נמליים

הראש

הראש של הנמלה מכיל הרבה אברי חישה. כמו רוב חרקים, לנמלים יש עיניים מורכבות שעשויות מהרבה עדשות זעירות שמחוברות ביחד. עיני הנמלה טובות בזיהוי תנועה חדה, אבל לא מאפשרים רזולוציית תמונה גבוהה. יש להם גם שלוש עיניות קטנות על החלק העליון של הראש לגלוי רמת האור והקוטביות. לעומת בעלי החוליות, לרוב הנמלים ראיה נמוכה  עד בינונית וחלק מהמינים התת-קרקעיים עיוורים לחלוטין. עם זאת, לכמה מהנמלים, כגון נמלת הבולדוג האוסטרלית, יש ראייה מצוינת והן יכולות לזהות את המרחק והגודל של אובייקטים שזזים מטר מהם.
שתי אנטנות ("מגששות") מחוברות לראש; איברים מזהים כימיקלים, זרמי אוויר ותנודות; הם גם משמשים כדי לשדר ולקלוט אותות באמצעות מגע. בראש יש שתי לסתות חזקות, הלסתות, משמשות לשאת מזון, לתפעל אובייקטים, לבנות קינים, ולהגנה. במינים מסוימים, כיס קטן (חדר אינפרבוכל) בתוך הפה משמש לאחסון מזון, כדי שזה יוכל להיות מועבר לנמלים אחרות או לזחלים שלהם.

הרגליים

כל שש הרגליים מחוברות למסוסומה ("חזה") ומסתיימות מכופפות לצבתות.

כנפיים

רק לנמלים שמתרבות, המלכות והזכרים, יש כנפיים. מלכות משילות את הכנפיים לאחר מעוף הכלולות, משאירות קטם גלוי, תכונה ייחודית של מלכות. בכמה מינים, נוצרות מלכות בלי כנפיים (ארגטואיד) וזכרים.

מטאסומה (הבטן)

במטאסומה ("הבטן") של הנמלה יש איברים פנימיים חשובים, כולל אלו של מערכת הרבייה, הנשימה (קנה הנשימה), ועל מערכות ההפרשה. לפועלות של מינים רבים שונה מבנה הטלת-ביצים מבנים לעוקץ המשמש להכרעת טרף והגנה על הקנים שלהם.

פולימורפיזם (רב צורתיות)

במושבות של כמה מיני נמלים, ישנם גדלים פיזיים מובהקים בין סוגי קסטות - פועלות, קטנות, בינוניות ופועלות גדולות. לעיתים קרובות, לנמלים גדולות יש ראשים גדולים יותר באופן לא פרופורציונלי, ובהתאמה לסתות חזקות יותר. נמלים כאלו נקראים לפעמים "חיילות" משום שהלסתות החזקות יותר הופכות אותן ליעילות יותר בלחימה, למרות שהן עדיין פועלות שיש להן "חובות".  בדרך כלל הן לא משתנות מפועלת קטנה לבינונית. בכמה מינים, אין פועלות בינוניות, מה שיוצר פיצול חד בין קטנות לגדולות. לנמלים אורגות, למשל, יש חלוקת גודל דו-מצבית מובהקת. כמה מינים אחרים מראים וריאציה רציפה בגודל הפועלות. בין הקטנות ביותר והגדולות ביותר בנמלת הקציר ההודית המזרחית נראה הבדל של כמעט פי-500 במשקל החומר היבש. הפועלות לא יכולות להזדווג; עם זאת, בגלל מערכת הפלודיפלויד לקביעת המין בנמלים, פועלות של מספר מינים יכולות להטיל ביצים לא מופרות ההופכות להיות זכרים הפלואידים פוריים. תפקיד הפועלות עשוי להשתנות עם הגיל שלהם וגם בכמה מינים, כגון נמלת הדבש, הפועלות הצעירות מוזנות עד שהגסטר שלהם נפוחים, ומתנהגים כמו מיכל אחסון מזון חי. פועלות אחסון מזון אלה נקראות רייפלטס. למשל, פועלות רייפלטס האלה מתפתחות בזן נמלי הדבש מירמיקוקיסטוס מקסיקנוס בצפון אמריקה. בדרך כלל הפועלות הגדולות ביותר במושבה מתפתחות לרייפלטס; ואם אלה יוסרו מן המושבה, יהפכו פועלות אחרות לרייפלטס. זה מדגים את הגמישות של הפולימורפיזם הזה. חשבו שפולימורפיזם זה במורפולוגיה והתנהגותן של הפועלות נקבע על ידי גורמים סביבתיים כגון תזונה והורמונים שהוביל לנתיבי התפתחות שונים; עם זאת, נמצאו הבדלים גנטיים בין עובדי הקסטות שונות באסירומירמקס (מין של נמלים חותכי עלים). הפולימורפיזם הזה נגרם על ידי שינוי גנטי קטן יחסית; הבדלים ברמת גן יחיד של סולנופסיס אינויסטה (נמלת האש האדומה) יכול לקבוע אם במושבה תהיה מלכה אחת או מספר מלכות. לנמלה ג'ק הקפצן האוסטרלית (מירמסיה פילודולה) יש רק זוג אחד של כרומוזומים (לזכרים יש רק כרומוזום אחד מכיוון שהם הפלואידים), המספר הנמוך ביותר הידוע עבור כל חיה כלשהי, מה שהופך אותו לנושא מעניין ללימודי גנטיקה והתפתחות ביולוגית של חרקים חברתיים.

מחזור החיים

הנמלה מתפתחת בגלגול מלא: מביצה לזחל, ההופכת לגולם ואחר כך לנמלה בוגרת.
הנמלה מתחילה את חייה כביצה. אם הביצה מופרית, הצאצא יהיה נקבה; אחרת, הוא יהיה זכר (ראו פלואידיות).
בשלב הזחל, הנמלה אינה יכולה לזוז, ונמלים אחרות ("פועלות" במושבה) דואגות להאכיל אותה: הנמלה הפועלת יורקת מזון מהזפק שלה לתוך הפה של הזחל. במינים מסוימים מאכילים את הזחלים גם במזון מוצק שהובא מבחוץ, או בביצים לא-מופרות שהוטלו במיוחד למאכל, ולפעמים גם מוציאים אותן מהקן כדי שיוכלו לאכול טרף שנלכד בחוץ.
סוג התזונה שנותנים לזחלים הוא שיקבע אם הזחל יתפתח, בסופו של דבר, להיות מלכה או פועלת, ואיזה סוג של פועלת.
הזחל משיר את עורו כמה פעמים בתהליך הגדילה שלו, עד שהוא הופך לגולם. הגולם עטוף בעטיפות שאינן צמודות לגופו
זחלים וגלמים צריכים להיות בטמפרטורה קבועה כדי להתפתח כראוי, ולכן הנמלים הפועלות מעבירות אותם לעיתים קרובות מתא לתא בקן.
נמלה הבוקעת מהגולם כפועלת, מתחילה שלב זה של חייה בטיפול במלכה ובזחלים. לאחר מכן היא עוברת לעבוד בחפירה ובעבודות אחרות הקשורות לתחזוקת הקן. לאחר מכן היא עוברת לעבוד בהגנה ובחיפוש מזון. החלפת ה"מקצוע" נעשית במהירות רבה. הסבר אפשרי לסדר זה של עבודות הוא שהגנה וחיפוש מזון הן פעולות מסוכנות עם סיכוי גבוה להיפגע ולמות, ולכן משתלם יותר שדווקא הנמלים הזקנות יותר, שממילא עומדות לסיים את חייהן, יעבדו בעבודות אלו.
תוחלת החיים של נמלים נקבות נעה בין שנה אחת לשלוש. לעומתן המלכה יכולה לחיות כ-30 שנה. הזכרים, לעומתן, חיים רק מספר שבועות בודדים. אורך החיים הממוצע של מלכת נמלים הוא פי 100 מזה של חרקים אחרים באותו גודל החיים לבד.
באזורים טרופיים הנמלים פעילות במשך כל ימות השנה, אולם באזורים קרירים יותר הן אינן פעילות במהלך החורף אלא נכנסות לתרדמת חורף. יש מינים שבהם רק הנמלים הבוגרות נכנסות לתרדמה, ויש מינים שבהם גם הזחלים נכנסים למצב של הפסקה בהתפתחות (דיאפאוזה).

מושבות ומבנה הקן

הנמלים חיות במושבות, כל מושבה עם קן משלה. התנהלותן של המושבות מורכבת מאוד וגם מגוונת מאוד אצל מינים וסוגים שונים. גם מבנה הקן וצורת הבנייה שלו שונים בין מינים שונים. לדוגמה: נמלת הקציר השחורה חופרת את הקן שלה מתחת לאדמה, ואילו הבנאית הישראלית בונה את הקן כתלולית אדמה. הכידן הצהוב בכלל נודד מקן לקן בתכיפות גבוהה.
בכל מושבה יש בעלי תפקידים שונים: מלכה, זכרים, פועלות וחיילות, ומבנה גופן מותאם לתפקידן.
המלכה היא הנמלה היחידה בקן המסוגלת להתרבות. כל הנמלים בקן הם צאצאים שלה. בדרך כלל יש בכל קן מלכה אחת בלבד, אך יש מיני נמלים שבקן שלהן יש כמה מלכות, או שאין אף מלכה. מושבות שיש בהן מלכה נקראות "queen-right colonies", ומושבות שאין בהן מלכה נקראות "gamergate colonies".‏
הזכרים הם בעלי כנפיים, ונקראים "בטלנים" (drones). ברוב ימי חייהם הם לא עושים שום דבר פרט לאכילה. תפקידם היחידי בקן הוא להפרות את המלכה, על מנת להמשיך את הדור. אצל מינים רבים הזכרים אינם חיים בקן דרך קבע. הם בוקעים לקראת עונת הזיווג, ומתים זמן קצר אחריה.
הפועלות מבצעות את כל מטלות המושבה, כולל איסוף מזון, הרחבה וחפירה של הקן, טיפול במלכה ובביצים, ואיסוף מים. מרבית הנמלים הנראות בחוץ הן פועלות. אצל מינים מסוימים יש "חלוקת תפקידים" גם בקרב הפועלות, כאשר חלק מהפועלות אחראיות על עבודה בתוך הקן, וחלק על עבודה מחוץ לקן.
החיילות קיימות רק בחלק ממיני הנמלים, לרוב במינים גדולים. תפקידן להגן על הפועלות ועל המלכה מאויבים ונמלים אחרות.
שק הביציות של הפועלות מנוון, ולכן הן אינן מסוגלות להתרבות. ניוון זה נגרם באמצעות פרומון שהמלכה מפרישה. פרומון זה, המכונה "פרומון המלכה", גורם גם לזיהוי המלכה על ידי הנמלים האחרות, וכך משמר את מבנה הקן כפי שהוא.

רבייה ומעוף הכלולות

לכל נמלה תקופת הזדווגות אחרת. לפני תקופת ההזדווגות מולידה המלכה נקבות שלא יהפכו לפועלות או חיילות, אלא יוכלו להזדווג ולהתרבות. נמלים אלה יהפכו אחר כך למלכות בקנים אחרים. לעיתים המלכה מולידה גם זכרים לקראת עונת ההזדווגות.
בעונת ההזדווגות הזכרים והמלכות לעתיד יוצאים החוצה מהקן. הם מתחילים לעופף ומזדווגים תוך כדי תעופה. הזכרים מתים זמן קצר לאחר מכן. תופעה זו מכונה "מעוף כלולות". יש נקבות שמזדווגות עם כמה זכרים. לנקבות ישנן שחלות וכיס שבו נאגרים תאי הזרע למשך שנים ספורות, וכך מתאפשרות הפריות חוזרות ללא נוכחות זכרים.
לאחר סיום מעוף ההזדווגות, הנקבות המופרות מחפשות מקום להקים בו קן חדש, שבו הן יהיו המלכות. הן משירות את שני זוגות הכנפיים שלהן, ומתחילות להטיל ביצים ולטפל בהן. הפועלות הראשונות הבוקעות מהביצים הן חלשות יחסית, ובכל זאת הן מתחילות מיד לעבוד - הן מרחיבות את הקן, מחפשות מזון ומטפלות בביצים האחרות.
במינים שבהם ישנן כמה מלכות בקן, ייתכן שמלכה אחת תעזוב את הקן עם כמה פועלות, והן ילכו להקים קן חדש. תהליך זה דומה לתהליך הרבייה המקובל אצל דבורים.
ישנם מינים של נמלים שבהן הנקבות מסוגלות להתרבות על ידי רביית בתולים
באחד ממיני הנמלים, הנקרא Mycocepurus smithii, יש רק נקבות.

תקשורת

נמלים מתקשרות ביניהן בעזרת פרומונים - חלקיקי ריח. צורה זו של איתות כימי מפותחת יותר בנמלים מאשר במשפחות אחרות של דבוראים. כמו חרקים אחרים, הנמלים קולטות ריחות בעזרת זוג מחושים ארוכים, צרים וניידים. המחושים מספקים מידע על הכיוון והעוצמה של הריח. מכיוון שרוב הנמלים חיות על הקרקע, הן נוהגות להשאיר פרומונים על הקרקע כדי להעביר מסרים לנמלים אחרות. במינים הנוהגים לחפש מזון בקבוצות, נמלה שמוצאת מזון מסמנת בעזרת פרומונים את המסלול מהמזון שמצאה אל הקן. נמלים אחרות צועדות על המסלול אל מקום המזון. אם גם הן מצאו שם מזון, הן מחזקות את עוצמת הסימון כאשר הן חוזרות לקן, אך אם הן גילו שהמזון נגמר, הן חוזרות לקן מבלי לחזק את הסימון, וכך במשך הזמן הסימון ייעלם.
התנהגות זו עוזרת לנמלים להתמודד עם שינויים בסביבתן. לדוגמה, כשהמסלול המוכר אל מקור המזון נחסם על ידי מכשול, הפועלות יוצאות מהמסלול כדי לחפש מעקף. נמלה שהצליחה למצוא מעקף, מסמנת את המסלול הקצר ביותר בדרכה חזרה. ככל שהמסלול מוצלח יותר, כך יהיו יותר נמלים שילכו בו ויחזקו את הסימון, וכך בהדרגה מצליחה קבוצת הנמלים למצוא את המסלול הטוב ביותר.
חוקרים בפקולטה למדעי המחשב בטכניון פיתחו אלגוריתמים מבוזרים לחקירת רשת האינטרנט, המדמים את אופן פעולתן של הנמלים המחפשות מזון.
נמלים משתמשות בפרומונים גם למטרות אחרות. נמלה שנמעכה משדרת פרומוני אזעקה, הגורמים לנמלים סמוכות להיכנס למצב של מתקפה, ומושכים נמלים ממקומות מרוחקים יותר. מינים מסוימים של נמלים משתמשים ב"פרומוני הטעיה", כדי לבלבל נמלים עוינות ולגרום להם להילחם זו בזו.
פרומונים מיוצרים על ידי בלוטות שנמצאות במקומות שונים בגוף הנמלה - על הגב, החזה, השוקיים, האחוריים ועוד.
לפעמים הפרומונים מעורבבים עם האוכל ומועברים על ידי האכלה מפה לפה, וכך מעבירים מידע ו"חדשות" תוך כדי האכילה. זה גם מאפשר לנמלים לדעת מה תפקידן של נמלים אחרות במושבה. במיני נמלים עם מלכה, הפועלות מתחילות לגדל מלכות חדשות במושבה ברגע שהמלכה הנוכחית מפסיקה לייצר פרומון מסוים, דבר שמראה שהיא כבר זקנה ויש למצוא לה מחליפה.
יש נמלים שמייצרות צלילים על ידי צרצור - חיכוך איברי גוף זה בזה. צלילים אלה משמשים לתקשורת עם נמלים במושבה, או עם מינים אחרים.

התגוננות מטורפים

יש טורפים רבים שניזונים מהנמליים כגון הנחשיל המצוי.
נמלים תוקפות ומגנות על עצמן על ידי נשיכות, ובמינים רבים גם על ידי עקיצות. בדרך-כלל הן מזריקות או מרססות חומרים כימיים כמו חומצה פורמית.
העקיצה הכואבת ביותר, מבין כל העקיצות של החרקים מסדרת הדבוראים, מיוחסת לנמלה מסוג "נמלת הקליע" (Bullet ant, Paraponera clavata), הנפוצה במרכז אמריקה ובדרומה. עקיצתה אמנם כואבת אך אינה קטלנית לבני אדם. לעקיצה שלה מיוחס הדירוג הגבוה ביותר באינדקס העקיצות הכואבות של שמיט.
נמלה אחרת, מסוג "הנמלה הקופצת" (Jack jumper ant), עוקצת באופן שעלול להיות קטלני, אך ישנו נסיוב המנטרל אותה.
נמלי אש מתייחדות בכך שיש להן שק-ארס המכיל אלקלואידים של פיפרידין. העקיצות שלהן כואבות, ועלולות להיות מסוכנות לאנשים רגישים במיוחד.
לנמלים מהסוג "Odontomachus" יש לסתות הנקראות "לסתות מלכודת", שנסגרות מהר יותר מכל איבר אחר המיועד לטרף בממלכת החי. במחקר אחד על המין "Odontomachus bauri" נצפו מהירויות שיא של 126 עד 230 קמ"ש. הלסתות נסגרו בממוצע תוך 130 מיקרו-שניות (0.00013 שנייה - בערך שמינית של אלפית השנייה). הנמלים משתמשות בלסתות שלהם גם כמעין מקלע כדי לפלוט פולשים, או כדי להטיל את עצמן אחורה כדי להימלט מאיום. לפני המתקפה, הנמלה פותחת את הלסתות שלה למרחק גדול במיוחד, ונועלת אותן במצב זה על ידי מכניזם פנימי. אנרגיה נאצרת ברצועה רחבה של שריר, ומשוחררת במהירות של התפוצצות ברגע שמתקבל איתות מגירוי של קולטנים בצורת שערות על החלק הפנימי של הלסתות. הלסתות מסוגלות לנוע גם באיטיות ובעדינות, על-מנת לבצע משימות אחרות.
לסתות-מלכודת מסוג זה נצפו גם במינים אחרים: "Anochetus", "Orectognathus", "Strumigenys"‏, וכן בכמה פרטים השייכים לשבט "Dacetini"‏, שהמדענים רואים בהם דוגמה לאבולוציה מתכנסת.

התגוננות מפגעי טבע

בנוסף להגנה מפני טורפים, נמלים צריכות להגן על מושבותיהן מפני גורמי מחלה.
יש נמלים פועלות שתפקידן הוא לדאוג להיגיינה במושבה, והן עוסקות בין השאר ב"קבורה" - סילוק נמלים מתות מהקן.
כשנמלה מתה, הגוף שלה מפריש חומצה אולאית, והנמלים ה"קברניות" מזהות חומר זה ומתחילות בפעולת ה"קבורה"; כך התגלה במחקר על נמלים מהסוג "Atta mexicana".‏
קן הנמלים מתוכנן ובנוי כך שיהיה עמיד בפני איומים פיזיים כמו שטפונות וחום כבד.
נמלים פועלות מהסוג "Cataulacus muticus", מין שחי בחללים בתוך עצים וצמחים, מגיבות לשטפונות בשתיית מים מתוך הקן ופליטתם החוצה.

למידה

ישנם בעלי חיים רבים שיכולים ללמוד התנהגויות על ידי חיקוי, אבל רק אצל נמלים (מלבד היונקים) נצפתה הוראה אינטראקטיבית.
אצל נמלים ממין Temnothorax albipennis, פועלת שמצאה מזון מובילה לשם את חברתה בתהליך ארוך ומייגע של ריצה משותפת (tandem running) - ה"מורה" רצה קדימה ומוודאת שה"תלמידה" עוקבת אחריה; יש חוקרים הרואים בכך מעין "שיעור פרטי". ה"מורה" מאטה כשהיא רואה שה"תלמידה" מתעכבת מאחור, ומאיצה כשה"תלמידה" מצליחה להדביק אותה.
ניסויים מבוקרים במושבות של נמלים ממין Cerapachys biroi מלמדים שפרטים בוחרים תפקיד בקן בהתאם לניסיון הקודם שלהם. החוקרים לקחו דור שלם של נמלות פועלות זהות, וחילקו אותן לשתי קבוצות. הם דאגו שהנמלים בקבוצה הראשונה תמיד יצליחו למצוא מזון, והנמלים בקבוצה השנייה תמיד ייכשלו. כתוצאה מכך, הנמלים מהקבוצה הראשונה (המצליחה) הגבירו את מאמציהן למצוא מזון, והנמלים מהקבוצה השנייה (הכושלת) יצאו פחות ופחות מחוץ לקן. לאחר חודש, הנמלים מהקבוצה המצליחה עדיין המשיכו בתפקידן כמחפשות מזון, והנמלים מהקבוצה הכושלת עברו להתמחות בדאגה לתינוקות.

בניית הקן

ישנם מינים רבים של נמלים הבונים קנים מורכבים, אך יש גם מינים אחרים החיים חיי נדודים ואינם בונים מבני קבע. נמלים יכולות ליצור קנים תת-קרקעיים, או לבנות קנים על עצים. אפשר למצוא קני נמלים על הקרקע, מתחת לאבנים או בולי עץ, בתוך בולי עץ, גזעים חלולים או בלוטים. החומרים המשמשים לבניית הקן כוללים אדמה וחומרים צמחיים. הנמלים מקדישות תשומת לב לבחירת המקום המתאים לקן: נמלים ממין Temnothorax albipennis יימנעו מהקמת קן במקום שיש בו נמלים מתות, מחשש שמא הדבר מרמז על הימצאותם של טורפים או מחלות במקום. הן מסוגלות לנטוש במהירות את הקן שבנו מיד כשהן מזהות איום מתקרב.
נמלים ממין "army ant" בדרום אמריקה וממין "driver ant" באפריקה אינן בונות קנים של קבע, אלא מחליפות בין חיי נוודות לבין מגורים בקן זמני שהן בונות מהגוף שלהן עצמן: מאות אלפי נמלים פועלות נצמדות זו לזו כדי להקים מחסה למלכה ולפגיות.
פועלות ממין "אורגת האשלים" (Oecophylla spp.)
בונות קינים על עצים על ידי הדבקת עלים: הן גוררות עלים רבים למקום אחד על-גבי "גשר" של פועלות, ואז מביאות את הפגיות כדי שיזחלו על העלים וייצרו חוטי משי. דרכים דומות לבניית הקן נצפו גם במינים מסוימים של Polyrhachis.‏

חקלאות

רוב מיני הנמלים מוצאות את מזונן בטבע - בין אם זה טרף חי, נבלות או מזון מן הצומח. 
אולם יש מינים שפיתחו דרכים מיוחדות להשיג מזון. נמלים חותכות-עלים
(מסוג Atta וAcromyrmex) ניזונות רק מפטריה מסוימת, שגדלה רק בתחומי המושבה שלהן.
הן אוספות עלים ומביאות אותם למושבה, חותכות אותם לחתיכות זעירות ומניחות אותן ב"גני פטריות". פועלות מבצעות משימות בהתאם לגודלן: הגדולות חותכות גבעולים, הבינוניות לועסות את העלים והקטנות מטפלות בפטריות. הנמלים הללו מסוגלות לזהות את התגובה של הפטריה לחומרים צמחיים שונים, כנראה על ידי רגישות לאיתותים כימיים מהפטריה. אם עלה מסוג מסוים הוא רעיל לפטריה, הנמלים יזהו עובדה זו ולא יאספו אותו. הנמלים ניזונות ממבנים המיוצרים על ידי הפטריה, הנקראים "gongylidia". חיידקים סימביוטיים על הצד החיצוני של הנמלים מייצרים אנטיביוטיקה שהורגת חיידקים שעלולים לפגוע בפטריה.

ניווט

נמלים שתפקידן לחפש מזון הולכות למרחק של עד 200 מטר מהקן. לשם המחשה, אם נניח שגובהו של אדם הוא בערך פי 300 מאורכה של נמלה, נוכל להשוות את הנמלה לאדם שהולך ברגל למרחק של כ-60 קילומטר מביתו, וצריך למצוא את הדרך חזרה.
בדרך-כלל, הנמלים מנווטות על ידי פרומונים, בפרט כשהן מחפשות מזון בלילה.
אך יש גם נמלים שנוהגות לחפש מזון ביום, ובאזורים חמים ויבשים, הימצאות ממושכת בשמש עלולה לגרום להתייבשות, ולכן יש חשיבות רבה למציאת המסלול הקצר ביותר מהמזון אל הקן. נמלים ממין "Cataglyphis fortis", הפועלות באזורים מדבריים במשך היום, משתמשות גם בנקודות-ציון חזותיות על-מנת לנווט.
כשאין נקודות ציון חזותיות, הנמלים מהסוג נווטת מנווטות באמצעות השמש. הן בודקות את הזווית שאור השמש יוצר עם הקן, ועוקבות אחרי תנועת השמש כדי לחשב את הזווית החדשה. בעין של נמלה ישנם תאים מיוחדים שמזהים אור מקוטב מהשמש, המאפשר לזהות כיוון במרחב.
התאים המזהים את קיטוב האור רגישים לאור על סגול.
נמלים מסוגים מסוימים מסוגלות לחוש את השדה המגנטי של כדור הארץ ולהשתמש בו לצורך ניווט.

תנועה

לנמלים פועלות אין כנפיים, ונמלים שיכולות להוליד מאבדות את כנפיהן אחרי מעוף הכלולות שלהן כאשר הן מקימות את המושבה שלהן. לכן, בניגוד לחרקים אחרים מאותה משפחה, רוב הנמלים מתקדמות ממקום למקום בהליכה.
ישנם מינים המסוגלים לקפוץ. לדוגמה, הנמלה הקופצת שגילה Jerdon (מהסוג Harpegnathos saltator)
מסוגלת לקפוץ על ידי הפעלה משותפת של הרגליים האמצעיות והאחוריות.
ישנם כמה מינים של נמלים, במיוחד נמלים החיות על עצים, המסוגלות לגלוש, כלומר לשלוט בכיוון התנועה שלהן כשהן נופלות. מין אחד של נמלים גולשות הוא Cephalotes atratus‏.
נמלים ממינים שונים מסוגלות ליצור שרשראות חיות כגשר מעל מים, בור או חלל אחר במסלול התנועה שלהן. יש מינים המסוגלים ליצור "רפסודות" חיות, המאפשרות להן לשרוד במקרה של שיטפון. ייתכן שהרפסודות הללו הן שאפשרו לנמלים להקים מושבות על איים.
נמלים מסוג Polyrhachis sokolova, החיות בביצות המנגרובים באוסטרליה, יכולות לשחות ולחיות במושבות מתחת לפני המים.
אין להן זימים, והן נושמות בתוך כיסי אויר שנלכד בקן השקוע במים.

יחסים עם יצורים אחרים

נמלים חיות בסימביוזה עם מינים רבים, בהם מינים אחרים של נמלים, חרקים אחרים, צמחים ופטריות.
נמלים נטרפות על ידי מינים רבים של חיות, ואפילו על ידי כמה פטריות.
כמה מינים של חרקים גרים חלק מחייהם בתוך קנים של נמלים, למטרות שונות, כגון: אכילת נמלים, זחלים וביצים, אכילת מאגרי המזון של הנמלים, או הסתתרות מפני טורפים.
דיירי משנה אלו דומים בצורתם החיצונית לנמלים, תופעה שנקראת "התחזות לנמלה" (en:ant mimicry, myrmecomorphy).
ישנם חרקים שמתחזים לנמלים מזיקות על-מנת להפחיד טורפים (en:Batesian mimicry).
ישנם חרקים שמתחזים לנמלים שאיתן הם גרים (Wasmannian mimicry).‏
כנימות עלה ופשפשאים אחרים מפרשים נוזל מתוק שנקרא טל דבש כאשר הם אוכלים מֹהַל של צמחים. הסוכרים בטל דבש הם מקורות מזון עשירים באנרגיה, ולכן החומר אהוב מאד על נמלים.
לפעמים, הכנימות מתחילות להפריש טל דבש רק לאחר שהנמלים טופחות על גבן בעזרת המחושים שלהן. הנמלים אוכלות את טל הדבש, וב"תמורה" מרחיקות טורפים, וגם נותנות לכנימות "טרמפ" לצמחים אחרים שהן יכולות לאכול מהם. במקרים רבים, כשמושבה של נמלים צריכה לנדוד לאתר חדש, הנמלים יקחו את הכנימות יחד איתן, כדי שימשיכו לייצר עבורן טל דבש.
ישנן נמלים שמגדלות כנימות קמח (en:Mealybugs)
כדי לאכול את טל הדבש שהן מייצרות. כנימות אלו גורמות נזק לצמחי אננס, וקיומן של נמלים מגדיל בעקיפין את הנזק בכך שהנמלים מגנות על הכנימות מפני טורפים.
ישנם זחלי-פרפרים אוהבי-נמלים מהמשפחה Lycaenidae. במשך היום הנמלים "רועות" אותם, כלומר מביאות אותם לאזורים שבהם הם יכולים לאכול; בלילה הנמלים מביאות אותם לקן ו"חולבות" אותם - מעסות אותם עד שהם פולטים טל דבש. חלק ממיני הזחלים מסוגלים גם ליצור קשר עם הנמלים על ידי צלילים ותנודות.
יש זחלים שהיו פעם אוהבי-נמלים, והפכו לאוכלי-נמלים: הם מפרישים פרומון שגורם לנמלים לחשוב שהם זחלי נמלים, וכשהן מביאות את הזחלים לקן, הזחלים אוכלים את הזחלים האמיתיים.
נמלים מגדלות-פטריות מהשבט אטיני, ביניהן נמלים חותכות-עלים, הצליחו לתרבת כמה מינים של פטריות ממשפחת Agaricaceae. נוצרה תלות הדדית בין הנמלים לבין הפטריות - כל אחד מהמינים זקוק לאחר כדי לשרוד.
הנמלים מסוג Allomerus decemarticulatus פיתחו שיתוף פעולה עם שני סוגים של צמחים: הן גרות בתוך כיסים בצמחים מסוג Hirtella physophora, ומשתמשות בפטריה דביקה כדי ללכוד חרקים שאותם הן אוכלות.
נמלת הלימון (Myrmelachista schumanni) לא רק גרה בתוך עצים, היא גם דואגת שהעצים המספקים לה מחסה - העצים מסוג Duroia hirsuta - יהיו העצים היחידים בשטח. היא הורגת את כל שאר העצים על ידי הזרקת רעל לבסיסי העלים שלהם. כך הופך היער ל"גן העדן של השטן" - יער שיש בו צמחים מסוג אחד בלבד.
יש עצים המספקים לנמלים צוף, ובתמורה הנמלים מגנות עליהם מפני החרקים המזיקים להם.
בכמה מינים של עץ השיטה במרכז אמריקה ישנם קוצים חלולים המהוים בית למושבות של נמלים עוקצות ממין Pseudomyrmex ferruginea, המגנות על העץ מפני חרקים, יונקים אוכלי צמחים, וגפנים אפיפיטים.
מחקרים שנעשו בשיטת תיוג איזוטופי מלמדים, שהצמחים מקבלים מהנמלים גם תרכובות של חנקן הנחוצות להם כדשנים. בתמורה, הנמלים מקבלות מהצמחים חלבונים ושומנים המיוצרים בגופים מיוחדים הנמצאים על עלי השיטה.
דוגמה נוספת לשיתוף פעולה מסוג זה היא עץ המקרנגה (Macaranga), שהגזע שלו מותאם לאירוח מושבות של נמלים מסוג Crematogaster.
ישנם מינים רבים של עצים שהזרעים שלהם מופצים על ידי נמלים.
הפצת זרעים על ידי נמלים, תופעה המכונה "Myrmecochory", נפוצה במיוחד באפריקה ובאוסטרליה. צמחים הגדלים באזורים מועדים לשרפות (כגון ערבות) תלויים במיוחד בנמלים להישרדותם ולהפצת הזרעים שלהם. הזרעים של צמחים אלו כוללים "פתיון", חלק עשיר בחלבונים ובשומנים שהנמלים אוהבות לאכול. לאחר שהנמלים אוכלות את הפיתיון, הן מפנות את השאריות ל"מזבלה" שמחוץ לקן שלהן, שם הזרעים יכולים לצמוח.
כמה סוגים של מקלונאים מטילים ביצים הכוללות "פתיון" דומה. הנמלים לוקחות את הביצים לקן, שם הם אוכלות את הפיתיון, ומאפשרות לביצים לבקוע.
נמלים טורפות ומשיגות מזון מכמה סוגים של חרקים חברתיים אחרים, כולל נמלים אחרות. יש מינים שמתמחים בטריפת טרמיטים (למשל מגפונרה ו-Termitopone), ויש סוגים שטורפים נמלים אחרות.
יש טרמיטים שמשתפים פעולה עם נמלים מסוג אחד כדי להרחיק נמלים טורפות מסוג אחר.
הצרעה הטרופית מסוג Mischocyttarus drewseni מצפה את הקן שלה בחומר כימי דוחה נמלים.
לפי חלק מהדעות, ישנן צרעות נוספות שנוהגות לבנות את הקנים שלהן על עצים ולכסות אותן כדי להגן על עצמן מפני נמלים. גם דבורים שאין להן עוקץ (למשל מהסוגים Trigona ו Melipona) 
משתמשות בהגנות כימיות מפני נמלים.
זבובים מסוג Bengalia (Calliphoridae) טורפים נמלים, ואף גונבים אוכל מתוך פיהן של נמלים.
לזבובות מסוג Vestigipoda myrmolarvoidea, החיות במלזיה, אין רגליים וכנפיים. הן חיות בקנים של נמלים מסוג Aenictus, והנמלים מטפלות בהם.
פטריות מסוג Cordyceps וOphiocordyceps מרעילות נמלים, וגורמות להן לעלות על צמחים ולהשקיע את הצבתות שלהן בתוך הרקמה של הצמח. הפטריה הורגת את הנמלה, גדלה על השאריות שלה, ומייצרת גוף הפריה. נראה שהפטריה משנה את התנהגותה של הנמלה כדי שתעזור לה להפיץ את נבגיה בסביבה המתאימה ביותר לפטריה.
גם טפילים מהמשפחה Strepsiptera משפיעים על הנמלים שאצלן הם מתארחים וגורמים להן לטפס על גבעולים של דשא, כדי לעזור לטפילים למצוא בני זוג.
תולעת עגולה ממין Myrmeconema neotropicum מרעילה נמלה מסוג Cephalotes atratus, וגורמת לבטן השחורה של הפועלות לשנות את צבעה לאדום. התולעת הטפילה משנה גם את התנהגותה של הנמלה, וגורמת לה להרים את הבטן. הבטן האדומה הבולטת של הנמלה דומה לפרי בשל כמו הפרי של Hyeronima alchorneoides, וציפורים שרואות אותה אוכלות אותה ומפרישות את השאריות שלה. ההפרשות נאכלות על ידי נמלים אחרות, וכך התולעת הטפילה מתפשטת.
צפרדעים רעילות ממשפחת הדנדרובטיים בדרום אמריקה ניזונות בעיקר מנמלים, ומקבלות מהן חומרים שהופכים את העור שלהן לרעיל עבור טורפים.
ציפורי נמלים בדרום אמריקה עוקבות אחרי נמלים צבאיות כדי לאכול את החרקים שהנמלים חושפות תוך כדי המסע הצבאי שלהן. בעבר חשבו שמדובר בשיתוף פעולה בין הציפורים לנמלים, אבל מחקרים מאוחרים יותר גילו שהציפורים הן טפילות הגונבות את הטרף מהנמלים.
ישנן ציפורים שלהן מנהג הנקרא נימול - הן עומדות ליד קינים של נמלים ומחכות שנמלים יעלו על כנפיהן, או לוקחות נמלים ומפזרות אותן על עצמן. הסיבה למנהג זה עדיין לא ברורה לגמרי: יש אומרים שהנמלים עוזרות לציפורים להתנקות מטפילים אחרים מזיקים יותר; יש אומרים שהנמלים מפרישות חומר כימי מסוים שמגן על גופן של הציפורים מפני פטריות; ויש אומרים שהציפורים מעוניינות בעצם לאכול את הנמלים, והן שמות אותן על כנפיהן כדי ש"יבזבזו" את החומרים הכימיים הרעילים שבגופן על הנוצות של הציפורים, וכך יהיו ראויות לאכילה.
דובי נמלים, פנגולינאים וכמה מינים של חיות כיס באוסטרליה התרגלו לחיות על דיאטה של נמלים: הן פיתחו לשון ארוכה ודביקה המאפשרת ללכוד נמלים, וכן טפרים חזקים המאפשרים לפרוץ לתוך קנים של נמלים.
דובים חומים ניזונים מנמלים, ואחוז ניכר מנפח הצואה שלהם מורכב מנמלים (האחוז משתנה לפי עונות השנה - 12% באביב, 16% בקיץ, 4% בסתיו).

כמזיקים

נמלים ממינים רבים מקימות קנים במשכנות האדם. לעיתים קרובות נמלים מוצאות את דרכן למזון הנמצא בארונות וכדומה, ומשחיתות אותו. לרוב, הנמלים הגרות בבתים הן נמלים קטנות, כמו המורית והאצנית.
נמלים אחרות, כגון נמלת הקציר, מזיקות לחקלאות בכך שהן אוספות תבואה המגודלת בשדות בכמויות גדולות.
נמלים מסוימות מהסוג קמפונית חיות בתוך עץ, ולעיתים הן הורסות רהיטים בדומה לטרמיטים.
ישנן נמלים הפוגעות בבני אדם באופן ישיר, כגון נמלים ארסיות ונמלי גדוד כגון הנמלים מסוג dorylusריסוס רעל נגד נמלים הוא אמצעי נפוץ להדברתן.

הנמלה בתרבויות נוספות

בתרבויות שונות הנמלה היא סמל לחריצות.
במשלי איזופוס ישנו משל בשם הצרצר והנמלה שמעלה על נס את חריצותה של הנמלה לעומת בטלנותו של הצרצר.