Il comportamento delle formiche

Scritto e verificato il biologo Samuel Sanchez

Ultimo aggiornamento: 22 dicembre, 2022

Le formiche sono una famiglia di insetti (Formicidae) che, insieme alle api e alle vespe, formano l’ordine degli Imenotteri (Hymenoptera). Ad oggi sono state censite oltre 22.000 specie – di cui 13.800 descritte – e si stima che rappresentino fino al 25% della biomassa terrestre di origine animale. In questo articolo analizzeremo un aspetto specifico di questi imenotteri: il comportamento delle formiche.

Questi invertebrati si distinguono per la loro insolita eusocialità e la formazione di superorganismi: cioè sono in grado di creare strutture complesse che vanno ben oltre la somma di ciascuno dei membri. Gli imenotteri rappresentano senza dubbio un’affascinante strategia evolutiva e abbiamo ancora molto da imparare su di loro.

Le caratteristiche delle formiche

Le formiche sono imenotteri, ma appartengono anche alla classe degli Insecta. Da insetti quali sono, hanno una serie di caratteri condivisi con cavallette, coleotteri, mantidi e altri, come un corpo diviso in testa, torace e addome, 6 arti e la presenza di antenne cefaliche molto notevoli.

Come altri insetti, le formiche hanno un esoscheletro che le protegge dall’ambiente, in questo caso composto da un’epicuticola e una procuticola chitinosa. Inoltre, va notato che non hanno polmoni e vie aeree da usare, ma l’ossigeno entra nel loro corpo attraverso l’esoscheletro attraverso i pori chiamati spiracoli.

A livello cefalico, questi invertebrati sono molto sviluppati. Hanno un paio di occhi composti lateralizzati, 3 ocelli sulla sommità della testa – che rilevano i livelli di luce e la polarizzazione – e un paio di antenne, in grado di registrare sostanze chimiche, correnti d’aria e vibrazioni. Come vedremo nelle righe successive, questi sono essenziali nella comunicazione.

Il torace o mesosoma contiene le 6 estremità motorie e le ali, presenti nelle regine e nei maschi al momento della riproduzione. L’addome o metasoma, invece, protegge tutti gli organi vitali dell’animale, compresi i sistemi riproduttivo, respiratorio ed escretore. È interessante notare che alcune specie mostrano organi riproduttivi modificati come i pungiglioni.

Ogni specie di formica ha le sue caratteristiche, ma tutte seguono un piano corporeo generale comune.

Il comportamento delle formiche

Come abbiamo detto, nel mondo sono state registrate più di 22.000 specie di formiche. Stabilire delle generalità in un taxon così ampio è un compito arduo, ma l’esistenza di antenati comuni e la convergenza evolutiva hanno reso alcuni tratti applicabili a quasi tutti i formicidi. Vediamo alcuni esempi:

1. Il comportamento delle formiche è governato da meccanismi di selezione parentale.
2. C’è competizione tra individui della stessa specie e popolazione, e tra popolazioni (colonie) e tra specie diverse.
3. Le colonie mostrano gerarchie nei processi di controllo delle colonie. La competizione dei membri della stessa colonia modella le dinamiche della comunità.
4. Le colonie sono differenziate in caste, generalmente operaie, soldati, regine e maschi.
5. Le caste sono state modellate dalla selezione naturale, al fine di massimizzare l’idoneità biologica dell’intera colonia, non di ogni individuo individualmente.

Oltre alla dinamica delle colonie, le formiche hanno spesso rapporti obbligati con alcune specie di piante e invertebrati. Sono essenziali per il mantenimento dei cicli biogeochimici dei suoli, un’ottima fonte di proteine per varie specie, e svolgono un ruolo ineguagliabile nella dispersione dei semi, tra le altre cose.

Qui esploriamo alcuni aspetto del comportamento delle formiche. Dalla selezione parentale all’eusocialità, non vi lasceranno indifferenti.

Razze nel formicaio

In generale, si afferma che le formiche dividono le loro colonie in caste, sebbene questa linea diventi un po’ sfocata in alcune specie. In ogni caso, nel formicaio si possono citare le seguenti organizzazioni sociali:

• Regina: è il pilastro della colonia, il “cuore” e il “cervello” allo stesso tempo. Quando la regina si riproduce con un maschio alato, si seppellisce e inizia a deporre le uova, che corrisponderanno ai futuri lavoratori. Una formica regina può vivere fino a 30 anni, a seconda della specie. È diploide (2n), in poche parole, ha un “quadro genetico” completo.
• Operaie: le operaie sono le “braccia” della colonia. Di solito vivono da 1 a 3 anni e svolgono tutte le mansioni del formicaio, dalla costruzione delle gallerie alla ricerca del cibo. Secondo gli studi, la differenziazione da formica a regina potrebbe dipendere dall’apporto nutritivo allo stadio larvale. Anche le operaie sono diploidi (2n).
• Maschio: i maschi sono sacche spermatiche dotate di zampe, poiché il loro unico scopo è riprodursi e morire. Va notato che sono aploidi (n) ed esseri viventi, il che significa che hanno la metà delle informazioni genetiche delle femmine e dei lavoratori: un singolo set di cromosomi.

Tuttavia, questa regola non è soddisfatta in tutte le formiche. Alcune specie sono caratterizzate dal presentare organizzazioni in cui tutti i lavoratori sono potenzialmente riproduttivi, ma uno o un gruppo è selezionato sopra il resto da meccanismi di dominanza (Gamergate). Diacamma rugosum ne è un ottimo esempio.

Le formiche e la selezione parentale

Detto in modo rapido e semplice, la selezione parentale cerca di spiegare “l’altruismo ” nel regno animale, cioè perché ci sono esseri viventi che aiutano i loro parenti anche se questo comporta per loro un notevole investimento energetico. Questo postulato parte dall’equazione di Hamilton:

rB> C

(r) rappresenta il rapporto genetico tra entrambe le componenti della dinamica, (B) il beneficio ottenuto da chi esegue il comportamento altruistico e (C) il costo riproduttivo che il comportamento comporta per aiutare il benefattore. In altre parole, maggiore è la parentela tra gli animali (r), più è probabile che un esemplare della colonia aiuti il suo parente o “superiore”.

Questa teoria può essere applicata anche agli imenotteri, in particolare alle formiche. Le operaie “rinunciano” alla loro capacità riproduttiva per favorire quella della regina, dal momento che “ne vale la pena” a livello evolutivo, essendo tutti parenti molto stretti. In questa strategia si favorisce la diffusione di geni comuni tra le generazioni piuttosto che la riproduzione individuale.

Nonostante l’interesse di queste teorie, non tutto il comportamento delle formiche può essere spiegato dalla selezione parentale. Molti professionisti discutono di applicazioni oggi.

Il comportamento delle formiche come esseri eusociali e cooperativi

Sia per selezione parentale che per altri meccanismi, le formiche sono un chiaro esempio di eusocialità portata all’estremo. In queste comunità inseparabili, gli adulti appartengono a 2 o più generazioni sovrapposte, si prendono cura della prole in modo cooperativo e la stragrande maggioranza dei membri non è in grado di riprodursi (lavoratori).

In queste colonie la selezione naturale non agisce sull’individuo, ma sull’intera popolazione nel suo insieme, quindi tutti i membri cooperano tra loro in modo estremo. Per questo, se si rompe la gerarchia o la struttura sociale, crolla l’intero formicaio. In altre parole, se la regina muore, i lavoratori muoiono con lei, ad eccezione dei Gamegate menzionati sopra.

Nel formicaio, la vita del lavoratore non è rilevante. Questo viene sacrificato senza problemi se salva le larve o la regina.

Formiche come superorganismi

Come abbiamo detto prima, ogni formicaio è un organismo complesso che suppone qualcosa “oltre” la somma di tutte le sue parti. Tutti i superorganismi condividono le seguenti caratteristiche:

1. I componenti della colonia vivono in una struttura comune (formicaio o nido) che fornisce protezione alla regina e alle larve e consente la fornitura di cibo. La temperatura e l’umidità dei nidi è unica per ogni specie e le sue componenti possono modularla.
2. La regina o madre è il “cuore” e il “cervello” del superorganismo. Può vivere fino a 100 volte più a lungo del previsto per le sue dimensioni e morfologia.
3. I membri della colonia condividono le funzioni. Alcuni di loro si prendono cura delle larve, altri cacciano e altri costruiscono gallerie e tengono pulito il formicaio.

Tutte queste complesse interazioni portano una serie di enormi benefici. Le formiche producono un numero maggiore di prole rispetto all’insetto medio, vivono molto più a lungo come unità biologica e sono in grado di mantenere una certa indipendenza dall’ambiente esterno.

Un esempio molto chiaro di questa complessità unitaria è rappresentato dalla specie Myrmecocystus mexicanus. In questi formicai, un gruppo selezionato di lavoratori si nutre e riempie il proprio gaster – la porzione bulbosa del metasoma – fino a limiti fisiologici. Quindi pendono dal soffitto di una cella di formicaio, diventano immobili e fungono da depositi di cibo vivente.

Comunicazione

Le formiche raccoglitrici percorrono distanze fino a 200 metri dal nido. Grazie alle loro antenne, sono in grado di rilevare i feromoni emessi dagli altri membri della colonia, e quindi tornano sani e salvi al loro nucleo di popolazione. Questi percorsi sono utili anche per contrassegnare fonti di cibo, pericoli, altre colonie e molto altro.

Oltre a ciò, alcune specie diurne in ambienti aridi – come Cataglyphis bicolor – sono in grado di orientarsi in modi diversi. Come indicano gli studi, questa specie presenta una sorta di “pedometro” e conta i passaggi che ha compiuto dal formicaio a una destinazione specifica. Prendono anche oggetti nell’ambiente e la posizione del Sole come riferimento.

Il comportamento alimentare delle formiche

In generale, l’idea di una formica che raccoglie semi e piccoli detriti per nutrirsi si ha di solito, ma non tutti i formicidi seguono questa strategia. Alcune specie si nutrono di funghi che crescono nei loro formicai (Acromyrmex) e altri sono praticamente severe carnivori (odontomachus, harpegnathos e Myrmecia, tra gli altri).

L’esempio più chiaro della strategia predatoria sono le mascelle a trappola, specialmente quelle appartenenti al genere Odontomachus. Questo gruppo ha le seconde appendici predatorie più veloci nel regno animale, poiché sono in grado di chiudere le mascelle in una media di 130 microsecondi, come indicano gli studi. Insieme al loro pungiglione in grado di secernere tossine, questo li trasforma in macchine per uccidere.

Infine, non possiamo dimenticare le formiche del genere Myrmecia, conosciute anche come formiche toro nel loro areale (Australia). Le 93 specie incluse in questo taxon sono note per le loro potenti mascelle, l’eccellente senso della vista e le potenti tossine. Sebbene non siano letali per l’uomo, sono stati rilevati decessi per shock anafilattico.

La maggior parte delle specie di formiche sono spazzini, predatori generalisti o erbivori diretti. Tuttavia, alcuni hanno sviluppato strategie alimentari molto specializzate.

Note finali sul comportamento delle formiche

Come avrete visto, il mondo delle formiche va ben oltre l’invasione di un picnic in primavera o in estate. Alcune formiche vivono sugli alberi e le loro larve generano veri e propri favi di stoffa (Polyrhachis dives), altre coltivano funghi di cui si nutrono (Atta e Acromyrmex) e altre cacciano instancabilmente grosse prede (Myrmecia).

Se qualcosa ci è chiaro dopo aver letto queste righe, è che le formiche hanno molto da insegnarci quando si tratta di evoluzione e società complesse. Senza dubbio, sono l’esempio vivente che l’unione fa la forza.