Arquitectura de nidos de hormigas

Las obreras al poder

informes — por el 21/05/2014 a las 13:36

En Chaco y Formosa, las hormigas cortadoras de hojas construyen grandes nidos, con cámaras subterráneas, galerías y chimeneas de ventilación, que van reformando según las condiciones climáticas. En el desierto del Monte, en Mendoza, las hormigas granívoras cambian sus estrategias de cosecha según la mayor o menor disponibilidad de semillas. Al parecer, sin un poder central que las gobierne, ellas coordinan sus tareas a la perfección.

  • Compartir por correo
  • Imprimir este artículo
  • Add to Delicious!
  • Digg it!
  • Tweet This!
  • Share on Facebook
  • Compartir con:
Hormigas obreras. Foto: Diana Martinez LLaser

Hormigas obreras. Foto: Diana Martinez Llaser. CePro-EXACTAS

Entrevista a Marcela Cosarinsky

Descargar archivo MP3 de Marcela Cosarinsky

Entrevista a Javier López de Casenave

Descargar archivo MP3 de Javier López de Casenave

El sueño de la casa propia no es privativo de los humanos. De hecho, algunas especies de aves y de insectos, como las hormigas, las abejas y las termitas, construyen sus viviendas, algunas de las cuales sorprenden por la complejidad de las técnicas empleadas.

Construir el nido es una forma de protegerse de los predadores y de las inclemencias del clima. En cierto modo, es una forma de control sobre el ambiente. Y hay nidos de muy diferentes dimensiones: viviendas de uno o dos ambientes, como las que construyen ciertos pájaros, hasta los grandes conjuntos habitacionales que edifican algunas especies de hormigas

En particular, las hormigas cortadoras de hojas, esas que son el terror de los rosales, y que trabajan sin parar acarreando hasta el nido su botín de hojas tiernas, sobresalen por la ingeniería de construcción. En efecto, los miembros del género Atta edifican nidos muy complejos, con miles de cámaras subterráneas, donde se mantienen jardines de hongos y se crían y alimentan las larvas.

Las pequeñas hojas que son acarreadas hacia el nido no forman parte del almuerzo de las laboriosas hormigas, sino que sirven para “engordar” a los hongos que constituyen el alimento fundamental. En particular, la especie Atta vollenweideri, que habita en la región chaqueña (en las provincias de Chaco, Formosa, Santiago del Estero y Santa Fe), excava en la tierra nidos que tienen entre 6 y 8 metros de diámetro, y 3 o 4 metros de profundidad, formando un montículo externo de unos 80 centímetros de altura. En su interior conviven unos 6 millones de individuos.

Ingenieras avezadas

Pero estas hormigas no solo excavan la tierra, sino que transportan al nido diferentes materiales para reforzar y dar estabilidad a la vivienda. Las técnicas constructivas fueron estudiadas en detalle por Marcela Cosarinsky, bióloga doctorada en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA (Exactas-UBA), que trabaja en colaboración con el doctor Flavio Roces, investigador argentino establecido en Alemania. Parte del trabajo consistió en excavar los nidos para estudiar las galerías y cámaras subterráneas. “Cuando se destapa un nido, de su interior aflora aire caliente y una atmósfera cargada de dióxido de carbono, que proviene sobre  todo de las cámaras donde se cultivan los hongos”, relata Cosarinsky. Por ello, las hormigas construyen torres de ventilación, que se componen de pequeños “ladrillos” que ellas fabrican, a partir de la arcilla, con sus piezas bucales con forma de cuchara.

Además de las observaciones in situ, los investigadores realizaron experimentos en el laboratorio, con nidos artificiales, para indagar de qué modo las hormigas construían las chimeneas.

“Les ofrecimos distintos materiales: arcilla, arena y hasta mostacillas de plástico. Ellas apilaban el material y armaban las torrecitas. Lo interesante fue que, si les dábamos arcilla, construían con arcilla; si les dábamos arena, lo hacían con arena. Pero, si primero les dábamos arcilla y después arena, desarmaban la torre que habían hecho con arcilla e intercalaban la arena, de modo que la construcción resultara más estable y la pared más porosa”, describe Cosarinsky. Una torre hecha solo de arena, o con la base de arena, era menos estable que si se construía intercalando ambos materiales. “Al microscopio se observa que cada granito de arena está rodeado de bolitas de arcilla”, detalla.

Además, esas bolitas de arcilla son huecas en su interior. Así, la construcción avanza rápido, y también se puede desarmar con rapidez. De hecho, las hormigas arman y desarman las chimeneas y orientan las aberturas según la dirección del viento.

Adaptarse al clima

El estudio de la construcción de nidos apunta a entender de qué modo los insectos pueden regular el clima en el interior de la vivienda. “Queremos conocer qué variables son relevantes para los insectos dentro del nido; saber si se protegen de los cambios de temperatura y humedad, o si es importante el control de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono”, afirma Flavio Roces, investigador del Departamento de Fisiología del Comportamiento y Sociobiología de la Universidad de Würzburg, Alemania. Roces es egresado de Exactas-UBA, donde se doctoró bajo la dirección del doctor Josué Núñez, en 1990.

La hipótesis es que las hormigas efectúan reformas en los nidos cuando perciben cambios en el ambiente, y de ese modo pueden mejorar las condiciones en el interior. De hecho, ellas cierran las aberturas de las chimeneas en invierno, ya sea porque el aire es muy frío o muy seco. Por su parte, la porosidad de las paredes de la chimenea mejora el intercambio de gases a través de la estructura.

Al simular lluvia, los investigadores vieron que, si las paredes porosas se compactaban por el agua, después que cesaba de llover las hormigas volvían a abrir el material de la pared que se había compactado, y hacían poros. También volvían a abrir la ventana que había colapsado. Por otra parte, la arcilla es más moldeable cuando está húmeda; y las hormigas aprovechan para hacer reformas que serían imposibles de realizar con la arcilla seca y dura.

Unidos y autoorganizados

Lo cierto es que la conducta de las hormigas se relaciona con las variables del clima. Ahora bien, ¿quién da la orden?, ¿quién dice: “Chicas, hay que tapar las chimeneas porque llueve”, o “Vamos a abrirlas porque aquí abajo no se puede respirar”?

Los humanos estamos acostumbrados a una forma de organización social centralizada y jerárquica. Ya sea en la familia, la universidad o el trabajo, la información circula mayormente en una dirección, de arriba hacia abajo, desde alguien que toma una decisión y ordena actuar, y otros que cumplen el mandato. Además, hay quien controla.

Por ello, tal vez nos asombre que en la colonia no haya un poder central, es decir, nadie dice lo que hay que hacer, pero cada uno sabe cuál es su tarea. Tampoco hay nadie que ejerza un control. No obstante, todo funciona a la perfección.

“Queremos entender cómo coordina sus actividades un grupo de individuos que tienen un acceso limitado a la información y que responden a estímulos percibidos localmente, es decir, cada uno desconoce qué están haciendo los otros miembros de la colonia, cómo están las condiciones ambientales fuera del nido, o cómo son las condiciones climáticas en otras partes dentro del nido. Pero, a pesar de ello, la colonia da una respuesta muy organizada”, explica Roces.

Y compara: “Los insectos sociales, hormigas, abejas, avispas, termitas y abejorros, nos muestran una forma de organización descentralizada, totalmente opuesta a la que nosotros conocemos y con la que nos manejamos habitualmente”, contrapone Roces. Esa forma, al parecer, ha resultado muy exitosa desde el punto de vista de la evolución.

“Es cierto que el número de especies sociales es mucho menor que aquellas que no son sociales, sin embargo, si se consideran los ambientes que han colonizado, el número de individuos de cada colonia, y la cantidad de colonias, se observa el éxito alcanzado por los insectos sociales”, argumenta el investigador.

Así, entender la coordinación que logran las hormigas en ausencia de un poder central puede poner en evidencia formas alternativas de cómo organizar una respuesta en un grupo.

¿Quién lava los platos?

La clave de toda organización social reside en la comunicación, y entre los insectos sociales hay formas sencillas pero variadas; muchas de ellas consisten en huellas químicas (feromonas). Ahora bien, Roces, junto con otros investigadores, encontró que las hormigas cortadoras producen una vibración con su cuerpo que les sirve como medio de comunicación a la hora de encarar reformas en los nidos.

Pero ¿alguien inicia la comunicación? Al parecer, se trata de responder a un estímulo, y algunos responden antes que otros. “En cualquier grupo hay diferencias entre los individuos y entre los umbrales de respuesta de cada uno ante el mismo estímulo. El que tiene el umbral más bajo es el que primero actúa”, explica Roces.

Y hace una analogía apelando a la costumbre de los estudiantes en Europa de vivir en departamentos compartidos. Cada uno tiene su habitación, y hacen un uso común de la cocina y el baño. Esa convivencia requiere una organización para que cada uno contribuya con tareas como cocinar o lavar los platos. Normalmente, se hace un listado con los nombres, las tareas y las fechas, estableciendo, por ejemplo, quién lava los platos tal día de la semana.

“En las colonias de hormigas, los trabajos se organizan de otra forma. Las hormigas que ’lavan los platos’ serían aquellas que tienen el umbral más bajo, es decir, que no aguantan ver los platos sucios. Así, resulta que siempre serán los mismos individuos los que hagan esa tarea”, compara el investigador.

De ese modo, los que tengan el umbral más alto nunca van a tener oportunidad de lavar los platos, porque siempre va a haber otros que lo hagan antes. Se produce así una división del trabajo “automática” entre los que lavan y aquellos que no lavan. El estímulo tendría que ser muy intenso para que los que tienen el umbral muy alto se pusieran a lavar los platos. Entonces, en una colonia, la división de tareas depende de una diferencia de umbrales entre los individuos.

En cuanto a la construcción del nido, si la situación exige que haya que hacer reparaciones, aquellos que tienen un umbral de respuesta más bajo serán los primeros que empiecen a trabajar y que llamen a otros. Así se organiza una situación sin que nadie en particular formule una orden. Así funciona una organización descentralizada y autoorganizada.

¿Hay hormigas haraganas? “En una colonia de hormigas, todos los miembros se benefician por el resultado común. A nadie le conviene engañar, porque sería perjudicial para el conjunto”, explica Roces.

Semillas a la carta

En el desierto del Monte, en la provincia de Mendoza, además de hormigas cortadoras, hay una veintena de especies que se alimentan de semillas. El grupo de investigación que dirige Javier López de Casenave, investigador del Departamento de Ecología, Genética y Evolución de Exactas-UBA, se dedica a estudiar la interacción entre las plantas y varias especies de hormigas que son exclusivamente granívoras, en particular las del género Pogonomyrmex.

“Nos interesa saber qué efectos podrían tener sobre las plantas cuyas semillas consumen. Y cómo varía el comportamiento de las hormigas con los cambios estacionales y la mayor o menor abundancia de semillas”, explica López de Casenave.

Las hormigas cosechan semillas, y las almacenan en el nido, en cámaras especiales. De este modo pueden disponer de alimento todo el año, más allá de la época de cosecha.

En este género, los individuos no presentan diferencias morfológicas según las actividades que realizan. Es más, las mismas obreras cambian de tarea con el tiempo. “En algunas especies se vio que los individuos, con la edad, tienden a hacer tareas distintas”, dice López de Casenave. Salir a forrajear parece ser la última tarea de las obreras en su vida. “Algunos autores piensan que las hormigas más viejas tienen más experiencia para manejar la información y para enfrentar el riesgo de salir al exterior”, explica. Mientras las más viejas salen a buscar semillas, otras se ocupan de cuidar las larvas y los huevos, atender a la reina, mantener las semillas en los granarios y hacer la limpieza, entre muchas otras tareas.

Los investigadores intentan saber si la disposición espacial de las semillas en el terreno (si están dispersas o agrupadas) afecta la forma de hacer la recolección. “Lo que observamos es que algunas de estas hormigas cambian la estrategia. Si el alimento está disperso, forrajean en forma individual. Pero si las semillas están concentradas, cambian de táctica, y se organizan en columnas, logrando mayor eficiencia en la recolección”, indica.

Esos cambios en las estrategias de reclutamiento a la hora del refrigerio tienen que ver con la comunicación de las obreras entre sí. En este caso se trata de señales olorosas que van dejando en el camino y que son reconocidas por las que vienen detrás.

En las hormigas granívoras, como en los insectos sociales en general, no hay un poder central que dé la orden de cómo actuar. “Algunos autores pensaron que la colonia estaba gobernada por la reina, que es la que pone los huevos y genera las obreras. Se creía que las necesidades de la reina y la evaluación que ella haría del ambiente modularían las actividades de la colonia”, señala López de Casenave, y prosigue: “Pero otros autores proponen que la información de primera mano la tienen las obreras”. Éstas tendrían así un rol más relevante, pues son las que interactúan con el ambiente, e influyen en el nido con sus actividades.

Algunas especies de hormigas, cuando hay un cambio ambiental y disminuye la disponibilidad de semillas, modifican la dieta y buscan lo que está disponible, más allá de sus preferencias innatas. “Lo que se observa en el campo es que algunas especies modifican la preferencia, mientras que otras son incapaces de cambiar”, sostiene López de Casenave.

La gran pregunta que se busca responder con estos estudios es qué efectos recíprocos tienen las hormigas sobre las plantas al consumir sus semillas, o las plantas sobre las hormigas a través del alimento que les ofrecen.

En última instancia, el estudio de la relación entre plantas y hormigas podría decir algo sobre el funcionamiento de los sistemas naturales. “La pregunta es si en un ecosistema el consumo de los animales modula la productividad de las plantas (los productores), o si ese sistema está modulado de abajo hacia arriba, y lo que les pasa a los productores determina qué pueden hacer los consumidores”, opina el investigador.

Si el sistema está regulado desde abajo, son más importantes los efectos de las plantas sobre los consumidores. Si está regulado desde arriba, tiene más importancia qué hacen los consumidores.

“A lo largo de la historia de la ecología ha habido visiones diferentes. Lo que se ve es que depende de los ecosistemas, no todos funcionan igual”, concluye López de Casenave.

En resumen, estudiar a las hormigas puede decirnos mucho, no sólo acerca de cómo funcionan los ecosistemas, sino también sobre las formas de organización social.

 

Bajo el microscopio

Como los hormigueros se construyen con los materiales que aporta el suelo, Marcela Cosarinsky estudia el suelo, tomando muestras en el área de los hormigueros y luego, bajo el microscopio, analiza su estructura; es lo que se denomina “micromorfología”, y realiza su trabajo en el laboratorio de Edafología, en el Departamento de Ciencias Geológicas de Exactas-UBA. “Las muestras del suelo se impregnan en una resina coloreada, poliéster, y luego se hacen cortes de 30 micrones, que se pueden ver al microscopio. Son microscopios con luz polarizada, que permiten identificar los minerales que componen el suelo”, explica. También se puede observar el tipo de revoque que cubre las paredes del nido, que puede ser de arcilla o de materia orgánica. Por ejemplo, las termitas tapizan las paredes con excrementos. “El revoque cumple la función de mantener la humedad”, señala.

 

Clases sociales

Las colonias de hormigas se componen de una reina y las operarias estériles (jardineras, cortadoras, cargadoras, escoltas y soldados) que son los habitantes permanentes en el nido. Una vez al año se producen hembras fértiles (futuras reinas) y machos alados, que podrán dar origen a nuevas colonias. Las reinas son las únicas hembras fértiles, y los machos son todos fértiles, y su principal función es aparearse. La reina crea el hormiguero y multiplica la colonia. Puede vivir hasta 30 años, y a su muerte la colonia desaparece. Las hormigas soldado se encargan de defender el nido. Las jardineras cuidan los hongos y alimentan la colonia. Las exploradoras, las cortadoras y las cargadoras se ocupan de ir en busca de comida. Cada una tiene diferente función: las exploradoras buscan la fuente de comida, las cortadoras cortan las plantas y las cargadoras acarrean los pedazos de las plantas hasta el nido.

Tags: , , , ,
  • Compartir por correo
  • Imprimir este artículo
  • Add to Delicious!
  • Digg it!
  • Tweet This!
  • Share on Facebook
  • Compartir con:

Los comentarios están cerrados.