1 tot 3 jaar en voeren alle taken van de mierenhoop uit, van het bouwen van galerijen tot het zoeken van voedsel. Volgens studies (Engelse link) zou de differentiatie van werkster naar koningin af kunnen hangen van de voedingsopname in het larvale stadium. Ze zijn ook diploïde (2n).
• Mannetjes: Mannetjes zijn zaadzakjes met poten, want hun enige doel is zich voort te planten en te sterven. Het is belangrijk op te merken dat ze haploïde (n) levende wezens zijn, wat betekent dat ze de helft van de genetische informatie van vrouwtjes en werksters hebben – een enkele set chromosomen.

Deze regel geldt echter niet voor alle mieren. Sommige soorten presenteren organisaties waarin alle werksters potentieel reproductief zijn, maar één of een groep wordt boven de rest geselecteerd door dominantiemechanismen (Gamergate- Engelse link). De soort Diacamma rugosum is hiervan een uitstekend voorbeeld.

Mieren en de verwantenselectie

Om het snel en eenvoudig te zeggen: verwantenselectie probeert het “altruïsme” in het dierenrijk te verklaren. Dat wil zeggen, waarom er levende wezens zijn die hun verwanten helpen, ook al gaat dat voor hen gepaard met een aanzienlijke energie-investering. Deze postulatie gaat uit van de Hamilton-Jacobi-vergelijking.

(r) staat voor de genetische relatie tussen beide componenten van de dynamiek, (B) voor het voordeel dat wordt verkregen door degene die het altruïstische gedrag uitvoert, en (C) voor de voortplantingskosten die het gedrag met zich meebrengt om de weldoener te helpen.

Met andere woorden, hoe groter de verwantschap tussen de dieren (r), hoe waarschijnlijker het is dat een exemplaar uit de kolonie zijn verwante of “meerdere” zal helpen.

We kunnen deze theorie ook toepassen op Hymenoptera, vooral op mieren. De werksters “doen afstand” van hun voortplantingsvermogen om dat van de koningin te bevoordelen, want dat is het op evolutionair niveau “waard”, want ze zijn allemaal zeer naaste verwanten.

Deze strategie bevordert de verspreiding van gemeenschappelijke genen tussen generaties in plaats van individuele voortplanting.

Ondanks de waarde van deze theorieën, kan niet alle mierengedrag verklaard worden door verwantschapselectie. Veel vakmensen trekken deze postulaties tot nu toe in twijfel.

Het gedrag van mieren als eusociale en coöperatieve wezens

Of het nu door verwantenselectie of door andere mechanismen komt, mieren zijn een duidelijk voorbeeld van extreme eusocialiteit.

In deze onafscheidelijke gemeenschappen behoren de volwassenen tot 2 of meer elkaar overlappende generaties, ze zorgen coöperatief voor het nageslacht, en de overgrote meerderheid van de leden is niet in staat zich zelf voort te planten (werksters).

In deze kolonies werkt natuurlijke selectie niet op het individu, maar op de hele populatie als geheel. Alle leden werken dus op een extreme manier met elkaar samen.

Daarom stort, als de hiërarchie of de sociale structuur breekt, de hele kolonie in. Met andere woorden, als de koningin sterft, sterven de werksters met haar – met uitzondering van de hierboven genoemde Diacamma rugosum.

In de mierenhoop is het leven van de werkster niet relevant. Ze wordt zonder probleem opgeofferd als hij daarmee de larven of de koningin redt.

Mieren als superorganismen

Zoals we al eerder gezegd hebben, is elke mierenkolonie een complex organisme dat iets veronderstelt dat “verder” gaat dan de som van al zijn delen. Alle superorganismen delen de volgende kenmerken:

• De bestanddelen van de kolonie leven in een gemeenschappelijke structuur (mierenhoop of nest) die bescherming biedt aan de koningin en de larven en de voorziening van voedsel mogelijk maakt. De temperatuur en vochtigheid van de nesten zijn voor elke soort uniek en de bestanddelen kunnen ze moduleren.
• De koningin of moeder is het “hart” en “brein” van het superorganisme. Ze kan tot 100 maal langer leven dan voor haar grootte en morfologie verwacht wordt.
• De leden van de kolonie delen functies. Sommigen zorgen voor de larven, anderen jagen, en weer anderen bouwen tunnels en houden de mierenhoop schoon.

Al deze complexe interacties brengen een groot aantal enorme voordelen met zich mee. Mieren produceren een groter aantal nakomelingen dan het gemiddelde insect, leven als biologische eenheid veel langer, en zijn in staat een zekere onafhankelijkheid van de externe omgeving te bewaren.

Een heel duidelijk voorbeeld van deze unitaire complexiteit wordt vertegenwoordigd door de soort Myrmecocystus mexicanus. In deze mierenhopen voedt een geselecteerde groep werksters zich en vult hun gaster – het bolvormige deel van het metasoma – tot fysiologische grenzen.

Daarna hangen ze aan het plafond van een mierenhoopcel, worden onbeweeglijk en fungeren als levende voedselopslagplaatsen.

Communicatie

Verzamelmieren leggen afstanden af tot wel 200 meter van het nest. Dankzij hun antennes zijn ze in staat de feromonen op te sporen die door andere leden van de kolonie worden uitgezonden, en zo komen ze veilig terug bij hun bevolkingskern. Deze sporen zijn ook nuttig voor het markeren van voedselbronnen, gevaren, andere kolonies, en nog veel meer.

Daarbuiten zijn sommige dagactieve soorten in dorre milieus – zoals Cataglyphis bicolor – in staat zich op verschillende manieren te oriënteren.

Zoals uit studies (Engelse link) blijkt, heeft deze soort een soort “stappenteller” en tellen de werksters de stappen die ze gezet hebben van de mierenhoop naar een bepaalde bestemming. Ze gebruiken ook als referentievoorwerpen in de omgeving en de stand van de zon.

Het gedrag van mieren: voedsel

In het algemeen hebben we het idee dat een mier zaden en kleine brokstukken verzamelt om zich te voeden. Echter niet alle formiciden volgen deze strategie.

Sommige soorten voeden zich met schimmels die ze in hun mierenhopen kweken (Acromyrmex) en andere zijn vrijwel strikte carnivoren (Odontomachus, harpegnathos, en myrmecia o.a.). Het duidelijkste voorbeeld van de roofzuchtige strategie is die van de valkmieren, vooral die van het geslacht Odontomachus.

Deze groep heeft het op één na snelste roofzuchtige aanhangsel in het dierenrijk, want ze zijn in staat hun kaken in gemiddeld 130 microseconden te sluiten, zo blijkt uit studies (Engelse link). Samen met hun angel die giftige stoffen kan afscheiden, maakt dit van hen kleine moordmachines.

Ten slotte moeten we de mieren van het geslacht Myrmecia niet vergeten, die in hun leefgebied (Australië) ook wel stiermieren genoemd worden.

De 93 soorten die tot dit taxon behoren, staan bekend om hun krachtige kaken, uitstekend gezichtsvermogen, en krachtige gifstoffen. Hoewel ze niet dodelijk zijn voor mensen, zijn er wel sterfgevallen door anafylactische shock vastgesteld.

De meeste mierensoorten zijn aaseters, generalistische roofdieren, of absolute herbivoren. Sommige hebben echter zeer gespecialiseerde eetstrategieën ontwikkeld.

Slotopmerkingen over het gedrag van mieren

Zoals je misschien gemerkt hebt, gaat het gedrag van mieren veel verder dan de invasie bij picknicks in de lente of de zomer. Sommige mieren leven in bomen en hun larven produceren zijde, andere cultiveren schimmels waarmee ze zich voeden en weer andere jagen onvermoeibaar op grote prooien.

Als ons na dit artikel iets duidelijk is, dan is het wel dat mieren ons veel te leren hebben als het gaat om evolutie en complexe samenlevingen. Zonder twijfel zijn ze het levende voorbeeld dat eenheid kracht is.