प्रयोगशाला स्थितियों में पत्ती काटने वाली चींटियों (आटा) का संग्रह और दीर्घकालिक रखरखाव
Summary
यहां, प्रयोगशाला स्थितियों में स्वस्थ आटा (हाइमनोप्टेरा: फॉर्मिसिडे) चींटी कॉलोनियों को सफलतापूर्वक इकट्ठा करने और बनाए रखने के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है। इसके अतिरिक्त, विभिन्न घोंसले के प्रकार और कॉन्फ़िगरेशन संभावित प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के साथ विस्तृत हैं।
Abstract
चींटियां ग्रह पर जानवरों के सबसे जैव विविध समूहों में से एक हैं और विभिन्न वातावरणों में निवास करती हैं। नियंत्रित वातावरण में चींटी कॉलोनियों का रखरखाव उनके जीव विज्ञान की समृद्ध समझ को सक्षम बनाता है जो लागू अनुसंधान में योगदान कर सकता है। यह अभ्यास आमतौर पर प्रजातियों के जनसंख्या नियंत्रण अध्ययन में नियोजित किया जाता है जो आर्थिक नुकसान का कारण बनता है, जैसे कि आटा चींटियां। अपने पारस्परिक कवक की खेती करने के लिए, ये पत्ती काटने वाली चींटियां पत्तियों को इकट्ठा करती हैं और इसके लिए पूरे अमेरिकी महाद्वीप में व्यापक रूप से वितरित कृषि कीट माने जाते हैं। वे अत्यधिक सामाजिक रूप से संगठित हैं और विभिन्न प्रकार के कक्षों से बने विस्तृत भूमिगत घोंसले में निवास करते हैं। एक नियंत्रित वातावरण में उनका रखरखाव कई प्रक्रियाओं और लगातार देखभाल की दैनिक दिनचर्या पर निर्भर करता है जो यहां वर्णित हैं। यह प्रजनन के मौसम (यानी, वैवाहिक उड़ान) के दौरान रानियों के संग्रह से शुरू होता है, जिसे बाद में व्यक्तिगत रूप से प्लास्टिक के कंटेनरों में स्थानांतरित किया जाता है। रानियों की उच्च मृत्यु दर के कारण, विवाह की उड़ान के लगभग 6 महीने बाद एक दूसरा संग्रह किया जा सकता है, जब विकसित कवक वाड के साथ प्रारंभिक घोंसले की खुदाई की जाती है, हाथ से उठाया जाता है, और प्लास्टिक के कंटेनरों में रखा जाता है। प्रयोगशाला में, स्थापित कॉलोनियों को प्रतिदिन पत्तियां प्रदान की जाती हैं, और शेष सूखे पौधे की सामग्री के साथ चींटी से उत्पन्न अपशिष्ट को साप्ताहिक रूप से हटा दिया जाता है। जैसे-जैसे कवक उद्यान बढ़ता रहता है, कॉलोनियों को प्रयोगात्मक उद्देश्य के अनुसार विभिन्न प्रकार के कंटेनरों में स्थानांतरित किया जाता है। पत्ती काटने वाली चींटी कॉलोनियों को परस्पर जुड़े कंटेनरों में रखा जाता है, जो प्रकृति में उन कीड़ों द्वारा निर्मित कार्यात्मक कक्षों के साथ संगठनात्मक प्रणाली का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह सेटअप अपशिष्ट राशि, कवक उद्यान स्वास्थ्य, और श्रमिकों और रानी के व्यवहार जैसे कारकों की निगरानी के लिए आदर्श है। सुविधाजनक डेटा संग्रह और अधिक विस्तृत टिप्पणियों को नियंत्रित परिस्थितियों में चींटी कॉलोनियों को रखने का सबसे बड़ा लाभ माना जाता है।
Introduction
चींटियां व्यक्तियों के एक विविध समूह की रचना करती हैं जो अधिकांश स्थलीय वातावरण पर प्रभावडालती हैं। वे कुशल फैलाने वाले 2,3,4, शिकारी 5 और पारिस्थितिकी तंत्र इंजीनियर 6,7,8,9,10 के रूप में कार्य करते हैं, जो प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र पर उनके महत्व और पारिस्थितिक सफलता को उजागर करते हैं। सभी चींटी प्रजातियों को यूसोशल कीड़ों के रूप में वर्गीकृत किया गया है; हालांकि, उनका सामाजिक संगठन विभिन्न प्रजातियों के समूहों के बीच बहुत भिन्न होता है, यानी, श्रम विभाजन प्रणाली, कार्यात्मक समूह, व्यक्तियों के बीच संचार, चारा संगठन, कॉलोनी नींव और प्रजनन प्रक्रिया11। एक अत्यधिक विविध समूह के रूप में, वे कई खाद्य संसाधनों और विशेष भोजन व्यवहारों का सहारा लेते हैं। वास्तव में, कृषि न केवल मानव सभ्यता के लिए एक बड़ा कदम था, बल्कि चींटी प्रजातियों के लिए भी था। लगभग 55 से 65 मा पहले12, एटाइन चींटियों ने कवक को कल्चर करना शुरू कर दिया और उन्हें लगभग अनन्य आहार में शामिल किया। वे इतने विशिष्ट हो गए कि उन्होंने सहजीवन के रूप में वर्गीकृत सख्त, निर्भर और अनिवार्य बातचीत विकसित की, जहां एक व्यक्ति दूसरे के बिना जीवित नहीं रहता है।
कम कवक उगाने वाली चींटियां मृत कार्बनिक पदार्थों को इकट्ठा करती हैं और संसाधित करती हैं, जैसे कि सड़ने वाली पत्ती के टुकड़े, अपने पारस्परिक कवक को विकसित करने के लिए; जबकि उच्च कवक उगाने वाली चींटियां ताजा पौधे सामग्री की कटाई करती हैं, जो सबसे सफल सहजीवी प्राकृतिक प्रणालियों में से एक की रचना करतीहैं। इस अत्यधिक विशिष्ट कृषि तकनीक ने उन्हें एक नया स्थान हासिल करने की अनुमति दी। उच्च अटिन चींटियों में पत्ती काटने वाली चींटियां शामिल हैं, एक मोनोफाइलेटिक समूह जो 19 एमए (15-24 एमए) और 18 एमए (14-22 एमए) 14,15,16 के बीच जागता है जिसमें चार वैध जेनेरा शामिल हैं: अट्टा फैब्रिकियस, एक्रोमिरमेक्स मेयर, अमोइमिरेक्स क्रिस्टियानो, तथा स्यूडोएटा गैलार्डो। पत्ती काटने वाली चींटियों द्वारा की जाने वाली पत्ती काटने वाली कृषि प्रणाली, व्युत्पन्नकृषि प्रणालियों से विकसित हुई। इनमें से अधिकांश प्रजातियां विशेष रूप से पारस्परिक कवक प्रजातियों ल्यूकोगैरिकस गोंगिलोफोरस सिंगर18 (जिसे ल्यूकोकोप्रिनस गोंगिलोफोरस हेम19 भी कहा जाता है) का शोषण करती हैं, जो एक महत्वपूर्ण विकासवादी संक्रमण11 को चिह्नित करती हैं। कवक की खेती मूल घोंसले से संतानों तक लंबवत रूप से प्रेषित होती है, यह सुझाव देते हुए कि वे क्लोनल रूप सेप्रचारित हैं।
उल्लेखनीय रूप से, अट्टा समाजों ने अपने पर्यावरण में भारी महत्व की एक जटिल संगठनात्मक संरचना विकसित की और मायर्मेकोलॉजिस्ट के लिए बहुत रुचि दिखाई। उनकी आबादी लाखों व्यक्तियों से बनी हो सकती है, उनमें से अधिकांश बाँझ महिला श्रमिक हैं जो एक स्पष्ट बहुरूपता प्रदर्शित करते हैं, यानी, अलग आकार और शारीरिक आकृति विज्ञान। आबादी को उम्र, शारीरिक स्थिति, रूपात्मक प्रकार, व्यवहार और कॉलोनी21 में विशेष गतिविधियों के अनुसार जातियों द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है। श्रमिकों को माली और नर्सों, भीतर-घोंसले के जनरलिस्टों, फोरेजर और खुदाई करने वालों और रक्षकों या सैनिकों में भेदभाव किया जा सकताहै। यह संगठन सहयोग में कार्यों के प्रदर्शन और एक आत्म-आयोजन प्रणाली की अनुमति देता है जो अत्यधिक संरचित सामूहिक व्यवहार का उत्पादन कर सकता है, जिससे उन्हें पर्यावरणीय गड़बड़ी का कुशलतापूर्वक जवाब देने की अनुमति मिलतीहै।
जनसंख्या नवीकरण की भूमिका एक एकल रानी (यानी, मोनोजिनस) द्वारा निभाई जाती है, जब तक वह जीवित रहती है, स्थायी प्रजनन जाति22 का गठन करती है। आटा क्वीन्स को 20 से अधिक वर्षों तक जीवित रहने के लिए जाना जाता है, जो अपने पूरे जीवनकाल23 में अंडे देते हैं। जैसा कि रानी अपूरणीय है, कॉलोनी13,20,23,24 के अस्तित्व के लिए इसकी सहनशक्ति महत्वपूर्ण है। फिर भी, प्रजनन के मौसम के दौरान घोंसले में हजारों पंख वाली प्रजनन मादाएं और नर पाए जा सकते हैं, लेकिन कोई भी मूल घोंसले में नहीं रहता है, जिससे अस्थायी जाति22 बनती है। अट्टा सेक्सडेंस कॉलोनियों में, लगभग 3,000 प्रजनन महिलाएं और 14,000 प्रजनन पुरुष25 का उत्पादन करते हैं। यह तब होता है जब एक कॉलोनी यौन परिपक्वता तक पहुंचती है, इसके कार्यान्वयन से लगभग 38 महीने, और तब से सालाना दोहराया जाता है जब तक कि इसे23,25 तक समाप्त नहीं किया जाता है। नई आटा कॉलोनियों को हैप्लोमेट्रोसिस के माध्यम से स्थापित किया जाता है, जहां एक रानी एक नया घोंसला शुरू करती है।
जब पर्यावरणीय परिस्थितियां अनुकूल होती हैं, तो प्रजननकर्ता विवाह उड़ान शुरू करने के लिए भूमिगत घोंसले को छोड़ देते हैं। इसकी घटना की अवधि क्षेत्र के अनुसार भिन्न होती है, प्रजातियों के आधार पर ब्राजील के पूरे क्षेत्र में वर्ष के साथ होती है। हालांकि, यह घटना वर्षा और आर्द्रता ऊंचाई26 से पहले प्रतीत होती है, जो मिट्टी की नमी के कारण खुदाई सुविधा से संबंधित हो सकतीहै। अक्सर, वैवाहिक उड़ान से 1-5 सप्ताह पहले, प्रजनन व्यक्तियों को प्रस्थान करने की सुविधा के लिए घोंसले के प्रवेश द्वार और चैनल चौड़ा किए जाते हैं। अपनी मातृ कॉलोनियों को छोड़ने से पहले, पंख वाली मादाएं एक इन्फ्राबकल गुहा में, पारस्परिक कवक20,27 के एक हिस्से को इकट्ठा और संग्रहीत करती हैं। उड़ान के मध्य में कई संभोग किए जाते हैं, और यह गणना की जाती है कि एक रानी को कुछ प्रजातियों28 में तीन से आठ पुरुषों (यानी, बहुपतित्व) द्वारा गर्भाधान किया जा सकता है,जिससे आनुवंशिक परिवर्तनशीलता सुनिश्चित होती है। इसके बाद, रानियां मिट्टी की ओर बढ़ती हैं, बिना या कुछ वनस्पति वाले स्थानों को प्राथमिकता देती हैं, जहां वे अपने पंखों को हटाते हैं और अपने पहले घोंसले के कक्ष की खुदाई करते हैं। यह एकमात्र अवधि है जहां घोंसले के बाहर रानियों को देखा जा सकता है। यद्यपि अस्थायी जाति के व्यक्तियों को कृत्रिम घोंसले में देखा गया था, यह अज्ञात है कि प्रयोगशाला स्थितियों में कोई सफल संभोग (यानी, वैवाहिक उड़ान) किया गया था यानहीं।
प्रारंभिक घोंसले का निर्माण कॉलोनी की सबसे महत्वपूर्ण अवधि से मेल खाता है, जो 6 घंटे से 8 घंटे23,25 तक रह सकता है। इस क्षण, रानी खुद को प्रारंभिक कक्ष में रखती है, और कुछ ही दिनों में, अंडाकार शुरू होता है। पहले अंडे माइसेलियन को खिलाए जाते हैं जिसे रानी रिगर्जिटेट करती है, जो कॉलोनी के कवक उद्यान की शुरुआत को चिह्नित करती है। पहला लार्वा लगभग 25 दिनों22 में दिखाई देता है, और लगभग पहले महीने के अंत में, कॉलोनी में कवक के प्रसार की एक चटाई होती है, जहां अपरिपक्व (अंडे, लार्वा और प्यूपे) नेस्टेड होते हैं, और रानी, जो अलगाव में अपनी प्रारंभिक संतानों को पालती है। अंडे पहले लार्वा का खाद्य संसाधन भी हैं और रानी13 द्वारा अत्यधिक सेवन किया जाता है। इसके अतिरिक्त, रानी खुद को वसा-शरीर के भंडार और अपचय विंग मांसपेशियों के साथ बनाए रखती है जोअब उपयोग में नहीं हैं। प्रारंभिक कवक संस्कृति का उपभोग नहीं किया जाता है क्योंकि कॉलोनी का अस्तित्व इसके विकास पर निर्भर करता है, और इस अवधि के दौरान, रानी इसे फेकल द्रव13 के साथ निषेचित करती है। उभरने के कुछ दिनों बाद, पहले श्रमिक घोंसले का प्रवेश द्वार खोलते हैं और घोंसले के तत्काल क्षेत्र में चारा खोजने की गतिविधि शुरू करतेहैं। वे कवक उद्यान के सब्सट्रेट के रूप में एकत्र की गई सामग्री को शामिल करते हैं, जो अबश्रमिकों के लिए भोजन के रूप में काम कर रहा है। कवक संस्कृति में जोड़े जाने से पहले, श्रमिकों द्वारा ले जाए गए पौधे की सामग्री को छोटे टुकड़ों में काट दिया जाता है और फेकल तरल13 के साथ नम किया जाता है। चींटियां कवक इनोकुलम को बढ़ाने और नियंत्रित करने के लिए हेरफेर करती हैं, जो बड़ी मिट्टी की खुदाई वाले कक्षों को विभाजित करने के लिए काम करेगी, जो बगीचे को 13,22,25 कंडीशनिंग में विशिष्ट बनाती है।
शादी की उड़ान के लगभग 6 महीने बाद, ए सेक्सडेंस घोंसले में एक कवक कक्ष और कुछ चैनल होते हैं। पत्ती काटने वाली चींटी के घोंसले के निर्माण में महान विशेषज्ञता प्राकृतिक दुश्मनों और प्रतिकूल पर्यावरणीय कारकों के खिलाफ एक रक्षा तंत्र के रूप में काम करतीहै। पत्ती काटने वाली चींटियों को कवक उद्यान को टुकड़े करने और इसे उच्च आर्द्रता वाले कक्षों में बदलने के लिए जाना जाता है जब कक्षसूखने लगते हैं। इस प्रकार, घोंसले की खुदाई में काफी ऊर्जा लागत होने के बावजूद, निवेश की गई ऊर्जा कॉलोनी के लिए लाभ में उलट जातीहै। कुछ अपवादों के साथ, अट्टा प्रजातियां कॉलोनी के कचरे के लिए विशेष कक्ष भी बनाती हैं, जो ज्यादातर क्षीण कवक सब्सट्रेट और मृत चींटियों के शरीर से बनी होती हैं, इसे घोंसले के बाकी हिस्सों से अलग करती हैं, और एक महत्वपूर्ण सामाजिकप्रतिरक्षा रणनीति स्थापित करती हैं। इसके अलावा, श्रमिकों का एक अलग समूह अन्य व्यक्तियों के संदूषण से बचने के लिए सीधे इनकार में हेरफेर करता है। श्रमिक लगातार कवक का पोषण करने के लिए चारा डालते हैं, जो कॉलोनी का मुख्य पोषण संसाधन है। हालांकि, वे टुकड़े काटते समय पौधे के रस पर भी फ़ीड कर सकते हैं। कवक उद्यान के रखरखाव के लिए पौधे की सामग्री को सावधानीपूर्वक चुना जाता है और पत्ती के लक्षण और पारिस्थितिकी तंत्र के गुणों जैसे कई कारकों से प्रभावित होताहै।
ताजा सामग्री प्राप्त करने के लिए पत्ती काटने वाली चींटियों की चारा खोजने की रणनीति अत्यधिक जटिल है, और स्थापित कॉलोनियों की उच्च फसल की मांग के साथ संयुक्त है, जिसके परिणामस्वरूप कृषि उत्पादकों को काफी आर्थिक नुकसान होता है और वन बहाली क्षेत्रों को खतरे में डाल दियाजाता है। इसलिए, इन चींटियों को अधिकांश क्षेत्रों में कीटों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है जहां उनका सामना किया जा सकता है, दक्षिणी संयुक्त राज्य अमेरिका से लेकर उत्तर-पूर्वी अर्जेंटीना 11,13,22,32 तक। इन कीटों के जीव विज्ञान में निहित अनुकूलन की श्रृंखला के कारण समस्याग्रस्त कॉलोनियों का बुझना चुनौतीपूर्ण है (यानी, सामाजिक संगठन, चारा, कवक-खेती, स्वच्छता, और जटिल घोंसले की संरचनाएं)। इसलिए, जनसंख्या नियंत्रण रणनीतियाँ आम तौर पर अन्य कीट कीटों पर लागू होने वाली रणनीतियों से अलग हैं, और मुख्य रूप से आकर्षक दूषित चारा प्रसाद33,34 का सहारा लेती हैं। हालांकि, चूंकि ये चींटियां कवक और कॉलोनी व्यक्तियों दोनों के लिए हानिकारक पदार्थों को अस्वीकार कर सकती हैं, और खेती वाले खेतोंसे समझौता कर सकती हैं, नए प्राकृतिक यौगिकों और नियंत्रण के विकल्पों का लगातार परीक्षण किया जा रहाहै 33,35,36। चूंकि प्रयोग के परिणामों को शायद ही क्षेत्र-परीक्षण कॉलोनियों पर निगरानी की जा सकती है, प्रारंभिक निबंध एक नियंत्रित वातावरण में आयोजित किए जाते हैं।
इस प्रकार, प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल को चींटियों की विषम जीवन शैली पर विचार करते हुए रुचि के समूहों के लिए अनुकूलित किया जाना चाहिए, एक प्रजाति स्तर पर अध्ययन का समर्थन करना, और परिचालन इकाइयों के रूप में उपनिवेशों के लिए लेखांकन, जहां एक चींटी एक जटिल सुपरऑर्गेनिज्म11 का एक तत्व है। अट्टा जीनस के बारे में अब तक एकत्र की गई रिपोर्टों ने प्रयोगशाला स्थितियों में कॉलोनियों को सफलतापूर्वक इकट्ठा करने और बनाए रखने और उनकी बुनियादी जरूरतों और सामान्य कामकाज को स्वीकार करने के लिए प्राप्य बना दिया। प्रजनन, कॉलोनी की स्थापना और भोजन व्यवहार जैसी उनकी प्राकृतिक प्रक्रियाओं के आधार पर, प्रथाओं की एक दिनचर्या विकसित की गई है जो विभिन्न प्रकार के घोंसले में कॉलोनियों की दीर्घकालिक स्थापना की अनुमति देती है। यहां, प्रयोगशाला में पत्ती काटने वाली चींटियों को बनाए रखने के लिए एक प्रक्रियात्मक प्रोटोकॉल का वर्णन किया गया है और अलग-अलग प्रयोग उद्देश्यों और विज्ञान आउटरीच के साथ संभावित सामान्य अनुसंधान पर प्रकाश डाला गया है।
Protocol
Representative Results
Discussion
पत्ती काटने वाली चींटियों की कॉलोनियों को बनाए रखने के लिए यहां वर्णित प्रोटोकॉल को मुखर और प्रतिकृति तरीके से तीन दशकों से विकसित और लागू किया गया है। इसने अनुसंधान के विकास की अनुमति दी जो क्षेत्र क?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
मारियो औतुओरी (मेमोरियम में) और वाल्टर ह्यूगो डी एंड्राडे कुन्हा को समर्पित, जिन्होंने पत्ती काटने वाली चींटी के अध्ययन में बहुत योगदान दिया। हम साओ पाउलो स्टेट यूनिवर्सिटी और इंस्टीट्यूट ऑफ बायोसाइंसेज के समर्थन को स्वीकार करते हैं। इस अध्ययन को आंशिक रूप से Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES) – वित्त कोड 001, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP), और Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (Fundunesp) द्वारा वित्तपोषित किया गया था।
Materials
| Entomologic forceps | N/A | N/A | N/A |
| Glass tank | N/A | N/A | Tempered glass, custom made |
| Hose | N/A | N/A | Transparent, PVC 1/2 Inch x 2,0 mm |
| Latex gloves | Descarpack | 550301 | N/A |
| Nitrile gloves | Descarpack | 433301 | N/A |
| Open arena | N/A | N/A | Polypropylene crate |
| Plaster pouder | N/A | N/A | Plaster pouder used in construction, must be absorbant |
| Plastic Containers for collection | Prafesta | Natural Cód.: 8231/Natural Cód.: 8262 | Lidded, transparent , polypropylene |
| Plastic containers for nests | Prafesta | Discontinued | Polystyrene, hermetic |
| Teflon | Dupont | N/A | Polytetrafluoroethylene liquid (PTFE Dispertion 30) |
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