Сколько муравьёв живёт на Земле – Число поражает воображение

Вопросы о необъятности нашего мира могут лишить дара речи. Сколько звёзд мерцает в нашей галактике? Сколько песчинок простирается по Сахаре? Сколько муравьёв бродит по Земле?

Долгое время большинство подобных вопросов казались неразрешимыми. Однако по мере развития методов исследования, а также с появлением искусственного интеллекта (ИИ) и моделей машинного обучения, учёные начали разгадывать эти тайны, ещё недавно казавшиеся недоступными для понимания.

Земля – планета муравьёв

Поскольку оценка численности насекомых может дать важные сведения об экосистемах, многие эксперты на протяжении истории пытались подсчитать количество особей конкретных видов насекомых и составить карты их ареалов обитания.

Целью было понять, почему эти существа процветают в одних местах и остаются редкими в других.

Биологи Сабина Ноотен (Sabine Nooten) и Патрик Шультхайс (Patrick Schultheiss) из Вюрцбургского университета имени Юлиуса Максимилиана (Julius-Maximilians-Universität Würzburg) в своём исследовании сосредоточились на одних из самых жизнестойких насекомых в природе — муравьях.

В мире насчитывается около 22 000 известных видов муравьёв. Их успех во многом обусловлен социальной структурой: одни члены колонии отвечают за размножение, другие — за выполнение таких задач, как уход за потомством, забота о больных или сбор пищи.

У муравьёв нет единого командира. Они полагаются на коллективную деятельность и так называемый роевой интеллект (swarm intelligence) — способность децентрализованной системы к координированному поведению. Подобно тому как отдельные нейроны в человеческом мозге мало что могут сделать сами по себе, но их объединённая мощь поразительна.

Муравьиные колонии отражают этот принцип. Они способны создавать сложные сети троп, использовать свои тела в качестве живых мостов и даже «разводить» грибы или тлю. Некоторые колонии превосходят людей в выполнении определённых задач, требующих коллективного мышления.

Распространение и разнообразие муравьёв

Исследование показывает, что муравьи предпочитают тропический и субтропический климат.

В лесах многие из них гнездятся в опавшей листве. В засушливых (аридных) регионах они снуют по открытой почве. Эти детали помогают экологам понять, как температура, растительность и количество осадков могут влиять на популяции муравьёв.

Команда исследователей надеется, что будет проведено больше работ по изучению факторов, определяющих места процветания муравьёв, особенно в условиях глобального изменения климата. При такой огромной численности муравьи приносят как пользу, так и вред.

Они поддерживают здоровье экосистем, участвуя в круговороте питательных веществ, а иногда вступают в союзы с растениями или другими насекомыми, способствуя увеличению местного биоразнообразия.

Но не все взаимодействия безобидны. В некоторых местах инвазивные виды, как огненные муравьи, наносят вред местным видам.

Значительное влияние муравьёв

Муравьи переносят частицы почвы, распространяют семена и изменяют многие аспекты своего окружения.

На 1 гектаре муравьи перемещают до 13 тонн почвенной массы в год, и это движение помогает поддерживать круговорот питательных веществ. Их любовь к семенам означает, что они распространяют некоторые растения далеко за пределы досягаемости материнского растения.

Учёные отмечают, что понимание численности муравьёв во всём мире может помочь в разработке будущих стратегий сохранения природы, поскольку это выявляет области, которые могут нуждаться в особом внимании для защиты экологического баланса.

Помимо перемешивания почвы, эти насекомые также разлагают гниющие органические материалы, оказывая ценные услуги, повышающие плодородие почвы.

Восстановлению лесов часто способствует постоянное перемешивание органического вещества, и муравьи вносят в это ключевой вклад. Столь разнообразные роли означают, что они обладают экологической силой, непропорциональной их размеру.

Время подсчитать муравьёв

Неутомимая команда учёных проанализировала данные 489 более мелких исследований наземных и древесных муравьёв, чтобы создать обширную базу данных об их глобальной популяции.

Этот подход позволил получить структурированное представление о том, где муравьи процветают и в каком количестве встречаются. Подсчитав цифры, они обнаружили нечто поразительное.

«Согласно нашим оценкам, глобальная популяция муравьёв составляет 20 x 10 в 15-й степени – то есть 20 квадриллионов особей. Это 20 с 15 нулями, что трудно осознать и оценить», – объясняет Ноотен (20 квадриллионов = 20 000 000 000 000 000).

Общая масса этих насекомых также поражает. По словам Шультхайса, общая численность муравьёв «превышает суммарную биомассу диких птиц и млекопитающих и соответствует примерно 20% биомассы человечества». Это открытие показывает, насколько жизненно важными могут быть муравьи в экосистемах по всему миру.

Муравьи, земля и изменение климата

По мере изменения климата учёные хотят понять, как муравьи будут менять свои ареалы обитания.

Исследование стало первой крупномасштабной попыткой количественного обзора популяций муравьёв, и оно указывает на множество открытых вопросов о потенциальных проблемах. Хотя муравьи процветают на разных континентах, изменение структуры среды обитания и климата может оказать давление на виды, которые менее способны к адаптации.

В некоторых районах люди рассматривают муравьёв как вредителей. Тем не менее, эти насекомые, находясь в равновесии с природой, приносят много невидимой пользы. Например, их туннели могут способствовать инфильтрации (просачиванию) воды в почву. Они также служат пищей для различных животных, создавая звенья в пищевой цепи.

Проблемы обычно возникают, когда инвазивные виды муравьёв проникают в новые места обитания и вытесняют местные виды, у которых нет против них защиты. Огненные муравьи, к примеру, могут полностью разрушить сложившуюся экосистему.

Что ещё предстоит узнать

Исследователи с энтузиазмом ищут методы анализа тенденций, например, как экстремальные температуры могут повлиять на перемещения муравьёв.

Данные глобального долгосрочного мониторинга могут показать, как разные виды справляются с засухами, ураганами или сменой времён года. Также представляет интерес изучение того, как изменение сельскохозяйственных угодий со временем влияет на присутствие муравьёв.

В перспективе команда подчёркивает важность уточнения данных об этих насекомых. Повторно посещая ранее изученные экосистемы, эксперты могут узнать, заселили ли муравьи новые зоны или покинули старые.

Такая целенаправленная работа может информировать фермеров о мерах борьбы с вредителями, указывать на регионы, подверженные риску вторжения вредных видов, и направлять решения о восстановлении среды обитания.

Почему это важно

Муравьи редко возглавляют список существ, о которых думают люди. Тем не менее они играют непропорционально большую роль в формировании нашего окружения.

Их способность преобразовывать среду обитания, перераспределять ресурсы и влиять на местное биоразнообразие указывает на необходимость дальнейших исследований. Разные виды часто выполняют специализированные задачи, будь то уход за тлёй или прокладывание троп, по которым могут следовать другие существа.

Знание о численности муравьёв делает эти воздействия видимыми, давая ключ к пониманию того, как сохранить равновесие в уязвимых районах.

Это также побуждает задуматься о том, сколько скрытых факторов поддерживают целостность наших экосистем. Несмотря на свой малый размер, муравьи берут на себя обязанности, для выполнения которых в противном случае потребовался бы множество других организмов.

Изучая этих насекомых, учёные получают представление об устойчивости, адаптивности и сложной паутине жизни, которая всё связывает воедино. Муравьи, которых часто упускают из виду, заслуживают центрального места в наших дискуссиях о мире природы. Они формируют окружающую среду, помогают распространять семена и многочисленнее, чем большинство из нас представляло.

Независимо от того, восхищаемся ли мы их сложной социальной организацией или управляем ими из-за потенциальных рисков, эти насекомые иллюстрируют, как даже самые крошечные существа могут влиять на крупномасштабные процессы.