고동털개미
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1. 개요
고동털개미는 3~9mm 크기의 검은색 개미로, 여왕개미, 수개미, 일개미로 구성된 사회를 이룬다. 6월에서 9월 사이에 혼인 비행을 하며, 짝짓기를 마친 여왕개미는 새로운 둥지를 건설하여 군체를 형성한다. 고동털개미는 진딧물과 나비와 공생 관계를 맺으며, 여왕개미는 15년 이상, 최대 29년까지 생존하여 사회성 곤충 중 가장 긴 수명을 가진다.
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2. 형태
고동털개미는 여왕개미, 수개미, 일개미 등 계급에 따라 형태가 다르다.
| 계급 | 특징 |
|---|---|
| 여왕개미 | 9mm 정도의 길이에 광택이 나는 검은색이며 복부에 약간의 갈색 줄무늬가 있다. |
| 수개미 | 3.5–4.5mm 정도의 길이로, 가늘고 검은색이다. |
| 일개미 | 3–5mm 정도의 길이로, 어둡고 광택이 나는 검은색이다. |
| 병정개미 | 별도의 병정 사회성 계급을 만들지 않는다. |
2. 1. 여왕개미
9mm 정도의 길이에 광택이 나는 검은색이며 복부에 약간의 갈색 줄무늬가 있다. 여왕개미는 길이가 6-9mm에 달할 수 있으며 새로운 여왕개미일 때는 더 작다. 여왕개미는 혼인 비행 후 날개를 제거하고 겨울 동안 날개 근육을 소화하여 먹는다.2. 2. 수개미
수개미는 3.5–4.5mm 정도의 길이로, 가늘고 검은색이다. 혼인 비행 시기에만 생산되며, 날개가 있고 말벌과 유사한 외형을 가진다. 몸의 나머지 부분과 구별되는 날개 근육이 있다. 길이는 5-7mm이고 섬세한 날개를 가지고 있다.2. 3. 일개미
일개미는 3–5mm 정도의 길이로, 어둡고 광택이 나는 검은색이다. 군체가 나이가 들면서 일개미의 크기가 대대로 증가하는 것으로 알려져 있다.[1]2. 4. 병정개미
검은개미(''Lasius niger'')는 별도의 병정 사회성 계급을 만들지 않는다.[1]3. 생태
고동털개미는 땅 속, 썩은 나무, 돌 아래 등 다양한 곳에 둥지를 짓는다.
개미는 군체를 건설할 때 다양한 전염병의 확산을 억제하도록 구조를 설계한다.[6] 군체 내의 서로 다른 개체들은 연결 지점이 제한되어 있어 유충, 번데기, 여왕개미와 같이 취약한 구성원들을 더욱 잘 보호할 수 있다.[6]
감염된 개미는 둥지 밖에서 먹이 활동을 더 오래 하며, 다른 개미보다 더 멀리 이동하고, 다시 둥지 안으로 들어왔을 때는 다른 개미들과의 상호 작용을 제한하는 것으로 관찰되었다.[6]
3. 1. 혼인 비행
개미는 날개 위에서 짝짓기를 하므로, "날개 달린 개미"는 수컷과 암컷 개미를 포함하는 생식 개체이다.[5] 혼인 비행(또는 혼례 비행)은 보통 종의 분포 지역 전체에서 6월에서 9월 사이에 발생하며, 북아메리카에서는 일반적으로 가을에 발생하지만, 유럽에서는 일반적으로 7월과 8월의 더운 여름에 발생한다. 비행에는 수천 마리의 날개 달린 수컷과 암컷이 포함될 수 있다.[5]지역 기상 조건의 불일치로 인해 광범위한 분포 지역의 고동털개미(''Lasius niger'') 개체군 사이에서 혼인 비행이 동기화되지 않을 수 있다. 길고 더운 여름에는 전국적으로 동시에 비행이 일어날 수 있지만, 맑은 날씨와 지역적인 햇살이 있는 날씨는 날개개미의 출현을 훨씬 덜 동기화시킨다.
여왕개미가 짝짓기를 마치면 착륙하여 날개를 버리고 적합한 곳을 찾아 터널을 파기 시작한다. 한편, 수컷은 일반적으로 혼인 비행 후 1~2일만 살다가 죽는다.
3. 2. 새로운 둥지 건설
짝짓기 후 여왕개미는 날개를 제거하고 빠르게 습한 땅을 찾아 굴을 파기 시작한다. 굴이 완성되면 여왕개미는 입구를 막고 바닥으로 물러선다. 이어서 작은 방을 파는데, 이곳이 새로운 군체의 폐쇄 챔버가 된다.[1] 여왕개미는 보통 챔버를 건설한 직후 알을 낳기 시작하며, 알은 8~10주 후에 이마고로 발달한다.[1] 알이 부화하여 유충이 성충으로 자랄 때까지 고동털개미(''Lasius niger'') 여왕개미는 날개 근육의 단백질을 분해하고 소화하면서 먹지 않는다.[1] 어떤 경우에는 고동털개미 여왕개미는 생존을 위해 자신의 알을 먹기도 한다.[1]3. 3. 알에서 성충까지
다른 개미와 마찬가지로, 고동털개미는 알, 유충, 번데기, 성충의 네 단계를 거쳐 발달한다. 고동털개미는 작고 흰색이며 콩팥 모양의 알을 낳는데, 표면이 매끄럽고 끈적여서 한 개씩이 아니라 떼를 지어 옮기기 쉽다. 부화 후 고동털개미는 작은 구더기와 비슷한 유충 단계로 진행된다. 유충이 성숙하려면 여왕개미(또는 군체가 형성된 경우에는 일개미)가 먹이를 주어야 한다. 유충은 먹이를 먹으면서 성장하고, 허물을 벗는데 보통 총 세 번 한다. 탈피할 때마다 유충은 갈고리 모양의 털이 자라는데, 이 털 덕분에 무리 지어 옮겨질 수 있다. 고동털개미 유충이 마지막 탈피에 도달하면 일반적으로 너무 커서 무리 지어 옮겨질 수 없으므로 개별적으로 옮겨진다. 유충이 충분히 커지면 주변에 고치를 짓는다. 이 과정을 돕기 위해 여왕개미(또는 일개미)는 유충을 묻어 고치를 방해받지 않고 지을 수 있게 하고, 변태 과정을 시작한다. 이 과정이 완료되면 고동털개미 일개미가 고치에서 나온다. 이 단계에서 탈피 직후의 일개미는 완전히 하얀색이지만, 한 시간 정도 지나면 검은색으로 변한다.3. 4. 군체 형성
처음 부화한 일개미는 이후 세대에 비해 매우 작다. 이 시점에서 일개미들은 즉시 둥지를 확장하고 여왕개미와 유충을 돌보기 시작한다. 결국 둥지 입구의 봉인을 제거하고 지상에서 먹이 활동을 시작한다. 이 시기는 군체에게 매우 중요한 시기인데, 미래의 성장을 지원하고 특히 굶주린 여왕개미에게 먹이를 공급하기 위해 빠르게 먹이를 모아야 하기 때문이다. 여왕개미는 체중의 약 50%를 잃었을 것이다. 이 시점부터 여왕개미의 산란량은 현저히 증가하여 여왕개미의 유일한 기능이 된다. 이후 세대의 일개미들은 유충 단계에서 더 많은 영양분을 공급받기 때문에 더 크고, 더 강하며, 더 공격적일 것이다. 여왕개미가 가진 부족한 자원만으로 먹이를 공급받는 초기 유충은 먹이 활동과 간호하는 일개미 팀의 지원을 받는 유충보다 훨씬 작을 것이다. 일개미가 먹이를 찾을 수 있다면, 이 단계에서 군체의 개체 수는 기하급수적으로 증가할 것이다. 몇 년 후, 군체가 잘 자리 잡으면 여왕개미는 여왕개미와 수컷이 될 알을 낳을 것이다. 검은개미는 종종 광범위한 터널 연결을 가진 큰 둥지를 만든다.[1]3. 5. 격리 행동
개미는 군체를 건설할 때 다양한 전염병의 확산을 억제하도록 구조를 설계한다.[6] 군체 내의 서로 다른 개체들은 연결 지점이 제한되어 있어 유충, 번데기, 여왕개미와 같이 취약한 구성원들을 더욱 잘 보호할 수 있다.[6]또한, 감염된 개미는 둥지 밖에서 먹이 활동을 더 오래 하며, 다른 개미보다 더 멀리 이동하고, 다시 둥지 안으로 들어왔을 때는 다른 개미들과의 상호 작용을 제한하는 것으로 관찰되었다.[6]
4. 수명
일개미는 몇 달 정도 살지만, 여왕개미는 15년 이상, 최대 29년까지 생존하는 것으로 알려져 있다.[2] 이는 사회성 곤충 중 가장 긴 수명 기록 중 하나이다.[3]
4. 1. 장수 비결
노동 개미는 몇 달 동안 살지만, 여왕 개미는 일반적으로 거의 15년 동안 생존하며, 29년까지 생존한 사례도 있다.[2] 이는 사회성 곤충 중 가장 긴 수명으로 기록되었다.[3] 여왕 개미가 더 오래 사는 이유는 생물학에서 아직 해결되지 않은 노화의 원인에 대한 일반적인 문제와 관련이 있다. 장수하는 여왕 개미 연구에서, 여왕 개미는 유전적으로 동일한 일개미보다 손상된 고분자를 처리하는 데 관련된 유전자의 발현이 더 높다는 것이 밝혀졌다.[2] 발현이 더 높은 유전자에는 DNA 손상 복구에 필요한 유전자 (노화의 DNA 손상 이론 참조)와 프로테아좀 매개, 유비퀴틴 의존적, 단백질 이화 과정에 관여하는 유전자 등이 포함되었다.5. 공생 관계
고동털개미는 진딧물, 나비와 공생 관계를 맺는 것으로 알려져 있다. 검은개미는 진딧물을 보호하고 감로를 섭취하며, 은점박이푸른부전나비는 검은개미 둥지 근처에 알을 낳아 유충 시기에 보호를 받는다. 자세한 내용은 하위 문서를 참고하면 된다.
5. 1. 진딧물과의 공생
검은개미(Lasius nigerla)는 무당벌레와 같은 포식자로부터 검은콩진딧물을 보호하고, 진딧물의 배설물(감로)을 섭취하는 상리공생 관계를 맺는다.[7] 한 실험에서 잠두(Vicia faba)에 진딧물이 없는 경우, 진딧물은 있지만 개미가 없는 경우, 개미와 진딧물이 모두 있는 경우를 비교한 결과, 진딧물이 없을 때 평균 56개의 씨앗을 생산했고, 진딧물만 있을 때는 17개, 개미와 진딧물이 모두 있을 때는 8개의 씨앗을 생산했다.[8] 잠두는 검은개미가 직접 먹을 수 있는 화외 꿀샘도 생성한다.[9]은점박이푸른부전나비(`Plebejus argus`)는 검은개미 둥지 근처에 알을 낳아 상리공생 관계를 형성하는데,[10][11] 이는 성충 나비의 부모 투자 부담을 줄여준다.[10] 알이 부화하면 개미는 유충을 말벌, 거미 등 포식자와 기생충으로부터 보호한다. 그 대가로 개미는 유충 등에서 나오는 뒤집을 수 있는 샘에서 아미노산이 강화된 달콤한 분비물을 받는다.[10][11] 첫 번째 령기 유충이 번데기가 될 준비를 하면 개미는 유충을 둥지로 옮긴다.[10] 번데기가 된 후에도 개미는 계속해서 포식과 기생으로부터 보호하며,[11][10] 나비는 6월에 우화하면 둥지를 떠난다.[11]
5. 2. 나비와의 공생
은점박이푸른부전나비(''Plebejus argus'')는 검은개미 둥지 근처에 알을 낳아 상리공생 관계를 형성한다.[10][11] 이러한 상리공생은 성충 나비가 부모로서 투자하는 노력을 줄여주는 이점을 제공한다.[10] 알이 부화하면 개미는 유충을 말벌과 거미와 같은 포식자 및 기생충의 공격으로부터 보호한다. 그 대가로 개미는 유충의 등에서 나오는, 뒤집을 수 있는 샘에서 아미노산이 강화된 달콤한 분비물을 받는다.[10][11] 첫 번째 령기 유충이 번데기가 될 준비를 하면 개미는 유충을 둥지로 운반한다.[10] 유충이 번데기가 된 후에도 개미는 계속해서 포식과 기생으로부터 보호한다.[11][10] 나비는 6월에 우화하면 둥지를 떠난다.[11]참조
[1]
서적
Urban Ants of North America and Europe: Identification, Biology, and Management
https://books.google[...]
Cornell University Press
[2]
논문
Higher expression of somatic repair genes in long-lived ant queens than workers
[3]
논문
Worker lifespan is an adaptive trait during colony establishment in the long-lived ant Lasius niger
2016-12
[4]
논문
unpublished data
2017
[5]
웹사이트
Contents for Teacher Overview: Why ants are so successful and Mating
http://biology.arizo[...]
2010-08-14
[6]
웹사이트
Sick ants stay away from the kids
https://arstechnica.[...]
2018-11-26
[7]
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[9]
논문
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2001-12
[10]
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