Formiche

Come gli altri insetti, le formiche hanno il corpo diviso in tre parti: capo, torace e addome. Tra torace e addome c’è il peziolo, un restringimento del corpo. 

Hanno 6 zampe e apparato masticatore costituito da due robuste mandibole in grado di spezzare e trasportare nutrimenti, ma hanno anche funzione di difesa e offesa.

Esse si trovano nel capo e alla loro base ci sono dei condotti di particolari ghiandole che secernono una sostanza che, mescolata con il legno, forma il “cartone” utilizzato da alcune specie per costruire il formicaio.

Le antenne hanno una parte basale costituita da scapo e pedicello e una parte flessibile, detta funicolo che hanno funzione di percezione e comunicazione. Nelle antenne ha sede l’organo di senso più sviluppato nelle formiche, ovvero l’olfatto: esse sono molto importanti perché aiutano la formica a interagire con il mondo esterno e percepire le sensazioni più comuni e utili alla vita perché gli occhi non danno sensazioni precise.

Nel torace sono presenti le ali tipiche del maschio e della regina quando compiono il volo nuziale.

Nell’addome, invece, hanno sede gli organi riproduttori, ghiandole secernenti sostanze tossiche o irritanti come l’acido formico, ghiandole odorose e ripugnanti, a volte un aculeo e organi stridulanti, che per sfregamento emettono suoni.

Le dimensioni di una formica variano in base a tre elementi: specie, sesso e casta di appartenenza.

• Le operaie hanno dimensioni variabili da 1 a circa 30 mm. Le operaie hanno anche un capo grosso e robusto con occhi piccoli e mandibole forti, ma meno sviluppate di quelle dei soldati. Le operaie e i soldati differiscono poi perché i secondi hanno un capo molto più grosso.
• Le regine sono più grandi delle operaie e in alcune specie possono raggiungere anche i 6 cm. Esse, poi, sono più grandi e sono provviste come i maschi di ali che perdono, tuttavia, dopo l’accoppiamento.
• I maschi sono in genere piccoli, sempre provvisti di ali e hanno occhi molto sviluppati; il loro torace è più grande, mentre le tre paia di zampe sono piccole.
• In quasi tutte le specie, le operaie sono prive di ocelli, mentre regine e maschi ne sono spesso muniti.

Il ciclo di vita delle formiche passa attraverso 4 stadi:

1. uova
2. larva
3. pupa
4. adulto

Il ciclo si completa circa in un mese sempre a seconda della specie.

La vita di ogni formica inizia dallo stadio di uovo. Di solito le uova dentro le camere di un formicaio non sono tenute separate ma in piccoli pacchetti: dopo un periodo di incubazione le uova diventano larva e solo in questa fase si nutrono di insetti. Mentre le larve sono ancora piccole sono tenute come le uova in pacchetti, mentre le  larve di grandi dimensioni sono tenute a parte.

Poi arriva lo stadio di pupa: nella forma pupale, dopo lo stadio larvale, si possono notare i resti dello sviluppo accumulati nel corpo della larva e si può notare come un piccolo punto nero. In alcune specie  prima dell’ultimo stadio finale la larva fila un bozzolo in cui si racchiude, mentre in altre la larva muta tranquillamente in pupa senza filare un bozzolo.

Volo nuziale e determinazione del sesso delle formiche

Dalle uova deposte dalla regina si svilupperanno anche delle formiche alate, ovvero i maschi e nuove regine. Queste formiche voleranno e compiranno il cosiddetto “volo nuziale”, andando così a formare nuovi formicai, mentre i maschi dopo l’accoppiamento moriranno. Le nuove regine perderanno le ali e incominceranno a deporre le loro prime uova.

Nelle formiche, l’apparato riproduttore è sviluppato in tutti gli individui, anche se, nelle operaie, è atrofizzato e non consente la riproduzione sessuata. Un particolare meccanismo di determinazione del sesso, detto aplodiploidia, determina che “tipo” di formica nascerà: le femmine si sviluppano a partire da uova fecondate, mentre i maschi nascono da uova non fecondate. Per regolare la fecondazione delle uova, la regina sfrutta una sacca particolare posta nella parte posteriore dell’addome, detta spermateca.

Anche le operaie in casi estremi possono deporre uova e fondare nuove colonie: le uova che vengono deposte si sviluppano per partenogenesi telitoca, quindi senza bisogno di fecondazione.

Tutte le formiche sono sociali e le varie specie sono polimorfiche. Vi sono due caste femminili principali:

• quella riproduttrice, costituita dalla regina;
• quella delle operaie.

In molte specie di formiche le operaie sono monomorfiche, mentre in altre specie si riconoscono sottocaste distinte, chiamate, a seconda delle loro dimensioni, operaie minori, medie e maggiori.  Esse sono sempre prive di ali, mentre le regine sono dotate di ali che vengono tagliate dopo l’accoppiamento, come succede anche per i maschi che muoiono subito dopo.

Il polimorfismo, nelle formiche, si associa al polietismo; per la regina è previsto il solo compito di produrre le uova, mentre tutti i rimanenti compiti sono svolti dalle operaie. Nel caso di specie con operaie monomorfiche, si può verificare un polietismo temporale o di età, nel quale gli individui più giovani si occupano di attività all’interno del nido, mentre quelli più vecchi escono per foraggiare.

Nelle specie con casta polimorfica, la sottocasta con mandibole più sviluppate assume, di solito, un ruolo difensivo, i soldati.

Nelle operaie di alcune formiche, per esempio nelle formiche di fuoco (genere Solenopsis), gli ovari sono ridotti e la sterilità è irreversibile. In altre specie, le operaie hanno ovari funzionali e possono produrre, o contribuire a produrre, la prole maschile, deponendo uova aploidi, quindi quelle non fecondate.

In alcune specie, se viene rimossa la regina, la colonia continua a produrre femmine riproduttrici dalle uova deposte in precedenza dalla regina e i maschi dalle uova deposte dalle operaie.

In alcune specie di formiche, l’attività inibitoria operata dalla regina nei confronti delle operaie per quanto riguarda la riproduzione è sorprendente. La potenzialità riproduttiva di una colonia matura, che può contare fino a mezzo milione di operaie distribuite fra numerosi nidi, viene controllata e repressa da una singola regina attraverso feromoni inibitori.

In realtà, le operaie producono prole maschile all’interno di nidi che si trovano collocati al di fuori del raggio d’azione della regina. Le regine impediscono alle operaie di riprodursi, ma possono permettere loro anche di produrre uova trofiche, cioè uova speciali usate come alimento per la regina stessa o per le larve. In questo modo, essa non solo controlla e reprime l’attività riproduttiva, ma dirige una buona parte delle proteine della colonia verso la sua prole.

La differenziazione delle caste avviene principalmente per via trofogenetica, cioè è determinata dall’alimentazione, dipendendo dalla qualità e dalla quantità di cibo ricevuto dalle larve. Una dieta ricca di proteine promuove la differenziazione di una femmina riproduttrice, mentre una dieta meno ricca, più diluita, produce formiche operaie.

La regina, di solito, impedisce indirettamente lo sviluppo di femmine riproduttrici, influenzando il comportamento trofico delle operaie nei confronti delle larve che hanno ancora la potenzialità di trasformarsi in regine.

Nel genere Myrmica, le femmine riproduttrici prendono origine da larve di grosse dimensioni, che si sviluppano lentamente: così, stimolando uno sviluppo rapido e una metamorfosi precoce delle larve più piccole, o privando di cibo e irritando a morsi le larve più grandi per accelerarne lo sviluppo, è possibile indurre il loro differenziamento in operaie.

Quando svanisce l’influenza della regina, sia per l’aumento dimensionale della colonia, sia perché i feromoni repressivi non riescono a circolare bene nel nido, è possibile che nuove femmine fertili si sviluppino nelle aree più lontane dalla regina. Le nuove riproduttrici, che nasceranno alate, maturano e rimangono nel nido sessualmente inattive finché le condizioni esterne non sono favorevoli per compiere il volo nuziale e l’accoppiamento.

Nella differenziazione delle caste interviene anche l’ormone giovanile. Esso tende a indurre lo sviluppo in regina durante lo stadio di uovo e le fasi larvali, mentre induce la produzione di individui maggiori se la larva si è già differenziata in operaia.

Nelle formiche, l’apparato riproduttore è sviluppato in tutti gli individui, anche se, nelle operaie, è atrofizzato e non consente la riproduzione sessuata. Un particolare meccanismo di determinazione del sesso, detto aplodiploidia, determina che “tipo” di formica nascerà: le femmine si sviluppano a partire da uova fecondate, mentre i maschi nascono da uova non fecondate. Per regolare la fecondazione delle uova, la regina sfrutta una sacca particolare posta nella parte posteriore dell’addome, detta spermateca.

Anche le operaie in casi estremi possono deporre uova e fondare nuove colonie: le uova che vengono deposte si sviluppano per partenogenesi telitoca, quindi senza bisogno di fecondazione.

Una  colonia viene fondata quando una formica regina, dopo essersi accoppiata, taglia o le vengono tagliate le ali e sverna, chiusa all’interno di un piccolo nido appena scavato dal quale non si muoverà mai più. In primavera, la regina depone qualche uovo e nutre le larve rigurgitando cibo dalle riserve che ha accumulato nel suo corpo.

Le colonie accrescono lentamente finchè non si accresce un po’ il numero delle operaie. Possono addirittura passare anni prima che un nido di nuova fondazione cominci a produrre individui riproduttori.

È piuttosto diffuso il comportamento, noto come pleiometrosi, che comporta la fondazione di una colonia da parte di più regine. In questo caso i nidi con più regine possono persistere come colonie poliginiche, anche se più comunemente si instaura una monoginia per dominanza di una singola femmina, conseguente, di solito, allo sfarfallamento della prima covata di operaie. I nidi poliginici sono spesso in rapporto con lo sfruttamento di risorse effimere o di risorse durature ma irregolarmente distribuite sul territorio.

I formicai sono delle vere e proprie città sotterranee composte da un intricato complesso di stanze e cunicoli.

Esistono zone deputate all’allevamento della prole con le operaie che raccolgono le uova prodotte dalla regina e le spostano in differenti ambienti al variare del tempo trascorso dalla deposizione.

Ci sono formiche operaie con il compito di nutrici che si dedicano al nutrimento delle larve e al loro spostamento da zone più calde o più secche per farle crescere al meglio finchè non diverranno pupe e poi adulti.

Nel formicaio si trovano poi stanze costruite per l’accumulo di cibo o per la coltivazione e/o allevamento di funghi, afidi e altri artropodi. Infatti ci sono camere dedicate per esempio all’allevamento di afidi e cocciniglie che producono la melata, una sostanza zuccherina di cui le formiche ne vanno ghiotte. Ci sono camere per l’allevamento di funghi utili come alimenti per passare l’inverno o camere dove viene depositato del frumento, dove delle formiche dette mietitrici, tagliano il germoglio per impedire che il seme si sviluppi. In genere queste camere sono areate e asciutte come essiccatoi.

Sono presenti anche stanze dove ci sono delle formiche immobili che producono un tipo di miele che cedono alle operaie che a loro volta lo usano per nutrire la regina.

Infine sono presenti camere dedicate esclusivamente alla regina nel centro del nido, o in prossimità delle aperture per l’esterno per quanto riguarda invece le operaie soldato.

In tutto il formicaio si spostano le cosiddette “spazzine” che mantengono pulito il nido trasportando gli individui morti per evitare che possibili malattie si sviluppino nella colonia determinandone la morte.

Per mantenere questa complessa organizzazione, precedentemente descritta nei suoi aspetti più generali, le formiche hanno bisogno di metodi di comunicazione tra individui della stessa specie e non, per comunicare sia con l’ambiente interno al nido, sia con il mondo esterno.

La forma di comunicazione si basa prevalentemente sull’utilizzo di feromoni: queste sostanze bio-chimiche hanno diversi scopi. Di seguito alcuni esempi.

Esistono feromoni di inibizione, usati dalla regina per non permettere alle operaie di poter generare una prole.

Feromoni di traccia sono usati soprattutto per la ricerca di cibo. Una formica, una volta trovata una fonte di cibo, comincia a marcare il percorso seguito, permettendo ad altre operaie di poterlo seguire e a loro volta di rimarcare il percorso per rendere la traccia più “evidente” per altri membri della colonia. Quando la fonte è esaurita, il percorso non viene più tracciato e le formiche non si spostano più in quella direzione. Questo tipo di feromone viene utilizzato anche per marcare nuovi percorsi nel caso compaiano degli ostacoli, trovando così una via alternativa.

Ci sono feromoni di allarme e difesa utili per proteggere la colonia in caso di pericoli.

Inoltre anche dall’esoscheletro delle formiche vengono rilasciati ormoni che danno un caratteristico odore alla colonia, con lo scopo di riconoscersi. Alcune specie di formiche “parassite” si introducono nei nidi per uccidere la regina e prendere da essa l’odore della colonia, di modo che possa poi deporre le sue uova e sostituire la prole della regina con la sua. Altre formiche si introducono in altri nidi per sottrarre le larve e riportarle nei rispettivi nidi per formare le cosiddette schiave, che una volta impregnate dell’odore della nuova colonia ne rimarranno fedeli.

Le formiche possono “sentire” anche feromoni di altri artropodi. Per esempio, alcuni bruchi rilasciano dei feromoni che ingannano le formiche che li scambiano per loro larve: una volta portati nel nido essi si nutriranno delle larve di formica che troveranno.

Oltre ai feromoni, le formiche comunicano fra loro o con il mondo esterno attraverso l’olfatto, come per esempio l’interazione formica-afide/cocciniglia per procurarsi la melata, o anche attraverso vibrazioni e tatto.

È interessante anche il fatto che le formiche possono cooperare con altri artropodi come termiti, ma anche altri animali e vegetali per trarne reciproci vantaggi a scopo per lo più di difesa, foraggiamento e propagazione, per esempio di semi nel caso di vegetali. Le stesse formiche possono essere utilizzate da nematodi parassiti che alterano i comportamenti o la colorazione delle formiche per renderle facili prede di uccelli e altri animali così da poterli parassitizzare.

Le formiche interagiscono praticamente con innumerevoli forme di vita compreso l’uomo. Egli molto spesso e involontariamente fornisce luoghi per la nidificazione, come un banale marciapiede, e soprattutto fornisce fonti di cibo molto gradite, come per esempio in un industria alimentare. Inoltre le formiche possono creare danni a livello strutturale, provocando danni anche a livello economico e di immagine.