profielwerkstuk

[musmusculus]

Hallo!
Wij zijn gefascineerd door mieren en gaan daarom daarover ons profielwerkstuk doen. Met name het mierenzuur dat ze produceren vinden we heel interessant, we zouden daarover bijvoorbeeld graag willen weten of de concentratie daarvan verandert door de vochtigheid en warmte. De maanden dat we ze gaan onderzoeken is augustus tot december. Een echte mierenhoop is daarom geen optie omdat de mieren daarin dan niet actief zijn. Daarom lijkt het ons een goed plan om ze te gaan houden. Ik heb gelezen dat de Lasius niger de ideale mierensoort is voor beginners. Maakt die ook mierenzuur aan? En is die ook makkelijk te gebruiken bij andere soorten proefjes, zoals voedselstrategieen?
Alvast hartelijk bedankt voor de hulp!
Lisa & Margreet

[Phantom]

Formica spp. (F.rufa, F.fusca etc) staan bekend om hun productie van mierenzuur (formic acid, naam duidt al aan waar het vandaan komt). L.niger ben ik niet van op de hoogte of zij echt in grote mate mierenzuur aanmaken, ik heb het nog nooit geroken. Nadeel van al deze soorten, inclusief L.niger, is dat ze allemaal een winterslaap houden. Behalve F.fusca zijn ook alle inheemse Formica soorten beschermd en mogen niet in gevangenschap worden gehouden.

Veel Camponotus spp. maken ook mierenzuur aan en Camponotus vagus is relatief gemakkelijk te houden en houdt een korte winterrust. Echter, de koloniegroei is langzaam en het is een exoot, dus je zal er meer moeite voor moeten doen om zo'n kolonie te bemachtigen en onderhouden (temperatuur, vochtigheid).

Hoe zou je de concentratie mierenzuur willen meten?

[musmusculus]

Bedankt voor je reactie!

Is het niet mogelijk om die winterslaap uit te stellen door hun verblijf warmer te houden?
Op http://www.world-of-ants.com werd aangegeven dat zowel Formica Fusca als Camponotus Vagus van eind november tot februari winterslaap houden. Dat is niet heel erg, we hebben dan alsnog 2 maanden om ze te onderzoeken. Of duurt het heel lang voor ze gesettled zijn?
Ik denk dat Formica Fusca dan de beste optie voor ons is omdat we nog geen ervaring hebben met mierenhouden.

Mijn broer is scheikundige en heeft een apparaat om de concentratie van het mierenzuur te meten.

[Phantom]

Winterslaap kan je wel uitstellen door de temperatuur hoger te houden, maar dit komt niet ten goede van de kolonie. Sommige soorten raken ongeacht de temperatuur nog steeds in een staat van verminderde activiteit.

Reken er op dat twee maanden erg kort is om een kolonie te laten groeien en er tests op te doen; een kolonie groeit de eerste paar jaar exponentieel (bijvoorbeeld: 100, 1000, 10000), daarna zal de groei afvlakken en produceren ze ook geslachtsdieren. Dat betekent dat je de eerste twee maanden misschien de eerste generatie nieuwe werksters zal zien, maar niet verder komt dan die enkele werksters.

Zelf ben ik ook chemicus, ik weet dat er methoden zijn om mierenzuur te detecteren en quantificeren, maar heb je er al over nagedacht hoe je dat zou willen doen? Daarmee bedoel ik de werkwijze, niet de apparatuur.

[musmusculus]

Oke... Wat zou je me dan aanraden? Is het een optie om een kant-en-klare kolonie te kopen? Want aan alleen werksters heb ik dus niets..

Nou, ik was van plan om het met een tissue op te vangen en dan de tissue in een bepaalde hoeveelheid water te leggen zodat het zuur in het water gaat. Daarna kijken we in welk mierenzuurwater het meeste mierenzuur is.

[Phantom]

Kant en klare kolonies zijn ongetwijfeld te koop. Zelf heb ik er geen, maar wie weet iemand anders op dit forum. Anders kan je ook kijken naar webshops als antstore of ants kalytta, maar dan betaal je de topprijs.

Je methode is erg foutgevoelig, ik zou daar op z'n minst een flinke statistische analyse bij verwerken.

[Lvet]

Die methode gaat inderdaad niet werken, zelfs niet met een statistische toetsing: de ene keer zul je namelijk meer mierenzuur opvangen in de tissue dan de andere keer en dit in water oplossen, wat dan de oorzaak van de variatie in concentratie zal zijn (in plaats van de door jullie gekozen variabelen als oorzaak).

Je moet een methode ontwikkelen waarbij je iedere keer kan meten hoeveel mierenzuur je opvangt en deze eventueel daarna verdunnen voor de meting. Je broer heeft vast wel een (micro)pipet of iets dergelijks beschikbaar, nu hopen dat je genoeg mierenzuur kan verzamelen om daarmee een meetbare hoeveelheid te kunnen pipetteren. Op deze manier maakt het ook niet uit als je de ene keer meer opvangt dan de andere keer, het gaat immers om de concentratie en die kun je berekenen als alle volumes bekend zijn.

Ik ben erg benieuwd in ieder geval, het is niet onmogelijk, maar ik ben benieuwd hoe je mierenzuur gaat opvangen bij de mieren.

[Phantom]

Concentratie kan je berekenen aan de hand van gaschromatografie, maar ik denk dat het beter te testen is door een aantal mieren op te offeren per test, hoe cru het ook is. Mierenzuur is vluchtig en opnemen op een tissue en vervolgens oplossen zal helaas veel verlies dus storing betekenen. Als je de mier in het water "oplost", dan zal je al het mierenzuur oplossen en een beter verantwoorde meting doen. Maar ik denk niet dat je zo ver wilt gaan om de mieren op te offeren. Bovendien zal het lastig zijn een mier te pakken te krijgen zonder dat deze al zuur spuit.

[Lvet]

Als je een mier in het water 'oplost', dan is de concentratie in dit water toch afhankelijk van de hoeveelheid mierenzuur die de betreffende werkster geproduceerd heeft? Dat zegt niets over de concentratie van het mierenzuur zelf. Alleen als je mierenzuur direct uit de mier op de gaschromatograaf brengt, maakt het volume niet uit omdat de concentratie bepaald wordt. Maar als je eerst een onbekende hoeveelheid mierenzuur gaat verdunnen in water en het daarna op de gaschromatograaf brengt, heb je zelf de concentratie veranderd door te verdunnen. Dus wil je oplossen in water, moet je weten hoeveel mierenzuur je in oplossing brengt. Wacht, of vergis ik me nu? Maakt het water niets uit omdat alleen vluchtige verbindingen op de gaschromatograaf gemeten worden? Maar dan nog is de hoeveelheid mierenzuur die je meet, afhankelijk van hoeveel de mier geproduceerd heeft. En weet je nog niet wat de concentratie in de mier was.

[Phantom]

Ah, ik begreep dat ze gewoon wilden aantonen hoeveel mierenzuur de mieren bevatten. Water heeft ook een uitslag op de GC, maar je kan deze er uit filteren door een blanco-run te doen. Maar waarschijnlijk is het mierenzuur in mieren ook deels verdund met water, dus dat schiet niet erg op.

[Lvet]

Ze hebben wel een moeilijke onderzoeksvraag gekozen zeg. Maar wel een erg interessante. Zouden de topicstarters meer kwijt willen over het onderzoek? Willen ze inderdaad concentraties of juist hoeveelheden bepalen? Hoe zijn ze hierop gekomen, is er een aanleiding (in de literatuur) om te denken dat vocht en warmte invloed hebben op de concentraties mierenzuur?

[musmusculus]

@Phantom Ik ben er vrij zeker van dat de mieren verdund mierenzuur in zich hebben, omdat het zuur zeer corrosief is.

Dat het zo vluchtig is, is inderdaad een probleem. Maar ik denk dat dat zich gaanderweg wel zal oplossen, desnoods bepaal ik iets anders, de PH waarde bijvoorbeeld. Het is nu vooral belangrijk om de juiste mierensoort somehow te pakken te krijgen..

@Lvet Op vakantie heeft een boswachter laten zien dat mieren dat zuur produceren. Hij tapte op de hoop en toen hij zijn hand erboven hield zag ik het omhoog spuiten. De boswachter vertelde ook dat zijn oma vroeger haar zakdoek op een mierenhoop legde als ze verkouden was en het zuur hielp haar neus te openen. Ons leek dit een interessant onderwerp omdat wij niets wisten van mierenzuur en wij mieren ook heel leuk vinden.

We weten nog niet of warmte en vochtigheid ook echt een resultaat zullen hebben, mij lijkt het wel logisch. Ik vind het juist motiverend dat het nog niet bekend is (of althans, dat ik het nog niet gevonden heb). En als we niets daarmee vinden kunnen we ook wat anders testen met het mierenzuur, dat zien we dan wel. We wilden in de eerste plaats de concentraties berekenen, wat nu wat lastig lijkt door de vluchtigheid ervan. Op de hoeveelheden waren wij niet gekomen omdat wij aan het oplossen van mieren niet gedacht hadden en ik denk niet dat dat zal varieren. Maar misschien wel! En de PH bepalen is ook interessant. Ik denk dat er heel veel mogelijkheden zijn als er iets niet gaat lukken.

[Lvet]

Vluchtigheid is geen probleem als je zorgvuldig werkt. Het belangrijkste is dat je een cupje mierenzuur kan verkrijgen en een bekende hoeveelheid kan pipetteren. Dan is de concentratie makkelijk te bepalen.

Nu je het over de pH hebt; kun je de concentratie niet berekenen als je de pH weet? Gewoon de pH bepalen en dan met de evenwichtsconstante de concentratie berekenen. Alleen is dit wel minder nauwkeurig dan instrumenteel de concentratie bepalen.

[Phantom]

Is een zuur alleen corrosief als het in oplossing is met water? Zuiver mierenzuur trekt ook water aan, waardoor dit effect later kan optreden. Echt corrosief zou ik het zuur niet willen noemen, het is vergelijkbaar met azijnzuur. Overigens is mierenzuur redelijk giftig, ik zou het dus niet gebruiken tegen een verkoudheid, maar dat terzijde.

De pH van 100% en 50% mierenzuur zal elkaar niet veel ontlopen.

[musmusculus]

@Lvet, met een evvenwichtsconstante lijkt me dat inderdaad heel goed te doen! En we kunnen ook allebei doen, om te kijken of we goed zitten.

@Phantom, Hoezo zullen de PHwaarden niet niet zoveel van elkaar verschillen? Omdat het te zuur is?


Er is iemand die ons Formica Fusca mieren heeft aangeboden. Hoeveel raden jullie aan om te nemen, om een goede hoeveelheid zuur te kunnen krijgen?

Gisteren kwam ik trouwens op weg naar het strand een enorme mierenhoop tegen, die ook het zuur produceerden. Helaas had ik geen tissue mee om het op te vangen of iets dergelijks. Weet er iemand vanaf wanneer deze rode bosmieren in winterslaap gaan? En zijn ze er dan helemaal niet meer, of zijn ze dan gewoon wat minder actief?

[Floris]

Weet er iemand vanaf wanneer deze rode bosmieren in winterslaap gaan? En zijn ze er dan helemaal niet meer, of zijn ze dan gewoon wat minder actief?

Ze zijn minder actief, afhankelijk van de temperatuur. Bij vorst komen ze helemaal niet buiten.

[Phantom]

@Phantom, Hoezo zullen de PHwaarden niet niet zoveel van elkaar verschillen? Omdat het te zuur is?

Probeer maar de pH van 99% mierenzuur, 50% mierenzuur en 1% mierenzuur uit te rekenen. De pK_a van mierenzuur = 3.77

[Lvet]

Phantom heeft gelijk. Hoewel de 'pH-range' breed genoeg is tussen 1% en 99%, zullen de concentraties in de mieren niet zodanig verschillen dat er een goed meetbaar pH-verschil is. Je bent dus toegewezen aan een nauwkeurigere instrumentale bepaling.

[musmusculus]

Zal een aantal van 50 werksters genoeg zijn?

Weet er iemand vanaf wanneer deze rode bosmieren in winterslaap gaan? En zijn ze er dan helemaal niet meer, of zijn ze dan gewoon wat minder actief?

Ze zijn minder actief, afhankelijk van de temperatuur. Bij vorst komen ze helemaal niet buiten.

Maar werkt dat ook zo bij mieren die een hoop maken van naalden? Gaan die dan in de hoop zitten als het vriest of zoeken ze iets anders op? Want een hoop vind ik best wel 'buiten'...

@ Lvet en Phantom, In mijn binas staat een pKz waarde van 3,77, is dat hetzelfde als jouw pKa waarde? Daarbij hoort een Kz waarde van 1,8 x 10^-4.
Ik zal morgen gaan kijken of ik wat mierenzuur kan winnen bij de mieren bij de duinen.

[Lvet]

Ik kan helaas geen antwoord geven op je vraag van hoeveel werksters er nodig zijn. Ik weet niet wat één mier kan produceren. Wat je moet doen is even met je broer overleggen welke volumes hij nodig heeft om een meting te kunnen verrichten. Daarna kijken hoeveel metingen je wil verrichten (variabelen, duplo?). Bereken de volumes die je in totaal nodig hebt en bepaal aan de hand daarvan hoeveel mieren je nodig hebt. Misschien kan dan intussen iemand je vertellen wat een mier aan volume produceert.

[Floris]

Maar werkt dat ook zo bij mieren die een hoop maken van naalden? Gaan die dan in de hoop zitten als het vriest of zoeken ze iets anders op? Want een hoop vind ik best wel 'buiten'...

Jazeker, dat zijn Rode Bosmieren. Binnenin de hoop, of onder de hoop onder de grond blijft het warm genoeg om niet te vriezen.

[Phantom]

Zal een aantal van 50 werksters genoeg zijn?

Weet er iemand vanaf wanneer deze rode bosmieren in winterslaap gaan? En zijn ze er dan helemaal niet meer, of zijn ze dan gewoon wat minder actief?

Ze zijn minder actief, afhankelijk van de temperatuur. Bij vorst komen ze helemaal niet buiten.

Maar werkt dat ook zo bij mieren die een hoop maken van naalden? Gaan die dan in de hoop zitten als het vriest of zoeken ze iets anders op? Want een hoop vind ik best wel 'buiten'...

@ Lvet en Phantom, In mijn binas staat een pKz waarde van 3,77, is dat hetzelfde als jouw pKa waarde? Daarbij hoort een Kz waarde van 1,8 x 10^-4.
Ik zal morgen gaan kijken of ik wat mierenzuur kan winnen bij de mieren bij de duinen.

pK_a is Engels (a = acid). pK_z is Nederlands (z = zuur). Dus pK_a = pK_z.

[Mika]

Hoewel ik het een leuk onderwerp vind, vind ik de opzet toch verkeerd.

Mierenzuur heeft een duidelijke functie, als wapen. Bovendien is het zeer duur om aan te maken. Er is een enorme range in aggressie bij de mieren die het aanmaken. Tussen bosmieren onderling is er ook al een groot verschil. Bovendien zullen de onderzochte variabelen maar weinig invloed hebben.

Bosmieren gaan tegen september in winterrust, of het nu 30°C buiten is of niet.

[musmusculus]

Gisteren heb ik geprobeerd om wat mierenzuur op te vangen met een tissue, maar dat is niet zo goed gelukt. Het was te vluchtig en volgens mij hebben de mieren nooit echt de tissue aangevallen, maar meer geprobeerd om hem te verwijderen. (wat één hoop ook is gelukt) Daarnaast vond mijn neus het ook niet zo fijn, maargoed.
Mijn broer zegt maar enkele druppels nodig te hebben om de pH en concentratiemetingen te verrichten. Ik ga het nog een keer proberen met een koffiefilter omdat me die wat dunner lijkt en je de verkleuring ook heel goed ziet en die dan meteen in een zakje doen. En als dat ook neit lukt ben ik bang dat de offering van enkele mieren de enige oplossing is.


@ Mika, Het onderzoeken van de bosmieren zal waarschijnlijk geen vervolg hebben, omdat het mislukt is. De manier van opvangen moeten we nog verbeteren, maar als dat er eenmaal is zullen we er allerhande test mee kunnen doen. Ik begrijp dat de verschillen misschien te klein zullen zijn bij deze variabelen. Maar we kunnen het in ieder geval proberen, toch?
Weet wel dat het 'maar' een profielwerkstuk is, en dat de concentratie en pH ontdekkken van het mierenzuur ook al heel wat is.

[Mika]

Kijk eens of je deze artikels ergens kan bemachtigen:

[Quantitative data on the secretion of formic acid by ants].
R R STUMPER. C R Hebd Seances Acad Sci 234(1):149-52 (1952) PMID 14926137

[Secretion of formic acid by ants].
R R STUMPER. C R Hebd Seances Acad Sci 233(19):1144-6 (1951) PMID 14896548

En volgens de info die ik gevonden heb, blijkt warmte inderdaad de belangrijkste parameter, maar...

[musmusculus]

Wow Mika, dat ziet er heel goed uit! Bedankt zeg!!
Morgen gaan we proberen of we wat kunnen meten met pHstrookjes.