«Мир общественных насекомых»

Мир общественных насекомых (fb2) - Мир общественных насекомых 7659K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Владилен Евгеньевич Кипятков

Мир общественных насекомых

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

В. Е. КИПЯТКОВ

МИР ОБЩЕСТВЕННЫХ НАСЕКОМЫХ

 

 

 

ЛЕНИНГРАД  ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛЕНИНГРАДСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

Рецензенты: д-р биол. наук, проф. Н. Г. Лопатина (Ин-т физиологии им. И. П. Павлова АН СССР), д-р биол. наук, проф. Г. М. Длусский (МГУ), д-р биол. наук В. И. Тобиас (ЗИН АН СССР).  

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Ленинградского университета

 

На с. 5 — «Наскальный рисунок эпохи мезолита», на с. 29 — «Самка осы ропалидия вариегата из Китая и ее гнездо», на с. 151— «Самый крупный и самый маленький среди рабочих муравья-листореза атта сексденс», на с. 215 — «“Медовая бочка” (плерэргат) американского медового муравья мирмекоцистус меллигер», на с. 291 — «Физогастричная царица муравья-инквилина анергатес атратулюс», на с. 349 — «Солдат термита архотермопсис ругтони».

 

 

УДК 595.7:591.512.12

Кипятков В. Е.

Мир общественных насекомых. — Л.: Издательство Ленинградского университета. 1991. 408 — с.  ISBN 5-288-00376-9

Впервые в отечественной литературе увлекательно и в то же время строго научно рассмотрены основные биологические особенности всех групп общественных насекомых — муравьев, ос, пчел, шмелей и термитов. Книга богато иллюстрирована. Для биологов, энтомологов и всех любителей живой природы. Библиогр. 34 назв. Ил. 94.

 

К 1907000000-010 137-90 076(02)-91

 

ISBN 5-288-00376-9   © В. Е. Кипятков, 1991 Посвящаю эту книгу моему дорогому отцу Кипяткову Евгению Петровичу

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Муравьи, осы, пчелы, шмели, термиты... Эти удивительные насекомые живут большими колониями, сообща строят гнезда, нередко поражающие воображение изяществом и сложностью архитектуры, вместе добывают корм и обороняются от врагов. Многих из вас в детстве или в зрелые годы завораживала кипучая деятельность лесных муравьев на куполе муравейника. Вы часами с интересом наблюдали, как они снуют туда и сюда, то сталкиваясь и обмениваясь прикосновениями усиков, то вновь разбегаясь, разглядывали среди травы их расходящиеся от гнезда тропы, как улицы большого города в часы пик заполненные бегущими в обе стороны муравьями, или следили за тем, как тащат они по тропинке какую-нибудь гусеницу или крупного жука. Некоторым из вас довелось побывать на пасеке и надолго запомнить зачаровывающее зрелище мерной гудящей массы пчел на восковых сотах, построенных из правильных шестигранных ячеек, и суеты у летка, где встречаются два потока пчел: один устремляется из улья за взятком, а другой возвращается с тяжелым грузом нектара и цветными шариками — обножками пыльцы.

Но уж если вы никогда не видели пчел, муравьев или ос, то вам наверняка доводилось что-то читать или слышать о них. Какими только эпитетами не награждали их люди! Дружные, неутомимые, хлопотливые, трудолюбивые, мудрые, предприимчивые, предусмотрительные, запасливые, хозяйственные. И в то же время жадные, докучливые, бесцеремонные, надоедливые, злые, безжалостные и даже свирепые. В каких только легендах, сказках, стихах, рассказах и романах не фигурируют добрые, требовательные и справедливые муравьи, трудяги-пчелы и ленивцы-трутни. Можно было бы написать книгу под названием «Общественные насекомые в фольклоре и литературе народов мира». Но эта тема еще ожидает своего автора.

Поразительно сложное социальное поведение насекомых во все времена привлекало внимание ученых и даже писателей. Интерес к этим занятным существам неизменно высок и среди натуралистов — любителей природы. И тем не менее общественным насекомым на русском языке посвящено очень немного научных и еще меньше популярных изданий. Если о муравьях и медоносных пчелах можно отыскать какие-то книги, то об осах, шмелях, пчелах-галиктах прочесть практически нечего.

Я решил написать предлагаемую вниманию читателей книгу, чтобы хоть частично заполнить этот досадный пробел, использовав свой более чем десятилетний опыт чтения лекционного курса «Общественные насекомые» на кафедре энтомологии Ленинградского университета.

Жизнь общественных насекомых столь многообразна, о них известно так много, что отразить все это в одной книге невозможно Я стремился, чтобы читатель получил конкретное представление об образе жизни и поведении каждой группы общественных насекомых, об общих принципах их социальной организации и о современном состоянии социобиологии насекомых. При этом я был вынужден ограничиться наиболее важными, на мой взгляд, явлениями, тщательно отбирать примеры. Конечно, мне не всегда удавалось сохранять объективность.

Эта книга не предназначена для легкого чтения на досуге. Она адресована заинтересованному, вдумчивому читателю, которого не остановит необходимость освоения научных терминов и понятий. Я, как правило, не упрощал описываемых явлении, обращая внимание на неясные и запутанные вопросы, но в то же время старался избегать узкоспециальной терминологии.

Я чрезвычайно признателен Н. Г. Лопатиной, Г. М. Длусскому и В И Тобиасу, взявшим на себя труд ознакомиться с рукописью. Их замечания и предложения помогли мне избавиться от многих недостатков и избежать ряда неточностей. С искренней благодарностью хочу отметить неоценимый вклад редактора Издательства Ленинградского университета В. М. Николаевой, чья кропотливая работа над рукописью позволила существенно улучшить стиль изложения, структуру и оформление книги. Огромную помощь в подготовке текста и технической работе с ним оказали К. Ф. Кипяткова и Е. Б. Лопатина. Книга много потеряла бы также без рисунков, выполненных художниками И. Г. Гай и Н. А. Флоренской. Я с благодарностью приму от читателей замечания и пожелания по содержанию и оформлению книги.

ПОРАЗИТЕЛЬНЫЙ МИР

 

Нас поражают больше деяния маленьких муравьев и пчел, чем громадные тела китов. Св. Августин. Град господен

 

ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО

Вы найдете у них нечто вроде республики, а также память и предусмотрительность... при встречах они узнают друг друга. Какое тут бывает оживление! Как суетливо они останавливаются и расспрашивают друг друга! Мы видим, как стирается камень под их стопами, как уходят в землю тропинки, по которым они отправляются на работу — великий пример могущества маленьких, но постоянных усилий! Плиний. Естественная история

 

 

 

 

 

 

Человечество познакомилось с общественными насекомыми уже в пору своего становления на Земле. Первобытный человек за много веков до новой эры научился добывать лакомый мед, грабя пчелиные гнезда. Это воспроизводит наскальный рисунок художника периода мезолита (примерно за 7000 лет до н. э.), обнаруженный в пещере в горах Восточной Испании и экспонируемый в Национальном музее естественных наук (Мадрид). На рисунке женщина извлекает соты из пчелиного гнезда в расщелине скалы, вокруг нее летают пчелы. Вероятно, это первое изображение общественного насекомого в истории человечества. Оно и начинает нашу книгу.

Первобытные племена, еще сохранившиеся на нашей планете, тоже отлично знают общественных насекомых. Австралийские аборигены раскапывают гнезда медовых муравьев и лакомятся этими «медовыми бочками», раздувшимися, подобно спелым вишням, от сладкого содержимого их зобиков. Южноамериканские индейцы племени каяпа как самых мудрых из всех животных почитают общественных ос-полибий, а себя считают их потомками, усматривая очевидные аналогии в общественном устройстве собственного племени и населения осиного гнезда. Это гнездо они рассматривают как модель Вселенной, где горизонтальные соты олицетворяют «этажи мироздания». Предки каяпа, по легендам, жили когда-то на верхнем этаже, но потом спустились на нижний, и теперь каждый человек после смерти возвращается в заоблачную страну предков. Осы участвуют или изображаются почти во всех обрядах и ритуалах племени. Например, в обряде инициации каждый юноша, чтобы получить право именоваться мужчиной, должен выдержать множество болезненных осиных ужалений.

В тропических странах людям уже в глубокой древности были известны и термиты. Древнеиндийская «Ригведа», или «Книга гимнов» (около X в. до и. э.), является, вероятно, первым дошедшим до нас литературным источником, в котором упоминаются разрушители древесины — термиты, называемые там «гхуна». Другой индийский эпос «Махабхарата» (около 500 г. до н.э.) рассказывает, как отшельник Чиавана так долго пребывал неподвижным в долине р. Нардмада, что превратился в колонну, которую термиты («пипилика») облепили глиной, оставив только глаза.

Древним египтянам виделось в пчелином гнезде государство во главе с пчелой-фараоном. Вслед за ними Платон и Аристотель (IV в. до н. э.) находили у пчел рабовладельческое общество, управляемое «царем» или «вождем». В своей «Истории животных» Аристотель приводит множество интереснейших наблюдений и правильных сведений о медоносных пчелах и общественных осах. Он, в частности, впервые заметил, что отыскавшая корм пчела сообщает об этом другим сборщицам и, как он считал, приводит их к кормушке. В то же время он был уверен, что воск пчелы собирают на цветках, как и мед. И эта неверная точка зрения сохранялась в науке благодаря авторитету Аристотеля 20 веков!

Аристотель не знал, какого пола вожди, пчелы и трутни: «Неосновательно также считать пчел самками, а трутней — самцами: ведь ни одной самке природа не дает оружия для защиты, между тем трутни — без жала, а у пчел — у всех имеется жало. Но и противоположное также неосновательно, а именно, что пчелы — самцы, а трутни — самки: ни один самец обыкновенно не заботится о детях; пчелы же это делают»[1]. Но зато, опираясь на немногочисленные доступные ему факты, путем лишь логических рассуждений он пришел к правильному выводу, что вожди могут порождать пчел, трутней и новых вождей, а пчелы воспроизводят без спаривания только трутней, но не других пчел.

Аристотель знал, что в гнезде ос существуют насекомые двух сортов — «гегемонес» (цари) и «эргаты» (рабочие), и вполне правильно описывал сезонный цикл развития семьи ос: «С наступлением весеннего тепла гегемонес выбирают подходящее место и приступают к сооружению гнезда, которое поначалу совсем невелико и насчитывает лишь несколько ячеек. В них развиваются лишь одни эргаты, потом уж эти сооружают более крупные соты, где снова выводится молодь, которая тоже строит соты. К осени гнездо приобретает свой наибольший размер. Под конец появляется поколение гегемонес, эти развиваются из более крупных личинок... Когда эргаты полностью берут на себя строительство ячеек и сотов, гегемонес совсем перестают вылетать из гнезда, теперь уж и корм им доставляют зргаты». И далее: «Гегемонес крупнее и толще, чем эргаты... Не ясно, есть ли у них жало... Похоже, однако, если такое и есть, оно, как и у пчелиных царей, редко обнажается и редко пускается в ход... Эргаты мельче гегемонес, и срок их жизни не достигает и года, с приближением зимы они вымирают... Что касается гегемонес, эти живут дольше года, перезимовывают в грунте, их часто обнаруживают при перекопке, при пахоте. Эргатов же в это время нет нигде»[2].

Как замечали впоследствии некоторые ученые, Аристотель настолько полно описал жизнь ос, что А. Э. Брем мог бы без особых исправлений привести в своей «Жизни животных» раздел об осах из «Истории животных» великого Стагирита (так называли Аристотеля по месту рождения).

Религиозный запрет научных исследований в эпоху средневековья надолго затормозил накопление фактических сведений об общественных насекомых. Оно возобновилось лишь с началом Возрождения. В 1596 г. испанец Л. М. де Торрес впервые описал пчелиную матку как самку, откладывающую яйца. Ч. Батлер в Англии опубликовал в 1609 г. труд в стихах «Женская монархия», где привел множество правильных сведений о пчелах, в том числе и то, что трутни — особи мужского пола. В «Трактате по истории пчел» (1637) Р. Ремнанта было доказано, что рабочие пчелы — самки, но они не откладывают яиц.

Строение медоносной пчелы впервые обстоятельно описано в «Библии природы» (1737) великого голландского микроскопи-ста Я. Сваммердама. Он же, кстати, предложил первый в истории метод лабораторного содержания муравьев: поселив этих насекомых в тарелке, где почву окружала канавка с водой, ученый наблюдал за их поведением. Соотечественник Я. Сваммердама И. Гедарт во втором томе своего трактата «Метаморфоз и естественная история насекомых» (1662) привел множество интереснейших сведений о шмелях и, в частности, впервые сообщил о наличии в гнезде шмелей «царя». Р. А. де Реомюр, французский естествоиспытатель (широкоизвестный как изобретатель термометра), прекрасный натуралист и терпеливый исследователь насекомых, издал в первой половине XVIII в. шесть томиков «Мемуаров, имеющих служить истории насекомых». Один из них целиком посвящен медоносной пчеле. В последнем томике, вышедшем в 1742 г., изложены наблюдения Реомюра над шмелями и общественными осами. Много внимания уделял Реомюр и муравьям. Но его рукопись «Естественная история муравьев» (1742—1743) по какой-то причине не попала в «Мемуары» и затерялась. Ее нашел и издал на английском языке только в 1926 г. В. М. Вилер — известный американский энтомолог, автор ставших классическими книг «Муравьи» (1910), «Общественная жизнь среди насекомых» (1923) и «Общественные насекомые, их происхождение и эволюция» (1928).

1. Первое известное европейцам изображение гнезд африканских термитов, приведенное Г. Смисманом (по К. Эшериху, 1910 г.). Справа — внешний вид термитника макротермес белликозус с характерными башнями-трубами, слева — термитник в разрезе. На ветке дерева картонное гнездо термитов (по-видимому, рода назутитермес), справа — такое же гнездо в разрезе.

Волею судеб с рукописью Реомюра не смогли познакомиться ученые его времени. Поэтому начало развитию науки о муравьях — мирмекологии было положено книгой британского священника, преподобного В. Гулда «Сообщение об английских муравьях» (1747), в которой приведены результаты его многолетних наблюдений.

Термиты впервые стали известны европейским ученым в 1758 г., когда вышло в свет десятое издание «Системы природы» К. Линнея, содержавшее описание бескрылого насекомого «термес фатале». Линней, вероятно, спутал рабочего термита с жуками-точильщиками, характерное постукивание которых в древесине якобы предвещает смерть. Поэтому он и придумал такое страшное название: ведь «терма» по-гречески означает «конец», а «фатум» по-латыни — «судьба». Отсюда и пошло название насекомых «термиты».

Однако первые научные сведения о жизни этих «фатальных насекомых» появились только на рубеже 70—80-х годов XVIII в., когда вышли статьи жителя Прибалтики И. Кенига «Естественная история так называемых белых муравьев» (1779) и англичанина Г. Смисмана «Сообщение о термитах, которые встречаются в Африке и в других жарких странах» (1781). Оба исследователя, наблюдавшие за термитами в Африке и описывавшие строение их гнезд и питание, приводили и такие невероятные подробности, как наличие в термитнике не только царицы, но и царя или разведение термитами грибов. Эти факты очень долго подвергались сомнению недоверчивыми учеными, но впоследствии полностью подтвердились.

Известный швейцарский ученый и пчеловод Ф. Гюбер, будучи слепым, выполнил целый ряд блестящих исследований по медоносным пчелам. Он, например, доказал, что если совсем маленькую личинку пчелы перенести из обычной ячейки в маточник, то она разовьется в матку, и, наоборот, личинка, перемещенная из маточника в обычную ячейку, станет рабочей пчелой. В 1792 г. в Женеве вышла его книга «Новые наблюдения над пчелами», содержавшая переписку со швейцарским энтомологом Ш. Бонне, который тоже был слепым. Эти письма заложили основу не только современных знаний о пчелах, но и пчеловодства.

Сын Ф. Гюбера Пьер заинтересовался жизнью шмелей. Результатом их изучения явилась большая статья в «Трудах Лондонского Линнеевского общества» (1802), в которой П. Гюбер впервые описал на примере шмелей поведение доминирования. Затем по совету отца он принялся наблюдать за муравьями. Итогом стала его вошедшая в историю науки книга «Исследования нравов местных муравьев» (1810), изданная в Париже. Через десять лет она была переведена на английский язык под названием «Библия мирмекологии». Гюбер-младший установил, что рабочие муравьи — это бесплодные самки, впервые описал брачный лёт и основание новых гнезд оплодотворенными самками, дал правильную интерпретацию взаимоотношений муравьев с тлями, понял значение гнездовых холмиков муравьев как аккумуляторов солнечного тепла и высказал целый ряд предположений, послуживших основой исследований на многие десятилетия вперед. Но самое удивительное, что нашли читатели в его книге, это, конечно, поведение муравьев-рабовладельцев — амазонок и формик. В то время оно казалось неопровержимым доказательством высоких умственных способностей муравьев и глубокого сходства между муравьями и человеком в общественном устройстве.

Много воды утекло с тех пор. Появилась дарвиновская теория эволюции путем естественного отбора, возникла генетика, а затем и молекулярная биология, была открыта природа наследственности, мы приблизились к пониманию механизмов индивидуального развития, работы мозга и других фундаментальных биологических процессов. Теоретические принципы и экспериментальные подходы современной биологии разительно отличаются от бытовавших во времена Реомюра или Гулда. Но общественные насекомые по-прежнему привлекают к себе внимание ученых. Чем же объясняется такой неослабевающий и даже возрастающий интерес? Прежде чем ответить на этот вопрос, надо выяснить, что же представляют собой общественные насекомые, какое место они занимают в природе и что нам может дать их изучение?

Далеко не все насекомые, ведущие «коллективный образ жизни», будут рассмотрены в этой книге. Хотя общественными в широком смысле слова можно назвать и саранчу, мигрирующую огромными стаями на значительные расстояния, и тлей, образующих на растениях обширные скопления, и божьих коровок, большими массами собирающихся в удобных для зимовки местах, и гусениц, обитающих в одном паутинном гнезде на дереве, но обычно, когда говорят «общественные насекомые», то имеют в виду совершенно особые черты поведения.

Общественных насекомых в узком смысле принято именовать истинно общественными, или эусоциальными. Для того чтобы мы могли назвать группу живущих вместе насекомых эусоциальной, ее организация должна удовлетворять трем критериям. Во-первых, вместе обитают насекомые не менее двух последовательных поколений — материнского и дочернего. Во-вторых, между членами группы наблюдается кооперация, т.е. коллективное добывание пищи, выкармливание потомства, строительство, защита гнезда и т. п. В-третьих, в группе существует так называемая репродуктивная дифференциация, или разделение репродуктивных функций между особями: одни насекомые размножаются, а другие (их, как правило, большинство) бесплодны и выкармливают потомство плодовитых.

Плодовитых и бесплодных особей у общественных насекомых принято относить к разным кастам. Термин этот применительно к муравьям впервые употребил известный французский натуралист и энтомолог П. А. Латрейль, оставивший в науке заметный след не только тем, что описал сотни новых видов насекомых, но и своими блестящими наблюдениями за их образом жизни. В книге «Естественная история муравьев», вышедшей в 1802 г. в Париже, Латрейль относил к разным кастам цариц, рабочих и самцов. В те далекие времена в науке господствовал антропоморфизм и специфику устройства человеческого общества ученые целиком переносили на насекомых. Уже давно ясно, что касты у насекомых и человека имеют лишь чисто поверхностное сходство, но термин сохраняется в науке по традиции из соображений удобства, точно так же как и многие другие наименования. Например, насекомых плодовитой (или репродуктивной) касты, принято называть царицами (или матками), если это самки, и царями, если это самцы, поскольку когда-то полагали, что царица или царь действительно правят государством насекомых.

Насекомых бесплодной касты по традиции называют рабочими: они выполняют в гнезде все необходимые дела и выкармливают потомство царицы, которая занята исключительно откладкой яиц. Разделение труда существует не только между плодовитыми и бесплодными насекомыми, но и в пределах касты рабочих. Насекомые временно или постоянно специализируются на выполнении конкретной задачи: одни становятся няньками и выкармливают личинок, другие строят гнездо, третьи добывают пищу и т. д. Часто такая специализация основывается на различиях в строении насекомых. У всех термитов и многих муравьев бесплодные особи значительно различаются между собой по размерам и строению тела. Самых крупных из них, с большой головой и мощными челюстями нередко рассматривают как отдельную подкасту и называют солдатами. Солдаты в основном охраняют гнездо, но могут выполнять и другие, прежде всего трудоемкие, функции.

У термитов, составляющих отдельный отряд насекомых, касты существуют среди самок и среди самцов. В каждом гнезде у них есть царица и царь — так называемая царская пара. Рабочие и солдаты могут быть у термитов и самцами, и самками. А вот у муравьев, ос, пчел и шмелей, которые все относятся к отряду перепончатокрылых, касты возникли только среди самок. Поэтому у них есть лишь царицы. Самцы же не являются кастой, и их не принято называть царями. Рабочие и солдаты у общественных перепончатокрылых тоже все самки.

В каждом гнезде у многих видов общественных насекомых есть только одна царица (или царская пара). В этом случае мы имеем дело с семьей, ведь царица является матерью всех остальных насекомых в гнезде. Но у некоторых социальная структура гораздо сложнее: в гнезде может быть несколько, иногда даже много цариц, и они могут принадлежать к разным поколениям. В таких случаях генетические отношения между обитающими совместно насекомыми становятся очень запутанными и не соответствуют понятию о семье. К ним лучше применять более общий и нейтральный термин «колония». Когда в колонии одна царица (царская пара), то ее именуют моногинной, если же их много —полигинной. Значит, моногинная колония эквивалентна семье. Можно, конечно, и полигинную колонию называть семьей, если помнить об условности этого наименования. Говорить о полигинной семье можно примерно в таком же смысле, как и о «дружной семье народов» какой-либо страны.

Поведение эусоциальных насекомых, в первую очередь высокоорганизованных и имеющих большую численность особей в колонии, чрезвычайно сложно. В процессе длительной эволюции у них возникли разнообразные способы «общения» — коммуникации, иногда настолько развитые, что можно даже говорить о «языке» насекомых. Коммуникация основана на применении сигналов разных типов — звуковых, зрительных, тактильных (осязательных), химических. Все эти способы взаимосвязи объединяют насекомых, живущих, вместе, в целостную систему, позволяют им согласованно реагировать на изменения внешних условий, рационально разделять обязанности, эффективно добывать пищу, успешно обороняться от опасностей и даже изменять при необходимости окружающую их среду, обеспечивая в итоге размножение и сохранение вида.

Каким же образом насекомые «научились» всему этому? Руководят ли ими сознание, разум? Является ли их поведение целиком врожденным, инстинктивным, или же они могут обучаться, приобретать опыт? Эти вопросы до сих пор вызывают ожесточенные споры, и нельзя сказать, что мы очень близки к однозначному ответу на них. Общественные насекомые как бы бросают вызов познавательным способностям человека. Сможем ли мы когда-нибудь найти правильное объяснение всем самым удивительным особенностям их поведения?

Организация колоний общественных насекомых имеет немало общих черт с социальной организацией других общественных животных и даже человека. Этим занимается возникшая в последние 10—15 лет новая перспективная ветвь биологической науки — социобиология. В ее формировании существенную роль сыграли и ученые, исследующие общественных насекомых. Основная задача социобиологии — найти закономерности, которым подчиняется эволюция социального поведения животных, выявить фундаментальные принципы социальной организации, что в конечном счете поможет решению вопроса вопросов: каким образом появились на Земле человек и человеческое общество? Следовательно, изучение общественных насекомых позволяет нам лучше познать самих себя и свое место в мире.

Еще одна причина постоянного интереса к общественным насекомым — это их огромное экологическое значение на нашей планете. Почти повсеместно муравьи являются главными хищниками, уничтожающими различных мелких беспозвоночных животных. Термиты в тропических странах потребляют основную массу отмирающих растений, выступая важнейшим элементом круговорота вещества в экосистемах. Муравьи и термиты столь многочисленны в тропиках, что именно они, а не дождевые черви выполняют там решающую работу по перемешиванию и повышению плодородия почвы. Некоторые исследования показали неменьшую роль муравьев в почвообразовании и в странах с умеренным климатом.

Польза от общественных насекомых для человека не исчерпывается этим. Уже много веков люди содержат в домашних условиях медоносную пчелу, которая в последнее время приобретает все большее значение уже не как производитель меда и воска и даже не как источник новых лекарственных препаратов, а как основной опылитель сельскохозяйственных растений. Польза, которую она этим приносит, во много раз превышает все прочие доходы от пчеловодства. Лишь совсем недавно по-настоящему оценена незаменимая роль шмелей в опылении некоторых растений. Теперь уже общеизвестна полезная деятельность рыжих лесных муравьев в борьбе с вредителями леса, что позволяет отказаться от ядохимикатов, наносящих огромный урон биосфере и человечеству. В то же время существуют и виды общественных насекомых, приносящие человеку в определенных условиях немалый ущерб.

Постараемся же подробнее познакомиться с удивительным и многообразным миром общественных насекомых и попытаемся ответить на поставленные выше, а также и на многие другие вопросы, которые неизбежно возникнут у нас в процессе знакомства.

ПУТЬ К СОЦИАЛЬНОСТИ

Итак, появление в эволюции бесполых особей — первоначальная причина превращения семьи в общество и причина существования обществ насекомых — было результатом недостаточного кормления личинок их родителями. Пара основателей у термитов, оплодотворенная самка у перепончатокрылых, сооружающая гнездо, вероятно, были не способны снабдить своих потомков достаточным для развития их половых органов количеством пищи. Эта беда могла бы повлечь за собой вымирание вида, если бы его не спасла социальность. О. Ламеер. Происхождение обществ насекомых

 

 

 

 

 

 

 

Как сложился у насекомых общественный уклад жизни? Почему он характерен для муравьев, термитов, медоносных пчел и ос, а жуки, бабочки, мухи и другие насекомые чаще всего не проявляют особого стремления к общению с себе подобными (если, конечно, не считать встречу самцов и самок при размножении) и проводят жизнь в одиночестве? Науке потребовалось долго искать правильные подходы к ответу на этот вопрос.

Происхождение общественных насекомых можно рассматривать по крайней мере в двух аспектах. Во-первых, необходимо установить, на каком эволюционном пути могло возникнуть эусоциальное поведение, т. е. какие переходные этапы существовали на пути от одиночных до общественных видов? Во-вторых, следует объяснить, почему это произошло, т. е. какие эволюционные факторы и процессы сделали возможным и даже неизбежным переход от одиночного к общественному образу жизни?

В прошлом столетии и даже в начале нашего века в науке была широко распространена точка зрения, согласно которой общество у насекомых возникло благодаря «добровольному объединению» особей, «осознающих» преимущества социального образа жизни по сравнению с одиночным существованием. Так считал, например, известный английский философ, занимавшийся и вопросами биологии, Г. Спенсер, а с ним и многие другие ученые. Сейчас это утверждение может вызвать только улыбку, но тогда его обсуждали вполне серьезно.

Однако постепенно добываемые и накапливаемые наукой факты все более противоречили этому взгляду. Особенно веским аргументом против него оказались так называемые переходные формы, т. е. виды насекомых, существующие и в настоящее время, но по своему поведению занимающие промежуточное положение: они уже не одиночные, но еще и не полностью общественные. Именно такие переходные формы, соответствующие этапам, которые прошла эволюция поведения на пути к социальности, были найдены в конце XIX — начале XX в. среди складчатокрылых ос. Это позволило некоторым ученым высказать гипотезу о зарождении общественного поведения у насекомых в процессе развития и усложнения родительского поведения, т. е. инстинктов заботы о потомстве у одиночных видов. Они предположили, что социальное поведение возникло не путем объединения в колонию насекомых одного поколения, а в результате появления и развития взаимосвязи двух поколений — материнского и дочернего, когда выращенные самкой потомки не улетают, чтобы начать самостоятельную жизнь в одиночку, а остаются в материнском гнезде, где живут и воспитывают потомство сообща.

Эта идея сразу же нашла множество сторонников, поскольку была основана на реальных фактах. Французский энтомолог Э. Рубо, посвятивший долгие годы изучению общественных ос в тропической Африке, изложил ее в виде последовательной теории в 1916 г. Дальнейшее развитие теория получила в уже упомянутой книге В. М. Вилера «Общественная жизнь среди насекомых». С усложнением родительского поведения Вилер связывал происхождение всех групп общественных насекомых.

Родительское поведение, или забота о потомстве, — самое обычное явление среди насекомых. У большинства видов самка стремится отложить яйца вблизи источника пищи или непосредственно на пищу, которую будут поедать ее личинки. Поступая так, мать избавляет потомство от необходимости самостоятельно отыскивать корм и повышает его шансы на выживание. У многих насекомых отложенные яйца имеют защитную оболочку либо самки маскируют кладку пушком, воскоподобными выделениями или же откладывают яйца в почву, ткани растений, что позволяет лучше укрыть их от хищников и паразитов. Наконец, родители у целого ряда видов устраивают специальное, нередко очень сложное убежище — гнездо, где будут развиваться их личинки, питаясь запасом корма, собранным взрослыми насекомыми. Так поступают, например, жуки-навозники: они затаскивают навоз в норки и откладывают на него яйца. Если у священного скарабея этим занимаются только самки, то у лунного копра и других видов оба родителя трудятся над строительством норки и запасанием навоза для своих потомков.

Чрезвычайно широко распространено гнездовое поведение у насекомых отряда перепончатокрылых — одиночных ос и пчел. Самцы этих насекомых не принимают никакого участия в заботе о потомстве. Самки самостоятельно строят гнездо и запасают в нем пищу для личинок. Дорожные, роющие, пилюльные осы парализуют или убивают ужалениями различных насекомых или пауков и помещают их в ячейки гнезда. Затем они откладывают туда яйца. Каждая личинка развивается в собственной ячейке, где она обеспечена кормом. Сходное поведение у одиночных пчел, только в качестве провизии для личинок они используют пыльцу и нектар растений. Подробнейшее описание жизни одиночных пчел и ос можно найти в книгах великого французского натуралиста XIX в. Ж.-А. Фабра и других авторов.

Все эти насекомые, проявляя очень сложную заботу о потомстве, само потомство никогда не видят, никак с ним не общаются и остаются одиночными. Но в целом ряде случаев развитие родительского поведения приводит к взаимодействию между насекомыми двух поколений: самка вступает в прямой контакт со своими отпрысками, охраняет их и ухаживает за ними. Такое поведение называютсубсоциальным, подчеркивая тем самым, что это необходимый этап в эволюции эусоциальности.

Наиболее простые формы субсоциального поведения выражаются в охране самкой яиц и личинок. Самки многих клопов прикрывают собственным телом кладку яиц, а затем некоторое время и личинок. Дрыгая ногами, насекомое отгоняет от яиц паразитов-наездников и хищников. Без материнской охраны выживает только 4—10% яиц, а в защищаемых кладках — более 80%. Оберегают яйца и личинок мелкие цикадовые — горбатки; многие пауки вынашивают яйцевые коконы и появившихся из них личинок на спине. Самка обыкновенной уховертки выкапывает норку, откладывает там яйца и охраняет их, а потом и молодых личинок. Она постоянно облизывает яйца, которые без этого не могут развиваться — слюна матери предотвращает поражение яиц плесенью. Так же заботятся о яйцах самки медведок. У одного из североамериканских сверчков самка не только караулит в норке яйца и личинок, но и приносит личинкам пищу, отдает им специально откладываемые мелкие и бесплодные кормовые яйца. Однако более старшие личинки покидают норку и живут самостоятельно. А вот у уховерток рода анехура, встречающихся в Средней Азии, самки выкармливают в норках личинок листьями до тех пор, пока они не станут взрослыми. Сходное поведение характерно и для среднеазиатской пустынной мокрицы, но здесь в заботе о потомстве участвует вместе со своей супругой и самец.

2. Самка клопа-щитника мецисторинус триптерус, обитающего на о. Тринидад, охраняет кладку яиц и личинок в первые 4—5 дней их жизни (по К. Киркпатрику, 1957 г.).

Очень сложно субсоциальное поведение жуков-могильщиков. Самка и самец зарывают в землю трупик крота, мыши, маленькой птицы. На общипанном и размятом родителями трупе самка делает ямку, обмазывает ее экскрементами и откладывает туда яйца. Появившиеся личинки сидят в этом углублении и резко вскидывают головы, услышав стрекотание матери, как птенцы в гнезде, а мать и гораздо реже отец кормят их изо рта отрыгиваемой коричневой кашицей. На следующий день личинки начинают питаться самостоятельно, но еще долго принимают корм и от родителей. Если взрослых жуков убрать, то личинки не выживут.

Большинство одиночных ос и пчел применяет так называемое массовое (или единовременное) провиантирование: они закладывают в каждую ячейку сразу весь необходимый личинке корм и запечатывают ее. Но некоторые виды перешли на постепенное провиантирование, т. е. регулярно приносят корм личинкам. Так поступают песчаные осы, парализующие гусениц, бембиксы, охотящиеся на слепней и мух, отдельные виды пилюльных ос. Самки этих ос ежедневно приносят каждой личинке одно или несколько парализованных насекомых. А тропическая оса-эвменида синагрис корнута выкармливает личинок, давая им изо рта кашицу из пережеванных насекомых — совсем как общественные бумажные осы.

3. Самка жука-могильщика некрофорус веспилло отрыгивает  корм одной личинке. Еще две личинки пытаются получить от  матери свою долю (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Постепенное усложнение родительского поведения объясняется тем, что чем больше самка или оба родителя заботятся о своем потомстве, тем выше его шансы выжить и победить в борьбе за существование. Следовательно, естественный отбор способствует усилению в эволюции заботы о потомстве.

4. Обитающая в тропиках Юго-Восточной Азии одиночная пилюльная оса зетус цианоптерус строит гнездо из кусочков листьев, склеенных пережеванной листовой массой (по Ф. Вильямсу, 1919 г.). В гнезде обычно 4—5 ячеек. Самка ежедневно приносит убитых гусениц листоверток и скармливает развивающимся личинкам (постепенное провиантирование), ночует она здесь же, в гнезде.

Все приведенные примеры относятся к уровню примитивной субсоциальности, ибо контакт родителей с потомками ограничивается лишь личиночными стадиями развития, и если родители все же встречаются со своими взрослыми потомками, то этот контакт непродолжителен. Самки гнездящихся в древесине пчел-плотников (род ксилокопа), заполнив провизией все ячейки и отложив в них яйца, остаются в гнезде и охраняют развивающихся личинок. Когда из куколок выходят молодые пчелы, мать кормит их, отрыгивая пищу из зобика. Но вскоре она погибает, а молодые пчелы разлетаются и основывают собственные гнезда.

Тропические сахарные жуки живут парами (самка и самец) в гнилой древесине и совместно выкармливают потомство. Личинки не способны самостоятельно питаться, и жуки дают им смесь слюны с пережеванной древесиной, прошедшей ферментацию с участием особых грибков. Родители охраняют и куколок, и даже появившихся из них молодых жуков до тех пор, пока те не окрепнут. При этом родители и личинки все время «переговариваются», издавая чирикающие звуки.

Возникновение эусоциального поведения у насекомых связано с усилением контакта между материнским и дочерним поколениями. Продолжительное совместное существование взрослых насекомых двух поколений (первый признак эусоциальности) характерно для уровня продвинутой субсоциальности. Пример этого уровня — интереснейшее поведение роющей осы церцерис рубида, обитающей в Италии. Ранней весной самка строит норку, заполняет ячейки в ней парализованными долгоносиками, откладывает яйца, запечатывает ячейки и затем охраняет развивающихся личинок. Когда выходят молодые осы, то самки остаются в материнском гнезде и начинают строить в нем свои ячейки, заполняя их добычей и откладывая яйца. Получается, что в гнезде с матерью живут 4—5 ее дочерей, но все они, в том числе и мать, выращивают собственное потомство самостоятельно. Поселяясь в общей с матерью норке, молодые осы экономят силы на строительстве гнезда и обеспечивают гораздо более эффективную его охрану по сравнению с самками, гнездящимися поодиночке. Между обитателями гнезда существуют даже простейшие формы кооперации: они по очереди выполняют функцию сторожа и, загораживая головой вход в гнездо, прогоняют ос-блестянок, муравьев и других врагов, в том числе и ос своего вида. Получается, что объединение в группу взаимовыгодно для насекомых.

Вероятно, именно существенное улучшение охраны гнезда является основным фактором, благоприятствующим развитию группового гнездования у одиночных пчел и ос. Дело в том, что этим насекомым больше всего вредят различные гнездовые нахлебники и паразиты — жуки-нарывники, наездники, осы-немки, осы-блестянки, разнообразные мухи (жужжалы, траурницы, тахины). Все они стараются воспользоваться для продолжения своего рода запасами корма в гнездах пчел и ос или уничтожить развивающихся там личинок. Обычно эти насекомые проникают в гнездо, когда отсутствует хозяйка, и пристраивают свои яйца. Нередко почти все ячейки в гнезде становятся пристанищем нахлебников и паразитов. Поэтому успешность гнездования и выживаемость потомства ос и пчел непосредственно зависят от численности врагов. Ясно, что в таких условиях совместное гнездование и коллективная защита гнезда дают огромное преимущество, и это поведение поддерживает естественный отбор. Не исключено, что такие же причины пробудили перейти к социальному образу жизни и предков муравьев.

Тараканообразные предки термитов, вероятно, жили в мертвой древесине, которую переваривали с помощью симбиотических жгутиконосцев. Скорее всего, именно необходимость получать симбионтов от других особей заставила прототермитов вести групповой образ жизни. Не исключено, что уже в то время процесс пищеварения у прототермитов стал коллективным, основанным на эстафетной передаче полупереваренной пищи от члена к члену группы. Общественное переваривание пищи еще более усилило зависимость этих насекомых друг от друга.

В дальнейшей эволюции возможно возникновение кооперирования не только в строительстве и охране гнезда, но и в выкармливании потомства. Такое поведение характерно для уровня высокоразвитой субсоциальности. Мы находим его у многих тропических складчатокрылых ос стеногастрин. Например, у вида стеногастер депрессигастер часть выращенных основательницей самок остается в том же гнезде, где они начинают откладывать яйца и выкармливать личинок. Но вот что интересно: осы не делают различий между личинками, заботясь в равной степени о собственных и личинках своих сестер и матери, которая тоже продолжает жить в этом гнезде. Следовательно, осы кооперируются в выращивании потомства — налицо и первый, и второй признаки эусоциальности. Не хватает только репродуктивной дифференциации, чтобы поведение ос стало истинно социальным.

Этот эволюционный шаг был сделан некоторыми видами стеногастрин. У ос рода парисхногастер вместе с самкой-основательницей, являющейся в данном случае уже царицей, живут 5—6 ее дочерей, которые сами не размножаются, но выкармливают потомство матери. Если та погибнет, ее замещает одна из дочерей, становящаяся при этом плодовитой. Перед нами хотя и очень еще примитивное, но уже эусоциальное поведение со всеми тремя признаками, в том числе и разделением на касты. Это разделение пока недостаточно четкое: нередко яйца откладывает не только основательница-царица, но и одна-две ее дочери, хотя и в меньшем количестве. Значит, в колонии парисхногастера может быть несколько плодовитых самок-цариц, т. е. имеет место полигиния, что вообще характерно для видов, находящихся на самых ранних этапах эволюции эусоциальности.

Мы смогли проиллюстрировать все ступени огромного эволюционного пути, разделяющего одиночных и общественных насекомых, на существующих в природе видах, в основном различных осах. Почти то же самое можно сделать на примере совсем других насекомых — пчел-галиктов или аллодапиновых пчел. В этих группах насекомых также существуют переходы от одиночного к эусоциальному поведению. Наличие таких переходных форм полностью подтверждает теорию Рубо — Вилера о появлении общественных насекомых на пути развития и усложнения родительской заботы о потомстве.

В пользу этих представлений говорит и наиболее обычный способ размножения, т. е. путь возникновения новых колоний у общественных насекомых. Это основание гнезда молодой оплодотворенной самкой, которая самостоятельно выращивает первых рабочих. Так образуются новые колонии у большинства общественных насекомых, в том числе и у тех, среди которых мы в настоящее время уже не наблюдаем переходных форм, связывающих их с одиночными предками. Это муравьи, термиты, шмели. Выходит, и эти группы возникли в эволюции в результате появления и усиления контакта матери с ее потомством.

Мы видим, что индивидуальное развитие (онтогенез) колонии общественных насекомых как бы в основных чертах повторяет пройденный ими эволюционный путь развития (филогенез). Это проявление так называемого биогенетического закона — «онтогенез есть краткое повторение филогенеза», — одного из величайших эволюционных обобщений, впервые сформулированного во второй половине XIX в. Э. Геккелем. Кстати, этот аргумент наряду с переходными формами успешно использовали для доказательства своих взглядов и Э. Рубо, и В. М. Вилер.

У многих общественных насекомых существует и другой способ образования новых колоний — разделение материнской общины на части: отделение отводков у муравьев и термитов, роение у медоносных и безжалых пчел, у ос-полибий. Но эта форма размножения, несомненно, появилась в эволюции позже, уже после становления эусоциальности.

Итак, мы проследили тот эволюционный путь, на котором возникает объединение родителей (или только матери) и их потомства, но пока не ответили на вопрос: почему в таких семейных группах появляются бесплодные рабочие, как формируется эусоциальность?

Мы знаем, что живые существа стремятся оставить возможно больше потомков. Это «стремление», конечно, неосознанное, оно — прямое следствие действия естественного отбора. Если какое-нибудь животное обладает генами, позволяющими ему произвести больше потомков по сравнению с другими (например, благодаря повышению жизнеспособности, совершенствованию умения добывать пищу, защищаться от врагов, ухаживать за молодью и т. п.), то в новом поколении особей с такими генами будет уже несколько больше, а в последующих еще и еще больше. Значит, гены, благоприятствующие размножению, подвергаются положительному естественному отбору — частота их встречаемости в популяции растет от поколения к поколению.

Совершенно иная судьба у генов, определяющих пониженную плодовитость. Обладающие ими животные совсем не оставят или оставят сравнительно немного потомков, в последующих поколениях особей с такими генами будет все меньше и меньше, а в конце концов они и вовсе исчезнут (если, конечно, не учитывать возникновение новых генов путем мутаций). Получается, что гены, уменьшающие способность к размножению, подвергаются отрицательному естественному отбору и не могут закрепиться в популяции. И вообще любой признак, вредный для его обладателя, вроде бы никак не может появиться в результате естественного отбора. Но ведь касты у общественных насекомых существуют наперекор этому! Так может ли теория естественного отбора объяснить возникновение каст?

Сам Ч. Дарвин рассматривал бесплодных рабочих у общественных насекомых как одно из наиболее серьезных затруднений для своей теории, посвятив специальный раздел в «Происхождении видов» его разбору. И нужно сказать, что ученый блестяще решил эту проблему, убедительно доказал универсальность принципа естественного отбора. «...Это затруднение,— писал Дарвин, — хотя и кажется непреодолимым, уменьшается и, по моему мнению, даже совершенно исчезает, если вспомнить, что отбор может быть применен к семейству так же, как и к отдельной особи, и как в том, так и в другом случае привести к желательной цели»[3].

Для подтверждения этой мысли Дарвин приводит несколько примеров. Вот один из них. Отдельные разновидности садовых левкоев дают семена, из которых вырастает большое количество растений с красивыми махровыми, но совершенно бесплодными цветками и гораздо меньше растений с простыми невзрачными, но имеющими семена цветками. Эти плодовитые левкои, считает Дарвин, «которыми только разновидность и может размножаться, можно сравнить с плодовитыми самцами и самками муравьев, бесплодные же махровые растения соответствуют бесполым особям муравьиной семьи. Как и у разновидностей левкоя, у общественных насекомых отбор, направленный к достижению полезной цели, применялся к семейству, а не к отдельной особи»[4]. Если, продолжает Дарвин, появление бесплодных насекомых в потомстве окажется полезным для их родителей, живущих вместе с ними в одном гнезде, то такие животные будут побеждать в борьбе за существование тех, которые не могут производить бесплодных рабочих, т. е. эта способность будет закреплена и усилена в процессе естественного отбора.

Действительно, если самке — основательнице гнезда удастся принудить своих первых дочерей потерять плодовитость и выполнять функции рабочих, то с их помощью она сможет выкормить гораздо больше плодовитых потомков, чем вырастила бы в одиночку. Понятно, что гены, определяющие такое поведение, будут подвергаться положительному естественному отбору, что и приведет к возникновению эусоциальности. Касты появляются в тех случаях, когда родители приобретают способность управлять поведением своих потомков и «превращать» некоторых из них в бесплодных рабочих. Это родительское манипулирование основано на поведении доминирования и других формах репродуктивного (царского) контроля, которые мы подробно рассмотрим позже.

Самка-основательница агрессивно ведет себя по отношению к первым дочерям, пресекает их попытки откладывать яйца, побуждает трудиться — строить гнездо, выкармливать личинок.

Мать-царица как бы эксплуатирует дочерей-рабочих. Понятно, что основательнице легче подчинять более слабых самок. Поэтому для нее становится выгодным недокармливать первых личинок с тем, чтобы развившиеся из них самки были мельче нормальных плодовитых особей. Так уже у самых примитивных эусоциальных видов появляется трофическая (пищевая) детерминация (определение) касты — недостаточное кормление личинок рабочих. На этой основе в дальнейшей эволюции развиваются значительно более сложные механизмы детерминации каст, подробно рассмотренные в третьем разделе.

У насекомых из отряда перепончатокрылых бесплодная каста, несомненно, возникает проще благодаря способности самок контролировать пол своего потомства. Дело в том, что у перепончатокрылых самки всегда появляются из оплодотворенных яиц, а самцы — из неоплодотворенных. Самка, имеющая в специальном вместилище — сперматеке запас спермы, полученной при копуляции (спаривании) от самца, оплодотворяет яйцо в момент его откладки и, следовательно, способна «произвольно» откладывать либо «женские», либо «мужские» яйца. Если самка-основательница начнет с откладки только оплодотворенных яиц, то среди ее первых потомков не окажется самцов, и ее дочери не смогут спариваться и стать полноценными плодовитыми самками, а поэтому будут более «добросовестными» рабочими. Кроме того, самцы перепончатокрылых изначально не имеют «трудовых навыков», поскольку никогда не участвуют в заботе о потомстве, и никак не могут стать рабочими. Возможность избежать появления этих «бездельников» дает основательнице существенные преимущества, позволяя при тех же затратах вырастить больше самок — потенциальных рабочих.

Ч. Дарвин объяснил на основе теории естественного отбора не только появление бесплодных рабочих, но и их последующую эволюцию, показал, как могли возникнуть столь серьезные различия между бесплодными и плодовитыми насекомыми. Если бы отдельные родители стали производить бесплодных рабочих с какими-то изменениями в строении тела или в поведении, которые оказались полезными, то «плодовитые самцы и самки благодаря этому процветали и в свою очередь передали своим плодовитым потомкам наклонность производить бесплодных особей с теми же самыми изменениями. Этот процесс должен был повториться много раз, прежде чем различие между плодовитыми и бесплодными самками одного и того же вида достигло тех размеров, которые мы наблюдаем у разных общественных насекомых»[5].

Итак, по мысли Дарвина, возникновение и эволюция каст у общественных насекомых объясняются действием естественного отбора на их группы, семьи, сообщества, колонии[6]. Теперь такой отбор называют групповым или семейным. Те колонии, которые имеют более умелых и эффективных рабочих, выращивают больше плодовитых самок и самцов и, таким образом,передают эти признаки последующему поколению. Мы еще вернемся к этому вопросу в конце книги.

Кстати, именно Ч. Дарвин первым использовал пример общественных насекомых как аргумент против теории наследования приобретенных признаков Ж.-Б. Ламарка. Ведь совершенно ясно, что какие бы признаки ни приобрели рабочие муравьи или пчелы в течение своей жизни (путем упражнения определенных органов, обучения и т. п.), они не могут передать их потомкам, так как вообще не размножаются. Следовательно, эволюцию бесплодной касты можно объяснить только на основе естественного отбора, что и сделал Дарвин.

Среди насекомых существуют объединения и иной природы, чем рассмотренные нами до сих пор. Это социальные группы насекомых, относящихся к одному поколению. Они получили названиепарасоциальных. В наиболее простом случае насекомые обитают в одном гнезде, но живут в нем самостоятельно: у каждой самки собственные ячейки, и своих личинок она выкармливает сама. Только в охране гнезда самки кооперируются так же, как это делают рассмотренные выше осы церцерис рубида. Очень похоже на жильцов коммунальной квартиры: у каждого собственная комната, но коридор и вход общие! Такое гнездование называется коммунальным.

Коммунально гнездятся многие виды дорожных, роющих ос, ос-эвменид и пчел. Самки пчелы-каменщицы амбарной, например, лепят свои гнездовые ячейки вплотную друг к другу, а затем запечатывают их общей цементной покрышкой. Самки некоторых видов пчел-плотников после смерти матери остаются жить все вместе в ее гнезде, но каждая строит там собственные ячейки. У ряда ос рода церцерис к начавшей строить гнездо самке могут присоединяться и другие, так возникает коммунальное поселение.

С коммунальным поведением сходны разнообразные формы стадности у насекомых, они также попадают в категорию парасоциальности. В стадных группах нередко наблюдаются достаточно сложные механизмы сигнализации и взаимодействия между насекомыми. Огромные стаи саранчи согласованно мигрируют и ориентируются в пространстве. Тли с помощью химической сигнализации (феромоны тревоги) могут предупреждать членов группы об опасности. Гусеницы походного шелкопряда, личинки общественных пилильщиков-ткачей живут семейными группами, вместе питаясь, переселяясь, сооружая общее гнездо. Обитающим совместно тараканам помогают ориентироваться и находить путь к своей группе следовые феромоны. В некоторых случаях в парасоциальных группах возникает кооперирование между насекомыми и даже разделение репродуктивных функций. Поведение насекомых в этих случаях именуется семисоциальным. Так происходит, например, при совместном основании гнезда несколькими самками одного поколения у ос-полистов и пчел-галиктов. При этом большинство самок теряет плодовитость и выкармливает потомство единственной плодовитой самки. Когда это потомство — рабочие особи — выходит из куколок, возникает уже эусоциальная группа, состоящая из насекомых двух поколений.

Удивительной сложности достигает организация социальных групп у некоторых видов пауков, причем у них социальность может формироваться на основе как субсоциального, так и парасоциального поведения. У ряда видов вынашиваемые самкой паучата остаются с матерью в одной паутине (субсоциальность). В других случаях индивидуальные сети пауков одного поколения образуют скопления на деревьях или кустах. Тенета пауков смыкаются в общую систему, но у каждого в ней есть своя территория. Это так называемые «стадные пауки» (парасоциальность). В дальнейшем при исчезновении взаимной агрессивности пауки могут переходить к строительству общей сети и даже совместной охоте.

Общественных пауков особенно много в тропических странах. Один из наиболее высокоорганизованных видов — агелена консоциата — обитает в Западной Африке. Пауки этого вида строят округлую общую сеть около 3 м диаметром. Ее население — сотни пауков всех возрастов. Мелких насекомых, попадающих в паутину, пауки ловят и поедают в одиночку, но на крупных охотятся группами и дружно питаются общей добычей. Паучата не охотятся. Они живут в глубине сети большими группами. Добычу им приносят взрослые пауки. Никакого различия между своими и чужими детьми пауки не делают — кормят всех одинаково. Но каждая самка плетет собственный яйцевой кокон в глубине гнезда. А вот у мексиканского паука экобиус цивитас, имеющего сходное с агеленой поведение, все самки откладывают яйца в обширный общий кокон.

5. Взрослые пауки агелена консоциата атакуют сверчка, попавшего в их общественную сеть. Не принимающие участия в охоте молодые паучки ожидают неподалеку, когда им можно будет питаться общей добычей (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Несомненно, эти виды общественных пауков выделяются наиболее сложным социальным поведением среди всех членистоногих, кроме эусоциальных насекомых. Для них характерны сложноустроенные гнезда, продолжительная жизнь взрослых особей, тесное взаимодействие между пауками разных поколений, обмен сигналами, кооперирование и разделение функций. Нет у них только каст, отсутствует репродуктивная дифференциация. Почему же этот шаг не был сделан в эволюции, почему не появились эусоциальные пауки?

Дело, видимо, в том, что возникновение репродуктивных каст требует обязательного участия механизма родительского манипулирования потомством. Но пауки в отличие от перепончатокрылых не выкармливают свое потомство изо рта, не заготавливают для паучат персонального запаса провизии и не могут варьировать количеством получаемой каждой особью пищи. Нет у пауков и обмена кишечными симбионтами, и коллективного пищеварения, как у термитов. Поэтому перед ними закрыта возможность активного родительского влияния на развитие потомства, а следовательно, и путь к эусоциальности.

БИОЛОГИЯ И ОБРАЗ ЖИЗНИ

 

Если люди думают, что они отличаются от животных тем, что живут в городах, издают законы и ставят над собой власть верховную, то это напрасно, потому что пчелы и муравьи делают то же. У пчел есть свой царь, и они следуют за ним и повинуются ему. У них есть свои войны, победы и истребления побежденных, у них есть города и предместья, определенное время для работы, наказания ленивых и злых; они прогоняют и наказывают трутней... Если бы кто-нибудь мог взглянуть с неба вниз на землю, какую разницу заметил бы он между работами людей, с одной стороны, пчел и муравьев — с другой? Цельс. Правдивое слово

ОБЩЕСТВЕННЫЕ ОСЫ

Среди эргатов встречаются как безжалые, подобные пчелиным трутням, так и имеющие жало. Согласно предположению одних, жалоносные осы представляют собой самцов, а безжалые — самок. Другие придерживаются обратного мнения. Почему нет жала у некоторых эргатов? Слуги, которых я об этом расспрашивал, объяснили, что ближе к осени многие осы излетываются, жало у них расшатывается и они его вовсе теряют. Но кто видел подобное? Чем можно подкрепить эти догадки? Аристотель. История животных

 

 

 

 

 

 

 

Несмотря на то, что среди осообразных перепончатокрылых различные формы субсоциального и парасоциального поведения встречаются достаточно часто, эусоциальность возникла и получила широкое распространение только в семействе общественных складчатокрылых ос-веспид. До сих пор известен лишь один эусоциальный вид ос, не относящийся к этому семейству. Это роющая оса микростигмус комес, обитающая в тропиках Южной Америки.

Осы рода микростигмус принадлежат к тем немногочисленным роющим осам, которые гнездятся не в земле и не в древесине. Их гнезда — удивительные по изяществу шелковые гамачки, подвешиваемые к листьям и веточкам. Самки имеют на брюшке выделяющие шелковые нити железы и ловкими движениями брюшком выплетают стенки гнезда, включая в них для повышения прочности волоски растений, кусочки древесины, песчинки, экскременты насекомых. Гнездо свисает на длинном тонком стебельке. Входное отверстие ведет в «вестибюль», в нижнюю часть которого открываются овальные ячейки. Осы ловят, парализуют и помещают в одну ячейку до 170 мельчайших насекомых. Затем самка подвешивает отложенное яйцо на шелковой ниточке в верхней части ячейки и затягивает ее паутинной крышечкой, оставляя небольшое отверстие, через которое она будет удалять экскременты личинки. После окукливания личинки это отверстие оса тоже заплетает шелком.

У осы микростигмус комес в каждом гнезде обитает до 10—11 самок, а иногда еще и самцы. Среди самок одна или несколько выделяются обтрепанными крылышками — это старые осы, основательницы гнезда; остальные — их дочери. Только некоторые самки обладают развитыми яичниками. Большинство молодых самок яиц не откладывает, выполняя функции рабочих. Все осы сообща заполняют парализованными ногохвостками одну ячейку, затем вторую и т. д. Налицо кооперирование в выкармливании потомства. Следовательно, микростигмус комес — вполне эусоциальный вид, хотя и очень примитивный. Возможно, что среди малоизученных тропических роющих ос будут в дальнейшем найдены и другие эусоциальные виды.

6. Самка эусоциальной роющей осы микростигмус комес из Коста-Рики (по Р. Мэттью, 1968 г.). 7. Шелковое гнездо этой же осы, подвешенное к листу (по М. Вест-Эберхард, 1977 г.). 1 — вход в гнездо; 2 — «вестибюль»; 3 — вход в ячейку. В центральной ячейке — растущая личинка, в правой — куколка осы, в левой — экскременты и пустая куколочная шкурка.

Представителей надсемейства складчатокрылых ос отличают почковидные глаза, очень длинная дискоидальная ячейка на переднем крыле и необычная способность складывать передние крылья продольно. У ос семейства веспид — широкие и короткие верхние челюсти, которые не перекрещиваются в сведенном состоянии, как, например, у пилюльных ос, тоже относящихся к складчатокрылым. Семейство веспид включает не более 1000 видов, но распространено всесветно. Чрезвычайно интересно это семейство тем, что его виды находятся на всех основных этапах эволюции социального поведения — от примитивной субсоциальности до весьма высокоразвитой эусоциальности.

Еще одно название веспид — «бумажные осы». Эти насекомые «изобрели» бумагу значительно раньше нас. Большинство видов строит гнезда из тщательно пережеванных и смоченных слюной кусочков древесины и других растительных волокон. Для этого осы скребут челюстями деревянные предметы. Такая смесь, имеющая вначале полужидкую консистенцию, получила название пульпы. Осы лепят из нее ячейки и стенки гнезда. Высыхая, пульпа превращается в серый плотный материал, очень напоминающий грубую бумагу. Он обладает всеми свойствами бумаги, и на нем можно даже писать карандашом. По структуре осиной бумаги специалисты нередко различают роды и виды этих насекомых. У полибий она толще, состоит из не столь тщательно пережеванных кусочков древесины и напоминает грубый картон. Стеногастрины сооружают гнезда из пережеванной древесины в смеси с почвой. Осы рода апоика соскребают пушок растений и изготовляют из него материал, напоминающий фетр; их гнезда целиком построены из такого «фетра».

Только у некоторых стеногастрин и полистов ячейки гнезда округлые в поперечном сечении и не собраны в соты. При дальнейшем совершенствовании гнездостроения осы начинают располагать ячейки рядами вплотную друг к другу. Примитивные вначале соты постепенно становятся все более плоскими. Ячейки при этом приобретают шестигранную форму, что позволяет осам значительно экономить строительный материал, ведь все стенки у соседних ячеек общие. Соты в гнезде ос обычно располагаются горизонтально, причем ячейки опрокинуты донышком кверху и сидящие вниз головой личинки должны удерживаться за стенки, чтобы не выпасть. Реже соты подвешены в гнезде вертикально и ячейки смотрят отверстиями вбок.

8. Голова и переднее крыло обыкновенного шершня (по У. Зедлагу, 1951 г.). 1 — сложный глаз; 2 — простые глазки; 3, 4 — рукоять и жгутик усика; 5 — верхние челюсти (мандибулы); 6 — наличник; 7 — дискоидальная ячейка. 9. Гнезда четырех видов ос-полистов, иллюстрирующие основные этапы эволюции осиного сота (по М. Вест-Эберхард, 1973 г.). 1 — полистес гоелди; 2 — полистес канадензис; 3 — полистес майор; 4 — полистес флавус.

Строение гнезд бумажных ос чрезвычайно разнообразно. Их разделяют на две большие группы: гимнодомные, т. е. гнезда с открытыми сотами, не имеющие наружной оболочки, и калиптодомные, т. е. защищенные оболочкой. Кроме того, гнезда классифицируются по способу прикрепления сотов. Чаще всего соты подвешиваются на стебельках, изготовленных из той же бумажной пульпы. В простейшем случае гнездо состоит из одного сота, висящего на стебельке. Когда сотов становится больше, они располагаются, как правило, друг под другом и соединяются стебельками. Такие гнезда называются стелоцитарными. Они могут быть открытыми или с оболочкой, обыкновенно состоящей из нескольких слоев бумаги. В последнем случае стебельки могут связывать соты не только друг с другом, но и с оболочкой гнезда. Вход в гнездо обычно размещается в нижней части несколько сбоку. Гнезда многих полибий совершенно иного типа: соты в них прикрепляются к оболочке по всему краю и перегораживают поперек внутреннюю полость. В центре каждого сота находится широкое отверстие, сквозь которое осы попадают на соседние соты. Под отверстиями сотов расположен вход в гнездо. Такие гнезда называются фрагмоцитарными. У некоторых полибий встречаются еще астелоцитарные гнезда: в них ячейки единственного сота прикреплены донышками прямо к субстрату, на котором построено гнездо (к ветке дерева, например), а снаружи сот закрыт оболочкой.

10. Разрез стелоцитарного гнезда средней осы,  прикрепленного к ветке дерева (по Ш. Жанэ, 1903 г.).  Видны многослойная оболочка и три сота. Ячейки, в которых  лежат куколки, закрыты крышечками. Вход в гнездо, в  нижней части слева, показан пунктирной линией. 11. Разрез фрагмоцитарного гнезда южноамериканской осы-полибии  хартергус хартариус, прикрепленного к ветке дерева  (по Р. Джину, 1975 г.). Соты пронумерованы римскими цифрами в порядке их постройки.  В центре всех сотов — сквозной проход. Два нижних сота (IX и X) еще не закончены. Стрелки показывают направления, в которых осы  достраивают стенки гнезда. 1 — вход в гнездо; 2 — накопившиеся в старых ячейках экскременты (мекониумы) личинок.

Стелоцитарные гнезда увеличиваются в размерах следующим образом. Новые ячейки осы строят по краям сотов, а дополнительные соты сооружают ниже уже существующих, прикрепляя их стебельками к расположенным выше. При этом внутренние слои оболочки гнезда, мешающей росту сотов, осы сгрызают и из полученного материала с добавлением свежей пульпы строят новые наружные слои. Так гнездо постепенно увеличивается в объеме. Фрагмоцитарные гнезда растут совершенно иначе. Соты в них осы не могут надстраивать, поскольку края сотов спаяны с оболочкой. Вместо этого осы располагают новый сот снаружи гнезда: они отстраивают ячейки на нижней части оболочки, и она становится очередным сотом, который осы закрывают новой оболочкой, сооружаемой как продолжение боковых стенок. Так построены и все предшествующие соты гнезда.

Царица в гнезде ос откладывает яйца в пустые ячейки сота, приклеивая их специальным секретом, чтобы не выпадали. Окончившая развитие личинка плетет неплотный шелковый кокон, а взрослые осы запечатывают ячейку бумажной крышечкой. Молодая оса, выходя из куколки, прогрызает эту крышечку. Старые осы сгрызают ее окончательно, пуская строительный материал опять в дело, а в освободившуюся ячейку царица может вновь отложить яйцо.

Подавляющее большинство ос выкармливает личинок животной пищей. Они охотятся на разнообразных насекомых. Шершни догоняют и ловят в воздухе круплых бабочек, слепней и даже таких прекрасных летунов, как стрекозы. С успехом нападают они и на жалящих насекомых, хватают пчел на цветках и даже на прилетной доске ульев. Более мелкие осы добывают насекомых поменьше. Полисты предпочитают собирать на растениях гусениц и других малоподвижных насекомых.

Поймав насекомое, оса тут же присаживается на веточку и начинает его обрабатывать: обрывает и выбрасывает крылья, ножки и другие твердые и малосъедобные части, а остальное разминает, тщательно пережевывает, превращая в «мясную котлетку». Вот такую порцию корма оса-фуражир приносит в гнездо и передает осам, занятым кормлением личинок. Они продолжают начатое фуражиром дело, еще раз пережевывая порцию корма, добавляют в нее пищеварительные ферменты, а затем раздают личинкам, вкладывая каждой в ротовые органы комочек пищи. При этом крупные личинки получают комочки побольше. Личинки поглощают, таким образом, измельченную кашицу, в которой уже идут пищеварительные процессы. Не все виды ос одинаково тщательно обрабатывают свои «котлетки». У лесной осы на это уходит лишь минута, но личинки проглатывают не весь корм, а отбрасывают твердые крупинки, которые комочками выпадают из гнезда. Рабочие германской осы пережевывают насекомых такой же величины несколько минут, удаляя все твердые части, поэтому их личинки поглощают весь корм без остатка. Интересно, что ферменты для обработки добычи осы получают в основном от личинок, всасывая выделяющиеся у них изо рта капельки. При пережевывании осы-фуражиры поглощают гемолимфу (кровь) жертвы и используют ее для кормления личинок: осы отрыгивают им гемолимфу из зобика прямо в рот.

Взрослые осы предпочитают питаться нектаром цветков, падью (медвяной росой) тлей и прочими «сладостями». Некоторые полибий регулярно посещают тлей и других сосущих насекомых и даже защищают своих «кормильцев» от врагов наподобие муравьев. Сладкий корм осы дают и личинкам, но взамен регулярно получают сладкие выделения слюнных желез личинок.

Многие виды способны накапливать в гнездах запасы «осиного меда» — загустевшего нектара. В гнезде полистов в периоды, когда осы постоянно приносят нектар, появляется «напрыск» — капельки меда на стенках ячеек. Этот мед выручает ос в плохую погоду при нехватке добываемого корма. У полибий сбор и заготовка меда впрок распространены еще шире. Отдельные виды создают в гнездах столь значительные медовые запасы, что индейцы Южной Америки издавна рассматривали этих ос как источник меда. Наибольшей популярностью пользуются виды рода брахигастра — индейцы даже содержат их в полуодомашненном состоянии. В Мексике употребляют в пищу мед осы полибия окциденталис.

Привлекают ос и созревающие фрукты. Шершни нередко наносят значительный вред садам, выгрызая глубокие ямки в яблоках, грушах и других плодах. Некоторые полибий стали даже полностью растительноядными. Например, ведущие ночной образ жизни обладатели «фетровых» гнезд осы рода апоика выкармливают личинок исключительно нектаром и пережеванными пестиками цветков различных растений.

Обыкновенная оса, германская оса и близкие к ним виды в отличие от остальных ос предпочитают неживую добычу и фактичеcки всеядны: они собирают и уносят в гнезда любые съедобные вещества, поэтому их нередко называют «мусорщиками». Эти осы — обычные посетители помоек; привлекаемые пищевыми продуктами, они залетают и в дома, где очень докучают людям.

12. Внешний вид самки и жилищ филиппинских ос-стеногастрин (по Ф. Вильямсу, 1919 г.). 1 — самка осы стеногастер миканс; 2 — ее грушевидное гнездо с входом в форме раструба внизу, построенное из пережеванной гнилой древесины; 3 — гнездо осы того же рода из шести линейно расположенных ячеек.

Семейство веспид специалисты разделяют на три подсемейства. Первое из них — уже знакомые нам стеногастрины. Это совсем небольшая группа, включающая только пять родов и немногим свыше 50 видов. Все они обитают исключительно в тропиках Юго-Восточной Азии — от Индии до Новой Гвинеи. Биология большинства видов стеногастерин до сих пор не исследована, поскольку живут они в труднодоступных районах. Стеногастрины отличаются от других веспид тем, что потеряли способность к продольному складыванию крыльев. Эти осы подвешивают гнезда к веткам или корням вывороченных деревьев в защищенных от дождя местах. У одних видов гнезда сильно вытянуты и ячейки располагаются параллельно продольной оси. У других гнезда имеют форму перевернутого кувшинчика с раструбом-входом внизу, ведущим к ячейкам, которые сужены у входа и расширяются в основании. В гнездах разных видов может быть от 5—15 ячеек до более 80. На отложенное в ячейку яйцо самка помещает желатинообразный пищевой комочек — вероятно, выделения мандибулярных (верхнечелюстных) желез. Им и начинает питаться появившаяся из яйца личинка. Более старшие личинки помимо этого секрета получают еще кусочки пережеванных насекомых.

Изученные виды стеногастрин находятся, как правило, на уровне примитивной субсоциальности: выкормленные самкой-основательницей потомки покидают материнское гнездо сразу после выхода из куколок. Но существуют и виды со значительно продвинутым субсоциальным поведением и даже с примитивной эусоциальностью, о чем уже рассказывалось в первом разделе. Эти интереснейшие осы дают нам редкую возможность изучать возникновение и эволюцию эусоциального поведения, так сказать, в натуре. Ведь они находятся как бы на пороге, разделяющем общественных и одиночных насекомых. Исследования их в будущем могут существенно расширить наши научные представления.

Второе подсемейство — полистиновые осы, или полистины, — объединяет большинство видов общественных ос. Среди них лучше всего исследована триба полисты, включающая род полистес. Это объясняется тем, что многие их виды обитают в Европе и Северной Америке, где живет и немало ученых, интересующихся поведением общественных ос. Кроме того, у всех полистов гимнодомные гнезда с одним или реже несколькими открытыми сотами, и осы эти весьма миролюбивы, не кидаются жалить наблюдателя при малейшем беспокойстве. Ясно, что наблюдать за полистами значительно проще, чем, например, за злющими и скрытно гнездящимися шершнями. Вот почему о социальном поведении полистов написано гораздо больше научных работ, чем об остальных общественных осах.

Род полистес включает около 200 видов, встречающихся по всему земному шару, кроме Австралии, Новой Зеландии (там обитает только один завезенный человеком вид) и северных районов Евразии и Америки. Самый северный европейский вид — полистес нимфа — доходит до Финляндии и Швеции. Но большинство полистов обитает в тропиках и субтропиках.

Все полисты — эусоциальные насекомые с четким разделением на касты. Однако царицы полистов лишь в среднем немного (у полистес галликус, например, на 12—14%) крупнее рабочих, и их не всегда можно легко различить. Нет у полистов достаточно развитых форм разделения функций между рабочими, сложных способов коммуникации, тонких механизмов регуляции процессов развития. Далеко уйдя по пути социальной эволюции от стеногастрин, они все же стоят на довольно низком уровне развития эусоциальности, сравнимом, например, с уровнем примитивных муравьев-понерин. Но тем и интересны полисты, что у них мы можем изучать все основные механизмы социальной организации в пору становления. Недаром полистов называют «ключевым родом» для понимания эволюции эусоциальности. Многие фундаментальные открытия в социобиологии были сделаны на этих осах. И мы еще не раз будем говорить о них дальше.

В странах с умеренным климатом гнезда полистов основывают весной оплодотворенные прошлой осенью и перезимовавшие самки. Для строительства гнезд они выбирают хорошо прогреваемые места, очень любят поселяться на чердаках, под застрехами крыш, под наличниками окон. Обычно самка располагается неподалеку от прошлогоднего материнского гнезда. Она лепит стебелек и сот из 10—15 ячеек, откладывает яйца и выкармливает личинок.

В этот период к основательнице нередко присоединяются другие самки. Их может быть 5—6 и даже больше. Между соосновательницами происходит борьба за возможность размножения. В результате одна из них (далеко не всегда та, что первой начала строительство гнезда!) становится доминирующей (т. е. царицей), а остальные — подчиненными помощницами, фактически рабочими. Перед нами разделение репродуктивных функций между осами одного поколения, т. е. семисоциальное состояние. Но это лишь стадия жизненного цикла колонии, и впоследствии она сменяется эусоциальностью. У одних видов полистов основание гнезда несколькими самками — явление постоянное, у других же это бывает редко или совсем не наблюдается.

Итак, развитие новой колонии полистов начинается либо с одиночной самки-основательницы, либо с семисоциальной группы самок. Первый период жизненного цикла колонии — от закладки гнезда до появления молодых ос нового поколения — продолжается 1—1,5 месяца. Эти осы, выкормленные царицей (или группой самок), все становятся рабочими. Самцов среди них почти не бывает. Это прогрессивный признак, характерный для достаточно продвинутых эусоциальных видов: ведь если все самки — рабочие, то самцы совершенно излишни — им некого оплодотворять.

Рабочие осы начинают активно помогать царице: возводят новые ячейки, добывают корм, выращивают личинок. А царица откладывает яйца в освобождающиеся и вновь построенные ячейки. В этот период гнездо очень интенсивно растет. Интересно, что царица сама закладывает основания всех новых ячеек, а рабочие лишь заканчивают их сооружение. Из куколок выходят все новые рабочие, и число ос на гнезде быстро увеличивается. Этот период жизненного цикла называют периодом роста и созревания. Он продолжается тоже месяц-полтора.

Во второй половине июля или начале августа наступает третий и последний этап развития колонии полистов — период зрелости и распада. Из куколок теперь выходят молодые плодовитые самки — будущие основательницы новых гнезд — и самцы, а рабочие больше не появляются. Рост гнезда останавливается, и новых ячеек осы уже не строят. Всего в гнезде может быть до 200—250 ячеек. Царица прекращает откладывать яйца и вскоре погибает. Остающиеся в гнезде рабочие продолжают приносить пищу для еще многочисленных личинок. Кормят они и молодых самок, и самцов. Те ведут себя как «нахлебники»: ничего не делают в гнезде, но постоянно требуют корм, причем чем дальше, тем настойчивее — ведь их становится все больше, а ряды рабочих, которые постепенно изнашиваются и умирают, редеют, В это время на вернувшуюся в гнездо рабочую осу набрасывается сразу несколько «попрошаек» и почти силой отбирает принесенный корм. Личинкам достается все меньше пищи, и многие из них погибают. Нередко и сами рабочие выбрасывают часть личинок из гнезда или скармливают их оставшимся.

За все лето в гнезде выращивается несколько десятков молодых ос — обычно 40—60, иногда до 200—250 (здесь могут быть существенные различия между видами). Рабочие осы составляют меньше трети из них. Чаще всего в гнезде бывает 15—25 рабочих.

13. Самка осы мисхоциттарус лабиатус из Гайаны и ее гнездо (по А. де Соссюру, 1853 г.).

Во второй половине августа самцы и самки постепенно разлетаются из материнских гнезд. У них наступает брачная пора. После спаривания самцы вскоре погибают, а оплодотворенные самки подыскивают убежище на зиму. Зимуют они в почве, среди опавших листьев, под лежащими на земле бревнами и в других укрытиях.

Тропические полисты имеют практически такой же цикл развития: время существования колонии у них также ограничено продолжительностью жизни царицы. Но поскольку в тропиках климатические условия благоприятны для развития в течение всего года, молодые плодовитые самки, покидая материнское гнездо, тут же основывают собственное. Поэтому в любой сезон мы можем найти колонии полистов на всех стадиях их жизненного цикла — от закладки гнезда до распада колонии. Кроме того, у тропических полистов значительно большее распространение получило основание гнезда группой самок.

Сходную с полистами биологию имеют представители второй трибы полистиновых ос — ропалидии, включающей один род. Виды этой трибы распространены в тропических районах Африки и Азии. Некоторые из них даже примитивнее полистов по социальной организации: среди первых выращенных основательницей ос присутствуют самцы.

Все остальные роды (их более 20) полистиновых ос относятся к трибе полибий. Известно свыше 500 видов этих ос. Подавляющее их число обитает в тропических районах Южной Америки, а в Африке и Азии встречаются виды только трех родов. Полибий чрезвычайно разнообразны по биологии и поведению. Среди них мы находим все типичные для ос-веспид типы гнезд — от гимнодомных с одним миниатюрным сотом до обширных окруженных оболочкой гнезд, содержащих несколько сотов и тысячи ячеек.

В социальном отношении наиболее примитивны среди полибий виды африканского рода белоногастер. Именно этих ос изучал в Африке Э. Рубо, рассматривая их поведение в качестве переходного этапа от одиночности к истинной социальности. В колонии белоногастер многие выращенные основательницей самки, недолго потрудившись в роли рабочих, спариваются с самцами, которые тоже появляются на первом этапе развития колонии, и начинают откладывать яйца в том же гнезде. Таких плодовитых самок может быть больше половины среди 30—35 ос, населяющих гнездо через 2—3 месяца после его основания. Остальные самки — настоящие рабочие: они не спариваются и не откладывают яиц, а выкармливают чужих личинок; по размерам рабочие немного меньше самок. Таким образом, белоногастер только что перешагнул порог эусоциальности. Разделение на касты у этих насекомых еще находится в стадии становления: одни осы сначала функционируют как рабочие, а затем приобретают плодовитость, другие же остаются бесплодными всю жизнь. Полибий можно разделить на две большие группы. Цикл развития колоний видов первой группы вполне сходен с таковым у полистов и ограничен во времени. Кроме белоногастера сюда относятся многие другие виды, например рода мисхоциттарус. Этот род включает более 180 видов, некоторые из них заходят в Северную Америку, в районы с теплым умеренным климатом. Такой же цикл развития имеют колонии ос родов стелополибия, метаполибия, полибия (часть) и др.

Виды второй группы достигли значительно более высокого уровня социального поведения: существование их колоний не ограничено продолжительностью жизни цариц, т. е. колонии являются многолетними. Для этих видов характерны полигиния и размножение путем роения. В определенное время года в гнезде появляются молодые царицы. Затем часть ос роем покидает гнездо и поселяется на новом месте. С роем улетает несколько цариц. Так размножаются осы родов брахигастра, эпипона, полибия и др.

Многолетние колонии некоторых полибий могут насчитывать несколько тысяч рабочих и десятки цариц. Жить они могут очень долго. Известны, например, наблюдения за одним гнездом полибия окциденталис, существовавшим на том же месте более 25 лет. Интересно, что у полибий часто встречаются особи, промежуточные по размерам между царицами и рабочими — кастовый диморфизм у них выражен недостаточно четко.

Многие виды полибий несомненно обладают развитыми системами сигнализации, сложными механизмами регуляции жизнедеятельности. К сожалению, поведение полибий изучено крайне недостаточно — ведь распространены они почти исключительно в тропиках. Кроме того, жизнь этих ос, обитающих в защищенных оболочкой гнездах, скрыта от глаз человека, а значительная агрессивность очень затрудняет наблюдения.

Третье подсемейство общественных складчатокрылых ос — веспины — отличается от стеногастрин и полистан формой брюшка (его передняя часть не постепенно, а резко суживается к груди) и наличием многочисленных волосков на теле. В это подсемейство входит около 50 видов, относимых к трем родам. Наибольшее количество видов обитает в Юго-Восточной Азии — вероятно, там и возникли эти осы. Только в тропиках встречаются три вида совершенно неизученного рода провеспа, для них характерна очень редкая у ос особенность — ночная активность фуражиров.

Самые крупные среди общественных ос-веспин — шершни — насчитывают около 20 видов. Большинство из них живет в тропических районах Азии, но некоторые распространились и в районы с умеренным климатом. В Средней Азии и на Кавказе многочислен восточный шершень. В Приморский край заходит из Китая еще несколько видов. Но особенно распространен на всей территории нашей страны (кроме районов Северо-Востока) обыкновенный шершень. Он населяет также всю Европу вплоть до севера Норвегии.

Около 35 видов ос относится к роду веспула. Это обыкновенная, германская, лесная, рыжая осы и другие виды. Осы-веспулы приспособились к жизни в умеренных широтах и совершенно не встречаются в тропиках. Они населяют всю Северную Америку, включая Аляску, и почти всю Евразию, в том числе и Чукотку, т. е. обитают даже в зоне тундры. Отсутствуют виды рода веспула в Южной Америке и тропической Африке, не обитали они и в Австралийском регионе. Но в 1945 г. германская оса была случайно завезена из Европы в Новую Зеландию, где отлично прижилась и размножилась. В 1959 г. этот вид появился на о. Тасмания, а в 1977 г. — на западе Австралии.

14. Североамериканская общественная оса веспула макулята (по Б. Бетц, 1932 г.). Сверху вниз — самец, рабочий, самка-царица.

Все веспины имеют калиптодомные стелоцитарные гнезда. Соты в них расположены всегда горизонтально, а оболочка многослойная, хорошо защищающая гнездо от потери тепла, что очень важно для видов, населяющих районы с холодным климатом. Внутренний объем гнезд ос рода веспула может быть до 3—4 дм3 и содержать несколько сотен ячеек, а у некоторых шершней и до 3 тыс. ячеек.

Шершни строят свои гнезда чаще всего в дуплах, а обитающие южнее лесной зоны обычно поселяются в земле. Среди тропических шершней распространено открытое гнездование на ветвях деревьев или кустарников, такие виды встречаются и у нас в Приморском крае. Некоторые виды рода веспула — лесная, средняя, норвежская осы — тоже устраивают свои гнезда открыто, но все-таки чаще наблюдается подземное гнездование в норах грызунов и иных полостях, а также поселение в дуплах, скворечниках, на чердаках и в стенах домов. При строительстве гнезд под землей осы умеют расширять помещение, выкапывая и вынося наружу почву.

Для всех наших веспин характерны моногиния и отчетливый кастовый диморфизм: царица у них в 1,5—2 раза крупнее рабочих ос, и какие-либо переходные между ними формы не встречаются. Семьи у веспин почти всегда однолетние. Цикл развития семьи очень сходен с развитием колоний у полистов, но закладка гнезда строго одиночная, и основательницы не терпят вблизи посторонних самок, яростно нападая на них.

Весной самка-основательница строит маленький сот, в котором всего с десяток ячеек, и тонкую оболочку вокруг с широким отверстием-входом снизу. Это гнездо такое крохотное, что для отдыха самке находится место только над сотом, где она сворачивается «клубочком» вокруг стебелька. Самка откладывает в ячейки яйца и затем выкармливает личинок. Одиночный период ее жизни продолжается около месяца.

Когда в гнезде появляются первые рабочие осы, основательница постепенно «передает» им свои функции: с каждым днем она все реже вылетает из гнезда за кормом или строительным материалом, полагаясь в этом на рабочих. Недели через две основательница становится «настоящей царицей». Она теперь занята исключительно откладкой яиц, а все остальное делают рабочие осы.

С появлением все новых и новых рабочих ос гнездо быстро увеличивается в размерах. У большинства видов это продолжается до конца лета и число рабочих достигает нескольких сотен и даже тысяч. Период роста сменяется периодом зрелости и распада, когда вместо рабочих из куколок начинают выходить крупные самки — будущие основательницы — и самцы, Некоторые виды (например, рыжая оса) имеют укороченный цикл развития: плодовитые особи появляются в их гнездах уже в июле, и поэтому численность рабочих и размеры гнезд у них невелики. Семьи германской и обыкновенной ос сохраняют активность вплоть до глубокой осени. Иногда часть живых рабочих можно найти в гнезде даже в начале зимы, но зиму рабочие осы никогда не переживают.

Такая тенденция к продолжительному существованию семьи была реализована германской осой, попавшей в Новую Зеландию, а затем на Тасманию. Мягкий климат новых районов обитания позволил ей успешно перезимовывать и создавать многолетние колонии. В субтропических районах США колонии осы веспула сквамоза тоже являются многолетними. Удивительно, что такие колонии становятся полигинными, хотя абсолютно все веспины строго моногинны. Это позволяет колониям достичь поистине колоссальной численности. Так, на Тасмании обнаружены гигантские гнезда германской осы, содержащие более миллиона особей. Легко понять беспокойство австралийцев, когда они представляют себе последствия грядущего широкого расселения германской осы по их стране. Ведь встреча с ужасающим осиным «войском» в миллион жал не сулит человеку ничего хорошего! Уже зарегистрированы смертельные случаи после ужалений. Сейчас австралийские ученые поспешно изучают возможные способы предотвращения экспансии ос на их континент.

О жизненном цикле веспин, изначально обитающих в тропиках, мы пока знаем очень мало. Имеющиеся в распоряжении науки факты позволяют предполагать, что у большинства тропических веспин нет многолетних колоний.

Роль общественных ос в природе в основном обусловлена их хищническим поведением. Особенно полезны в лесах осы-веспины, а также полисты, уничтожающие множество листогрызущих насекомых. Бывали случаи, когда полисты подавляли вспышки численности некоторых вредителей на полях. В тропиках Южной Америки очень заметной, многочисленной и экологически важной группой насекомых являются полибии.

Вредными для человека общественные осы становятся нечасто. Шершни, например, могут переловить довольно много пчел, если поселятся неподалеку от пасеки. Поэтому пчеловоды считают их своими врагами. Люди не любят ос еще и потому, что они больно жалят. Действительно, ужаление нескольких крупных шершней может вызвать длительное недомогание с температурой, а для маленького ребенка даже быть смертельным. Но шершни на территории всей Европы сейчас стали настолько редкими, что их нужно охранять, а не уничтожать. От них не будет вреда, если их не беспокоить.

Несколько научно-исследовательских лабораторий США занимается изысканием способов борьбы с обыкновенной и германской осами и другими видами той же группы, которые нередко беспокоят человека в его жилище. В европейских странах такие исследования не проводятся. Связано ли это с тем, что американцы менее европейцев терпимы к осам или американские осы более докучливы и агрессивны?

ОБЩЕСТВЕННЫЕ ПЧЕЛЫ

 

Жизнь пчел похожа на волшебный колодец. Чем больше из него черпаешь, тем обильнее он наполняется. К. фон Фриш. Из жизни пчел

 

 

 

Пчелы — удивительнейшее творение природы. Они появились на нашей планете более 50 млн лет назад. Предки пчел — какие-то до сих пор неизвестные роющие осы — почему-то утратили свои «осиные обычаи» и начали выкармливать личинок пыльцой и нектаром цветков. Так древние пчелы стали опылителями первых покрытосеменных. Цветковые растения вырабатывали специальные сложные приспособления к опылению насекомыми, прежде всего пчелами, а пчелы, в свою очередь, совершенствовали искусство сбора пыльцы и нектара на их цветках и одновременно, становились все более виртуозными опылителями.

В связи с приспособлением к сбору корма на цветках пчелы имеют два основных отличительных признака. Во-первых, их тело густо покрыто длинными, сильно разветвленными волосками — к ним очень хорошо прилипает пыльца, которую пчелы затем счищают ножками. Во-вторых, первый членик задней лапки у большинства пчел значительно расширен и покрыт изнутри густой щеточкой волосков — она служит важнейшим инструментом для соскребания пыльцевых зерен с тела и ножек. Собранная с тела пыльца накапливается в специальных «корзиночках» — густых скоплениях волосков на ножках, нижней стороне брюшка или груди. В «корзиночках» пчела приносит комочки пыльцы в гнездо и там ножками сбрасывает их в ячейку.

15. Морфологические признаки медоносной пчелы (по Р. Снодграссу, 1925 г ). 1 — хоботок в выдвинутом положении 2 — верхние челюсти (мандибулы); 3 — усики; 4 — сложный глаз; 5 — простые глазки; 6 — грудь; 7 — крылья; 8 — брюшко; 9 — щеточка задней лапки изнутри; 10 — корзиночка на задней голени; 11 — тазик; 12 — вертлуг; 13 — бедро; 14 — голень; 15 — лапка передней ноги. 16. Важнейшие биологические признаки пчел семейства апид («Жизнь животных», т. 3, 1969 г.). 1 — пчела-сборщица с обножками пыльцы в корзиночках задних голеней; 2 — брюшко пчелы снизу, видны четыре пары зеркалец восковых желез, расположенных вдоль средней линии.

Для сбора нектара пчелы пользуются длинным хоботком. Это очень сложное и весьма совершенное устройство, в которое входят две нижние челюсти, нижняя губа и язычок. Нектар пчела набирает в зобик, а в гнезде отрыгивает его на принесенную пыльцу. Каждая личинка развивается в отдельной ячейке, питаясь этим кормом.

Надсемейство пчелиных специалисты разделяют на 9—10 семейств. На Земле в настоящее время существует не менее 20 тыс.видов пчел. Подавляющее большинство их — одиночные насекомые. Однако в эволюции пчелиных неоднократно возникало социальное поведение, и общественные виды известны в трех семействах этих насекомых: галиктид, антофорид и настоящих пчел.

Все социально наиболее высокоорганизованные пчелы принадлежат к семейству настоящих пчел, или апид. Это подсемейства шмелей, безжалых пчел и медоносных пчел. Виды еще одного подсемейства — эуглоссин — обитают только в тропиках, внешне похожи на шмелей, но обладают очень длинным хоботком. Среди них нет эусоциальных видов, наблюдается лишь субсоциальное и коммунальное поведение.

Апиды отличаются от других пчел тем, что приносят в гнездо пыльцу в форме двух шариков на задних ножках. Пыльцевой шарик, именуемый обножкой, находится в корзиночке, которая представляет собой блестящий овальный участок на внешней стороне задней голени, окруженный длинными торчащими волосками, поддерживающими обножку. Второй характерный признак настоящих пчел — наличие восковых желез, выделяющих воск — основной строительный материал, применяемый апидами. Восковые железы имеют вид овальных блестящих площадочек, так называемых зеркалец, расположенных попарно в передней части сегментов брюшка (с третьего по шестой) и в состоянии покоя прикрытых задними краями предыдущих сегментов (чтобы их увидеть, следует растянуть брюшные сегменты пчелы). У медоносных пчел четыре пары зеркалец на нижней стороне брюшка, у безжалых пчел — столько же, но они находятся на верхней стороне брюшка, а у шмелей зеркальца есть и на верхней, и на нижней стороне брюшка — всего их восемь пар. Воск выделяется на зеркальцах тоненькими пластиночками. Пчела подцепляет эти пластиночки волосками на ножках, разминает их челюстями и пускает в дело.

ПЧЕЛЫ-ГАЛИКТЫ

Из трех подсемейств, входящих в семейство галиктид, эусоциальное поведение характерно только для одного — настоящих галиктов, именно их и называют обычно галиктами. Это обширное подсемейство, включающее свыше 13 родов и распространенное по всему земному шару. Количество видов галиктов трудно определить, поскольку в большинстве районов мира они недостаточно изучены. Можно лишь сказать, что их сотни, ведь только во Франции обитает около 150 видов галиктов, а в Северной Америке описано более 250 видов этих пчел.

Внешне галикты ничем не примечательны. Это мелкие (менее 10 мм в длину), реже среднего размера (до 14—15 мм), довольно невзрачные пчелки. Окраска их обычно черная, часто со слабым металлически-зеленым отливом. Гнездятся галикты в земле, иногда в гнилой древесине. Гнезда разных видов демонстрируют значительное разнообразие архитектуры — от очень простых неглубоких норок до сложных многоячейковых сооружений, уходящих на солидную глубину.

17. Гнездо эусоциального галикта диаликтус зефирус, раскопанное в штате Канзас (США) в середине июля (по С. Батра, 1966 г.). Система тоннелей для компактности разделена ва части, места их соединения отмечены одинаковыми буквами. В гнезде 38 ячеек, используемых пчелами под провизию, яйца, личинки В куколки (содержимое ячеек не нарисовано), В 21 заброшенная ячейка, изображенная густой пунктировкой.

Земляные гнезда большинства галиктов имеют одно входное отверстие, ведущее в почти вертикальный тоннель, разветвляющийся в разных направлениях на галереи. Ячейки удлиненно-овальные, почти горизонтально отходят от галерей. Обычно ячейки расположены тесными группами в нескольких участках гнезда. Некоторые виды галиктов сооружают ячейки очень близко друг к другу, а затем выкапывают почву вокруг. Получается полость и стоящий в ней вертикально «сот» из ячеек с тонкими земляными стенками. Интересно, что сложность гнездостроения никак не связана с уровнем социального поведения. Например, тщательно отделанные «соты» умеют строить как одиночные виды (галиктус квадрицинктус), так и обладающие эусоциальным поведением (эвилеусы калцеатус и дуплекс).

Сооружение каждой ячейки — трудное и длительное дело. Сначала пчела ножками и челюстями выкапывает овальную полость. Затем приносит из галереи рыхлую почву и обмазывает ею стенки ячейки изнутри, тщательно утрамбовывая этот слой кончиком брюшка. Потом пчела выделяет из брюшка (из так называемой железы Дюфура) густую клейкую жидкость и размазывает ее по стенкам язычком и лапками, примешивая к ней еще и секрет слюнных желез. Когда обмазка застынет, она превратится в воскоподобную пленку, непроницаемую для воды. Поэтому-то нектар не впитывается из ячейки в землю.

Для наполнения ячейки провизией пчела должна совершить 5—8, иногда больше, рейсов на цветы. Из смоченной нектаром пыльцы она формует овальный, несколько уплощенный «хлебец» такого размера, чтобы личинке его хватило до конца развития (массовое провиантирование), откладывает на него яйцо и запечатывает ячейку снаружи земляной пробкой, не оставляя никаких следов от входа в ячейку на стенке галереи. Яйцо развивается 2— 3 дня, личинка — 4—6 дней. Она съедает хлебец, выделяет накопленные за это время экскременты и окукливается головой ко входу. Через 11 —15 дней появляется взрослая пчела.

Если галикты явно проигрывают рядом с другими общественными насекомыми по своим «внешним данным», то их удивительное поведение исключительно интересно для социобиологии насекомых. Дело в том, что галикты, подобно уже знакомым нам осам-стеногастринам, стоят как бы на пороге эусоциальности. Почти во всех родах этих пчел можно наблюдать все переходы от сугубо одиночных к вполне эусоциальным видам. Эусоциальность возникала среди галиктов многократно, и эти эволюционные процессы у многих видов идут и сейчас. Галикты — реальная модель социальной эволюции, доступная для экспериментального изучения. При этом если тропические стеногастрины — объект весьма экзотический, то галикты обычны в Европе и США, и некоторые их виды очень хорошо исследованы. Но, конечно, совершенно неизученных видов гораздо больше — целый океан работы для будущих ученых!

У всех галиктов зимуют только оплодотворенные осенью самки. Чаще всего они остаются на зиму в материнских гнездах. Весной или в начале лета пчелы приступают к строительным работам. Одни самки улетают и выкапывают собственные норки, другие могут обосноваться в материнском гнезде, образовав коммунальное поселение. У многих видов к загнездившейся в одиночку самке затем могут присоединяться другие пчелы. Значит, при закладке гнезд у этих галиктов нередко возникают парасоциальные группы самок одного поколения. В группах основательниц у некоторых видов (например, эвилеус бимакулятус) все самки, так сказать, «равноправны», имеют развитые яичники и откладывают яйца. Это настоящее коммунальное поселение. У большинства же галиктов только одна, реже две пчелы в группе откладывают яйца, а все прочие не оставляют потомства. Это уже семисоциальное поведение.

Множество галиктов — одиночные виды. У них пчелы разных поколений практически не встречаются друг с другом. В начале лета самка строит гнездо, наполняет кормом несколько ячеек, откладывает в них яйца и погибает еще до появления из куколок своих потомков. У некоторых видов самка остается в гнезде, охраняя его, и какое-то время живет вместе с детьми. Эусоциальность возникает в тех случаях, когда продолжительность жизни основательницы увеличивается: она возобновляет откладку яиц и препятствует размножению своих взрослых дочерей, не покидающих материнского гнезда. Самки эусоциальных видов обычно основывают гнезда весной, раньше, чем самки одиночных видов.

Такую эволюцию мы проследим на примере нескольких видов рода диаликтус, подробно изученных американскими учеными. Известно много одиночных видов этого рода. Наиболее примитивно эусоциальное поведение у диаликтус зефирус и сходных с ним видов. Весной самка-основательница этого галикта строит гнездо и 5—6 ячеек. При закладке гнезда группой самок ячеек бывает больше. В конце мая из куколок появляются молодые пчелы. Среди них есть и самцы. Молодые самки начинают строить новые ячейки и носить туда корм, а их мать откладывает яйца. В это время колония находится в примитивном эусоциальном состоянии. Однако вскоре многие молодые самки спариваются и откладывают собственные яйца, а в середине июня умирает их мать-основательница.

Теперь в гнезде живут самки-сестры. Почти все они оплодотворены, и примерно половина откладывает яйца, а остальные — бесплодные рабочие. Это уже семисоциальность. Между рабочими и плодовитыми самками-царицами существуют переходные по плодовитости особи. Плодовитые пчелы конкурируют за возможность произвести потомство, стараясь раньше других отложить яйцо в заполненную кормом ячейку и иногда даже поедая чужие яйца. К концу лета гнездо может достичь глубины 50—60 см, в нем насчитывается до 40 разветвлений и до 100 ячеек. Теперь здесь живет около полусотни пчел. Самки, вышедшие из куколок ближе к концу лета, спариваются, но не откладывают яиц и, перезимовав, весной основывают новые гнезда. Царицы диаликтус зефирус лишь в среднем немного больше рабочих пчел, и нередко самая крупная в гнезде пчела может быть рабочей.

Несколько дальше продвинулись по пути эусоциальности диаликтус верзатус и диаликтус имитатус. У этих галиктов царица не всегда погибает в начале лета, она может доживать до осени. Среди потомков основательницы лишь немногие наиболее крупные самки спариваются и откладывают яйца. Самцы в начале лета редки и в основном появляются на последнем этапе развития колонии. Плодовитые самки и рабочие в среднем достоверно различаются по размерам, так что самая крупная пчела в гнезде всегда царица.

Наконец, у диаликтус умбрипенне мы находим уже отчетливый кастовый диморфизм: царицы значительно крупнее рабочих и промежуточных по размерам пчел нет. Основательница всегда доживает до конца теплого сезона. В большинстве гнезд только одна царица, и лишь в 10% колоний их две. Царица никогда не вылетает из гнезда и питается провизией, приносимой рабочими в ячейки. Некоторые рабочие пчелы имеют развитые яичники, но редко спариваются и откладывают яйца. В начале лета из куколок могут выходить лишь единичные самцы. Почти все самцы и все плодовитые самки появляются во второй половине лета, когда новых рабочих в гнезде уже не бывает. Царицы вырастают в крупных ячейках, куда пчелы закладывают больше корма.

Еще более высокой ступени эусоциальности достигли некоторые виды рода эвилеус. У европейской пчелы эвилеус малахурус, например, основательница выращивает первую партию из 6—7 рабочих, которые значительно мельче ее, а затем с их помощью — вторую партию из 19—20 рабочих покрупнее. Рабочие второй партии выходят из куколок в июле и снабжают кормом уже 60—65 ячеек, откуда в конце лета появляются плодовитые самки и самцы. В более южных районах может быть еще и третья партия рабочих, а вот на севере короткое лето позволяет этому галикту выращивать только одну партию. Предполагается, что на крайнем севере Европы рабочих у эвилеус малахурус вообще нет, т. е. он становится одиночным насекомым. Однако это нужно хорошенько проверить. Рабочие и царицы этого галикта настолько различаются по размерам и деталям строения, что раньше, когда социальность у галиктов еще не была открыта, их относили к двум разным видам!

У достаточно продвинутых в социальном отношении галиктов наблюдается интереснейшая особенность поведения. Пчелы распечатывают ячейки и заглядывают в них, как бы проверяя, как там поживают их личинки. Они убирают из ячеек экскременты и, возможно, даже добавляют личинкам корм. Некоторые эвилеусы вообще не запечатывают ячеек. Такое усиление контакта с расплодом, вероятно, тоже является признаком более высокой социальной организации.

Особняком среди галиктов стоит удивительный европейский вид — галикт окаймленный. Он единственный имеет продолжающийся 5—6 лет цикл развития колонии. Самка-основательница строит весной гнездо из 2—6 ячеек, приносит в них провизию и засыпает вертикальный тоннель, уходя в глубину гнезда. Теперь до следующей весны мы не сможем обнаружить гнезд окаймленного галикта — пчелы в них не подают заметных снаружи признаков жизни. Но тем временем в гнездах растут личинки. Развиваются они поразительно медленно по сравнению с другими галиктами: больше двух месяцев требуется для того, чтобы из куколок вышли пчелы. Это происходит в августе. Среди молодых пчел нет ни одного самца — только самки-рабочие. Они зимуют в гнезде вместе с матерью-царицей.

Следующей весной, в апреле, пчелы восстанавливают вертикальный тоннель и открывают гнездо. Над входом они сооружают земляную «башенку» с отверстием на вершине. Царица больше не покидает гнезда и питается провизией из заполняемых ячеек. Рабочие строят новые ячейки, восстанавливают старые, носят пыльцу и нектар, снабжают провизией 6—17 ячеек, засыпают вход и вертикальный тоннель, а затем умирают, оставляя мать в одиночестве. Царица откладывает яйца в построенные дочерьми ячейки, и в августе из них появляются новые рабочие. Теперь уже их от 6 до 17. Так происходит и в последующие годы. В конце третьего лета в гнезде бывает от 20 до 40 рабочих, в конце четвертого — 50—130. Чем больше пчел в гнезде, тем выше «башенка» над входом.

Пятое лето обыкновенно бывает последним. Перезимовавшие рабочие строят и наполняют кормом от 200 до 400 ячеек. Царица, отложив в них яйца, нередко вскоре умирает, но может дожить до осени. Многие рабочие пчелы в заключительное лето существования колонии имеют развитые яичники и откладывают яйца в некоторые ячейки, из них появляются самцы. Иногда царица погибает еще раньше, и тогда в гнезде вырастают только самцы — потомки рабочих пчел. В конце лета молодые пчелы открывают гнездо и самцы вылетают, отыскивают другие гнезда окаймленного галикта и проникают в них для спаривания с самками. Самки же гнезд не покидают, после спаривания зимуют, а весной разлетаются и основывают новые гнезда. Изредка на пятое лето самцов не бывает, а все 200—400 самок опять становятся рабочими. Тогда на следующий год они строят уже 500—900 ячеек — настоящий пчелиный город в подземелье! Осенью в нем выходят из куколок сотни самцов и молодых плодовитых самок — будущих цариц.

Окаймленный галикт является чемпионом среди своих сородичей и по численности населения гнезда, и по продолжительности жизни особей: рабочие пчелы живут 12—15 месяцев, а царица — 5—6 лет. Это признаки высокой социальной организации. Но в то же время у него совершенно не развит кастовый диморфизм: царица и рабочие одинаковы по размерам и различаются только поведением и функциями.

АЛЛОДАПИНОВЫЕ ПЧЕЛЫ

В семействе антофорид есть подсемейство ксилокопин. Эти пчелы устраивают гнезда в древесине или стеблях растений, выгрызая их мягкую сердцевину. Разделяя образовавшуюся полость перегородками из склеенных слюной кусочков древесины, они сооружают ячейки для своих личинок. Так поступают уже знакомые нам пчелы-плотники, а также цератины. Близкие родственники цератин — группа «аллодапиновые пчелы» — встречаются только в тропических и субтропических странах, особенно многочисленны они в Африке. Известно более 10 родов этих насекомых, в том числе аллодапе, аллодапула, браунзапис, экзонеура и др. Поведение их чрезвычайно необычно для пчел.

Аллодапиновые пчелы отличаются от других пчел-плотников тем, что в их гнездах нет перегородок: яйца, личинки, куколки находятся в общей удлиненной полости, выгрызенной в сердцевине стебля. Только у некоторых родов провиантирование массовое: на каждое яйцо, отложенное на стенку гнезда, самка помещает пыльцевой «хлебец» (галтерапис), или же несколько личинок питается общим комком пыльцы на дне гнездовой полости (аллодапула). Все остальные снабжают личинок кормом постепенно, в течение всей их жизни.

Самых молодых личинок пчелы кормят бесцветной жидкостью, отрыгивая ее в рот потомству. Личинки постарше питаются смесью нектара и пыльцы. Пчела-фуражир сбрасывает принесенную пыльцу на стенку гнезда, отрыгивает на нее нектар, тщательно перемешивает эту массу челюстями и раздает личинкам. Каждая получает порцию корма и удерживает ее возле головы ложными ножками — подвижными выростами груди. Иногда пыльца в гнезде некоторое время сохраняется в виде комочка и используется в пищу позже.

Чаще всего гнездовая полость располагается в более или менее вертикально стоящем стебле. На дне ее, в глубине гнезда, лежат яйца и самые маленькие личинки. Более крупных личинок пчелы перемещают повыше. Для того чтобы удерживаться за стенку гнезда и не падать, личинки имеют опорную вилочку на конце брюшка и специальные выросты и волоски на спине. Еще выше в гнезде можно увидеть куколок, лежащих открыто, без коконов. Пчелы не только регулярно кормят личинок, но и выносят экскременты. Такое устройство гнезда и взаимоотношения между насекомыми внутри него необычны для пчел и во многом сходны с тем, что мы наблюдаем у муравьев: расплод всех возрастов свободно размещен в общей гнездовой полости, личинки нередко прикасаются друг к другу, а также к яйцам и куколкам; пчелы дают личинкам корм, переносят их, задевают их, передвигаясь по гнезду.

18. Гнездо южноамериканской аллодапиновой пчелы браунзапис саутериелла внутри стебля кустарника, разрезанного на три части (по Э. Вильсону, 1971 г.). На самом дне гнездовой полости (в верхнем левом углу) — плодовитая самка-царица и отложенные ею яйца, правее — личинки разных возрастов, еще ближе к выходу — куколки. Кое-где видны комочки принесенной пчелами пыльцы. Одна личинка поедает такой комочек, удерживая его ложными ножками возле рта.

Множество видов аллодапин имеет субсоциальное поведение. Оплодотворенные осенью самки зимуют в материнском гнезде. У некоторых видов вместе с самками зимуют самцы, и брачный период наблюдается весной. Иногда в гнезде зимуют и те личинки, которые не успели окуклиться прошлым летом.

Весной самка-основательница приступает к откладке яиц с перерывами в несколько дней после каждого. В начале лета в гнезде уже около двух десятков ее потомков, находящихся на разных стадиях — от яйца до куколки. Аллодапин отличает очень медленное развитие: стадия яйца продолжается у них от 3 до 6 недель, а все развитие до взрослого насекомого требует 14—15 недель. К середине лета в гнезде появляются молодые самки и самцы, а самка-основательница погибает. Одна из ее дочерей становится хозяйкой материнского гнезда, продолжает выкармливание личинок матери и откладывает собственные яйца, а остальные самки разлетаются и закладывают свои гнезда. В них вырастает второе поколение пчел, которое зимует.

На базе такого жизненного цикла у многих видов аллодапин возникло очень примитивное эусоциальное поведение. Так, у пчел рода браунзапис молодые самки, выращенные основательницей, остаются в материнском гнезде, собирают пыльцу и кормят личинок, т. е. функционируют в качестве рабочих. Однако их мать, отложив еще несколько яиц, вскоре погибает, а многие молодые пчелы спариваются и начинают сами откладывать яйца. Колония пчел находится в это время в семисоциальном состоянии: репродуктивная дифференциация наблюдается между сестрами. В гнезде живут сообща 2—3, реже до 5—6 самок. Часть из них оплодотворена, откладывает яйца и почти не занимается сбором корма. Неоплодотворенные самки яиц не откладывают, но именно они приносят в гнездо подавляющую долю пыльцы и нектара. Новые пчелы, выходящие из куколок, живут в гнезде, пока не окрепнут, и тогда чаще всего улетают, чтобы основать собственные гнезда. У австралийской экзонеурелла тридентата размеры самок варьируют, причем наиболее крупные становятся плодовитыми и никогда не вылетают из гнезда, а самки помельче являются рабочими и редко спариваются, оставаясь бесплодными.

Аллодапины находятся в самом начале формирования эусоциальности. Среди них пока не найдено ни одного вида, который оказался бы полностью эусоциальным. Это означает, что если мы исследуем определенное количество гнезд того или иного вида, то во многих найдем только одиночных самок, в некоторых — семисоциальные группы самок-сестер и лишь в отдельных — эусоциальные колонии. Процент гнезд, в которых возникают эусоциальные группы, варьирует от вида к виду, но никогда не достигает 100. Самцы у всех видов появляются в течение всего теплого сезона, а это, как мы знаем, признак примитивности. Социальные группы аллодапин очень малы по численности, взаимоотношения между их членами достаточно просты. Поэтому можно сказать, что аллодапины в целом — самые примитивные эусоциальные насекомые на Земле.

ШМЕЛИ

К подсемейству шмелей относятся два рода: собственно шмели и шмели-кукушки. Шмели — крупные и обильно опушенные пчелы. Их довольно трудно спутать по внешнему облику с какими-нибудь другими насекомыми. Они представляют собой редкий в мире насекомых пример группы, видовое разнообразие которой значительно больше в умеренных широтах, чем в тропиках. Кукушки — социальные паразиты шмелей, и мы рассмотрим их поведение в четвертом разделе.

Род шмелей (бомбус) включает более 200 видов, приуроченных в основном к умеренным широтам Северного полушария. Многие виды шмелей заходят за полярный круг, обитают в тундре Новой Земли, Шпицбергена, Гренландии и других арктических островов, в том числе и расположенных менее чем в 900 км от полюса. Они самые северные из пчел. Они же и наиболее высокогорные пчелы: многие виды живут на альпийских лугах у нижней границы ледников всех основных горных систем мира. В тропиках шмелей мало: всего два вида в Амазонии и несколько в тропической Азии (здесь они приурочены к горным местностям), а в тропической и южной Африке их нет вовсе. Отсутствуют шмели и в жарких пустынях. В умеренных широтах Южной Америки их довольно много. А вот в Австралийском регионе шмелей никогда не было, лишь в начале нашего столетия несколько видов было завезено в Новую Зеландию для опыления красного клевера.

В балтийском янтаре представителей рода шмелей найти не удавалось, но там встречаются их вымершие родичи из того же подсемейства. Вероятно, шмели — относительно молодой род, возникший в позднетретичное время, т. е. не более 25 млн лет тому назад.

Многочисленность шмелей в Европе и Северной Америке и их важное экономическое значение как опылителей сельскохозяйственных растений привели к тому, что эти насекомые довольно хорошо изучены.

Большинство видов шмелей гнездится подземно, чаще всего в покинутых норах мышей и других мелких грызунов. Специалистам давно известно, что мышиный запах весьма привлекателен для самок шмелей, подыскивающих место для поселения. В норке мыши шмели находят не только убежище, но и шерсть, сухую траву и тому подобные материалы для утепления гнезда. Виды второй группы гнездятся наземно — в моховых кочках, под растительными остатками, в покинутых птичьих гнездах, и даже просто среди травы на лугах. Сюда относятся лесной, малый каменный, моховой, полевой и некоторые другие виды шмелей. Они покрывают свои гнезда сухой травой, мхом, шерстью, сооружая плотную оболочку, — за эту особенность их иногда называют «чесальщики». Еще реже встречается у шмелей надземное гнездование — в дуплах, скворечниках, стенах зданий; оно характерно для городского шмеля. Конский, луговой, реже каменный шмели могут гнездиться и в норах, и наземно.

Шмели некоторых видов (каменный, земляной, обыкновенный, садовый и др.) строят над гнездом восковую куполообразную крышу и на нее уже натаскивают утепляющий материал. Это чаще наблюдается у подземно гнездящихся видов при большой численности рабочих в гнезде. Воск шмели используют при этом не чистый, а в смеси с пыльцой, реже с почвой, и в зависимости от природы примесей и их количества он может быть разного цвета. Сухой травой, листьями и другими материалами шмели тщательно маскируют вход в гнездо. Это нужно для защиты от вторжения шмелей-кукушек и других паразитов и нахлебников.

Семьи шмелей существуют только одно лето. Цикл их развития такой же, как у ос-полистов и веспин. Зимуют оплодотворенные осенью самки-основательницы. Весной они вылетают из убежищ и прежде всего начинают кормиться пыльцой и нектаром на цветках — это необходимо для развития их яичников и подготовки к гнездованию. Самки разных видов появляются весной не в одно время. Раньше всех вылетают основательницы земляного, обыкновенного и городского шмелей; несколько позже — лугового, малого каменного, полевого шмелей, и в самом конце весны пируют на цветках самки каменного, конского, лесного, мохового, подземного, садового шмелей.

По мере того как зреют яйца в их яичниках, самки все больше времени уделяют поискам мест для устройства гнезда. В этот период их можно видеть летающими возле поверхности земли буквально повсюду. Основательницы тщательно обследуют каждую ямку, впадину или норку на своем пути и в конце концов находят пригодное убежище.

Теперь основательница сооружает из утепляющего материала овальное помещение диаметром 2—3 см, тщательно выстилая его изнутри наиболее нежными волокнами. В центре этой камеры она вскоре строит первую яйцевую ячейку, а затем поближе к выходу лепит восковую чашу, так называемый медовый горшок, и наполняет ее нектаром. Этот запас корма самка использует в плохую погоду, когда не может вылетать из гнезда. Медовый горшок имеет диаметр около 1 см, а в высоту достигает 2 см. Заполненный медом горшок самка запечатывает воском, оставляя лишь небольшое отверстие.

Строительство яйцевой ячейки основательница начинает с того, что помещает на дно камеры комочек пыльцы, откладывает на него яйца и все это покрывает слоем воска, пропитывающего верхний слой пыльцы и смешивающегося с ней. Самки некоторых видов берутся за дело с сооружения восковой чашечки, в которую затем приносят комочек пыльцы. В ячейку самка откладывает от 8 до 16 яиц, иногда не сразу, а в течение 2—3 дней.

19. Формирование расплодных ячеек в гнезде шмелей (по Ф. Слейдену, 1912 г.).  1 — гнездовая полость, построенная самкой-основательницей, с «медовым горшкон» возле входа и комочком пыльцы в центре, на которую отложено несколько яиц, прикрытых воском; 2 — растягивание восковых стенок личиночника растущими личинками; 3 — окукливание личинок в построенных ими шелковых коконах (на правом коконе видна новая яйцевая ячейка); 4, 5 — освободившиеся коконы, часто используемые шмелями для хранения меда и пыльцы (немного выше коконов располагаются новые личиночники).

Яйца сильно вытянутые (длина 2—4 мм, диаметр 0,5—1 мм) и почти неизогнутые. Они стоят в ячейке всегда почти вертикально, каждое в отдельном углублении в пыльцевом комочке, и только у немногих видов яйца соприкасаются друг с другом.

Выйдя из яиц, личинки начинают поедать пыльцу, а также смесь пыльцы и воска, растут и постепенно растягивают восковую оболочку ячейки. Образуется так называемая коммунальная личиночная ячейка (личиночник), характерная исключительно для шмелей. Только у бомбус невадензис каждое яйцо самка откладывает в отдельную ячейку, и личинки имеют индивидуальные помещения. При растяжении оболочка личиночной ячейки разрывается, и основательница, а позже рабочие шмели зала-тывают эти прорехи воском. Постепенно при увеличении личиночника отдельные личинки становятся заметны как вздутия на его стенках.

Дополнительные порции пыльцы самка подсовывает с боков личино-чника под развивающихся личинок, а мед вводит в отверстие на его вершине, прогрызаемое ею в восковой покрышке и сразу же заделываемое после кормления. Когда личинки из первой партии яиц вырастут и начнут окукливаться, основательница строит еще 2—3 яйцевые ячейки, размещая их поверх первого личиночника. В этих ячейках и во всех сооружаемых позже яйца лежат горизонтально, а не вертикально, как в самой первой ячейке. Кроме того, в новых ячейках совсем нет пыльцы — это просто маленькие восковые мешочки, наполненные яйцами. Только некоторые шмели (луговой, подземный, садовый) кладут под яйца немного сухой пыльцы.

Взрослые личинки начинают плести шелковые коконы и постепенно полностью изолируются друг от друга. В конце развития личинка выделяет на дно кокона накопленные в течение всей жизни экскременты и окукливается. Шмели сдирают с кокона воск и используют его вновь. Коконы шмелей бочонкообразные, довольно плотные. Молодые шмели, выходя из кокона, прогрызают в верхушке круглое отверстие, им помогают при этом старые рабочие. Пустые коконы, накапливаясь в гнезде, представляют характерный элемент его структуры. Некоторые из них шмели используют для хранения меда или пыльцы.

20. Личиночная ячейка шмеля-карманщика в разрезе (по Е. Катаяма, 1966 г.). Три личинки лежат на большом комке пыльцы, которой питаются. Справа на стенке личиночника находится карман, через него шмели добавляют в ячейку пыльцу. Личинки уже сплели из шелковых нитей тонкие стеночки, отделяющие их от соседей и от восковой покрышки; в дальнейшем на их основе возникнут коконы.

С появлением первых рабочих шмелей основательница уже почти не вылетает из гнезда за кормом — это делают рабочие. Наступает эусоциальная стадия жизненного цикла. Царица сосредоточивает усилия на откладке яиц и сама строит все последующие яйцевые ячейки. Но и в кормлении личинок она тоже принимает участие.

В соответствии со способом, которым рабочие выкармливают личинок, все шмели распадаются на две большие группы. Впервые это заметил английский энтомолог Ф. Слейден, издавший в 1912 г. известную книгу «Шмель. Его естественная история и как его одомашнивать». Одну группу он назвал «шмели, делающие карманы», или попросту «карманщики» (не путать с карманниками — эти уже из области криминалистики) . Рабочие первой группы видов устраивают сбоку каждого личиночника один-два (реже больше) кармана, ведущих в пространство под личинками. В эти карманы шмели сбрасывают принесенные обножки пыльцы, сдабривают ее нектаром и головой вталкивают пыльцу в глубь ячейки, под личинок. Получается, что карманы служат и для кормления личинок, и для хранения пыльцы. Поэтому шмели-карманщики редко запасают пыльцу в коконах или иных местах. Кроме того, карманщики дают личинкам и мед, отрыгивая его во временные отверстия ячеек. Крупные личинки питаются через индивидуальные отверстия, которые не, закрываются после каждого кормления. Личинок, развивающихся в плодовитых самок-основательниц, все карманщики кормят индивидуально, отрыгивая им жидкую смесь меда и пыльцы. К карманщикам относятся лесной, малый каменный, моховой, подземный, полевой, садовый шмели. Вторую группу Слейден назвал «шмели, запасающие пыльцу». На личиночниках этих видов карманов никогда не бывает. Их рабочие кормят личинок, отрыгивая смесь меда и пыльцы через временные, а в старших возрастах — постоянные отверстия в коммунальных ячейках. Поэтому приносимую в гнездо пыльцу шмели складывают в пустые коконы, а когда они наполняются, достраивают стенки воском и еще добавляют пыльцу. Получаются «пыльцевые цилиндры», достигающие иногда высоты в 7 см. Эту группу шмелей впоследствии стали именовать некарманщиками. К ним принадлежат городской, земляной, каменный, луговой и обыкновенный шмели.

Каждую новую яйцевую ячейку царица строит на верхушке какого-либо кокона с еще развивающейся куколкой, немного сбоку, чтобы ее не повредил выходящий из кокона шмель. Новые личиночники оказываются немного выше коконов, образовавшихся в более ранних личиночных ячейках, и нередко непосредственно лежат на старых коконах. Поэтому в разросшемся шмелином гнезде можно заметить своего рода «слоистость»: первые коконы находятся в самом низу гнезда, выше — те, из которых шмели вылетели позже, еще выше — последние коконы с яйцевыми ячейками на них и куколками внутри и растущие личиночные ячейки. У карманщиков коконы обычно лежат тесными группами, соответствующими бывшим личиночникам, а у некарманщиков чаще теряют связь друг с другом, рассыпаются и количество бывших личиночных ячеек установить нелегко. Пустые коконы, как правило, все сохраняются, и, подсчитав их, можно сказать, сколько шмелей уже вывелось в данном гнезде.

Для кормления личинок шмели не только используют свежий нектар, но и умеют приготавливать из него настоящий мед, химически изменяя и консервируя нектар так же, как медоносные пчелы. Шмелиный мед немного жиже (содержит обычно более 20% воды), чем у медоносных пчел, но не менее вкусный. Иногда шмелям удается накопить в гнезде довольно значительные запасы меда. Наполненные им доверху коконы они запечатывают воском. Такие медовые «бочонки» — желанная добыча для мышей, барсуков и других любителей полакомиться за чужой счет, разоряющих шмелиные гнезда.

Продолжительность развития яиц у шмелей составляет от 4 до 6 дней, личинок — 10—19 дней, куколок — 10—18 дней, т. е. на весь цикл требуется около месяца. За лето в гнезде появляется целый ряд последовательных партий молодых шмелей. Вначале это все рабочие шмели, они значительно мельче царицы. Чем больше в гнезде становится добывающих корм рабочих, тем крупнее молодые шмели, выходящие из куколок. И вот в конце лета семья шмелей вступает в период зрелости: появляются первые самцы и затем плодовитые самки — будущие основательницы. В эту пору одновременно с ними еще выходят и новые рабочие, но вскоре выращивание рабочих прекращается и из коконов вылетают только самцы и самки.

21. Гнездо каменного шмеля в покинутой норке мыши (по Э. Вильсону, 1971 г.). Значительно более крупная, чем рабочие шмели, царица находится на коконах (справа вверху). В гнезде — три личиночника, стенки двух из них вскрыты, чтобы показать их содержимое. Возле входа и в центре — медовые горшки, справа и внизу — пустые коконы, используемые для хранения пыльцы.

Рабочие шмели живут в среднем всего около двух недель. Гибнут они как от внешних причин, так и потому, что быстро изнашиваются при сборе корма. Но поскольку в гнезде со временем становится все больше молодых шмелей, семье удается наращивать численность. К концу развития в семье шмелей может быть, в зависимости от вида и условий существования, от 50 до 500 особей.

Однако далеко не всем семьям удается вырастить плодовитых самок и самцов. Недостаток корма, хищники, плохие погодные условия, засилье гнездовых паразитов и другие невзгоды не позволяют многим из них иметь достаточное количество рабочих, и в среднем примерно в половине гнезд плодовитые особи так и не появляются.

В конце лета царица в гнезде шмелей обычно погибает и рабочие начинают откладывать яйца, выращивая из них дополнительных самцов. Молодые самки-основательницы и самцы постепенно разлетаются, и в гнезде остаются лишь немногочисленные рабочие, продолжающие приносить корм и выращивать личинок. Мало-помалу рабочие вымирают, и гнездо окончательно пустеет.

Семьи большинства видов шмелей существуют до осени, но у некоторых видов цикл развития укорочен. Например, в гнездах лугового шмеля плодовитые особи появляются уже в конце июня, а в июле семьи распадаются. Многие самки после спаривания прячутся, уходят на зимовку. Но отдельные самки, как это ни удивительно, в июле закладывают новые гнезда, в которых в сентябре выводится второе поколение самцов и самок-основательниц. Следовательно, этот вид может давать два поколения семей за лето — весьма необычная для шмелей особенность! Не так давно был найден еще один вид (бомбус йонеллюс), выращивающий два поколения за лето, причем не в средней полосе, а в Норвегии, где лето очень короткое. Правда, еще севернее, в норвежской тундре, у этого вида уже только одно поколение, как и у всех обитающих там шмелей.

Многие специалисты раньше думали, что на Крайнем Севере, за полярным кругом, приспосабливаясь к очень короткому лету, шмели утрачивают социальный образ жизни и у них исчезает каста рабочих: самка-основательница выращивает сразу плодовитых самок и самцов, как какая-нибудь одиночная пчела. Но оказалось, что это совсем не так. Даже в крайне суровых арктических условиях шмели остаются эусоциальными насекомыми. Царица всегда выкармливает хотя бы одну партию рабочих.

В субтропических и тропических странах семьи большинства видов шмелей не становятся многолетними, несмотря на благоприятный климат. Самки-основательницы летают и закладывают гнезда круглый год, но каждая семья существует лишь определенное время и распадается вскоре после гибели царицы. Такая же картина наблюдается у земляного шмеля, завезенного из Англии в Новую Зеландию — страну с очень теплым климатом. Самки могут основывать там гнезда даже зимой, некоторые семьи успешно перезимовывают, но все равно не превращаются в многолетние.

22. Поведение бразильских шмелей бомбус атратус внутри гнезда (по Ш. Сакагами, 1965 г.). 1 — царица на личиночной ячейке; 2 — строительство новой яйцевой ячейки; 3 — шмель, проталкивающий головой порцию пыльцы в карман на стенке личиночника; 4 — шмель, проверяющий состояние личинок через временное отверстие в стенке ячейки; 5 — обдувание расплода крыльями; 6 — обогревание коконов и личиночников — так называемое «насиживание»; 7 — три шмеля, помогающие молодому рабочему выйти из кокона; 8 — отделка медового горшка; 9 — шмель, чистящийся средними ножками; 10 — отрыгивание меда в личиночник через временное отверстие; 11 — только что вернувшийся из полета шмель-фуражир с комочками пыльцы орхидеи на спинке.

Пока нам известен лишь один вид, образующий обширные многолетние колонии. Это бомбус атратус, обитающий в бассейне Амазонки. Гнезда этого вида существуют в течение нескольких лет. Основывают гнезда, как и у всех шмелей, молодые одиночные самки. Семья растет, и через некоторое время в ней появляются плодовитые самки и самцы. Они вылетают для спаривания, но многие самки после этого возвращаются обратно и становятся в материнском гнезде царицами (их мать к этой поре обычно уже погибает). Таких молодых цариц в гнезде может быть несколько десятков. Каждая занимает определенную территорию, охраняет ее от других цариц и откладывает там яйца. Рабочие же шмели свободно ходят по гнезду — их допускают на свои участки все царицы. Молодые царицы стремятся захватить владение побольше и постоянно вступают в стычки с соседками. Баталии происходят с применением жала, и поэтому драчливые соперницы гибнут одна за другой. В конце концов остается одна победившая всех царица — полигиния опять сменяется моногинией. А затем все повторяется снова: выращивание плодовитых особей, возвращение молодых цариц в гнездо и т. д. Таким образом, жизнь колонии бомбус атратус складывается из чередования монотипного и полигинного состояний, в принципе не ограниченного временем. Иногда у этого вида наблюдали основание нового гнезда одной или несколькими царицами в сопровождении небольшой группы рабочих. Это как бы зачаточная форма роения, характерного для более высокоорганизованных общественных пчел.

Брачное поведение шмелей весьма разнообразно. Самцы многих видов (малый каменный, подземный и др.) поджидают самок, летая над входом в гнездо. Самцы некоторых других видов выбирают заметные издали куртинки цветущих растений, крупные камни, столбы, стволы деревьев. Каждый самец летает вокруг своего ориентира, отдыхает на нем и спаривается с приближающимися самками. Для самцов всех этих шмелей характерны крупные глаза и глазки — ведь самку они находят в основном с помощью зрения.

Совершенно иной тип брачного поведения у земляного, каменного, лесного, лугового, обыкновенного, садового и многих других шмелей. Впервые его наблюдал Ч. Дарвин, описавший так называемые «точки жужжания» шмелей. Самцы этих видов прокладывают на местности замкнутые в кольцо трассы длиной от нескольких десятков до нескольких сотен метров, по которым в хорошую погоду совершают непрерывные полеты. В определенных местах маршрута шмель-самец долго висит в воздухе, трепеща крыльями, присаживается на землю или какой-нибудь предмет, а затем летит дальше. Это и есть «точки жужжания». Дарвин же установил, что часто шмелиные маршруты и «точки жужжания» сохраняются из года в год, т. е. используются многими поколениями шмелиных самцов. Тайное значение «точек жужжания» Дарвину раскрыть не удалось. Только в середине нашего века было доказано, что самцы, опускаясь на землю в этих местах, оставляют капельки секрета своих мандибулярных желез. Запах этого секрета не только помогает самцам ориентироваться, но и привлекает к «точкам жужжания» самок. Именно там и происходят шмелиные «свадьбы», причем самка «соблазняет» самца и своим внешним видом, и запахом.

Оплодотворенные самки уходят на зимовку. Обычно для этого они выкапывают норки глубиной 5—10 см в сухих участках с мягкой почвой. Интересно, что при строительстве гнезда самки никогда этого не делают и используют только готовые полости в земле. Как будто они забывают за зиму, что умеют рыть почву! Никогда не занимаются рытьем и рабочие шмели.

По сравнению с галиктами и тем более с аллодапинами шмели ощутимо продвинулись по пути эволюции эусоциального поведения. Но все же достигнутый ими уровень гораздо ниже того, что мы наблюдаем у медоносных и безжалых пчел. У многих видов шмелей нет и отчетливых различий между плодовитой и бесплодной кастами. Разделение функций у шмелей развито недостаточно, отсутствуют сложные формы коммуникации между особями.

Шмели привлекают внимание ученых не только своим очень интересным и полным еще множества загадок поведением, но и потому, что они — единственные опылители целого ряда растений и в первую очередь красного клевера. К сожалению, в Европе и Северной Америке численность шмелей постоянно снижается. Это следствие уничтожения человеком естественных мест гнездования шмелей, применения инсектицидов и иных антропогенных изменений в природе. Возможности искусственного размножения шмелей и повышения их численности изучаются уже давно. Этим занимался Ф. Слейден еще в начале нашего века, хотя тогда проблема не стояла так остро. Сейчас мы обладаем солидным набором практических методов — от охраны этих полезных насекомых и создания искусственных гнездовий до разведения в лаборатории с последующим переносом семей на поля. Но пока в нашей стране остро не хватает молодых энтузиастов, способных ввести использование шмелей в реальную и повседневную практику сельского хозяйства.

БЕЗЖАЛЫЕ ПЧЕЛЫ

Подсемейство безжалых пчел (мелипонины) наравне с медоносными пчелами является одной из вершин эволюции эусоциального поведения. Эти пчелы живут обширными многолетними, как правило, моногинными колониями, размножаются только путем роения, обладают сложнейшими формами коммуникации и разделения функций. Царицы мелипонин гораздо крупнее рабочих пчел и обыкновенно отличаются увеличенным брюшком (физогастрия).

Название «безжалые пчелы» отражает тот факт, что жало у мелипонин сильно редуцировано и не может использоваться по своему первоначальному назначению. Хотя эти пчелы и не умеют жалить, они столь эффективно защищают свои гнезда, что нарушившему их покой человеку может не поздоровиться. Набрасываясь целым роем, они очень болезненно щиплют его челюстями, дергают за волосы и иногда так впиваются в кожу, что оторвать их можно лишь по частям. Некоторые американские тригоны выбрызгивают из мандибулярных желез во врага капли разъедающего кожу секрета. Остается совершенно неясным, почему мелипонины утратили в эволюции жало и предпочли иные способы защиты проверенному и очень эффективному ужалению.

Известно около 300 видов безжалых пчел, относимых к пяти родам. Среди них наиболее многочисленны виды двух родов. Пчелы рода мелипона обитают только в Америке и сходны по размерам с медоносной пчелой. Виды рода тригона встречаются на пяти континентах. Очень разнообразны они и по внешнему виду: одни всего 2 мм в длину, другие же значительно крупнее медоносной пчелы; есть среди них опушенные и почти без волосков, очень стройные и плотные, с компактным телом; окраска тоже варьирует от ярко-желтой до коричневой и черной. Первые ископаемые безжалые пчелы (подрода гипотригона) найдены в позднеэоценовом (38—45 млн лет назад) балтийском янтаре.

Безжалые пчелы — почти исключительно тропические насекомые. В Северном полушарии они распространены не далее тропика Рака, а в Южном лишь немного заходят за тропик Козерога. Только некоторые их виды обитают на юге Бразильского плато, где зимой регулярно бывает снег. Особенно разнообразны безжалые пчелы в тропиках Южной Америки — там их около 200 видов, причем они очень многочисленны, наиболее заметны среди пчел и играют огромную роль как опылители. Почти столь же многочисленны и важны безжалые пчелы еще только в Юго-Восточной Азии. В тропических областях остальных континентов это не столь представительная и разнообразная группа.

Количество рабочих пчел в семье мелипонин зависит от вида. Иногда их всего 150—200. У мелипон число рабочих обычно не превышает 4 тыс., а у некоторых тригон достигает даже 180 тыс., что значительно превосходит размеры обычной семьи медоносных пчел.

Гнезда безжалых пчел очень разнообразны. Большинство видов поселяется в дуплах, полых ветвях деревьев и других готовых помещениях. Нередко эти пчелы гнездятся в жилищах человека — в пустотах стен, между досками и в иных местах. Виды другой группы строят гнезда в почве — покинутых норах животных, опустевших гнездах муравьев (например, листорезов) и термитов. Они тоже используют уже имеющиеся в почве помещения, лишь немного расширяя их. Могут поселяться они и в обитаемых муравейниках или термитниках, устраивая гнезда в полостях, вырытых панголинами или птицами, питающимися муравьями и термитами.

23. Подземное гнездо безжалой пчелы тригона тестацеа (по В. Керру, 1967 г.). 1 — вход; 2 — входная галерея; 3 — оболочка-инволюкрум; 4 — расплодные ячейки,  расположенные в виде сотов; 5 — ячейки с запасами меда и пыльцы; 6 — галерея для  отбросов.

24. Гнездо безжалой пчелы мелипона псевдоцентрис в полом стволе дерева (по В. Керру, 1967 г.). 1 — вход; 2 — массивные стенки (батумен), отделяющие населенную пчелами часть дупла; 3 — оболочка-инволюкрум; 4 — соты расплодных ячеек; 5 — ячейки с запасами меда и пыльцы.

Некоторые виды даже способны сами активно внедряться в населенные гнезда муравьев или термитов, потеснив хозяев из оккупируемого помещения. Например, тригона пелфата силой занимает часть построенного из шелка и листьев гнезда южноамериканского муравья-ткача кампонотус сенекс. Пчелы тритона латитарзис находят на дереве картонное гнездо термита-носача и прогрызают в него с поверхности наклонный тоннель, а в глубине делают овальную полость, выбрасывая гнездовой материал и его обитателей-термитов, и строят в ней свое жилище. Чтобы надежно обезопасить себя от проникновения термитов, пчелы покрывают гнездо и выходной тоннель плотным слоем смешанного со смолой воска. Так и живут в чужом доме непрошеными квартирантами!

И, наконец, некоторые безжалые пчелы строят открытые гнезда, прикрепляя их к ветвям деревьев в местах, хорошо защищенных от дождей. Эти гнезда обычно овальные, с очень толстой оболочкой, за которой не страшны неблагоприятные внешние факторы и враги. Одно такое гнездо пчелы тригона корвина, снятое с дерева в тропическом лесу Коста-Рики, весило 74 кг! Основной материал для строительства гнезда мелипонин — воск. Но его обязательно смешивают с прополисом — смолистым веществом, собираемым пчелами на самых разнообразных растениях. Эта смесь получила название «церумен». Из него и состоит, как правило, гнездо. Чем больше прополиса входит в церумен, тем он менее эластичен и тверже. Некоторые виды применяют при строительстве еще и грязь, экскременты, пережеванные листья и другие растительные вещества.

Обживая готовую полость, пчелы сооружают прежде всего толстые стенки из очень твердого церумена, окружающие все гнездо либо отсекающие в дупле необходимый объем. Эта оболочка, или стенки, называется батуменом. Входную галерею пчелы также облицовывают церуменом, а сам вход нередко оформляют весьма изящно. Если это выход из земляного гнезда, то он чаще всего имеет вид трубочки, башенки или раструба. Выход из дупла тоже обычно окружен раструбом, розеткой, подобием цветка или иной конструкцией из церумена. Эти изысканные ворота в жилище служат в первую очередь для его защиты. Пчелы обмазывают все сооружение липкими растительными смолами, что делает его непреодолимым препятствием для муравьев и других хищников и воришек. Вдобавок в узком входном отверстии постоянно дежурят пчелы-сторожа. При такой эффективной защите безжалые пчелы почти не страдают даже от муравьев-кочевников, являющихся грозой большинства тропических насекомых.

Главными элементами внутренней структуры гнезда мелипонин являются расплодные ячейки и емкости для хранения корма — медовые и пыльцевые горшки. Пчелы строят их из церумена помягче, включающего довольно много воска. Пыльцевые горшки некоторых видов отличаются по форме от медовых, но у большинства мелипонин оба типа горшков сходны или совсем одинаковы по форме и размерам. Обычно они круглые или овальные, диаметром от 3,5 до 50—55 мм в зависимости от вида и величины самих пчел. Когда горшок наполняют кормом или, наоборот, берут из него корм, то отверстие пчелы делают сверху. Для продолжительного хранения горшки запечатывают.

У наиболее примитивных по гнездостроению видов безжалых пчел расплодные ячейки и горшки с провизией расположены в гнезде вперемешку, без какого-либо порядка, чем и напоминают гнездо шмелей. Сходство со шмелиным гнездом особенно велико у некоторых примитивных тригон (подрод фриезеомелитта), поскольку пыльцу они хранят в высоких емкостях, очень похожих на «пыльцевые цилиндры» шмелей. Но у большинства видов расплодные ячейки и горшки находятся в разных местах и гнездо разделяется на расплодную зону и одну или несколько зон хранения запасов корма. Горшки с провизией располагаются довольно хаотично по всему объему. Расплодная зона обычно окружена специальной оболочкой из одного или нескольких тонких и пронизанных многочисленными отверстиями слоев церумена. Такая оболочка называется «инволюкрум». Все элементы гнезда прочно связаны между собой и со стенками крепкими столбиками и перемычками из церумена.

Расплодные ячейки у большинства мелипонин собраны в горизонтальные соты, расположенные друг под другом. Отверстия ячеек смотрят вверх. Значительно реже соты закручены спиралью (род окситригона) или висят в гнезде вертикально, как у дактилурин.

Важной особенностью мелипонин является то, что расплодная ячейка используется лишь один раз и для откладки каждого яйца пчелы строят новую ячейку. Это сближает их со шмелями и отдаляет от медоносных пчел. Но в отличие от тех и других безжалые пчелы применяют массовое провиантирование — сразу заполняют каждую ячейку всем кормом, необходимым личинке для развития. Провизия в ячейке занимает две трети ее высоты и больше чем наполовину состоит из полужидкого секрета кормовых желез рабочих, остальная часть ее — это пыльца и мед. Корм отчетливо разделяется на верхний прозрачный и нижний более плотный слои. Яйцо царица откладывает непосредственно на пищу, и оно стоит в центре ячейки вертикально, погруженное одним концом в полужидкий корм. После этого ячейку запечатывают и развитие личинки протекает в ней без какого-либо контакта с пчелами. Перед окукливанием личинка плетет шелковый кокон и в нем освобождается от экскрементов. Пчелы сдирают с кокона весь церумен и используют для нового строительства. Это поведение тоже напоминает наблюдаемое у шмелей.

Строительство сотов пчелы начинают с самого нижнего, причем с его центральной части, постепенно сооружая новые ячейки по краям. Сот увеличивается, пока не упрется в инволюкрум. Тогда пчелы приступают к возведению следующего сота немного выше первого, также от центра к краям, и т. д. Когда в центре первого сота из коконов выходят молодые пчелы, рабочие уничтожают эти коконы и в соте образуется дыра. Она быстро растет по мере выхода пчел из все более крайних коконов, и в конце концов этот сот совсем исчезает. Затем то же приключается со следующим сотом и т. д. А пчелы, достроив самый верхний сот и заполнив все пространство внутри инволюкрума, спускаются вниз и начинают сооружать новые ячейки на месте первого нижнего сота. Так и идет непрерывный строительный круговорот в гнезде безжалых пчел.

Данных о поведении безжалых пчел пока далеко недостаточно. Множество исследований посвящено строению их гнезд, которое легко изучать на привезенных в лабораторию образцах. Наблюдать же за поведением пчел внутри гнезда гораздо сложнее, поэтому оно известно лишь для немногих видов.

Чрезвычайно интересно поведение пчел при откладке яиц. Рассмотрим его на примере пчелы мелипона квадрифасциата. Все начинается с того, что одна из рабочих пчел принимается сооружать новую ячейку на краю сота. По мере того как ячейка увеличивается, возле нее хлопочет все больше рабочих. У готовой ячейки собирается 5—6 пчел, и вскоре, привлеченная их суетой, сюда же подходит и царица. Как только она осмотрит ячейку, рабочие начинают приносить корм. По очереди они ныряют в ячейку и отрыгивают на дно содержимое зобиков. Каждая пчела, оставив свою ношу в ячейке, тут же уходит прочь. Для наполнения обычной ячейки требуется 4—5 порций корма.

25. Сооружение расплодной ячейки и яйцекладка у безжалой пчелы мелипона квадрифасциата (по Ш. Сакагами, М. Монтенегро и В. Керру, 1965 г.). 1 — рабочая пчела строит новую ячейку; 2 — возле готовой ячейки собралось пять рабочих, к ним приблизилась царица; 3 — одна из пчел отрыгивает в ячейку смесь пыльцы и меда; 4 — рабочая пчела откладывает кормовое яйцо в наполненную провизией ячейку; 5, 6 — царица съедает это яйцо и немного провизии, а затем откладывает в ячейку собственное яйцо; 7 — рабочие пчелы запечатывают ячейку с яйцом царицы.

Царица все это время находится несколько в стороне и как бы наблюдает за действиями рабочих. Наконец ячейка заполнена. Тогда одна из рабочих пчел поворачивается, опускает кончик брюшка в ячейку и откладывает на провизию небольшое яйцо. Потом это же могут сделать еще одна, две и даже три пчелы. Теперь происходит самое интересное. Царица приближается к ячейке, опускает в нее голову и съедает все отложенные рабочими яйца, а также немного провизии. После этого она поворачивается, откладывает в ячейку собственное яйцо и степенно удаляется, а рабочие пчелы быстро запечатывают ячейку с провизией и яйцом царицы.

Эта удивительная сцена напоминает какое-то ритуальное языческое жертвоприношение! Не почудилось ли все это наблюдавшим за пчелами ученым? Но нет, оказывается сходные церемонии разыгрываются в гнездах и других видов мелипонин. Их видели и изучали многие исследователи.

Яйца рабочих пчел, поедаемые царицей, обычно бесплодны. Это так называемые кормовые яйца, предназначенные именно для того, чтобы их поедали. Такие яйца есть у многих видов муравьев, и об этом еще будет идти речь впереди. Кормовые яйца у мелипон и мелипонул мельче, чем яйца царицы, и рабочие откладывают их на провизию в ячейке. У американских тригон они значительно крупнее яиц царицы и откладываются на край ячейки. У гипотригон и других тригон Старого Света кормовые яйца вообще отсутствуют.

Выяснилось также, что у каждого вида откладка яиц происходит своеобразно. Например, у многих тригон рабочие одновременно строят несколько ячеек, а царица откладывает в них яйца по очереди, причем пчелы наполняют ячейки провизией только «под присмотром» царицы. А вот у африканской мелипонулы рабочие и строят, и наполняют ячейки кормом без обязательного присутствия царицы, которая лишь наведывается то к одной, то к другой из них. Существуют и иные вариации в поведении.

Как могло возникнуть в эволюции столь сложное поведение? Какой смысл в поедании царицей яиц рабочих пчел? Ответить на эти вопросы не так-то просто. Несомненно, что кормовые яйца рабочих играют немалую роль в питании царицы. Но вряд ли эта их теперешняя функция первична. Скорее всего, такой ритуал возник в эволюции на основе поведения доминирования-подчинения у далеких предков мелипонин. Подробнее об этом мы поговорим позже.

Безжалые пчелы размножаются только путем роения. Разделение семьи пчел — процесс весьма длительный, и роение лишь его завершающий этап. Начинается подготовка к роению с того, что фуражиры, а ими бывают самые старшие пчелы, подыскивают подходящее помещение для нового гнезда. Когда оно найдено, разворачивается строительство. Пчелы приносят в корзиночках на задних ножках (в тех же, что используются для транспортировки пыльцы) церумен и прочие материалы из материнского гнезда и сооружают из него батумен, инволюкрум, горшки для провизии, оформляют вход в гнездо. Затем наступает пора транспортировки из материнского гнезда провизии: пчелы приносят ее в зобиках в виде смеси меда и пыльцы и наполняют ею построенные емкости.

Тем временем в старом гнезде появляются из куколок молодые царицы. Вначале они живут здесь вместе с царицей-матерью, но прячутся от нее в разных закоулках. Ведь старая царица нередко настроена весьма агрессивно по отношению к молодым. У некоторых видов молодые царицы закупориваются внутри пустых восковых горшков, оставив в стенке отверстие, сквозь которое добровольная пленница получает корм от рабочих. Это отверстие слишком мало, чтобы царица-мать могла проникнуть в горшок, и молодая царица, вернее еще «принцесса», чувствует себя там в безопасности.

Постепенно интенсивность перелетов пчел между старым и новым гнездами нарастает. И вот наступает момент роения. Одна молодая царица покидает гнездо и перелетает в новое. Одновременно старое гнездо оставляет масса пчел, как молодых, так и старых. У одних видов они сопровождают молодую царицу, у других перелетают в новое гнездо самостоятельно, а царица следует туда же в одиночестве. Материнское и дочернее гнезда довольно долго сохраняют связь между собой. Но постепенно перелеты пчел между двумя гнездами совершенно прекращаются — процесс разделения семьи закончился. Он требует весьма длительного времени — нескольких недель.

Рабочие вскоре уничтожают излишних молодых цариц и в старом гнезде, и в новом, если туда прилетит несколько претенденток на единственный «трон». Оставшаяся царица вскоре вылетает из гнезда к самцам, которые давно уже поджидают этого момента неподалеку. Они ощущают, видимо, по запаху, что в гнезде есть молодая «невеста», собираются и летают вокруг. После свадьбы царица возвращается и вскоре начинает откладывать яйца.

Роение безжалых пчел, несмотря на некоторое внешнее сходство с роением медоносных пчел, принципиально отличается от него важными особенностями. Эти отличия станут яснее после разговора о размножении медоносной пчелы. Пока же отметим самое существенное. С роем медоносных пчел улетает не новая, а старая царица, и поселяется рой в совершенно пустом и неподготовленном помещении, начиная жизнь «с нуля». Старая царица безжалых пчел не только никогда не улетает в новое гнездо, но и не смогла бы этого сделать «при всем желании». Во-первых, ей не позволит лететь слишком толстое брюшко, во-вторых, крылья старой царицы всегда настолько обтрепаны, что не смогут поднять в воздух их обладательницу, даже если она похудеет!

Физическая связь с материнским гнездом не позволяет роям безжалых пчел далеко улетать (обычно новое гнездо находится на расстоянии не более нескольких сотен метров) и очень ограничивает их расселение. Вероятно, поэтому безжалых пчел нет на большинстве океанических островов: ведь попасть туда они могут лишь в том случае, если ствол дерева с гнездом пчел внутри море принесет на остров. Такое происходит нечасто. Например, на Кубе обитает всего один вид безжалых пчел.

Многочисленные в тропических лесах безжалые пчелы издавна привлекали внимание человека и использовались им. Индейцы Южной Америки и Мексики находили и разоряли их гнезда, получая мед и личинок как лакомство и воск для хозяйственных нужд. Этот промысел сохранился и до настоящего времени. Некоторые виды мелипонин даже содержались на пасеках в примитивных ульях-колодах, обычно изготовленных из обрезков стволов деревьев. Такое пчеловодство было распространено в Новом Свете, особенно на Юкатане, до появления там европейцев. В джунглях Амазонки, до сих пор почти не общаясь с белыми, живет племя гваяков, культуру которых этнографы называют «пчелиной», или «медовой», — столь значительное место занимают в жизни племени безжалые пчелы и продукты их гнезд.

Мед многих тригон кисловатый водянистый и неприятный на вкус. Но другие виды, в особенности мелипоны, делают столь же хороший мед, как и медоносная пчела.

В гнездах мелипонин бывает иногда до 2 кг меда. Это, конечно, очень мало по сравнению с медоносной пчелой. Кроме того, особенности устройства гнезда безжалых пчел не позволяют легко доставать их мед. Поэтому эти насекомые не могут выдержать конкуренцию с медоносной пчелой как объектом пчеловодства. Как только медоносная пчела была завезена в Южную Америку, безжалых пчел почти перестали разводить.

МЕДОНОСНЫЕ ПЧЕЛЫ

К подсемейству медоносных пчел, или апин, относится лишь один современный род апис (что по-латыни и значит собственно «пчела») и всего четыре вида. Известно еще несколько ископаемых видов медоносных пчел подрода синапсис, живших в начале миоцена (20—25 млн лет назад) в Старом Свете, и более древнего олигоценового (25—40 млн лет назад) рода электрапис. Неясно, однако, были ли эти пчелы общественными или одиночными.

Два примитивных по поведению вида рода апис встречается только в тропиках Юго-Восточной Азии. Это гигантская и карликовая пчелы. Рабочие карликовой пчелы имеют длину всего 7—8 мм и очень ярко окрашены: на их брюшке чередуются кирпично-красные и серебристые перевязи. Рабочие гигантской пчелы значительно крупнее (16—18 мм). Поведение двух других видов этого рода более сложное и очень сходное. Индийскую пчелу очень трудно отличить от обыкновенной медоносной по внешнему виду, ее рабочие лишь немного мельче (10— 12 мм). Она обитает во всей Юго-Восточной Азии и заходит довольно далеко на северо-восток, встречаясь в Маньчжурии и у нас в Приморском крае. Рабочие обыкновенной, или настоящей, медоносной пчелы имеют 12—14 мм в длину. Сейчас благодаря деятельности человека она распространена по всему земному шару. Но в доисторическую эпоху эта пчела обитала только в Старом Свете — Европе, Африке и почти по всей Азии, исключая тропические и восточные области, занятые индийской пчелой.

Как и многие столь широко распространенные виды, обыкновенная медоносная пчела (в дальнейшем мы будем называть ее просто медоносной) разделяется на ряд подвидов, или рас (по терминологии пчеловодов). Вся северная и средняя Европа и Россия населены довольно агрессивной темной среднеевропейской пчелой, на юге России и Украине живет очень миролюбивая южнорусская степная пчела, в Альпах, на Балканах, в долине Дуная — краинская пчела. Итальянская пчела отличается яркими желтыми пятнами на брюшке, миролюбием и высокими хозяйственными качествами. Поэтому пчеловоды расселили ее по всему свету. Очень своеобразна кавказская пчела: у нее самый длинный среди всех подвидов медоносных пчел хоботок и неплохие хозяйственные качества. Эту расу также можно встретить во многих странах мира. На юге Африки обитает капская пчела, а вся тропическая Африка населена чрезвычайно агрессивной африканской пчелой. Не так давно африканская пчела была случайно завезена в Южную Америку, прижилась там и образовала с местной итальянской пчелой гибрид, обладающий значительной агрессивностью и колоссальным стремлением к расселению. Гибридные пчелы, получившие название африканизированных, в течение нескольких лет заселили почти всю Южную Америку, вытесняя итальянских пчел. Теперь пчеловодство на этом континенте очень опасное занятие. Работать с африканизированными пчелами можно только в спецодежде, а пасеки приходится размещать на уединенных участках. Ведь злющие пчелы нередко атакуют человека целыми роями. Зато африканизированные пчелы оказались очень продуктивными, и пчеловоды, рискнувшие работать с ними, вполне оправдывают этот риск. В начале 80-х годов африканизированным пчелам удалось преодолеть амазонские джунгли и обосноваться на Панамском перешейке, а в 1985 г. они уже появились на юге США. Пчеловоды бьют тревогу, предвидя печальные последствия от африканизированных пчел в густонаселенных районах США.

Все четыре вида медоносных пчел имеют множество общих особенностей социальной организации. Они живут многолетними и, как правило, моногинными семьями и размножаются только путем роения. Семья карликовой пчелы состоит всего из нескольких сотен рабочих, у гигантской пчелы их может быть уже несколько десятков тысяч. В семьях индийской и медоносной пчел обычно 50—70 тыс. рабочих, реже до 100 тыс.

Для медоносных пчел характерен четкий кастовый диморфизм; царица, или, как ее называют пчеловоды, матка, почти в два раза крупнее рабочей пчелы и весит в 2—2,5 раза больше. Крылья ее относительно короче крыльев рабочих и не закрывают все брюшко. В отличие от рабочих матка не имеет корзиночек на задних ножках, восковых и гипофарингеальных (кормовых) желез; хоботок ее в два раза короче, чем у рабочих. Такие ее особенности связаны с тем, что царице никогда не приходится строить гнездо, собирать в цветках пыльцу и нектар и выкармливать личинок — все это функции рабочих пчел. Основное занятие матки — откладка яиц. Поэтому ее яичники огромны по сравнению с яичниками одиночных пчел (в них свыше 350 яйцевых трубочек!) и брюшко немного увеличено. Яичники рабочей пчелы содержат не более 20 яйцевых трубочек и в нормальных условиях не функционируют. Кроме того, у рабочих пчел нет сперматеки — мешочка, предназначенного для хранения полученного от самца семени, и они не могут спариваться и откладывать оплодотворенные яйца. У матки сильно увеличены мандибулярные железы. Они выделяют царский, или маточный, феромон, играющий огромную роль в жизни семьи. О нем еще пойдет речь в третьем разделе. Колоссальны различия между кастами и по продолжительности жизни. Матка может прожить 5 и даже 6 лет, а рабочая пчела — всего 5—8 недель (летом).

В состав пчелиной семьи входят еще самцы — трутни. Их имя стало синонимом всепоглощающей лености и паразитического образа жизни. Действительно, в пчелином гнезде трутни ничего не делают, только питаются. Единственная их функция, что характерно для самцов большинства насекомых, — участие в размножении. Поэтому затраты семьи пчел на их выращивание и прокорм биологически вполне оправданы. Ведь природа никогда не скупится на расходы, когда речь идет о продолжении рода. Пчеловоды же считают трутней бесполезными нахлебниками и всячески стараются уменьшить их количество в ульях.

В гнездах медоносных пчел в тропиках самцы присутствуют постоянно, а в умеренных широтах — только в теплое время года. Выращивать их пчелы начинают весной и делают это все лето. Трутни живут в гнезде, вылетают на поиски самок, но никогда не питаются на цветках, поскольку способны получать корм лишь от рабочих пчел или из ячеек сота. В каждом улье обычно бывает несколько сотен и даже тысяч трутней. Осенью перед уходом на зимовку пчелы проявляют враждебность к трутням: изгоняют их из улья и многих при этом убивают. Такое поведение вполне оправдано — зимой размножения не происходит. Эта осенняя «резня» трутней, описанная еще античными авторами, всегда рассматривалась людьми как пример неизбежности справедливого наказания за леность и тунеядство.

Основой гнезда медоносных пчел являются восковые соты. Это, несомненно, вершина строительного искусства среди насекомых. Соты двойные и состоят из шестигранных ячеек, открывающихся на обе стороны. Все стенки каждой ячейки — общие с соседними ячейками. Донышко слагается из трех частей, имеющих форму ромба, и тоже общее с тремя ячейками на другой стороне сота. Это позволяет достичь максимальной экономии строительного материала. Подсчеты показали, что пчелы успешно решили сложнейшую математическую задачу: как из данного количества воска изготовить сот, общий объем ячеек которого был бы наибольшим при сохранении необходимой прочности? Соты в гнезде всегда прикреплены верхней частью и свисают вниз строго вертикально. Единственное отклонение от геометрически правильной формы пчелы допускают в том, что ячейки расположены не совсем горизонтально, поэтому полужидкий мед не вытекает из них.

26. Строение сота медоносной пчелы (по Ф. А. Лаврехину и С. В. Панковой, 1975 г. и К. Фришу, 1980 г.). А — участок сота с ячейками трех типов; Б — вертикальный разрез сота в области перехода от медовых ячеек к расплодным; В — вид на донышки ячеек сквозь их отверстия (каждое донышко состоит из трех ромбических пластинок). Ячейки: 1 — рабочие; 2 — переходные; 3 — трутневые; 4 — медовые; 5 — расплодные.

27. Схема гнезда медоносной пчелы в дупле (по Т. Сили и А. Морзу, 1976 г.). 1 — входное отверстие; 2 — древесина; 3 — полость дупла; 4 — маточники на нижнем краю сота; 5 — сквозные отверстия в местах прикрепления сота к стенкам дупла для прохода пчел и вентиляции; 6 — область сота с пчелиными ячейками; 7 — трутневые ячейки; 8 — ячейки с запасами пыльцы; 9 — ячейки с запасами меда.

Ячейки в сотах бывают двух размеров: более мелкие, в которых выращивают рабочих пчел (они именуются пчелиными), и более крупные для выращивания трутней (трутневые ячейки). Трутневые ячейки все медоносные пчелы строят в нижней части сота. Между зонами с ячейками этих двух типов расположено немного ячеек неправильной формы — они появляются неизбежно при переходе от мелких к крупным ячейкам и именуются переходными.

Для всех апин характерна уникальная особенность — многократное использование ячеек. Соты в гнезде пчел могут существовать без всяких изменений годами. Каждая ячейка служит то для выращивания личинок, то для хранения запасов корма. Пчелы тщательно вычищают ее всякий раз. Но все-таки воск постоянно загрязняется остатками коконов, экскрементами личинок, прополисом, пыльцой. И если только что отстроенный пчелами сот имеет бледно-желтую окраску, то старый — темно-коричневую, почти черную.

Гнездо гигантской и карликовой пчел состоит лишь из одного сота и всегда располагается открыто — на ветке дерева, отвесной скале, краю крыши, под карнизом здания, на стропилах моста и в тому подобных местах. У карликовой пчелы единственный сот диаметром всего 20—30 см, а нередко не больше ладони, имеет 4—5 тыс. ячеек. Огромные соты гигантской пчелы достигают 1,8 м в длину и почти метра в ширину и могут включать более 70 тыс. ячеек. Чаще всего эти пчелы гнездятся в кронах деревьев тропических лесов, нередко на высоте до 80 м.

Индийская и медоносная пчелы поселяются только в закрытых от света местах, как правило, в дуплах деревьев, глубоких расщелинах скал, иногда в норах. В такой полости пчелы строят несколько сотов, свисающих с потолка строго параллельно друг другу. Каждый из них похож на вытянутый язык и прикреплен верхней частью к потолку, а краями — к стенкам гнезда. Возле стенок и потолка на соте обычно имеются ряды округлых отверстии, сквозь которые пчелы переходят с сота на сот. У медоносной пчелы расстояние между соседними сотами около 12 мм, толщина сота примерно 25 мм в области выращивания расплода и 30—37 мм в районе медовых запасов. У пчелиных ячеек диаметр 5,3 и глубина 10—12 мм, а у трутневых — 6,9 и 13—16 мм соответственно. На краях сотов еще бывают особые ячейки — маточники.

28. Фрагмент сота медоносной пчелы (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Вверху слева — матка в окружении свиты рабочих пчел на запечатанных ячейках с запасами меда. Во многих открытых ячейках лежат яйца и личинки на разных стадиях развития. Вверху справа — частично наполненные запасами пыльцы и меда ячейки. Чуть ниже — пчела-сборщица, вернувшаяся в улей с обножками пыльцы; еще ниже — пчела кормит личинку в ячейке; под нею — пчела высовывает хоботок, чтобы получить пищу от другой пчелы. Внизу справа — два маточника, во вскрытом видна куколка матки. Левее их — трутень. Рабочая пчела схватила его и вытаскивает за крыло из улья.

Центральная и нижняя части сота служат пчелам для выращивания расплода. Немного выше расположены ячейки с пыльцой, а верхние части сотов отданы под запасы меда. Самые крайние в гнезде соты не содержат расплодных ячеек и целиком заполняются медом. Следовательно, центральные и нижние части всех сотов, кроме самых крайних, вместе образуют зону, где пчелы выращивают личинок, — так называемое расплодное гнездо.

Сооружают соты пчелы в возрасте 12—18 дней. Они набирают в зобики мед и, сцепляясь ножками, гирляндами повисают в тех местах, где вскоре развернется строительство. Примерно через сутки мед в организме пчел перерабатывается в воск и на их зеркальцах формируются восковые пластиночки. Пчелы начинают строить. Они разминают воск челюстями, добавляя к нему секрет мандибулярных желез, и пускают в дело. Восковая пластиночка весит около 0,25 мг. Для строительства ячейки требуется примерно 50 пластиночек. Поскольку одна пчела выделяет их только восемь, ясно, что строительство у пчел сугубо коллективная деятельность. По подсчетам, для выделения 1 кг воска пчелы должны съесть 8,5 кг меда да еще и пыльцой питаться. Воск, таким образом, очень дорого обходится пчелам. Неудивительно их столь экономное к нему отношение.

Кроме воска пчелы используют при строительстве и прополис, собирая его на растениях и доставляя в гнездо в корзиночках. Прополисом пчелы заделывают все трещины и щели в дупле и сужают входное отверстие до нужной им величины. Тончайшим слоем прополиса пчелы покрывают изнутри и ячейки. Поскольку он обладает сильными бактерицидными свойствами, это помогает поддерживать стерильность на сотах. Если в улей заберется мышь, пчелы зажалят ее и покроют трупик слоем прополиса. Трупик мумифицируется и не гниет. Таковы антимикробные свойства прополиса!

В летнее время основная забота матки — откладка яиц. Она постоянно бродит по сотам в поисках пустой тщательно вычищенной пчелами ячейки — только в такую она может отложить яйцо. Опустив голову в ячейку, она оценивает ее состояние, и если ячейка подходит, поворачивается, вводит в нее брюшко и откладывает яйцо, а затем отправляется дальше. Яйцо стоит на дне ячейки вертикально, приклеенное специальным секретом.

В пчелиные ячейки матка всегда откладывает оплодотворенные яйца, из которых развиваются рабочие пчелы. В более крупные трутневые ячейки матка откладывает неоплодотворенные яйца. Из таких яиц, как и у большинства перепончатокрылых насекомых, появляются самцы. Вероятно, именно размер ячейки регулирует точную работу механизма оплодотворения, который ошибается крайне редко.

Развитие яйца продолжается три дня, а появляющейся из него личинки — около 6 дней. Первые три дня пчелы кормят личинку так называемым молочком — секретом гипофарингеальных (с добавкой выделений мандибулярных и лабиальных) желез. Маленький червячок буквально купается в лужице беловатого молочка на дне ячейки. Но с третьего дня к молочку пчелы начинают подмешивать все больше меда и пыльцы и дают личинке пищу уже не в избытке, а порциями, которые та быстро поедает и ожидает следующего кормления. Пчела отрыгивает пищу не в рот личинке, а на дно ячейки. Подсчитано, что пчелы заглядывают в ячейку к каждой личинке около 10 тыс. раз в течение ее жизни. На одно кормление пчела тратит от 30 секунд до 2 минут, а в сумме выращивание личинки требует от пчел около 10 часов чистого рабочего времени.

Закончившая развитие личинка плетет кокон, в нем освобождается от экскрементов и окукливается. Пчелы запечатывают такую ячейку восковой крышечкой. Куколки рабочих запечатываются слабовыпуклыми крышечками, а трутней — сильновыпуклыми, торчащими. Выходя из куколки, молодая пчела начинает изнутри прогрызать крышечку, а снаружи ей помогают другие пчелы. Поскольку внутри гнезда пчелы поддерживают практически постоянную температуру, продолжительность развития всех особей неизменна. Рабочие пчелы выходят из куколок через 21 день после откладки яйца, а трутни — через 24 дня. Быстрее всех развиваются молодые матки — всего 16 дней.

Когда-то полагали, что пчелы собирают мед на цветках и приносят в улей в готовом виде. Отсюда и название, данное им К. Линнеем, — Apis mellifera («пчела медоносная»). Позже выяснилось, что пчелы собирают нектар, имеющий весьма мало общего с медом, и превращают его в мед уже в улье. Тогда было предложено переименовать медоносную пчелу в «делающую мед». Но международный кодекс зоологической номенклатуры строго запрещает нарушать правило приоритета в названиях. Так и осталась пчела медоносной!

Процесс превращения нектара в мед очень сложен. Он начинается уже в зобике пчелы-сборщицы, возвращающейся в улей с ношей нектара. Ферменты из слюнных желез пчелы, добавленные в нектар, расщепляют молекулы сахарозы на глюкозу и фруктозу. Завершается процесс в улье. Поэтому мед представляет собой смесь простых сахароз — глюкозы и фруктозы, а сахарозы (обычного нашего сахара) в нем совсем нет. Кроме того, фермент оксидаза глюкозы окисляет глюкозу нектара с образованием перекиси водорода, распадающейся с выделением атомарного кислорода, который убивает все микроорганизмы и стерилизует созревающий мед.

Нектар содержит не менее 60—80% воды, а мед — только 15—18%. Всю излишнюю влагу пчелы удаляют, упаривая нектар. Свежий нектар они складывают в ячейки. Затем занимающиеся его переработкой особи поступают так. Набрав в зобик свежего нектара, пчела сидит на соте и то выпускает его изо рта, то втягивает. Когда капелька свисает с язычка пчелы, из нее интенсивно испаряется вода. Так буквально по каплям пчелы обрабатывают весь принесенный нектар. Помимо этого, пчелы стараются разместить незрелый мед по сотам как можно более крохотными порциями: наливают его лишь на донышки ячеек, подвешивают капельки меда к стенкам ячеек с мелкими личинками и т. д. Из этих бисеринок меда вода испаряется значительно быстрей. Окончательно мед дозревает в открытых ячейках. Интенсивное проветривание гнезда, которое устраивают пчелы в период богатого взятка, также ускоряет выпаривание нектара. Весь процесс занимает от двух до пяти дней в зависимости от концентрации нектара.

Зрелый мед пчелы запечатывают совсем плоскими крышечками. В таком виде он может сохраняться годами, не портясь и не засахариваясь. Развитию микроорганизмов в меде препятствует высокая концентрация Сахаров. На этом же принципе основана варка варенья. Но пчелы гораздо раньше нас «изобрели» такой способ консервации.

В естественных условиях пчелы собирают мед до тех пор, пока в гнезде есть свободные ячейки. Чтобы перезимовать, средней семье требуется 20—30 кг меда. Когда пчеловод регулярно забирает мед из улья, это вынуждает пчел трудиться снова и снова. Рекордные медосборы зарегистрированы в Австралии. Там иногда удавалось получать до 180 кг меда от одной семьи.

Приносимая в улей пыльца идет не только на корм личинкам, но и на создание запасов. Для этого пчелы добавляют в нее немного меда и плотно утрамбовывают в ячейках головой. А когда ячейка заполнится примерно на две трети, заливают ее доверху медом и запечатывают. В изолированной от атмосферного кислорода пыльце начинаются процессы молочно-кислого брожения. Образующаяся молочная кислота консервирует пыльцу. В таком виде пыльца получила название пчелиного хлеба, или перги. Она может храниться до следующей весны, не теряя питательных свойств. Получается, что пчелы и процесс силосования придумали раньше человека! Пыльца — единственный белковый корм пчел. Крупная семья собирает ее за сезон до 35 кг.

Кроме нектара, пыльцы и прополиса пчелы доставляют в гнездо еще воду. Этим заняты специальные пчелы-водоносы. Вода нужна в улье для охлаждения сотов и разбавления меда. Дело в том, что питаться чистым медом не может ни одно животное: его надо разводить или запивать водой. Когда в улей поступает избыток нектара, содержащего много влаги, воды почти не нужно, так как пчелы разбавляют мед нектаром. Но если нектара немного, то потребности в воде увеличиваются до 450—500 г в день. Несмотря на большой спрос на воду, особенно в засушливых и жарких странах, пчелы никогда не накапливают ее в ячейках, только в собственных зобиках. При необходимости создать запас воды на сотах появляется множество малоподвижных пчел с увеличенными брюшками — в их зобиках хранится вода, чуть подслащенная медом.

Медоносные пчелы, обитающие в тропиках, активны в течение всего года и роятся в разные сезоны. Расселение в районы с умеренным климатом стало возможным потому, что пчелы «научились» переносить суровую зиму. Но в отличие от всех остальных насекомых они делают это совершенно необычно: не впадают в состояние зимней спячки, а проводят зиму, бодрствуя, питаясь и согревая свое жилище. Именно для этого им и нужны запасы меда.

Осенью, когда температура опускается ниже 13—14°С, пчелы сбиваются внутри гнезда в плотный клубок — так называемый «зимний клуб». Прорезанный сотами, он выглядит как слоеный пирог из пчел и воска. В течение всей зимы внутри клуба, где находится матка, поддерживается температура выше 20°, хотя снаружи улья морозы могут достигать —30°. Внешние слои пчел в клубе иногда остывают почти до нуля. Замерзшие особи проникают внутрь клуба, расталкивая сидящих под ними. Так в зимнем клубе происходит некоторый «круговорот». Клуб медленно перемещается по сотам, чтобы постепенно использовать медовые запасы.

В феврале, когда вокруг гнезда еще лежит снег, матка в зимнем клубе откладывает первые яйца. Пчелы начинают выкармливать личинок запасами перги и меда. К приходу тепла в ульях уже появляется молодое поколение рабочих. С февраля и до сентября-октября матка непрерывно откладывает яйца, из которых развиваются рабочие пчелы. За этот период население улья несколько раз полностью сменяется, ведь рабочие летом живут не более 1,5 месяца. Максимальная продуктивность матки наблюдается в мае-июне. В это время она откладывает до 1,5—2 тыс. яиц в сутки.

Роение происходит в июне-июле, но подготовка к нему — выведение трутней — разворачивается еще в мае. В начале лета пчелы строят на нижних краях сотов несколько округлых ячеек, напоминающих «шапочку» желудя. Эти мисочки — будущие маточники. Матка откладывает в них яйца, а пчелы выкармливают появляющихся личинок молочком. Стенки мисочки достраиваются по мере роста личинки, и когда она окукливается, пчелы запечатывают маточник. К этому времени старая матка почти прекращает откладывать яйца и в улье остается совсем мало личинок, требующих корма. Пчелы почти не фуражируют и в бездействии сидят на сотах. Наступает предроевое состояние.

За несколько дней до появления из куколок молодых маток начинается роение. Множество пчел вылетает из улья. С ними выходит и старая матка. Она садится на какую-нибудь ветку или другое удобное место неподалеку, а рабочие пчелы облепляют ее сплошной массой, образуя внушительную гроздь. Пчеловоды говорят, что рой «привился». С роем отделяется примерно половина пчел, причем всех возрастов. В привитом рое, сцепляясь ножками, пчелы образуют более плотную оболочку со входом в рыхлую сердцевину.

Пчелы-разведчицы в это время уже заняты поисками подходящего для поселения места. Найдя таковое, «квартирмейстеры» возвращаются к рою и, танцуя на его поверхности, сообщают, где они обнаружили убежище. Начинается так называемый «диспут квартирмейстеров». Его задача — выбрать наилучшее укрытие. Для этого разведчицы проверяют помещения, найденные другими пчелами, и присоединяются в танцах к ним. В конце концов все «квартирмейстеры» «приходят» к единому мнению и указывают танцами на одно и то же пристанище. Тогда рой снимается и летит вслед за разведчицами на новое место жительства. Там пчелы обустраивают гнездо, возводят соты и постепенно налаживают нормальную жизнь.

В это время в покинутом роем гнезде из маточников выходят молодые матки. Каждая из них озабочена устранением всех «претенденток на престол» и тщательно обыскивает улей. Найдя запечатанный маточник, она прогрызает в нем отверстие и жалом убивает находящуюся внутри матку или ее куколку. Если же на сотах встретятся две матки, то между ними завязывается жестокая схватка, в которой одна должна обязательно погибнуть. В этот период матки (даже те, кто сидят еще внутри маточников) издают характерные звуки, что-то вроде «тю-тю-тю». Такое «пение» маток помогает им быстрее отыскать друг друга. В конце концов в гнезде остается одна царица. Иногда пчелы роятся еще раз, отделяя второй рой. Тогда они не позволяют матке, вышедшей первой, уничтожать других, и она улетает со вторым роем.

Вскоре молодая матка вылетает из улья для спаривания с трутнями. Она совершает свой полет на высоте около 10 м и иногда удаляется на расстояние до 16 км. Видимо, такая дальняя «свадебная прогулка» нужна для предотвращения скрещивания с трутнями из своей же семьи. Трутни обнаруживают матку в полете по ее запаховому следу. Спаривание происходит тоже в полете и длится очень недолго. Когда трутень отделяется от матки, половые органы его отрываются и остаются на ее брюшке в виде шлейфа. Трутень после этого быстро умирает. А матка спаривается поочередно еще с несколькими самцами. Нередко на следующий день она вылетает из улья снова. В результате ее оплодотворяет до десятка трутней. Это необходимо для получения маткой достаточного запаса спермы, который сохраняется в ее сперматеке в течение всей жизни.

Пчелы могут строить маточники не только при подготовке к роению. Если старая матка погибнет по той или иной причине, то пчелы выводят новую. В этом случае они выбирают на сотах несколько ячеек с яйцами или молодыми личинками и переделывают их в маточники. Такие маточники свисают вниз с сота, и пчеловоды называют их «свищевыми». Это признак того, что старая матка погибла. Если старая матка потеряла продуктивность и «не устраивает» пчел, то они строят маточники, выводят новую матку, а старую уничтожают. Пчеловоды называют этот «дворцовый переворот» «тихой сменой матки», поскольку она часто проходит незамеченной ими.

Значение медоносной пчелы для человека невозможно переоценить. Она не только снабжает нас медом и такими необходимыми или целебными продуктами, как воск, пыльца, прополис, маточное молочко, но и является основным опылителем сельскохозяйственных растений. Еще до Рождества Христова в Древнем Египте и Месопотамии люди научились держать пчел возле дома и получать от них мед. Но в нашу задачу не входит изложение истории пчеловодства и основных его принципов. За этим читатель может обратиться к специальной литературе. Отметим лишь, что медоносная пчела оказалась чрезвычайно удобным объектом пчеловодства. Особенности строения ее гнезда позволили создать ульи с вынимающимися рамками, и пчеловод может манипулировать пчелами по своему усмотрению. Пчелы заполняют крайние соты только медом, а пчеловод в течение всего лета регулярно вынимает эти соты и откачивает из них мед, стимулируя пчел к дополнительному сбору его. Поэтому медоносная пчела в своем амплуа не имеет себе равных.

МУРАВЬИ

Предмет, конечно, мал, но не постыден. Муравей, как соблаговолил уведомить нас Король Разума, безмерно мудр. В свете этого он может без тщеславия похвалиться, что состоит в родстве с вами и по праву кровного родства достоин вашего покровительства. В. Гулд. Сообщение об английских муравьях

 

 

 

 

 

Муравьи буквально вездесущи. Мы встречаемся с ними повсюду: в лесу, на распаханном поле, в саду, на огородной грядке и цветочной клумбе и даже на городском асфальте. Муравьи заселили всю сушу от Исландии и Алеутских островов на севере до островов Тристан-да-Кунья и Кэмпбелл на юге, причем обитают во всех ландшафтах — от влажных тропических лесов до безводных пустынь. Только в тундрах и полярных ледяных пустынях да на покрытых ледниками вершинах гор муравьи не живут — там слишком холодно. И всюду, где они обитают, муравьи очень многочисленны. Это самые обычные насекомые. По оценке известного американского мирмеколога Э. Вильсона, на нашей планете живет около 1015 муравьев. Ничего себе муравейник!

29. Морфологические признаки муравьев (по Г. М. Длусскому, 1967г. и В. Брауну, 1958 г.).  А — голова рабочего муравья рода формика спереди; Б — рабочий новозеландской понерины мезопонера кастанеа. 1 — сложный глаз; 2 — простые глазки; 3, 4 — рукоять и жгутик усика; 5 — верхние челюсти (мандибулы); 6 — наличник; 7 — лобные валики; 8 — грудь; 9 — дыхальце; 10 — отверстие метаплевральной железы; 11 — первый членик стебелька; 12 — второй членик стебелька, неполностью отделенный от брюшка; 13 — брюшко; 14 — жало; 15 — тазик; 16 — вертлуг; 17 — бедро; 18 — голень; 19 — лапка; 20 — шпора задней голени; 21 — коготки лапки.

Муравьи образуют самостоятельное семейство формицид в отряде перепончатокрылых. Основными признаками его являются отсутствие крыльев у рабочих, характерный стебелек между грудью и брюшком, состоящий из одного или двух целых сегментов (у других перепончатокрылых стебелек бывает, как правило, только частью первого сегмента брюшка), сильно коленчатые усики с длинной рукоятью (у цариц и рабочих), широкие челюсти с несколькими зубчиками по краю и наличие пары метаплевральных желез, выводные отверстия которых расположены по бокам в задней части груди. Обширное семейство муравьев специалисты разделяют на 10—12 подсемейств и более 250 родов. Видовое разнообразие муравьев особенно велико в тропиках. Недаром первые португальские поселенцы в XVII в. называли муравьев «королями Бразилии» и «подлинными завоевателями» этой страны. К северу и югу от тропических районов видовое разнообразие муравьев быстро уменьшается, и только отдельные виды встречаются в лесотундре.

Количество видов муравьев на Земле можно оценить лишь приблизительно. В настоящее время известно около 14—15 тыс. видов. Но каждый год специалисты описывают несколько десятков новых видов муравьев, прежде всего из тропических стран. Поэтому можно предполагать, что на Земле обитает более 20 тыс. видов этих насекомых. В СССР, по оценке нашего ведущего мир-меколога Г. М. Длусского, встречается около 800 видов муравьев. Наиболее богаты ими Армения и Западная Туркмения — здесь найдено примерно по сотне видов. В Московской области и таежных районах Сибири отмечено по 40 видов, а в верховьях Колымы — только 8 видов муравьев.

Значение муравьев в природе огромно. В большинстве экосистем суши их биомасса намного превышает биомассу позвоночных животных. Муравьи являются основными хищниками среди беспозвоночных. Они играют существенную роль в круговороте веществ. При строительстве гнезд муравьи обогащают почву питательными веществами, улучшают ее структуру. В тропиках по участию в почвообразовании они превосходят дождевых червей.

В наших широтах наиболее полезны рыжие лесные муравьи. Важной особенностью этих муравьев является огромная численность рабочих в колонии и способность при массовых размножениях вредителей леса почти целиком переключаться на питание ими. Поэтому рыжие лесные муравьи могут подавлять вспышки численности вредных насекомых. В европейских странах уже в течение почти полувека их используют для биологической борьбы с вредителями леса.

Предками муравьев были какие-то примитивные сколиоидные осы. В отложениях мелового периода, имеющих возраст 90—110 млн лет, обнаружены отпечатки сходных с муравьями крылатых самок рода армания, а в более поздних (80—85 млн лет) ископаемых янтарях — напоминающие рабочих муравьев бескрылые насекомые рода сфекомирма. Армания и сфекомирма обладали уже характерными для муравьев метаплевральными железами. У сфекомирмы вполне оформлен одночлениковый стебелек брюшка, и ее можно было бы считать примитивным муравьем, если бы не другие признаки. Усики сфекомирмы совсем не муравьиные, слабо коленчатые, а челюсти узкие, с двумя зубцами, типичные для ос. В то же время наиболее примитивные муравьи амблиопоны обладают уже сильно коленчатыми усиками и расширенными челюстями с несколькими зубчиками, но их стебелек еще не полностью отделен от брюшка. Поэтому сфекомирма никак не может быть предком муравьев. Это какая-то одиночная бескрылая оса (бескрылость самок — обычное явление в отряде перепончатокрылых). У армании тоже осиные челюсти и усики, но стебелек еще не отделен от брюшка, что позволяет рассматривать ее в качестве эволюционного предшественника муравьев. По данным Г. М. Длусского, первые настоящие муравьи появились на Земле примерно 80—85 млн лет назад, а 55—65 млн лет назад уже встречались виды, относящиеся к современным подсемействам.

Все виды семейства муравьев характеризуются высокоразвитой эусоциальностью, среди них нет переходных форм, которые помогли бы понять пути возникновения общественного образа жизни у этих насекомых. Поэтому решение вопроса о происхождении типичных муравьиных черт биологии и поведения остается пока в области чисто умозрительных гипотез.

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И СОЦИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

В пределах семейства формицид наиболее простые социальные отношения характерны для так называемых низших муравьев. Они составляют три подсемейства.

30. Рабочий примитивного австралийского муравья нотомирмеция макропс (по Дж. Кларку, 1934 г.).

Первое из них — нотомирмеции — включает единственной вид — нотомирмеция макропс, — обнаруженный только в одном районе Австралии. Вид этот очень примитивен и по строению тела, и по поведению. Гнезда в почве, простого устройства. Семьи моногинные, рабочих не более 50—70. Муравьи добывают корм по ночам, выходя из гнезда поодиночке. Они пугливы и неагрессивны, хотя и обладают жалом.

Подсемейство мирмеций, или муравьев-бульдогов, распространено в Австралии (более 120 видов), лишь один вид обитает в Новой Каледонии и один — в Новой Зеландии. Это крупные, хорошо видящие и обычно активные в дневное время муравьи. Они довольно агрессивны и больно жалят. Стебелек брюшка состоит из двух члеников. Гнезда в почве, нередко весьма обширные. Колонии обычно полигинные, включают несколько сотен рабочих, редко немногим более тысячи.

31. Гнездо примитивного австралийского муравья мирмеция гулоза (по Э. Вильсону, 1971 г.).

В центре — личинки, разбросанные округлые яйца и рабочий, предлагающий кормовое яйцо личинке. Справа вверху — рабочий откладывает кормовое яйцо, чуть левее его — три кокона. Слева посередине — царица, над нею крылатый самец.

32. Гигантская динопонера, обитающая в Южной Америке, — самый крупный муравей (длина тела изображенного рабочего 30 мм) и феидоле — один из самых мелких муравьев («Жизнь животных», т. 3, 1969 г.).

В обширном подсемействе понерин выделяется более 25 родов. Стебелек у них одночлениковый, но первый членик брюшка отделен от последующих перетяжкой, т. е. второй членик стебелька как бы намечен. К этому подсемейству относится самый крупный известный муравей — динопонера гигантская, обитающая в Южной Америке. На юге европейской части СССР и на Кавказе в подстилке широколиственных лесов можно найти мелкую коричневую понеру европейскую. Хотя в целом понерины примитивны, отдельные их трибы и роды достигли довольно высокой социальной организации. Например, тропические муравьи рода сфинктомирмекс совершают организованные набеги на гнезда других муравьев, представляющих их единственную пищу. Африканские мегапонеры организуют такие же рейды для охоты на термитов. Среди понерин наиболее примитивны, как уже отмечалось, тропические и субтропические амблиопоны. Гнезда у амблиопон в земле, очень простые. Колонии обычно полигинны, рабочих не более 30—35. Муравьи охотятся в одиночку на многоножек и личинок жуков, парализуя их ужалениями. Нередко они не тащат найденную неподалеку добычу в гнездо, а приносят на нее личинок.

В целом для примитивных муравьев характерны следующие признаки: полигиния, малые размеры колонии, сходство по величине рабочих и царицы, наличие у рабочих сперматеки и возможность откладки ими оплодотворенных яиц, отсутствие или редкость обмена кормом между особями, кормление личинок только твердой пищей, нередко нерасчлененной добычей, слабо выраженное разделение труда между рабочими, отсутствие кооперирования при фуражировке, несложные формы коммуникации и передачи информации.

Муравьев всех остальных подсемейств принято называть высшими. Следует, однако, помнить, что среди них достаточно много видов, поведение которых несложно, колонии невелики, а уровень социальной организации вполне сравним с таковым у понерин или мирмеций. Среди высших муравьев наиболее крупными и значительными являются три подсемейства.

Подсемейство формицин составляют свыше 30 родов; оно включает значительно больше половины всех видов муравьев, распространенных в средней полосе России. Эти виды относятся к родам формика, лазиус, кампонотус. На юге СССР, кроме того, встречаются амазонки, бегунки, акантолеписы, муравьи-пигмеи и др. В тропических странах обитают муравьи еще многих других родов. Для формицин характерно отсутствие жала. Кончик брюшка у них вытянут в короткую трубочку, окруженную на вершине венчиком волосков. Из нее муравьи выбрызгивают тонкую струйку муравьиной кислоты, искусно направляя ее во врага. Стебелек у формицин одночлениковый, обычно с вертикально торчащей плоской «чешуйкой».

У муравьев подсемейства долиходерин тоже нет жала, но муравьиную кислоту они не могут выбрызгивать — трубочки на конце брюшка у них нет и анальное отверстие имеет вид поперечной щели. Зато эти муравьи обладают специальной анальной железой, выделяющей вещества, отпугивающие врагов и ядовитые для них. Стебелек у долиходерин одночлениковый, часто без «чешуйки». Их личинки не имеют прядильных желез и окукливаются без коконов. Подсемейство включает около 15 родов, распространенных в основном в южных странах. На юге СССР обитают мелкие черные муравьи с мягкими покровами тела, относящиеся к роду тапинома; гнездящиеся в древесине долиходерусы доходят на север до лесостепи; в широколиственных лесах на юге Украины и Приморского края встречаются включенные в Красную книгу СССР виды рода лиометопум, они гнездятся в дуплах деревьев. Очень широко расселившийся по Земле муравей аргентинский в СССР не встречается. Он является карантинным объектом, поскольку сильно вредит садам, охраняя тлей.

В состав самого крупного подсемейства мирмицин входит более 50 родов. Жало у этих муравьев обычно имеется, и нередко они очень больно жалят. Стебелек брюшка у них из двух члеников, куколки без коконов. В средней полосе России встречаются виды родов мирмика, лептоторакс, тетрамориум; на юге СССР к ним добавляются роды афеногастер, мессор, мономориум, феидоле и некоторые другие.

Для всех муравьев характерен четкий кастовый диморфизм: царицы значительно отличаются по строению тела от рабочих даже у самых примитивных муравьев — понерин и мирмеций. Царицы крылаты, и хотя после брачного периода они сбрасывают крылья, грудь их всегда имеет строение, присущее крылатому насекомому. Рабочие муравьи постоянно бескрылы, сегменты их груди слиты в цельную капсулу, яичники недоразвиты, простые глазки нередко отсутствуют. Более того, рабочие высших муравьев не способны к копуляции, и у них нет сперматеки для длительного хранения семени, полученного от самца. Поэтому рабочие не могут полноценно размножаться и если откладывают яйца, то только неоплодотворенные, из которых, как и у всех перепончатокрылых, развиваются самцы. У большинства видов высших муравьев рабочие значительно мельче цариц и иногда отличаются от них в десятки раз по размеру и в сотни раз по массе. При столь выраженных кастовых различиях царицу и ее рабочих можно было бы отнести к разным видам, если бы не было известно, что это мать и ее дочери. У некоторых видов встречаются так называемые эргатоидные царицы, т. е. бескрылые, сходные по облику с рабочими. Эти царицы в отличие от настоящих рабочих имеют сперматеку и способны к копуляции.

В гнезде муравьев обычно бывают сотни и тысячи рабочих, но у некоторых видов количество рабочих в колонии может достигать нескольких сотен тысяч и даже миллионов. С ростом численности особей в колонии значительно усложняются строение гнезда и социальные взаимоотношения между насекомыми. Поэтому среди муравьев мы обнаруживаем огромное разнообразие форм социального поведения.

Многие виды высших муравьев полигинны: в их колониях одновременно существует несколько (нередко десятки и даже сотни) плодовитых самок (рыжие лесные муравьи и некоторые другие формики, большинство мирмик). Другие же моногинны: их колония является семьей — потомством единственной царицы (большинство лазиусов и кампонотусов, ряд формик). Нередко у полигинных видов новое гнездо основывается одной самкой, но в дальнейшем растущая колония принимает оплодотворенных самок со стороны и становится полигинной.

У моногинных муравьев брюшко царицы обыкновенно значительно увеличивается в результате гипертрофированного развития яичников, заполняющих почти все брюшко. Такие царицы именуются физогастрическими. Физогастрия у всех общественных насекомых — это путь повышения продуктивности царицы и роста размеров колонии. Царицы с нормальным брюшком могут откладывать только несколько десятков яиц в неделю, и моногинная семья с такой царицей всегда останется небольшой, как, например, у видов рода лептоторакс. Физогастрические царицы с интенсивно функционирующими яичниками откладывают сотни и тысячи яиц в неделю, что позволяет семье достичь большой численности рабочих. При другом пути увеличения размеров колонии — полигинии — физогастрии обычно не бывает; множество цариц совместно откладывает достаточно яиц для обеспечения роста населения гнезда.

Муравьи по сравнению с другими насекомыми имеют довольно большую продолжительность жизни. Царицы в среднем живут 5—6 лет, но у некоторых видов могут жить свыше 15, являясь в этом отношении чемпионами среди насекомых. Рекорд принадлежит царице бурого лесного муравья, которой удалось прожить в неволе 18 лет. В этом с муравьями могут сравниться лишь термиты да североамериканская периодическая семнадцатилетняя цикада (но у цикады 17 лет живет в почве личинка, а взрослое насекомое — только одно лето). Рабочие муравьи значительно менее долговечны. При содержании в лаборатории, когда полностью отсутствуют враги и другие посторонние гибельные факторы, рабочие могут прожить 5—6 лет, иногда даже больше. Но в естественных условиях подавляющая масса рабочих умирает не своей смертью, и средняя продолжительность их жизни гораздо меньше. Рабочие рыжей мирмики живут 1—1,5 года. Примерно столько же у рыжих лесных муравьев. В некоторых случаях муравьи вне гнезда сплошь и рядом преждевременно гибнут по разным причинам. Например, у обитающего в пустынях на юге Туниса красного фаэтончика рабочие становятся фуражирами в возрасте от 10 до 43 дней, а средняя продолжительность жизни муравья в роли фуражира составляет всего б—7 дней.

Семья муравьев в отличие от большинства общественных ос и пчел является многолетней, т. е. имеет в принципе неограниченное время существования, поскольку после гибели старых цариц муравьи могут выращивать или принимать новых. В определенное для каждого вида время года в достигших зрелости колониях появляются крылатые самки — будущие царицы — и самцы, которые, как и у всех общественных перепончатокрылых, всегда крылаты (впрочем, у кардиокондил и некоторых социально-паразитических видов муравьев обнаружены бескрылые эргатоидные самцы!). Вскоре наступает брачная пора, когда самки и самцы в массе вылетают из гнезд для спаривания и расселения. После копуляции самцы погибают, а самки основывают новые гнезда.

В отличие от общественных пчел и ос в гнездах муравьев нет специальных ячеек для выращивания расплода; яйца, личинки и куколки открыто лежат в полостях и камерах гнезда. Откладываемые царицей яйца рабочие собирают в кучки — так называемые пакеты, в которых яйца довольно прочно слипаются друг с другом. Пакеты могут быть разных размеров и состоять из разного числа яиц — от нескольких штук до нескольких сотен. У нотомирмеции и мирмеций яйца не собраны в пакеты, а разбросаны в гнезде поодиночке. Это, возможно, признак примитивной социальной организации. При переселении в новое гнездо или в других случаях такие пакеты муравьи могут транспортировать значительно быстрее и эффективнее. Яйца большинства видов полупрозрачные, удлиненно-овальные (фасолевидные), 0,5—2,0 мм в длину, но у некоторых муравьев яйца сферические (нотомирмеция, мирмеция, афеногастер, мессор, феидоле).

Развитие отложенного яйца продолжается 10—15 дней, и из него выходит маленькая червеобразная личинка первого возраста. Она питается и растет, затем линяет (сбрасывает ставшую тесной хитиновую шкурку) и переходит во второй возраст, далее в третий. У разных видов муравьев может быть от трех до. шести личиночных возрастов. Обычно они различаются не только по размеру, но и по степени опушения: тело личинки первого возраста почти совсем голое, лишенное волосков, при каждой линьке количество волосков возрастает и длина их увеличивается, так что личинки старших возрастов покрыты густыми и длинными волосками.

Мелких личинок муравьи нередко, как и яйца, складывают в пакеты. Кончиками волосков, загнутыми в виде крючочков, личинки в пакете крепко сцепляются друг с другом, и поэтому пакет не распадается, когда муравьи его переносят. В то же время волоски действуют как распорки между личинками в пакете, что обеспечивает доступ воздуха для дыхания к каждой особи.

Более крупных личинок муравьи раскладывают в гнезде поодиночке. При этом личинка опирается на кончики волосков и тело ее не прикасается к субстрату. Лежит, как на пружинном матрасе! Те же волоски позволяют личинкам цепляться за субстрат и удерживаться на негоризонтальных поверхностях. Поэтому муравьи не только размещают личинок на полу гнездовых камер, но и прицепляют их на стенки и даже на потолок, что намного увеличивает полезную емкость помещений. Личинки некоторых муравьев (например, феидоле) имеют на спинной стороне тела гораздо более длинные волоски, специально предназначенные для удерживания на субстрате. Очень редко, в частности у видов рода тапинома, личинки всех возрастов совершенно голые.

Развитие личинки продолжается от 10 до 25 дней в зависимости от вида (при низких температурах значительно дольше), и она приступает к окукливанию. Перед этим у многих муравьев личинка плетет бочонкообразный кокон из шелковых нитей, выделяемых лабиальной (нижнегубной) железой.

Личинки муравьев, как и большинства жалящих перепончатокрылых, в течение всей жизни не выделяют экскрементов. Непереваренные остатки пищи накапливаются у них в средней кишке, и ее темное содержимое просвечивает сквозь полупрозрачные покровы личинки. Перед окукливанием средняя кишка личинки впервые соединяется с задней, и экскременты выделяются наружу в виде темного комочка — мекониума, который остается в заднем конце кокона и хорошо заметен снаружи. Когда кокона нет, мекониум уносят рабочие муравьи. После этого ставшая совершенно белой личинка называется уже предкуколкой. Предкуколка 4—5 дней готовится к окукливанию, а затем линяет и превращается в куколку — полное подобие взрослого муравья, но с прижатыми к телу ногами и усиками.

Развитие куколки длится 2—3 недели: прежде всего у сплошь белой вначале куколки чернеют глаза, затем постепенно становится коричневым или черным все тело, и наконец из нее выходит муравей.

Процессы развития у муравьев, населяющих страны с умеренным и холодным климатом, строго подчинены сезонному ритму. Большинство видов муравьев зимует с личинками. У видов родов формика и катаглифис взрослые муравьи проводят зиму без расплода. Куколки муравьев не способны зимовать, а яйца могут перезимовывать лишь у некоторых видов (афеногастер, феидоле) в условиях достаточно мягкого климата. В конце теплого сезона у взрослых муравьев и личинок наступает так называемая диапауза — состояние, когда процессы жизнедеятельности заторможены, а устойчивость организма к неблагоприятным факторам, в том числе и к холоду, повышена. К зиме рабочие и личинки накапливают в своем теле питательные вещества, необходимые им для поддержания жизненных процессов в период зимовки. Рабочие углубляют гнездо и с наступлением холодов уходят вместе с царицей и личинками в самые глубокие его камеры, где и проводят зиму. После зимовки диапауза прекращается, и личинки вновь способны к быстрому развитию, а царицы — к откладке яиц. Весной муравьи выносят личинок в хорошо прогреваемые участки гнезда, туда же поднимаются царицы. Так начинается активный период их годичного цикла.

Крылатые самки и самцы у муравьев обыкновенно появляются из наиболее крупных перезимовавших личинок, они выходят из куколок в начале или середине лета. У формик и катаглифисов крылатые развиваются из первых яиц, откладываемых царицей после зимовки. В тропических странах необходимость в диапаузе отпадает из-за отсутствия зимы. Откладка яиц, развитие личинок, как правило, идут там непрерывно в течение всего года. Но крылатые самки и самцы появляются обычно только в определенное время, например в начале периода дождей.

Размещение расплода в гнезде муравьев подчиняется неукоснительному порядку. Яйца и личинки первых возрастов находятся в глубине гнезда, где выше влажность, старшие личинки располагаются в средних горизонтах гнездового холмика, а куколки — в поверхностных камерах, хорошо прогреваемых солнцем. При изменении температуры или влажности муравьи переносят расплод в другие камеры, условия в которых более соответствуют его потребностям.

При повреждении гнезда муравьи прежде всего уносят расплод из разрушенных камер вглубь. Они делают это, чтобы избежать света, который в естественных условиях часто сопровождается сухостью наружного воздуха, губительной для молоди. Поэтому, если в искусственном гнезде — формикарии снять черную покрышку с части камер, то муравьи быстро унесут расплод в оставшиеся затемненными участки, хотя влажность воздуха в освещенных камерах не изменилась. Кстати, реакция избегания света помогла английскому натуралисту Дж. Лаббоку, автору книги «Муравьи, пчелы и осы» (1882), установить, что муравьи не видят красных лучей (они прятали куколок под красное стекло), но прекрасно видят ультрафиолетовые (уносили куколок из-под темной пластинки, пропускающей только ультрафиолет).

33. Транспортировка взрослых собратьев у муравьев (по Э. Вильсону, 1971 г.).

1 — поза, характерная для большинства мирмицин на примере мирмики; 2, 3 — позы, типичные для формицин (2 — транспортировка крылатых у европейского муравья-древоточца, 3 — рабочих у малого лесного муравья).

34. Крылатая самка африканского муравья каребара видуа после брачного полета с двумя маленькими слепыми рабочими, прицепившимися к волоскам на ее лапках (по В. Вилеру, 1936 г.). Раньше думали, что рабочие, уносимые самками из материнской колонии, помогают им при основании собственных гнезд. Но это оказалось не так. Возбужденные вылетом крылатых рабочие вцепляются в их ноги, как и в любые другие предметы. При поиске места для строительства гнезда самки теряют своих «случайных попутчиков». Каребара — пример максимально выраженных кастовых различий у муравьев.

Способность к транспортировке расплода — уникальная черта муравьев, отсутствующая у всех прочих общественных насекомых. Она используется и при переселении на новое место, причем муравьи умеют также переносить и друг друга. При переселении в новое гнездо не только расплод, но и значительную часть рабочих (в основном молодых особей), всех крылатых, а нередко и царицу доставляют туда муравьи-носильщики. Муравей, которого переносят, принимает определенную позу: поджимает ножки и усики и полностью неподвижен, чтобы носильщику было удобнее. Носильщик тоже берет свою ношу не как лридется, а вполне определенным образом. Эти позы и приемы транспортировки стереотипны и специфичны для подсемейств и даже родов муравьев. Муравьи переносят расплод и взрослых особей и при обменах между гнездами в полидомной колонии. В определенное время года в гнезде муравьев появляются из куколок крылатые плодовитые самки и самцы. В средней полосе России уже в мае мы можем найти их в гнездах лесных муравьев. Позже, в июне-июле, крылатые появляются у видов, населяющих открытые, хорошо прогреваемые участки (дерновый, бледноногий садовый, луговой муравьи), и лишь к концу лета выходят они из куколок в гнездах муравьев, расположенных в прохладных, затененных местах (многие мирмики).

Сначала крылатые живут в материнском муравейнике и, получая пищу от рабочих, накапливают в своем теле резервы питательных веществ, необходимые им в дальнейшем. Впрочем, это относится в основном к самкам. Ведь самцы живут недолго, и такие запасы им ни к чему. Вскоре происходит массовый вылет крылатых из муравейников, получивший название «брачный лёт». У многих видов кампонотусов, мессоров и некоторых других крылатые остаются в муравейнике на всю зиму и вылетают лишь следующей весной. В тропических странах брачный лёт обыкновенно также приурочен к определенному времени года, например к началу сезона дождей. Но у тропических видов, обитающих в районах со слабо выраженной сезонностью, крылатые могут появляться и вылетать в течение всего года.

В большинстве случаев брачный лёт наблюдается после достаточно обильных дождей, в первый же погожий и теплый день. Эта зависимость от дождя имеет вполне понятную основу: во влажной почве самкам легче вырыть норку. Одни виды летят ранним утром, другие — в середине дня, некоторые — вечером. Лёт начинается практически одновременно во множестве гнезд в данной местности.

Покинув муравейник, крылатые взлетают доволько высоко. Поэтому встреча самцов и самок происходит на значительном удалении от мест их рождения, что позволяет избежать близкородственного скрещивания. Крылатые некоторых видов мирмик, лептотораксов, лазиусов образуют большие рои над вершинами холмов, отдельно стоящих деревьев и в других приметных местах, куда слетаются самцы и самки из сотен и тысяч гнезд, расположенных вокруг. Нередко в таких роях бывает одновременно несколько видов муравьев. Но самцы всегда выбирают самок только своего вида. Образовавшиеся в воздухе парочки, медленно кружа, опускаются на землю, где и завершается копуляция; редко все оканчивается в воздухе. Крылатые многих видов мирмик в массе усеивают участки лесных дорог и иные открытые места, где и происходит спаривание. Обычно преобладающие по численности самцы, расталкивая друг друга и пытаясь завладеть самкой, сцепляются вокруг нее в большой клубок. Нередко самка спаривается последовательно с несколькими самцами.

Лишь в некоторых случаях крылатые не улетают далеко и спаривание совершается прямо на гнезде или поблизости. У красного и щетинистоногого фаэтончиков брачный лёт заменен «брачным бегом»: крылатые разбегаются из гнезда, и самцы догоняют самок пешком.

Вскоре после спаривания самцы погибают, а самки обламывают себе крылья. Хотя они легко отделяются по косой линии в основании, иногда самкам случается потрудиться, прежде чем они избавятся от ненужных теперь крыльев. Дальнейшие события разыгрываются по-разному в зависимости от вида муравьев. У большинства из них молодая самка подыскивает подходящее место, устраивает норку или полость в мертвой древесине и изолируется в ней от внешнего мира. В это время у основательницы быстро развиваются яичники, и вскоре она откладывает первые яйца. Когда выходят личинки, самка дает им в пищу секрет слюнных желез, а также кормовые яйца, которых откладывает много. Эти яйца у лазиусов немного мельче нормальных, а у листорезов атта, например, значительно крупнее. Если брачный лёт происходит во второй половине лета, то самки не успевают до холодов вывести рабочих и зимуют с личинками. Если же гнезда основываются в конце лета, то и первые яйца в них появляются только весной.

Личинки окукливаются, и из куколок выходят рабочие, совсем крошечные, в 3—4 раза мельче обычных. Миниатюрность первых рабочих позволяет основательнице вырастить их значительно больше при тех же затратах. А это немаловажно, ведь в это время самка ничем не питается и выкармливает личинок исключительно за счет резервов собственного организма. Прежде всего в дело идут питательные вещества жирового тела, находящегося в брюшке самки. Основательницы тетрамориумов используют также жиры, накопленные ими в крупных глоточных железах. Но всех этих запасов недостаточно, и вслед за жировым телом рассасываются летательные мышцы груди. Ведь они больше никогда не пригодятся будущей царице, и поэтому все заключенные в них питательные вещества расходуются на откладку яиц и кормление личинок. Первые рабочие, появившиеся в гнезде, начинают приносить пищу для личинок и своей матери-царицы, которая теперь уже не худеет, а постепенно прибавляет в весе. Период основания гнезд — наиболее «узкое место в жизненном цикле муравьев. Множество самок гибнет от хищников или из-за неудачного выбора укрытия, другим по каким-то причинам не удается вывести рабочих. В результате из тысяч выживают единицы.

Одним из путей повышения выживаемости является закладка гнезда группой самок, распространенная также у общественных ос и пчел. Самки-основательницы черного садового, желтого земляного, американских медовых муравьев, иридомирмексов, листорезов атта и многих других видов объединяются в норке по две, три, а иногда и по пять-шесть. В такой группе значительно быстрее появляются первые рабочие и их бывает больше. Поэтому выживаемость групп самок существенно выше, чем самок-одиночек. В дальнейшем у ряда видов такие группы дают начало полигинным колониям, а у лазиусов, например, драки между основательницами постепенно сокращают их число до одной, что приводит к моногинности. Рабочие в этом случае нередко сами устраняют излишних цариц.

Рассмотренный способ закладки новых гнезд молодыми самками называют постоянно-замкнутым, поскольку основательница изолирована от внешнего мира и не получает никакой пищи. Однако так происходит не у всех муравьев. Молодые самки мирмеций устраивают гнезда в одиночку. Но, отложив яйца, основательница выходит из норки, охотится и приносит в гнездо добытых насекомых, которыми и выкармливает личинок. У нее нет развитого жирового тела, а крыловые мышцы не подвергаются деградации. Поэтому, если лишить ее возможности охотиться, она не вырастит рабочих и погибнет. Такой способ основания гнезд называют прерывисто-замкнутым, поскольку самка время от времени открывает норку. Он свойствен не только мирмециям, но и амблиопонам и другим наиболее примитивным понеринам и, вероятно, наблюдался у самых первых муравьев на Земле. Его примитивность подтверждается тем, что если царицу мирмеций из зрелой колонии изолировать, то она сможет опять вырастить рабочих, т. е. повторить процесс основания гнезда. У высших муравьев такое повторение совершенно исключено.

Между прерывисто- и постоянно-замкнутым способами основания гнезда существуют постепенные переходы. Самки-основательницы рода ботропонера периодически охотятся, но параллельно у них рассасывается крыловая мускулатура, т. е. личинок они выращивают уже частично за счет внутренних резервов. Самки рода одонтомахус могут выращивать личинок целиком за счет собственных ресурсов, но все-таки если им не давать охотиться, то они погибнут. Наконец, самки рода брахипонера охотятся при наличии возможности, но и без этого могут выкормить первых рабочих. Такая же картина наблюдается и у некоторых примитивных мирмицин, например у маник, а иногда и у мирмик. Сходно, вероятно, шла и эволюция поведения самок при основании гнезд у высших муравьев. Переход к основанию гнезд постоянно-замкнутым способом был, по-видимому, выгоден тем, что повышал выживаемость самок. Ведь самки, покидающие гнезда на время охоты, подвергались множеству опасностей и чаще гибли.

35. Норка самки-основательницы австралийского муравья мирмеция регулярис под камнем (по В. Вилеру, 1933 г.). Эти примитивные муравьи закладывают новые гнезда прерывисто-замкнутым способом: время от времени самка открывает вход (показан пунктиром) в отправляется ва охоту. Если ее потревожить, самка унесет расплод в глубь норки.

Основание гнезд молодыми самками — весьма длительный процесс. Лишь через несколько лет количество муравьев возрастет настолько, что в гнезде появятся первые крылатые. Это свидетельствует о достижении колонией состояния зрелости. У мирмик, например, «детство» колонии продолжается 6—8 лет и лишь после этого из куколок выходят первые самцы; самок же муравьи начинают выращивать только на 9—10-й год.

Молодые оплодотворенные самки полигинных видов муравьев нередко предпочитают не рисковать с основанием собственных семей и возвращаются в уже существующие гнезда своего вида. Рабочие муравьи, как правило, принимают их без колебаний. Так увеличивается число самок в гнездах, т. е. возрастает степень полигинности. Затем достигшие значительных размеров полигинные колонии разделяются на части. Это еще один способ размножения — отделение отводков, или почкование. Он аналогичен роению ос и пчел. Муравьи подыскивают неподалеку место для нового гнезда, и часть рабочих уходит туда вместе с некоторым количеством цариц и расплода. Так это бывает у мирмик, рыжих лесных муравьев, обыкновенного тонкоголового муравья и многих других видов. После разделения связь между материнским и дочерним гнездами нередко сохраняется длительное время и образуются полидомные, т. е. живущие в нескольких гнездах, колонии, о которых мы еще будем говорить специально.

Путем разделения семьи могут размножаться и некоторые моногинные виды. В этом случае часть муравьев с расплодом уходит в новое гнездо и принимает к себе молодую самку после брачного лёта. У афеногастер сенилис муравьи подыскивают новое гнездо вместе со старой царицей, а в оставленном гнезде из наиболее крупных личинок рабочие выращивают крылатых самок. Одна из них после спаривания с появившимися здесь же самцами становится новой царицей. Существует среди муравьев и еще один способ основания новых гнезд — путем социального паразитизма. Мы рассмотрим его позже.

МУРАВЬИНЫЕ ЖИЛИЩА

Гнезда муравьев чрезвычайно разнообразны. Причем, если у одних видов, приуроченных к ограниченным местообитаниям, строение гнезда весьма стабильно, то у других, более широко распространенных видов могут встречаться очень разные типы гнезд. Например, если гнездо обитающего в европейской части СССР в основном на лугах и полянах желтого земляного муравья всегда представляет собой земляную кочку, то живущий повсеместно черный (обыкновенный) садовый муравей сооружает гнезда разных типов: подземное гнездо — на дорогах и открытых местах, земляную кочку — на лугах, под камнями — в горах, а в лесу — в гнилой древесине.

В условиях умеренного и холодного климата большинство видов муравьев обитает в гнездах, непосредственно связанных с почвой. Ведь именно в почве муравьи зимуют, укрываясь от морозов. На открытых, почти лишенных растительности участках муравьи строят подземные гнезда. Они характерны для пустынь, саванн и сухих степей, а в средней полосе встречаются на сухих южных склонах, дорогах и тропах, вытоптанных участках и других хорошо прогреваемых местах. Такое гнездо на поверхности почвы обычно имеет одно небольшое отверстие, возле которого можно увидеть кучки вырытой почвы. Но нередко строители уносят почву далеко от гнезда, и тогда вход в гнездо нелегко обнаружить. Некоторые муравьи сооружают вокруг выхода кратер из вырытой почвы.

36. Гнезда муравьев (по Д. Отто, 1971 г.).

А — гнездо американского муравья-жнеца рода погономирмекс: 1 — кратер; 2 — камеры поверхностной горизонтальной системы; 3 — вертикальный ствол; 4 — глубокие камеры. Б — гнездо пахучего муравья-древоточца в стволе дерева: 1 — картонная часть, 2 — подземные зимовочные камеры.

Короткая галерея обычно ведет от входа на небольшую глубину к одной или нескольким овальным камерам, соединенным горизонтальными или наклонными ходами. Эти камеры и ходы образуют поверхностную горизонтальную систему, где летом муравьи содержат основную часть расплода. От одной из поверхностных камер вниз более или менее вертикально направлен ход, называемый стволом. В него открываются входы горизонтально расположенных камер, где летом обитают царицы, рабочие, часть яиц и личинок, а в самых нижних камерах муравьи зимуют. Глубина, на которую проникает ствол, различна: от 30—40 см у мелких видов до 10 м у пустынных муравьев-жнецов. Когда численность муравьев в гнезде достаточно увеличивается, они сооружают еще один вертикальный ствол, начинающийся от другой камеры поверхностной горизонтальной системы. Таких стволов в гнездах крупных семей может быть несколько. При дальнейшем росте колонии муравьи некоторых видов строят неподалеку от старого гнезда дополнительное, имеющее собственный вход и соединенное с этим гнездом подземным тоннелем, затем еще одно и т. д. Такое гнездо называется многосекционным.

В горах и на каменистых равнинах муравьи предпочитают поселяться под камнями. Они выкапывают под камнем обширную плоскую полость, от которой вниз уходит вертикальный ствол. Эта полость является аналогом поверхностной горизонтальной системы и имеет наружу выход где-нибудь под краем камня. Камень — отличный аккумулятор солнечного тепла. Днем он хорошо нагревается на солнце и долго сохраняет тепло вечером и ночью. Ранней весной, когда почва еще холодная, под камнем тепло, как в парнике, и муравьи находят здесь нужные для развития их потомства условия. Утром они выносят расплод из глубины гнезда под нагревающийся камень, а ночью, когда камень остывает, утаскивают обратно. Летом в полуденные часы камни нагреваются столь сильно, что муравьи на это время уносят из-под них расплод, спасая его от перегрева. На юге, особенно в сухих местностях, летом под камнями слишком жарко и сухо, и муравьи вообще прекращают выносить туда своих личинок и куколок.

В лесах излюбленное место поселения муравьев — отмирающая древесина. Многие виды строят гнезда в старых пнях, стоящих или лежащих на земле стволах деревьев, в гнилых ветках и кусках древесины. В мертвой древесине муравьи прокладывают многочисленные ходы и камеры, где обитают в теплое время года. А зимуют в подземной части гнезда, представляющей собой вертикальный ствол с камерами. Муравьи постепенно истачивают древесину, и она разрушается, превращается в труху, входит в состав лесной подстилки и почвы. В наших лесах почти вся отмирающая древесина подвергается такой «обработке» муравьями. Поэтому они — важное звено в круговороте веществ в лесных экосистемах.

Некоторые виды муравьев склеивают слюной мелкие кусочки мертвой древесины, опилки, древесную труху. Получается материал, напоминающий картон. Из него и построено гнездо. У пахучего муравья-древоточца оно находится в мертвой сердцевине какого-либо старого дерева — дуба, березы, ели — и окружено плотной картонной оболочкой, скрывающей лабиринт вылепленных из картона камер и переходов (он напоминает губку с крупными порами). Гнездо обычно располагается в основании ствола, возле комля. Ходы ведут из него наружу, на поверхность почвы, а также в глубь почвы, к вертикальным стволам с камерами, где муравьи зимуют. Картонное гнездо желтого пахучего муравья можно обнаружить в лесах внутри большого земляного холмика. В тропиках некоторые муравьи строят шарообразные или иной формы картонные гнезда на ветвях и стволах деревьев.

Поселяясь на лугах, лесных полянах или на участках среди травы, муравьи обычно строят гнезда в виде земляных холмиков. Холмик образован почвой, вынесенной муравьями снизу при прокладке вертикального ствола (или нескольких стволов) и камер, предназначенных для зимовки. В нем и почве под ним расположен лабиринт камер и переходов — это поверхностная горизонтальная система, где муравьи живут летом. Холмик хорошо прогревается солнцем и, подобно камню, служит «инкубатором» для муравьиной молоди. Но в отличие от камня это более совершенный «инкубатор»: в зависимости от погоды, высоты солнца и других обстоятельств температура на разных уровнях в холмике будет неодинаковой. И муравьи могут выбирать для своего потомства наиболее пригодные условия. В жаркие послеполуденные часы, когда холмик слишком нагревается солнцем, они уносят расплод в глубокие камеры. Утром, когда солнечные лучи согревают остывшее за ночь гнездо, муравьи выносят расплод в поверхностные камеры, поближе к теплу. Густая травянистая растительность настолько затеняет почву, что в ней все лето недостаточно тепло для развития муравьиного потомства. Ведь муравьи, тропические по своему происхождению насекомые, очень требовательны к температуре: как правило, для нормального развития их личинок необходимо, чтобы она не опускалась ниже 25° С. Только строительство почвенного холмика позволяет муравьям обитать на лугах и полянах. При этом чем гуще и выше трава, тем выше и муравьиные холмики. Размеры и высота холмика зависят еще, конечно, и от числа обитающих в нем муравьев.

Многие формики при строительстве гнездового холмика используют помимо почвы веточки, кусочки древесины и сухой травы, хвою и даже мелкие камешки. Таковы гнезда обыкновенного тонкоголового, лугового и рыжего лесного муравьев. Гнезда рыжих лесных муравьев — одни из наиболее сложных во всем семействе. Купол их гнезда имеет наружную оболочку (так называемый наружный купол), плотно сложенную из мелких веточек и хвои, и внутреннюю часть (внутренней конус), состоящую из рыхло лежащих крупных веточек. Купол окружен земляным валом из вырытой при строительстве почвы. Подземная часть гнезда расположена под куполом и уходит на глубину до 1—1,5 м. Во внутреннем конусе весной и летом сосредоточены расплод и ухаживающие за ним рабочие. Выходные отверстия пронизывают наружный купол. Муравьи закрывают или открывают их в зависимости от погоды и времени суток. Другие выходы идут с поверхности гнездового вала в подземную часть гнезда. Этими отверстиями в основном пользуются муравьи-фуражиры. Рабочие постоянно выносят хвоинки и веточки из самых глубоких слоев наружного купола наверх, где они прогреваются солнцем. Благодаря этому гнездовой материал хорошо перемешивается, регулярно просушивается и не поражается плесенью.

37. Гнезда некоторых муравьев рода формика (по Г. М. Длусскому, 1967 г.):

А — гнездо обыкновенного тонкоголового муравья: 1 — наружный купол из стеблей и листьев травы и мха, реже из тонких веточек и игл; 2 — главная камера, в которой муравьи летом держат расплод; 3 — «подушка» под расплодом из тончайших травинок, стебельков мха семян злаков; 4 — внутренний холмик из рыхлой почвы; 5 — земляной вал из выброшенной при строительстве подземных ходов и камер почвы, окружающей кратер, в котором находится гнездовой холмик; 6 — ходы и камеры в земле. Б — гнездо рыжих лесных муравьев: 1— наружный купол; 2 — внутренний конус; 3 — земляной вал; 4 — кратер; 5 — подземная часть гнезда.

Размеры гнезда рыжих лесных муравьев зависят от численности колонии и окружающих условий. На севере, особенно в сырых и густых лесах, муравейники высокие (так они лучше прогреваются солнцем), а на юге и в более сухих лесах купол гнезда лишь немного возвышается над землей и больше половины его находится ниже поверхности. Самые крупные известные гнезда имели диаметр купола до 10 м, а высоту до 2,5 м.

38. Африканские муравьи-портные, стягивающие края двух листьев при строительстве гнезда (по А. Леду, 1949 г.).

В тропических и субтропических странах муравьям нет необходимости укрываться от холодов и они не столь связаны с почвой при строительстве гнезд. Поэтому гнезда многих видов располагаются там высоко над землей, в кронах деревьев. Муравьи поселяются под корой, в мертвых ветках и участках стволов. Очень мелкие виды могут жить в пустых ходах жуков-короедов, в покинутых галлах и даже в плодах растений. Подобные гнезда как исключение могут быть и в странах с умеренным климатом. Так, отдельные виды лептотораксов поселяются под корой на ветках дубов и даже в желудях.

Некоторые кампонотусы, например красногрудый муравей-древоточец, нередко гнездятся в стволах живых деревьев, устраивая в древесине лабиринт уплощенных полостей и камер. В этом гнезде они и зимуют, не переселяясь в почву. В совершенно здоровом дереве древоточцы не могут обосноваться. Они выбирают деревья, в стволах которых есть участки мертвой древесины, образовавшиеся в результате повреждения рогохвостами, жуками-короедами или усачами. Из этих очагов муравьи постепенно распространяются и в здоровые части ствола. Крупное гнездо древоточца значительно уменьшает механическую прочность ствола, поэтому такие деревья при сильных ветрах нередко ломаются и гибнут.

39. Рабочий азиатского муравья-портного с выпускающей шелковую нить личинкой. Такими клейкими нитями муравьи-портные сшивают живые листья деревьев при постройке гнезда (по Ф. Дофлейну, 1920 г.).

Тропические муравьи-портные живут в гнездах из живых листьев. При строительстве рабочие захватывают ножками соседние листья и сближают, стягивают их вместе. Другие муравьи приносят крупных личинок. Удерживая личинку челюстями поперек тела, муравей прикасается ее передним концом попеременно к краям листа, а личинка выделяет шелковую нить, прочно скрепляющую листья. Так, совместными усилиями, с помощью личинок муравьи создают гнездо, имеющее вид округлого комка сшитых листьев, которые очень долго остаются живыми и зелеными. Внутри, в полостях между листьями, живут муравьи с царицей и расплодом.

40. Растение-эпифит мирмекодия пентасперма, встречающееся в тропиках Юго-Восточной Азии (по В. Вилеру, 1910 г.).

Клубнеобразная вздутая часть стебля вскрыта, чтобы показать полости, населенные муравьями иридомирмекс мирмекодиа.

В Древнем Китае садоводы переносили гнезда муравьев-портных в свои сады. Они хорошо знали: если на дереве есть гнездо портных, никакие враги ему не страшны, да и соседние деревья будут под охраной.

Использовать для строительства гнезд выделяемый личинками шелк научились и другие тропические муравьи. Например, у полирахисов гнездо представляет собой шелковый мешочек, прикрепленный к нижней стороне крупного листа. Стенки гнезда муравьи дополнительно укрепляют, вплетая в шелк кусочки древесины, веточки и другие твердые частицы. В тропических странах всевозможные пустоты и полости в стеблях, шипах, клубнях, черешках листьев и других частях растений постоянно заселяются муравьями. Обычно эти отношения муравьев с растениями носят случайный характер. Но нередко бывает, когда определенные виды муравьев связаны со специфическими видами растений и никогда не поселяются в других. Внимательное исследование многих таких фактов позволило установить, что и растение, и обитающий в нем вид муравьев имеют специальные приспособления для совместного, как правило, взаимовыгодного существования. Подобные «муравьиные» растения получили название мирмекофитов.

41. Одна из южноамериканских акаций-мирмекофитов Вздутые и полые шипы этих деревьев населяют муравьи рода псевдомирмекс эффективно защищающие свою акацию от врагов (по В. Вилеру, 1910 г.).

1 — отверстия, которые прогрызают в шипах муравьи; 2 — внецветковый нектарник акации; 3 — миниатюрное тельце Белта.

В тропических лесах Юго-Восточной Азии встречается растение мирмекодия. Обширное клубнеобразное расширение основания стебля этого растения содержит полости, почти всегда населенные многочисленными муравьями вида иридомирмекс мирмекодиа. Муравьи выходят из своего гнезда через отверстие, прогрызенное в стенке стебля. Остатки добычи и экскременты они не выбрасывают наружу, подобно большинству муравьев, а складывают в отдельных камерах гнезда, где эти отбросы постепенно перегнивают. Внутрь таких камер из стенок прорастают коротенькие корешки, которыми растение всасывает питательные вещества, образующиеся в «перегное». Для мирмекодии, как и для других эпифитов, не имеющих связи с почвой, получение биогенных веществ является жизненно важной проблемой. Предоставляя полости своего стебля в качестве жилища муравьям, растение успешно обеспечивает себя пищей, а муравьи получают удобную квартиру.

Среди тропических акаций, произрастающих в Африке и Южной Америке, есть ряд видов, отличающихся крупными рогообразными и полыми внутри шипами. В таких шипах обитают очень агрессивные и больно жалящие муравьи; в Африке это виды рода тетрапонера, а в Америке — рода псевдомирмекс. В стенке каждого шипа есть отверстие, затянутое тонкой кожицей, которую муравьи легко прогрызают, получая доступ внутрь шипа. По мере роста колонии они заселяют все новые шипы, постепенно занимая всю крону акации и даже переходя на соседние деревья. В каждом шипе обитает небольшая группа муравьев с расплодом, в некоторых живут и царицы. Питаются псевдомирмексы преимущественно пищей, предоставляемой им акацией. На концах листочков акации вырастают маленькие овальные образования — так называемые тельца Белта. Они богаты питательными веществами и служат главным кормом муравьям и их личинкам. Кроме того, в основании сложных листьев акации расположены внецветковые нектарники — из них муравьи получают необходимые им сахара. Значит, акация предлагает муравьям, как говорится, «и стол, и дом». Но и они не остаются в долгу — защищают свое дерево от всевозможных врагов. Муравьи нападают на любое насекомое, появившееся на ветвях акации, и прогоняют или убивают его, яростно впиваются в губы и язык позвоночных животных, пытающихся объедать ее листья. Они оберегают свою акацию даже от растений-конкурентов. Если ветка соседнего дерева прикоснется к населенной муравьями акации, то они злобно набрасываются на нее, обгрызают листья и ветка постепенно засыхает. Понятно, что охраняемые муравьями акации получают большое преимущество в борьбе за существование. Замечено, что если молодую акацию почему-либо не заселили псевдомирмексы, то она вскоре погибает. Выживают только акации с муравьями. Виды псевдомирмексов, связанные с акациями, также не могут существовать в иных условиях.

Разнообразных растений-мирмекофитов очень много, и в жизни тропической природы взаимовыгодный симбиоз муравьев с растениями играет заметную роль. Он даже используется иногда другими насекомыми в «корыстных целях». Так, некоторые бабочки-голубянки откладывают яйца на листья растения макаранга, распространенного от Африки до Океании. В междоузлиях этого кустарника обитают муравьи рода крематогастер. Для них под прилистниками макаранги вырастают многочисленные светло-кремовые питательные тельца. Муравьи охраняют листья макаранги от любых врагов, кроме гусениц голубянок, потому что у них на заднем конце тела выпячивается пара щупальцевидных придатков, выделяющих привлекательный для муравьев секрет. Они слизывают его и, не трогая гусениц,прогоняют их врагов — хищных и паразитических насекомых. Так гусеницы спокойно питаются листьями макаранги под защитой муравьев.

42. Два основных типа фуражировки у муравьев-кочевников (по К. Реттенмейеру, 1963 г.).

А — колоннами у эцитон хаматум; Б — фронтом у эцитон бурхелли. 1 — бивуак; 2 — основная колонна; 3 — веерные колонны; 4 — продвигающийся фронт фуражировочного скопления муравьев; 5 — участки фуражировки; 6 — временный склад добычи.

В тропических странах распространены так называемые муравьи-кочевники, или муравьи-легионеры. Они составляют отдельное подсемейство, насчитывающее свыше десятка родов, Наиболее сложное поведение характерно для видов южноамериканских родов эцитон и лабидус и афро-азиатских аномма и дорилюс. У кочевников нет постоянных гнезд, они строят только временные убежища — бивуаки и регулярно меняют их. Это вызвано необходимостью добывать огромное количество корма для семьи, насчитывающей до 1 млн взрослых особей у эцитонов и до 20 млн у аномм.

Бивуак эцитонов — просто плотное скопление муравьев, напоминающее рой медоносных пчел, где-нибудь под корнями или под стволом вывороченного дерева либо в ином укромном месте. У кочевников Старого Света бивуак более «капитальный» — это довольно глубокое гнездо в почве. От бивуака муравьи совершают ежедневные рейды за добычей — колоннами или сплошным фронтом в зависимости от вида. В любом случае охота у кочевников — сугубо коллективное занятие: они всегда ходят группами, колоннами, нападают на добычу целым отрядом, совместно перетаскивают ее на бивуак. При этом ориентируются они в основном тактильно и по запаху, тропинки свои прокладывают с помощью следовых феромонов, поскольку видят совсем плохо (эцитон), а некоторые не видят вовсе — глаза у них отсутствуют (аномма, дорилюс).

В начале фуражировки фронтом от бивуака движется одна основная колонна. Она разделяется далее на множество ручьев и ручейков, в конце концов снова сливающихся в единый фронт, медленно продвигающийся в определенном направлении. Перед этим фронтом в страхе скрывается все живое: насекомые, пауки, скорпионы, лягушки, ящерицы и другие мелкие животные, могущие спастись бегством. Да и крупным животным встреча с огромным полчищем злобно кусающих и жалящих муравьев не сулит никакого удовольствия. Они нападают на всевозможных беспозвоночных, в том числе и на других муравьев, грабят гнезда общественных ос и пчел. Дорилюсы и аноммы имеют очень слабое жало, но обладают острыми зубчиками на челюстях и в отличие от эцитонов с их серповидными мандибулами способны разгрызать и ткани позвоночных животных, а поэтому поедают всех, кого могут осилить. Добычу муравьи расчленяют и уносят на бивуак. Весь день продолжается фуражировка семьи эцитонов, а к вечеру продвижение фронта прекращается, и муравьи постепенно возвращаются на бивуак. Другие кочевники (род нейвамирмекс) добывают корм по ночам или же в любое время суток (аномма, лабидус).

Кочевники, фуражирующие колоннами, нередко прокладывают часть троп под слоем лесной подстилки и даже в почве. Примитивные по поведению кочевники (нейвамирмекс, хелиомирмекс, эниктус) вообще не показываются на поверхности и нападают почти исключительно на других муравьев, находя их гнезда в почве.

Рабочие высших кочевников (аномма, дорилюс, лабидус, эцитон) очень полиморфны. Наиболее крупные из них — солдаты — вооружены мощными челюстями и заняты в основном охраной фуражировочных колонн. Они стоят по краям колонны, подняв голову и широко раскрыв челюсти, и впиваются в тело любого животного, оказавшегося поблизости. Корм добывают рабочие помельче. Единственная царица в семье кочевников лишена крыльев от рождения. Она обладает сильными ногами, поскольку ее удел — совершать регулярные переходы на новое место жительства. По величине цариц кочевники затмевают всех прочих муравьев: длина тела царицы аномм достигает 5 см! Плодовитость цариц кочевников огромна. В этом отношении их можно сравнивать только с царицами некоторых высших термитов. У аномм, например, царица способна откладывать до 3—4 млн яиц в месяц. Это необходимо для поддержания колоссальной численности рабочих, быстро гибнущих на охоте за крупной и небезопасной добычей.

43. Африканский муравей-кочевник аномма нигриканс (по О. Форелю, 1921 г.).

1—3 — крупные (1, 2) и средние (3) рабочие (увел, в три раза; мелкие рабочие значительно меньше средних); 4 — крылатый самец (увел, в 1,5 раза); 5 — постоянно бескрылая царица (увел, в 1,5 раза). [рис. 1 - длина изображения в бумажном оригинале 40 мм, рис. 2 - 38 мм, рис. 3 - 20,5 мм, рис. 4 - 49 мм, рис. 5 - 92 мм. (все размеры - без учёта длины ног и антенн)]

Для эцитонов и других кочевников Нового Света характерна отчетливая цикличность поведения. Жизнедеятельность их семьи складывается из чередования периодов кочевок и временной оседлости. В периоды кочевок в семье эцитонов развивается множество личинок, требующих корма. Поэтому она каждый вечер переселяется в еще нетронутые охотничьи угодья. Через 11—17 дней личинки начинают окукливаться и ежедневные перекочевки прекращаются. Теперь муравьи совершают фуражировочные рейды с постоянного бивуака каждый день в новом направлении, ибо пока не появились новые личинки, им не нужно много корма. Царица начинает быстро полнеть. Вскоре она приступает к яйцекладке и откладывает в течение недели от 100 до 300 тыс. яиц. К концу оседлого периода, продолжающегося 17—22 дня, из яиц появляются молодые личинки, а из куколок — новые рабочие и солдаты. Царица же к этому времени худеет и вновь приобретает «спортивную форму»: она готова к постоянным передвижениям. Выход из куколок огромного количества молодых муравьев оказывает на остальных сильное возбуждающее воздействие, стимулирует ежедневные переселения и интенсивные охотничьи рейды. И опять наступает в жизни семьи кочевой период.

Вероятно, регулярные переселения кочевников вызваны необходимостью отыскивать новые охотничьи угодья с обильной добычей. Когда в экспериментах с североамериканскими нейвамирмексами неподалеку от бивуака выкладывали большое количество корма перед наступлением фазы кочевок, то это откладывало ее начало: муравьи не кочевали, пока им продолжали давать пищу. Избыточное кормление муравьев каждую ночь (эти виды совершают рейды по ночам) приводило к прекращению ежедневных переселений.

У кочевников Старого Света нет чередования периодов оседлости и кочевок. Интервалы между последовательными переселениями на новый бивуак варьируют от 6 дней до 3 месяцев, а само переселение продолжается несколько дней. Нередко, кочуя по местности, семья находит и использует собственные гнезда, оставленные ранее. Это позволяет затрачивать меньше усилий на строительство новых гнезд. Царицы аномм и дорилюсов постоянно физогастричны и откладывают яйца почти все время, хотя периоды наивысшей продуктивности наблюдаются у них каждые 20—25 дней и продолжаются по 5—6 дней. Поэтому в семье всегда в наличии яйца, личинки и куколки. Размножаются кочевники разделением колонии надвое. В семье эцитонов, например, в начале сухого сезона появляется несколько десятков молодых плодовитых самок и несколько тысяч самцов. Пока они еще не вышли из куколок, колония при очередном переселении разделяется на две примерно равные части, которые навсегда расходятся в разные стороны. В одной половине остается старая царица, а в другой оказываются куколки самцов и самок. Когда крылатые самцы и бескрылые самки выходят из куколок, самцы быстро улетают на поиски «невест». Рабочие сохраняют только одну молодую царицу. Она спаривается с прилетевшим самцом и становится плодовитой царицей новой семьи кочевников.

Муравьи-кочевники — заметный компонент природы тропиков, их хищническая деятельность особенно ощутима в лесах. Эти муравьи настолько многочисленны, что в Южной Америке, например, появилось целое семейство так называемых муравьиных птиц. Летая впереди движущегося фронта кочевников, птицы, ловят вспугиваемых муравьями насекомых. И это их основной способ питания!

В книгах многих путешественников и натуралистов можно найти красочные описания муравьев-кочевников как «ужаса джунглей», представляющего серьезную опасность и для человека. Страхи эти, конечно, преувеличены. Ведь колонны фуражирующих кочевников передвигаются со скоростью всего около 1 м за 3 минуты и фактически вслепую. Любое животное с интеллектом немного выше, чем у лягушки, если его не лишить возможности перемещаться, способно легко избежать встречи с кочевниками и, расположившись неподалеку, спокойно наблюдать за их удивительным поведением. Тем не менее, если колонна кочевников приближается к деревне, затормозить ее невозможно. Людям только остается покинуть на время свои хижины. Зато когда муравьи уйдут, в жилищах не будет ни тараканов, ни клопов, ни других докучающих людям насекомых.

ПИТАНИЕ

Муравьи, возникшие в эволюции от ос-парализаторов, первично были хищниками. Современные виды преимущественно также плотоядны — их основной пищей являются различные беспозвоночные животные. Интересно, что парализация добычи до сих пор широко распространена среди примитивных муравьев-понерин. Муравьи рода церапахис питаются исключительно муравьями других видов. Ворвавшись в чужое гнездо, они жалят личинок, куколок и взрослых муравьев, что приводит к необратимому параличу, а доставленная в гнездо добыча сохраняется живой в течение нескольких недель. Другие понерины парализуют термитов, тараканов и иных насекомых. Большинство же муравьев просто убивает добычу жалом, челюстями или обрызгивая ее муравьиной кислотой из кончика брюшка.

Очень многие муравьи, практически все обитающие в умеренном климате, могут питаться самыми разнообразными членистоногими и берут почти все, что им по силам. Одни муравьи, например рыжие лесные, являются активными хищниками, нападают на живых насекомых, но многие, в частности пустынные фаэтончики и бегунки, предпочитают собирать мертвую добычу. В тропиках, где живет огромное количество видов муравьев и других насекомых и интенсивная конкуренция приводит к формированию очень узких экологических ниш, можно нередко встретить виды с весьма изысканными вкусами. Так, многие лептогенисы ловят только мокриц, отдельные виды дацетиновых муравьев — лишь ногохвосток, а виды родов дискотиреа и процерациум питаются исключительно яйцами членистоногих.

Нередко муравьи не брезгуют и трупами своих собратьев по гнезду, поедают даже раненых, становясь настоящими каннибалами. По пристрастию к каннибализму виды сильно различаются. Черный садовый муравей, например, все трупы рабочих скармливает личинкам, рыжие лесные муравьи делают это не всегда, а мирмики чаще всего выбрасывают трупы подальше из гнезда. Собственных личинок и куколок муравьи также нередко используют в пищу, причем не только мертвых. Расплод у муравьев, этот источник новых поколений рабочих и крылатых, во многих случаях служит и резервом питательных веществ, наподобие жировых отложений у млекопитающих. В трудные времена при резком недостатке корма муравьи жертвуют частью расплода, спасая от голода наиболее крупных личинок. Если же становится совсем туго, то могут уничтожить и весь расплод. Ведь для выживания колонии главное — сохранить цариц и молодых, способных к выкармливанию личинок муравьев.

Не менее часто муравьи используют в пищу и собственные яйца. Бывает, что более половины отложенных царицей яиц поедают личинки. У многих видов, например у мирмик, личинки первого возраста вообще питаются только яйцами. Тут справедливости ради следует сказать, что они поедают чаще всего не любые яйца, а специально для этого предназначенные, так называемые кормовые. По размерам они меньше нормальных яиц, обладают тонкой и непрочной оболочкой и не способны развиваться. Кормовые яйца найдены уже у значительного числа видов высокоорганизованных муравьев. Они есть даже у примитивных мирмеций. Царицы откладывают такие яйца в период основания нового гнезда, а в зрелой колонии этим занимаются рабочие. Они отдают кормовые яйца в пищу личинкам, царице, а иногда поедают их и сами. У муравьев из подсемейства долиходерин (роды долиходерус, иридомирмекс, тапинома) кормовые яйца обладают столь непрочной оболочкой, что лопаются при откладке. Получается, что из кончика брюшка рабочего выделяется капелька жидкости, которую он отдает личинкам, царице или другим рабочим. Кормовые яйца рабочих — удивительный пример кастовой специализации функций. При их откладке яичники рабочих функционируют уже не как орган размножения, а как эффективное устройство для изготовления высококачественной и концентрированной пищи.

Только немногие муравьи, например кочевники, полностью плотоядны. Большинство видов использует и другую пищу, в первую очередь сахар. Эта особенность тоже унаследована ими от осообразных предков. Но сахара в природе дефицитны. Поэтому муравьи никогда не упустят случая полакомиться чем-нибудь сладким. Если есть возможность, они забираются на цветы и стараются подобраться к нектарникам. Однако муравьи — плохие опылители, поскольку перемещаются на небольшие расстояния, редко посещают попеременно цветки разных растений, совершая перекрестное опыление. Метаплевральные железы некоторых муравьев выделяют вещества, губительные для пыльцы растений. Пыльцевые зерна, побывавшие на теле такого муравья, не могут прорасти на рыльце пестика. В результате «опылитель» оказывает растениям медвежью услугу. Ясно, что им невыгодно отдавать нектар муравьям. Поэтому у многих растений выработались специальные приспособления, затрудняющие муравьям доступ в их цветки. Это липкие стебли, восковой налет или густые волоски на цветоножке и цветке, особое строение чашечки. У ряда тропических растений нектар содержит какие-то вещества, неприятные для муравьев, но приемлемые для настоящих опылителей. В цветках таких растений муравьев никогда не увидишь. Тем не менее в некоторых случаях муравьи могут быть эффективными опылителями. В тропиках именно они опыляют цветки какао, а в наших лесах являются единственными опылителями копытня.

Значительно чаще муравьи получают от растений сахара из так называемых внецветковых нектарников. Внецветковые, т. е. находящиеся не в цветках, а на листьях, черешках, стеблях растений, нектарники известны у многих видов. Они есть, например, у папоротника-орляка, борщевика, васильков, серпухи и других растений. Особенно часто встречаются внецветковые нектарники у растений в тропиках. Их используют не только муравьи, но и пчелы, осы и иные насекомые. Какой же смысл растению одаривать нектаром всех подряд? Оказывается, растения обзавелись внецветковыми нектарниками специально для приманивания муравьев. Приходя на растения за сладким кормом, муравьи заодно уничтожают и насекомых-вредителей. Выгода, получаемая растением от деятельности муравьев, намного превосходит затраты на веделение нектара. Только когда муравьев нет, к нектарникам имеют доступ другие насекомые, не приносящие пользы их обладателям.

Однако основным источником сахаров являются для муравьев не нектарники растений, а мелкие сосущие насекомые из отряда равнокрылых — тли, щитовки, цикадки. Дело в том, что большинство сосущих равнокрылых выделяет вместе с экскрементами избыток сахаров, получаемых ими с растительным соком. Эти сладкие экскременты, скапливающиеся на листьях в периоды массовых размножений тлей и других сосущих, называют в народе медвяной росой, или падью.

То, что муравьи используют выделения тлей в пищу, было известно давно. Еще К. Линней сформулировал это кратко и афористично: «Aphis formicarum vacca» («тля — муравьиная корова»). Но лишь в начале XIX в. П. Гюбер установил, что муравьи не просто получают от тлей сладкую падь, но и заботятся о них, почти как люди о своей скотине. Муравьи оберегают тлей от многочисленных врагов этих беззащитных насекомых — божьих коровок и их личинок, личинок златоглазок, мух-журчалок и других хищников. Возле группы тлей где-нибудь на листе или веточке постоянно дежурят муравьи, охраняющие их и берущие падь. Во многих случаях муравьи возводят специальные сооружения из почвы, которые окружают и скрывают тлей вместе со стеблем или веточкой, — своего рода «скотные дворы», или, как их принято называть, «павильоны для тлей». Тли в них находятся в совершенной безопасности. Часто муравьи выкапывают пещерку вокруг корней растений и содержат там корневых тлей. Это еще более надежные укрытия, чем павильоны. Падь тлей, питающихся на корнях растений, является, например, основным кормом желтого земляного муравья. Муравьи многих видов собирают осенью яйца тлей и прячут их в муравейнике, где яйца зимуют в полной безопасности. Весной муравьи переносят эти яйца на молодые побеги, закладывая там свои «скотофермы».

44. Рабочие малого лесного муравья, собирающие падь дубовой тли (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Не все виды тлей выделяют привлекающую муравьев падь. Таких муравьи поедают. Разборчиво относятся они и к охраняемым тлям, быстро съедая тех, что выделяют мало или недостаточно сладкую падь. Используют, значит, тлей не только как «молочный», но и как «мясной скот»! Возможно, такой «искусственный отбор» со стороны муравьев улучшает «породные качества» тлей. По крайней мере виды тлей, связанные с муравьями, выделяют гораздо более сладкую падь, чем не посещаемые ими. Оказалось даже, что тли специально увеличивают количество сахара в пади для привлечения муравьев. Это установлено в экспериментах с фасолевой тлей: когда группу тлей начинали посещать муравьи, концентрация сахара в их пади сразу же повышалась почти в два раза. Кроме того, тли уже не выделяют экскременты по мере накопления, а поджидают муравьев. Рабочий подходит к тле сзади и прикасается усиками к кончику ее брюшка. В ответ у тли появляется капелька пади, и муравей ее выпивает. Перед нами не что иное, как обмен сигналами между животными совершенно разных видов.

Недавно была обнаружена еще одна удивительная форма коммуникации между тлями и муравьями. Когда к группе тлей приближается, к примеру, божья коровка и начинает поедать их одну за другой, почувствовавшие опасность особи выделяют летучий феромон тревоги. Ощутив «запах опасности», тли вытаскивают свои хоботки, пытаясь скрыться от хищника, и это им нередко удается. Так вот оказалось, что посещающие тлей муравьи отлично узнают запах их феромона и сразу же бросаются на помощь. И самое удивительное: тли, которым в данное время «наносят визиты» муравьи, при появлении врагов выделяют феромон тревоги, но сами совершенно не реагируют на него. Ведь они знают, что рядом их защитники-муравьи и можно не беспокоиться!

Из всего сказанного ясно, что взаимовыгодные отношения муравьев и тлей имеют долгую эволюционную историю. В балтийском янтаре удалось найти муравьев-иридомирмексов вместе с тлями, которых они посещали. В процессе эволюции муравьи приспосабливались к тлям, а те, в свою очередь, к муравьям. Этот взаимовыгодный симбиоз муравьев и тлей обычнейшее явление в природе. Мы можем наблюдать его в саду, на поляне, в лесу — почти в любом месте. Значение его для природы огромно. Многие виды тлей не вымирают только потому, что их охраняют муравьи. Падь тлей служит кормом для наездников, яйцеедов и других полезных насекомых. Даже медоносные пчелы в большом количестве собирают так называемый падевый мед. Тли, конечно, причиняют растениям вред, но он компенсируется пользой от хищнической деятельности муравьев и других питающихся падью насекомых. Только в некоторых случаях охраняемые муравьями тли могут нанести значительный ущерб растениям. Это происходит, например, при размножении тлей на фруктовых деревьях под защитой черного садового муравья.

Кроме тлей муравьи могут посещать щитовок, червецов, цикадок. Совсем недавно в тропических лесах Малаккского полуострова был найден удивительный муравей долиходерус куспидатус. По повадкам он может быть назван пастухом и кочевником. Муравьи этого вида не строят гнезд, а поселяются в пустых стеблях бамбука, полостях между корнями и других естественных укрытиях. На молодых побегах деревьев они разводят червецов особого вида и питаются их падью, а также и червецами. Поскольку червецы могут жить только на молодых побегах, муравьи регулярно переносят их на новые «пастбища», а заодно и сами переселяются поближе к ним. Никакая другая пища этих муравьев не привлекает.

Плотоядные муравьи нередко используют как источник корма также семена растений, но не любые, а только имеющие особые придатки — присемянники. У разных видов растений такие выросты совершенно не сходны. У чистотела — это просто припухлый рубчик на семени, у ветреницы — пластинки у основания плода. Присемянник татарника — это остаток столбика пестика, у бурачниковых — отпадающая с плодом часть цветоножки, а у медвежьего лука и птицемлечника — вся оболочка семени. Вне зависимости от строения присемянники содержат много ценных питательных веществ — белков или жиров. Этим они и привлекательны для муравьев, которые собирают снабженные присемянниками семена и уносят в муравейник. Там муравьи сгрызают присемянники, а семена выбрасывают. Поскольку муравьи всегда уносят мусор подальше от гнезда, то тем самым они способствуют расселению растений.

Этот путь распространения семян оказался практически единственным для многих видов растений, особенно произрастающих в лесах, где весьма затруднен перенос семян ветром. Собственно говоря, присемянники и возникли для того, чтобы привлекать муравьев и «заставлять» их переносить семена. Такие растения называются «мирмекохоры». Их очень много в природе. В европейской флоре, например, более 800 видов мирмекохоров. Это самые обычные растения — фиалки, осоки, марьянники, васильки, ветреницы, вероники, лапчатки, копытень и др. Роль муравьев в распространении их велика. Часто семена прорастают прямо в муравейнике, что дает молодому растению большие преимущества, ведь почва там богата питательными веществами, накапливающимися при разложении остатков пищи муравьев. И еще одно преимущество мирмекохории: пребывание в муравейнике повышает всхожесть семян. Вероятно, муравьи стимулируют прорастание семян, обгрызая присемянники.

В ряде случаев растения без муравьев вообще не могут нормально размножаться. Например, в южной Африке семена растений уникального семейства протейных прорастают только в подземных гнездовых камерах муравьев. Не так давно в южную Африку случайно попал аргентинский муравей. Этот вид, непреднамеренно завезенный человеком уже во многие районы Земли, везде проявляет высокую агрессивность и вытесняет местные виды муравьев. Так происходит теперь и в южной Африке. Но в отличие от местных видов аргентинского муравья почему-то не привлекают присемянники протейных. И их семена быстро растаскивают птицы и грызуны. В результате существование ряда интереснейших видов этих растений, встречающихся только на юге Африки, находится теперь под угрозой.

Наряду с муравьями, объедающими только присемянники, существуют виды, регулярно питающиеся семенами, запасающие их в своих гнездах. Среди зерноядных муравьев много таких, для которых семена не составляют основу питания, а занимают в нем лишь большую или меньшую часть в зависимости от вида и условий его обитания. Это виды родов мономориум, тетрамориум, феидоле, соленопсис. Они могут отлично жить, совсем не получая семян, на животной пище. Но при удобном случае всегда собирают семена. Муравьи лишь нескольких родов настолько приспособились к питанию семенами, что не могут без них обойтись. Именно их обычно называют муравьями-жнецами. В Европе, Азии и Африке они представлены родом мессор, в Америке — родами погономирмекс и веромессор, в Австралии — родом хеланер. Интересно, что муравьи-жнецы и вообще зерноядные муравьи приурочены в основном к аридным районам Земли. Эта экологическая группа муравьев характерна для пустынь, сухих степей, саванн и прерий.

Жнецы строят обширные почвенные гнезда, открывающиеся наружу кратерами. Глубокие (до 10 м) ходы обычно идут до водоносных горизонтов, так что муравьи обеспечены водой даже в сухой сезон. Они появляются из гнезд и собирают семена весной и в начале лета, когда плодоносят травянистые растения пустыни. Пока семян вокруг нет, гнезда жнецов закрыты и муравьи их не покидают, питаясь своими запасами. В районах, где дожди идут и осенью, жнецы бывают активны и в это время. В менее засушливых областях жнецы собирают семена весь теплый период года. Помимо семян жнецы могут питаться и животной пищей, но она занимает в их рационе очень небольшое место. Предпочтение они отдают мертвым насекомым и на живых охотятся редко.

Запасы семян жнецы хранят в подземных камерах гнезда. В крупном гнезде осенью можно иногда найти до 1—2 кг семян, но у большинства видов их значительно меньше. Эти запасы позволяют муравьям начинать выкармливание расплода уже ранней весной, когда в природе семян еще нет. Питание семенами требует от муравьев специальных приспособлений. В их слюне преобладают ферменты амилазы, расщепляющие крахмал. Перед употреблением в пищу жнецы тщательно пережевывают зерна, размалывают их в тонкую муку. Этим занимаются в основном самые крупные рабочие. Размалывание семян — тяжелая работа, поэтому у жнецов очень мощные жевательные мышцы в голове и более крупная по сравнению с другими муравьями голова.

Жнецы умело используют при приготовлении пищи биологические свойства семян: когда семена набухают во влажных гнездовых камерах, в них выделяются амилазы, превращающие крахмал в сахар, что облегчает муравьям переваривание корма и уменьшает затраты собственных ферментов. Жнецы не допускают при этом прорастания набухших семян, обгрызая точку роста. Если же семена не идут в пищу немедленно, то муравьи хранят их в сухих камерах, а отсыревшие зерна просушивают на солнце. Пережеванные и смоченные слюной семена превращаются в так называемую «жвачку» — мягкую массу белого или кремового цвета. Ее скармливают личинкам. Взрослые муравьи поглощают эту массу в еще более разжиженном виде.

Муравьи-жнецы, собирая и поедая семена, могут значительно изменять окружающую их растительность. Например, в сухих эвкалиптовых лесах Австралии жнецы уничтожают более 2/3 семян эвкалипта. Поэтому в обычных условиях семенного возобновления эвкалипта почти нет. Только после пожаров, истребляющих массу муравьев, сохраняется достаточно семян и появляется множество проростков эвкалиптов. С другой стороны, жнецы способствуют распространению семян многих растений. Когда муравьи родов погономирмекс или веромессор выбрасывают в «мусорные кучи» прорастающие или ненужные им семена подорожника и других растений, то проростки попадают в исключительно благоприятные условия. Ведь почва «мусорных куч» удобрена отбросами муравьев. Поэтому некоторые растения чаще встречаются возле муравейников жнецов, чем в иных местах.

Особую по питанию группу образуют муравьи-листорезы. Эти муравьи, обитающие в Северной и Южной Америке, составляют трибу аттини в подсемействе мирмицин. В трибу входит около 200 видов, относящихся к 11 родам. Наиболее многочисленны листорезы в тропиках Нового Света. Основные роды — атта и акромирмекс, это самые высокоорганизованные листорезы. О них в основном и идет речь ниже.

Высшие листорезы выделяются среди всех муравьев сложностью гнездостроения. Выходы из гнезда в виде многих сотен и даже тысяч кратеров располагаются на участке площадью в несколько десятков квадратных метров. Весь этот участок приподнят на 30—50 см вследствие выноса муравьями почвы из гнезда, ее объем измеряется десятками кубометров! Многие направленные вглубь ходы имеют диаметр до 10 см. Гнездо состоит из нескольких тысяч камер, различной формы и назначения, расположенных в строгом порядке и соединенных ходами. Глубина гнезда до 6 м. Его окружает кольцевой тоннель, от которого ответвляются радиальные тоннели, удаляющиеся от гнезда на десятки метров — там они открываются выходами в разных точках кормового участка листорезов. Кроме тоннелей от гнезда проложены наземные дороги, разветвляющиеся на многочисленные тропинки; все они свободны от мусора и отлично утоптаны многочисленными отрядами фуражиров. В таком гнезде обитает до 2—3 млн рабочих муравьев и, как правило, только одна царица.

45. Заготовка листьев муравьями-листорезами атта цефалотес (по П. и Э. Эйбль-Эйбесфельдтам, 1967 г.).

Рабочий среднего размера острыми челюстями вырезает из листа небольшой кусочек и уносит его в гнездо (вверху). В походах за листьями средних рабочих сопровождают самые мелкие рабочие, основная функция которых заключается в защите собратьев от паразитических мух-горбаток, стремящихся отложить свои яйца на фуражиров. Муравьи-крошки прогоняют горбаток лягающими движениями ног или привстав «на цыпочки» с раскрытыми челюстями (внизу). При этом они чаще всего восседают на кусочках листьев, которые вырезают и несут в гнездо фуражиры (вверху).

Под охраной самых крупных рабочих (длиной 1—1,5 см) основная армия листорезов рода атта поднимается на деревья, челюстями, как ножницами, быстро вырезает из листьев округлые кусочки и уносит их в муравейник. Кусок листа немного больше муравья-фуражира и почти полностью закрывает его тело, как зонтиком. Отсюда старое название листорезов — «зонтичные муравьи». Нередко самые крупные рабочие тоже забираются на деревья и перепиливают челюстями черешки листьев. Падающие на землю листья под деревом разрезают на кусочки мелкие муравьи. Кроме листьев муравьи используют лепестки цветков, молодые побеги, а виды, живущие в пампе Южной Америки, срезают листья злаков и других травянистых растений.

Заготовкой листьев муравьи чаще всего занимаются по ночам, но многие виды активны и днем. Широкая лента муравьев, уносящих к гнезду листья, представляет интереснейшее зрелище. Масса заготавливаемой зелени впечатляет не менее. В крупных гнездах она измеряется тоннами в год. Одна колония атта, взятая под наблюдение с момента ее основания молодой самкой, за три года принесла в гнездо в общей сложности около 6 т листьев. Ясно, что весьма многочисленные в тропиках Южной Америки листорезы играют колоссальную роль как потребители листьев. Однако, несмотря на огромное количество срезаемой муравьями листвы, их деятельность обычно не угнетает рост тропической растительности, поскольку насекомые равномерно распределяют взимаемую ими «дань» по значительной площади и редко сильно оголяют деревья. Но на плантациях, особенно какао, кофе, цитрусовых, листорезы причиняют немалый вред, а на огородах иногда невозможно уберечь урожай овощей от полчищ их фуражиров.

Листорезы срезают листья совсем не для того, чтобы использовать их в пищу. Оказывается, на специально приготовленной листовой массе они разводят грибы, которые и служат муравьям «хлебом насущным». Весь процесс получения грибного корма сложен и трудоемок. Сначала муравьи разрезают листья на очень мелкие кусочки, диаметром 1—2 мм. Этим занимаются не фуражиры, а рабочие, постоянно находящиеся в гнезде. Такие кусочки муравьи разминают челюстями и смачивают капельками светлой фекальной жидкости из анального отверстия. Затем на каждый кусочек они помещают до 10 мелких частиц грибных нитей-гиф и засеянные грибницей кусочки складывают в общую пористую массу, находящуюся в специальных овальных гнездовых камерах. В удобренной листовой массе гифы быстро прорастают, и уже через сутки грибница покрывает всю ее поверхность. Так возникают грибные сады листорезов. За ними ухаживают рабочие-крошки. Целыми днями они возятся срединитей грибницы, удаляют отмирающие части гриба и обкусывают кончики слишком выросших гиф. Вследствие постоянного «прищипывания» гриб никогда не образует плодовых тел. Их можно найти только в покинутых или погибших муравейниках. Оказывается, грибы листорезов — обычные шляпочные (как сыроежки или мухоморы), но только совершенно особых видов, не встречающихся более нигде в природе.

Грибные сады стерильны — в них нельзя найти бактерий и иных грибов, за исключением культивируемого вида. Это объясняется тем, что рабочие-крошки тщательно пропалывают грибные плантации, удаляя посторонние споры и гифы. Кроме того, муравьи выделяют из метаплевральных желез обладающий медовым запахом секрет, а из ядовитой железы — муравьиную кислоту. Совместное действие этих веществ полностью уничтожает все посторонние организмы.

Питаются муравьи не всей грибницей, а только утолщениями, образующимися на концах ее гиф. Их называют стафилами или гонглидиями, а в работах XIX в. они именовались менее научно, но поэтично — «муравьиные кольраби». Эти образования диаметром всего 0,5 мм муравьи сгрызают и скармливают личинкам, сами же поглощают только жидкое содержимое ста-фил. Старые участки грибных садов, субстрат которых уже переработан грибом, рабочие выбрасывают из гнезда в «мусорные кучи». Грибы, вернее стафилы, — единственная пища личинок листорезов. Взрослым муравьям, оказывается (ученые узнали это недавно), служит кормом еще сок, выделяющийся при разрезании и пережевывании листьев. Содержащиеся в нем углеводы и другие вещества дают царице и рабочим более 90% необходимой для их жизнедеятельности энергии.

Отношения между листорезами и их грибами носят характер взаимовыгодного симбиоза: оба партнера не могут существовать друг без друга. Крылатая самка листорезов, отправляясь в брачный полет, уносит в подротовой сумке комочек грибницы из материнского гнезда. Построив норку в почве, она выплевывает этот комочек и удобряет его фекальной жидкостью. Так возникает зародыш тех грибных садов, которые в будущем обеспечат пищей новую колонию листорезов.

Грибы в отличие от насекомых способны переваривать целлюлозу и лигнин — важнейшие компоненты тканей растений. Они превращают эти вещества в собственные белки, жиры и углеводы, делая доступными для усвоения муравьями. В фекальной жидкости муравьев содержится много аминокислот и ферментов протеаз, расщепляющих белки. Аминокислоты — сильнейшие стимуляторы роста грибов, это следствие пониженной способности грибов переваривать белки. Когда муравьи добавляют фекальную жидкость к листовой массе, они ускоряют этим рост своих плантаций, поскольку протеазы расщепляют белки листьев на аминокислоты. У других групп муравьев аминокислоты и протеазы в фекалиях никогда не встречаются. Появление их у листорезов — специальное приспособление к симбиозу с грибами. Оказалось, что часть таких ферментов муравьи в готовом виде получают из грибов. Эти и другие «грибные» ферменты муравьи «научились» использовать не только для «удобрения» грибных садов, но и для переваривания сока, поглощаемого ими из листьев.

Сложнейшие взаимовыгодные отношения между листорезами и грибами прошли длительный путь эволюции. Начальные его этапы мы находим у так называемых низших листорезов — муравьев родов цифомирмекс, трахимирмекс и др. Самые примитивные из них живут небольшими семьями и культивируют грибы на приносимых в гнездо экскрементах и трупах насекомых, причем грибы служат им лишь дополнительной пищей. Более высокоорганизованные виды добавляют к субстрату своих садов еще и растительный материал. Возможно, именно таким образом эволюционировали и высшие роды — атта и акромирмекс, теперь полностью зависящие от культивируемых грибов.

Некоторые виды муравьев являются всеядными. Так, фараонов муравей, распространившийся в жилищах человека по всему свету (его родина — тропическая Африка), и огненный муравей, случайно завезенный в США из Южной Америки перед второй мировой войной и заселивший все южные штаты, не брезгуют почти никакой пищей и с равным аппетитом поедают мясные, рыбные, молочные продукты, зерно и крупы, но наиболее привлекает их провизия с большим содержанием жиров. Огненный муравей в США вытесняет многие местные виды муравьев, приносит вред и людям. Он очень больно жалит, что и послужило причиной его названия.

Завершая разговор о питании муравьев, подчеркнем одну уникальную особенность этих насекомых: они способны поглощать только жидкую пищу и не могут проглатывать твердые кусочки. На стенках глотки муравья, в самом ее начале, находится множество тонких волосков, направленных наружу. Все вместе они составляют эффективный фильтрационный аппарат, пропускающий в глотку только мельчайшие взвешенные в жидкости частицы. Крупные муравьи способны проглатывать кусочки диаметром 0,001 мм, а мелкий огненный муравей — 0,0001 мм. Более крупные частицы остаются в ротовой полости и накапливаются в виде комочка в подротовой сумке. Если этот комочек состоит из частиц пищи, то муравей выплевывает его и скармливает личинкам. Если же он не съедобен (так бывает, когда муравьи очищают язычком свое тело или других муравьев и расплод), то будет просто выброшен. Личинки муравьев лишены фильтрационного аппарата, и размер проглатываемых ими кусочков ограничен диаметром пищевода (у огненного муравья около 0,05 мм).

ТЕРМИТЫ

Встречаясь на бегу друг с другом, два термита разных полов после коротких «переговоров» при помощи усиков немедленно же принимались закапываться в почву. Случалось, что один термит (самка) долго бежал в известном направлении (в большинстве случаев на северо-восток), не встречая второго (самца), но нередко первого нагонял по тому же пути второй (руководствуясь обонянием, как собака отыскивает хозяина или свой старый след?). Г. Якобсон. Термиты, их жизнь, приносимый ими вред и способы их уничтожения

 

 

 

 

 

 

 

Среди общественных насекомых только термиты не входят в отряд перепончатокрылых. Они принадлежат к совершенно иной ветви класса насекомых и составляют в ней самостоятельный отряд термитов. Самыми ближайшими родичами термитов являются тараканы. Сходство этих двух отрядов по строению тела настолько велико, что раньше некоторые зоологи даже объединяли их. Особенно похожи на некоторых низших термитов бескрылые древоядные тараканы. Один вид таких тараканов — криптоцеркус реликтус — обитает в нашей стране на юге Приморского края. Живут эти тараканы семьями в мертвой древесине, которой питаются. Вероятно, такой же образ жизни вели и далекие предки термитов. Питание древесиной у них, как и у криптоцеркуса, стало возможным благодаря наличию в кишечнике симбиотических жгутиконосцев (подробнее об этом поговорим чуть позже), а семейный образ жизни облегчал взаимный обмен симбионтами. Интересно, что современные древоядные тараканы и низшие термиты обладают сходной кишечной фауной простейших. Это тоже свидетельствует о близости тараканов и термитов.

Однако конкретные предки термитов нам пока неизвестны. Неясно также и когда термиты появились на Земле, поскольку ископаемые остатки прототермитов еще не найдены. Одни специалисты склонны думать, что термиты очень древний отряд насекомых, возникший в начале мезозоя или даже в палеозое, т. е. более 200 млн лет назад. Другие же считают, что они появились только в меловом периоде, т. е. на 100 млн лет позднее.

Термиты по происхождению и современному распространению — почти исключительно тропическая группа насекомых. Лишь немногие их виды встречаются в районах с субтропическим и тем более умеренным климатом. Например, в фауне СССР всего семь видов термитов, и живут они только на юге нашей страны. Северная и южная границы распространения термитов примерно совпадают с годовой изотермой 10° С.

В пределах этой области Земли они населяют практически все районы: тропические леса, саванны, полупустыни и пустыни. Значение термитов в жизни тропической природы чрезвычайно велико. Благодаря высокой численности они являются важнейшими разрушителями отмирающих растений, активно участвуя в круговороте веществ. Так, в почве тропического леса в Заире более 75% всех экземпляров животных представлено термитами, т. е. на каждый кубический дециметр почвы приходится 3—4 г термитов. В лесу на западе Малайзии в среднем на гектаре обитает около 10 млн термитов. Эти термиты поедают до 32% всех листьев, веток и прочих отмирающих частей деревьев, падающих на землю. И это без учета биомассы, потребляемой термитами на деревьях и в почве! Даже в пустынях и сухих степях, где численность термитов меньше, их роль весома. Например, в сухих прериях на юго-западе США на гектаре обитает до 90 тыс. термитов и они поедают за год около 1/5 всей растительной биомассы и почти половину отмирающего растительного вещества. В наших среднеазиатских пустынях значение термитов не менее велико, хотя и хуже изучено.

Давно известна роль тропических термитов в процессах почвообразования. Нередко почва в тропических лесах так изрыта ходами термитов, что по сути представляет собой один сплошной термитник. Эти ходы существенно увеличивают снабжение почвы кислородом и тем самым улучшают «самочувствие» корней растений, а экскременты и отбросы термитов делают почву значительно плодороднее.

Если термиты являются исключительно важным и незаменимым компонентом экосистем и биосферы в целом, то для человека деятельность этих насекомых иногда крайне нежелательна. Термиты издавна известны как разрушители строений или изделий из древесины, картона, бумаги и иных включающих целлюлозу материалов. Незаметно проникая в здания из почвы, термиты успевают серьезно навредить, прежде чем бывают обнаружены. Портят они и другие материалы и предметы, например изоляцию проложенных в земле кабелей, изделия из резины, синтетические пленки и пластики. Бороться с термитами, проникшими в здание, практически невозможно. Проще не допустить их туда. Начиная с 30-х годов нашего века во всем мире разрабатываются методы предотвращения вреда от термитов. Однако до сих пор эти насекомые приносят ежегодно в мировом масштабе ущерб, оцениваемый в миллиарды долларов. В тропических странах термиты нередко вредят пальмам, цитрусовым, каучуконосам, эвкалиптам и другим ценным породам деревьев, снижают урожайность чайного куста, какао, арахиса, хлопчатника, хлебных злаков.

И все-таки среди термитов немного таких, что причиняют серьезный вред человеку. Они составляют лишь несколько процентов видов этого интереснейшего отряда насекомых.

ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И СОЦИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

В настоящее время известно немногим больше двух тысяч видов термитов, относимых специалистами свыше чем к двум сотням родов. Термиты всегда были объектом пристального внимания исследователей, и мировая фауна этих насекомых неплохо изучена, поэтому нельзя ожидать в будущем значительного увеличения числа видов.

Специалисты-термитологи разделяют отряд термитов на 5—7 семейств. Наиболее примитивным является семейство мастотермитид. Это в некотором роде «мастодонты отряда термитов». В третичном периоде множество видов мастотермитид обитало по всему земному шару, но они вымерли. В настоящее время сохранился лишь единственный вид — мастотермес дарвиниензис, живущий на севере Австралии. Этот термит имеет еще больше сходства с тараканами, чем другие низшие термиты. Гнездится он в почве.

К семейству суходревесных термитов, или калотермитид, относится более 20 родов и около 350 видов. Название их отражает тот факт, что они гнездятся в мертвой сухой древесине. Термиты этого семейства распространены всесветно, но повсюду приурочены в основном к прибрежным районам и островам. Обилие осадков и высокая влажность воздуха, характерные для морского климата, обеспечивают достаточную увлажненность в их не связанных с почвой гнездах. На юге Европы и у нас на Черноморском побережье Кавказа обитает желтошеий термит. Его гнезда можно найти в пнях, мертвых стволах и даже в мертвых ветвях на живых еще деревьях. Колонии суходревесных термитов обычно невелики — в них всего несколько сотен (редко тысяч) особей. Термиты эти очень неприхотливы. Небольшая их колония может годами жить, например, в обрезке ствола у вас на письменном столе, если в комнате достаточно влажно.

Семейство влажнодревесных термитов включает всего 5 родов и около 30 видов. Эти термиты распространены в основном во влажных тропических лесах, где живут в мертвой древесине. В отличие от калотермитид они не переносят даже незначительного высыхания населенной ими древесины. Колонии их также невелики по размерам.

Очень небольшое семейство термитов-жнецов представлено только тремя родами и 12 видами. Все они живут в саваннах и пустынях, питаются сухой травой и веточками кустарников, которые разрезают и по кусочкам приносят в свои расположенные в земле гнезда. Такое поведение и дало повод называть их жнецами. Два вида рода ходотермес населяют африканские саванны. Семь видов рода анакантотермес живут в сухих полупустынях и пустынных районах от северной Африки до Индии.

46. Африканский термит-жнец ходотермес моссамбикус (по В. Харрису, 1961 г.). 1 — крылатый; 2 — рабочий; 3 — солдат.

Они строят земляные гнезда, иногда с небольшими округлыми холмиками. В республиках Средней Азии встречаются два вида этого рода. Большой закаспийский термит обитает на лёссовых и песчаных почвах равнин, весьма обычен в пустыне Каракум. Гнезда его, как правило, имеют надземный холмик. В крупных гнездах может быть более 20 тыс. термитов. Туркестанский термит встречается в горах и предгорьях Копетдага, а также на щебнистых почвах подгорной равнины, часто живет в городах. Гнезда его целиком подземные. К семейству ринотермитид относятся 10 родов и свыше 150 видов. Характерный признак семейства — наличие на голове небольшого отверстия (так называемой фонтанели, или лобной поры), из которого термиты, в особенности солдаты, выделяют феромон тревоги или защитный секрет. Гнезда эти термиты строят в почве или мертвой древесине, всегда скрытно. Один представитель семейства — светобоязливый термит — живет на юге Европы и у нас в южной части Украины и на Кавказе. Обитает он во влажных местах, в старых пнях, основании засыхающих деревьев, кустарников и многолетних трав. Колонии редко насчитывают более нескольких сотен особей. Но в крупных пнях могут обитать многотысячные колонии термитов. В конце 60-х годов в старых домах Владивостока были обнаружены многочисленные колонии другого вида того же рода — дальневосточного термита. Он был случайно завезен, вероятно, из Японии или Кореи, размножился и даже стал вредить.

Все перечисленные семейства объединяются под названием «низшие термиты». Это в большой степени условно, ведь среди них есть много и значительно эволюционно продвинутых видов. Но несомненно, что самые сложные формы социального поведения мы находим в семействе высших термитов, или термитид.

Это огромное по сравнению с остальными семейство включает свыше 75% всех термитов земного шара, т. е. более 1500 видов. Оно разделяется на 4—5 подсемейств и примерно 150 родов. Все виды имеют фонтанель, но связанная с ней лобная железа не всегда хорошо развита. Особенно она велика у солдат подсемейства термитов-носачей. Передняя часть их головы вытянута в длинный отросток-рострум, из которого они выбрызгивают струйку защитного секрета. Биология высших термитов чрезвычайно разнообразна. Гнездятся они в почве, строят наземные термитники или сооружают их на деревьях. Население гнезд может составлять у некоторых видов несколько миллионов особей.

В СССР встречается два вида этого семейства. Но они принадлежат к наименее высокоорганизованному подсемейству амитермитин. Оба обитают в Туркмении. Термит туркменский строит гнезда в почве, обычно под кустами, питается сухими растениями пустыни. В горах гнезда его располагаются под камнями. Корневой термит в пустынях обитает в отмерших корнях и других частях деревьев и кустарников (саксаула, кандыма, эфедры), где выгрызает ходы и камеры, питаясь древесиной. Многочисленные ходы и камеры гнезда располагаются также и вокруг корней в почве.

Всех термитов отличает высокоразвитая эусоциальность и полный кастовый диморфизм. Их социальное поведение возникло и совершенствовалось иным путем, чем у перепончатокрылых. Тем не менее многие важнейшие особенности организации колонии обеих этих групп оказались сходными. Это характер полиморфизма, обмен кормом, взаимный уход между насекомыми, индивидуальный запах колонии, территориальность, поддержание микроклимата в гнезде, очень похожие формы коммуникации и регуляции развития. Мы еще будем говорить обо всем этом подробнее. Такое удивительное сходство — яркий пример параллелизма в социальной эволюции.

В то же время социальная организация имеет и некоторые существенные различия. Прежде всего насекомые бесплодной касты (рабочие и солдаты) могут быть у термитов не только самками, но и самцами. Развитие яичников или семенников останавливается у них на самых ранних стадиях, а наружные половые органы вообще не формируются. Поэтому отличить рабочих и солдат разного пола трудно.

В колонии термитов присутствуют не только плодовитые самки — царицы, но и самцы — цари. Царь постоянно живет при своей супруге и неоднократно оплодотворяет ее в течение всей жизни. Такая царская пара нередко лишь одна в термитнике, что соответствует моногинии у перепончатокрылых. Но у многих термитов в обширных колониях можно обнаружить десятки цариц и царей, причем число особей разного пола далеко невсегда одинаково; это уже полигиния.

Царицы большинства низших термитов имеют немного увеличенное брюшко и свободно передвигаются по гнезду. Количество откладываемых ими яиц невелико — десятки и сотни, редко тысячи в неделю. Для многих высших термитов характерна крайняя степень физогастрии: объем брюшка у царицы возрастает в десятки раз за счет растяжения перепонки между сегментами. Не может быть и речи о том, чтобы столь тучное существо самостоятельно передвигалось: слабые ноги царицы не в силах сдвинуть с места ее огромное, напоминающее толстую гусеницу, брюшко. Всю свою жизнь царица проводит неподвижно внутри так называемой царской ячейки, расположенной в глубине гнезда и снабженной очень толстыми стенками. Рядом с ней можно увидеть ее супруга, почти одинаково стройного и подвижного и в молодости, и в старости.

Царица функционирует как живая яйцепроизводящая машина, перерабатывающая пищу в тысячи и тысячи новых яиц. Плодовитость ее колоссальна, потрясает воображение и может сравниться лишь с продуктивностью цариц некоторых высших муравьев-кочевников. Например, царица макротермесов откладывает в среднем около 30 тыс. яиц в сутки, т. е. почти 10 млн в год. Но рекорд по праву принадлежит виду одонтотермес обесус. Царица этого индийского термита, извлеченная из царской ячейки, отложила за первые сутки содержания в лаборатории более 86 тыс. яиц!

Важнейшим отличием от перепончатокрылых является развитие с неполным превращением. В гнездах термитов нет червеобразных беспомощных личинок и неподвижных куколок. Выходящая из яйца личинка — это уже маленькое подобие взрослого термита, только у нее мягкие белые покровы тела и меньше число члеников в усиках. Крохотные личинки свободно перемещаются по гнезду и «общаются» со взрослыми термитами. В процессе развития личинки несколько раз линяют, проходя ряд возрастов, и постепенно превращаются во взрослых особей — рабочих, солдат, крылатых.

Развитие в крылатых у термитов включает стадию нимфы. Нимфа отличается от личинки более крупными размерами и наличием на сегментах груди четырех зачатков крыльев. После нескольких нимфальных возрастов появляются самки и самцы с полностью развитыми крыльями.

Рабочие термиты бескрылы и тоже имеют несколько возрастов. У суходревесных, влажнодревесных термитов и ряда ринотермитид настоящих рабочих нет. Их функции выполняют личинки старших возрастов — так называемые ложные рабочие, или псевдоэргаты. Они могут пребывать в «рабочем облике» очень долго, время от времени линяют, не меняясь при этом внешне. В отличие от настоящих рабочих для псевдоэргатов в будущем, так сказать, «открыты все пути»: при определенных обстоятельствах они могут развиваться дальше и стать солдатами или плодовитыми особями. Вполне вероятно, что и у предков высших термитов функции рабочих выполняли псевдоэргаты.

47. Царская ячейка термита-грибовода макротермес белликозус, изображенная художником конца XIX в (по К Эшериху, 1908 г.).

В центре покоится огромное брюшко физогастричной царицы. Рядом с ней царь. Их окружает множество рабочих термитов. Они облизывают и кормят царскую пару. В свиту входит несколько мелких солдат, а крупные солдаты стоят на страже головами наружу. Столь правильное расположение воинов «дворцовой охраны» является, конечно, плодом фантазии художника.

Солдаты есть у всех термитов и, несомненно, появились уже на первых этапах эволюции эусоциальности. Это еще одно важное отличие от перепончатокрылых. Только термиты рода аноплотермес не имеют солдат, но эта ситуация вторична, т. е. предки данного рода почему-то утратили солдат в эволюции. Солдаты бескрылы, чаще всего слепы и обыкновенно обладают крупной головой с мощными челюстями. Они приспособлены к выполнению одной задачи — защите гнезда, но решают ее очень по-разному в зависимости от вида. Поэтому солдаты термитов чрезвычайно разнообразны (подробнее об этом будет рассказано позднее). Солдаты развиваются из личинок, псевдоэргатов, рабочих младших возрастов и даже из нимф всегда путем двух линек. После первой линьки появляется промежуточная форма — так называемый белый солдат, или просолдат, который вскоре опять линяет, превращаясь в сформированного солдата.

ЖИЛИЩА ТЕРМИТОВ

Термиты — скрытно обитающие насекомые. Свою жизнь они проводят в гнездах, почве, подземных тоннелях или наземных крытых галереях, которые тянутся из гнезда к источникам пищи, и избегают показываться на открытых, освещаемых солнцем участках. Лишь немногие виды иногда покидают свои ходы и галереи и появляются на поверхности почвы. Такой образ жизни обусловил возникновение у термитов признаков, характерных для почвенных и пещерных обитателей. Покровы тела их мягкие, имеют бледную, почти белую окраску, только голова обычно коричневая и достаточно твердая. Простых глазков у рабочих и солдат нет, а сложные глаза значительно уменьшены и у многих видов вообще отсутствуют. Совершенно слепые термиты этих видов ориентируются при передвижениях по запаху и осязательно. Вообще эволюция вела термитов в основном по пути упрощения строения их тела. Только у солдат появились более сложные формы головы, челюстей и тела. В то же время эволюция поведения термитов и их социальной организации шла по пути все большего усложнения и совершенствования.

Предки термитов, несомненно, обитали в мертвой древесине. По сути дела так же живут и современные суходревесные и влажнодревесные термиты. Их гнездовые полости возникают и расширяются вследствие питания насекомых окружающей древесиной. Стенки этих полостей рабочие обмазывают тонким слоем экскрементов. Некоторое усложнение гнездостроения у древесных термитов выражается в сооружении в полостях внутренних перегородок из частиц древесины, склеенных экскрементами.

Гнезда других низших термитов — беспорядочные скопления полостей и ходов в почве и древесине, связанной с почвой (корневища, пни, лежащие на земле стволы и ветви деревьев). Целиком подземные гнезда имеют и многие высшие термиты. Стенки полостей и ходов термиты обмазывают глиной в смеси со слюной или экскрементами.

48. Разрез гнезда африканского термита схедоринотермес  провизориус в старом пне (по П. Грассе, 1949 г.).

В центре — царская ячейка.

Сложнее устройство земляных гнезд с холмиками. Например, гнездовой холмик большого закаспийского термита обычно имеет высоту 30—40 см и диаметр около метра (в некоторых местах находили термитники высотой до 1 м и диаметром до 5 м). Поверхность его очень гладкая и твердая — с трудом поддается лопате. В нескольких сантиметрах под поверхностью термитника расположены многочисленные плоские камеры, в основном используемые для хранения запасов корма. Глубже помещаются жилые камеры сложной формы: потолок у них куполо-или конусообразный со щелевидным вдавлением, где обычно сидят личинки и линяющие термиты. Диаметр камеры 20—30 мм, высота немного больше. Камеры термитника соединены прихотливой сетью вертикальных и горизонтальных ходов. Вся эта система разбросанных камер и ходов простирается на глубину до 1,5 м и далеко в стороны от холмика, занимая под землей площадь, в 4—5 раз большую площади основания холмика. Чем глубже, тем камер меньше и они расположены дальше друг от друга. Лишь часть камер населена. Старые камеры термиты забрасывают и постепенно заполняют почвой, мусором и перегнивающими экскрементами.

Для строительства гнезда в пустыне нужна вода. Термиты получают ее из насыщенных влагой почвенных горизонтов, прорывая вертикальные ходы глубиной до 8—10 м. Спускаясь в эти «колодцы», термиты пьют воду из почвы и приносят ее в гнездо в зобике.

Термиты каким-то образом хорошо чувствуют толщину земляного слоя и если приближаются к полости, то вовремя останавливаются и не разрушают перегородку. Поэтому форма новой камеры может быть очень причудливой в зависимости от расположения окружающих полостей. Если при строительстве термиты наталкиваются на вертикальный ход, то окапывают его со всех сторон. В результате в центре камеры остается вертикальная колонна, скрывающая в себе ход.

49. Комплекс гнезд высших термитов на небольшом участке тропического леса в Кот-д’Ивуар (по П. Грассе, 1949 г.).

1 — наземный термитник цефалотермес ректангулярис (внизу справа — царская ячейка); 2 — 5 — подземные термитники термитов-грибоводов (2 — псевдакантотермес спинигер, 3 — анцистротермес круцифер, 4 — акантотермес акантоторакс) и других видов (5 — перикапритермес аппелланс, 6 — ростротермес корнутус).

Рост термитника в высоту происходит следующим образом. Термиты проделывают в поверхности холмика отверстия, выносят наружу влажную почву и строят низкие плоские камеры, покрытые тонкой земляной корочкой. При первом же сильном дожде корочки разрушаются и составляющая их почва тонким слоем ложится на купол. Так постепенно, миллиметр за миллиметром растет холмик. Подсчеты показывают, что за год слой новой почвы достигает не более 2—3 мм. Значит, холмики высотой 30—40 см имеют возраст не менее 100 лет!

Наземные термитники многих высших термитов растут гораздо быстрее, этому благоприятствуют жаркий тропический климат и многочисленность термитов в колонии. Но принцип остается тем же — вынос строительного материала через отверстия на поверхность. Рабочие сооружают столбики и стенки, а затем покрывают все общей оболочкой. Солдаты неизменно стоят на страже вокруг «стройплощадки», они не участвуют в работе.

50. Схема термитника макротермес белликозус (по П. Грассе и Ш. Нуаро, 1958 г.).

1 — наружная стенка; 2 — ходы в ней; 3 — воздушное пространство; 4 — оболочка капсулы с грибными садами; 5 — царская ячейка; 6 — основная пластинка с поддерживающими конусами; 7 — «погреба».

138

При создании гнезд высшие термиты используют минеральные частицы почвы (песчинки, очень мелкие камешки), склеивая их экскрементами или слюной. Рабочий притаскивает к месту строительства несколько песчинок и, повернувшись брюшком, выделяет капельку жидких экскрементов, а затем вновь повернувшись головой, кладет на нее принесенный твердый материал. Так постепенно растет сооружение.

51. Схематический разрез картонного гнезда африканского термита-носача назутитермес арборум на ветке дерева (по П. Грассе, 1949 г.). В центре справа — царская ячейка.

Наземные термитники чрезвычайно разнообразны. Они бывают в форме холмов, колонн, конусов, пирамид, китайских пагод. У одних видов термитники совсем небольшие, у других имеют в высоту несколько метров. Нередко они являются существенным и даже определяющим элементом ландшафта. Особенно это характерно для тропической Африки. В сухих районах Австралии встречаются многочисленные компасные термитники. Они имеют вид вертикальной плоской стенки с острыми краями. Длинная ось компасного термитника точно совпадает с направлением север — юг, что помогает насекомым избегать перегрева гнезда солнцем, а заблудившемуся путешественнику выйти на дорогу! Внутреннее строение термитников также чрезвычайно сложно и у многих видов является шедевром архитектурного искусства среди насекомых.

Удивительные по архитектуре гнезда строят некоторые виды гриборазводящих термитов. Они смешивают глину со слюной и этой смесью цементируют минеральные частички, а также обмазывают стенки камер и ходов. Для стен термитника и перегородок используются и экскременты. Термиты рода макротермес сооружают термитники либо как округлые холмы диаметром 20—30 м и высотой более 6 м, либо в виде монолитных остроконечных конусов с крутыми склонами, достигающих высоты 8—9 м при диаметре основания 2—3 м. Такое огромное гнездо возникает всего за несколько лет! У вида макротермес белликозус термитники бывают двух типов: обычные конические и так называемые «соборы» — конусы, покрытые многочисленными полыми и заостренными верхушками. Внутреннее строение термитников обоих типов значительно различается. Поверхность гнезда рабочие покрывают песчинками, создавая губчатую массу, которую заполняет приносимая ветром почва, что делает поверхность более гладкой и прочной. В термитниках рода макротермес с очень толстыми стенками коренное население тропической Африки устраивало даже печи для выплавки железа из руды!

Некоторые высшие термиты поселяются на деревьях в картонных термитниках. Они склеивают пережеванные частицы древесины слюной или экскрементами и строят из них стенки гнезда и внутренние перегородки. Картонные гнезда нередко бывают почти шарообразными и располагаются близко к земле в кустах или очень высоко в кронах деревьев.

ПИТАНИЕ

Основным источником пищи для всех термитов являются растительные вещества, содержащие целлюлозу (клетчатку). Большинство низших термитов питается мертвой древесиной. Лишь немногие животные способны переваривать древесину — очень уж химически стойкое вещество целлюлоза. Но термиты успешно справляются с этим делом. Еще в начале XX в. была экспериментально доказана способность низших термитов годами жить, питаясь химически чистой целлюлозой, например промокательной бумагой. Затем ученые установили, что усваивать целлюлозу термитам помогают одноклеточные животные — жгутиконосцы, населяющие их кишечник. Если жгутиконосцев уничтожить, поместив термитов на время в чистый кислород или повысив температуру, то такие термиты больше не смогут питаться целлюлозой. В дальнейшем стало ясно, что в кишечнике термитов имеется сложнейший «микробиоценоз» — сообщество простейших и микроорганизмов, живущее по своим, еще недостаточно нами понятым законам. Союз термитов и их кишечных организмов — пример обязательного и обоюдовыгодного симбиоза. Термиты не могут существовать без своих симбионтов. Но и жгутиконосцы их кишечника не встречаются более нигде в природе.

В кишечнике термитов самый обширный отдел — вздутая как пузырь толстая кишка. Она служит основным вместилищем симбионтов и потому занимает значительную часть брюшка рабочего термита. Ведь количество симбионтов огромно: на них приходится от 16 до 50% массы термита! В толстой кишке низших термитов найдены десятки видов жгутиковых, относящихся к 17 семействам. По их видовому составу можно различать семейства и даже роды термитов. Некоторые жгутиконосцы свободно плавают в кишке, иные прикрепляются к ее стенкам, причем одни виды сидят в передней половине кишки, другие — в задней. Кроме простейших в толстой кишке обитают разнообразные и многочисленные бактерии. Количественные соотношения между видами симбионтов довольно постоянны. Если их нарушить, термиты не смогут нормально жить.

Когда термит питается, пережеванные частички древесины попадают сначала в мышечный желудок, где еще тщательнее измельчаются, а затем почти без изменений проходят сквозь железистый желудок и тонкую кишку сразу в толстую. Здесь за дело берутся жгутиконосцы. Одни из них заглатывают крупинки древесины и переваривают внутриклеточно, другие выделяют пищеварительные ферменты наружу. Ферменты расщепляют молекулы целлюлозы на небольшие фрагменты, способные растворяться. В дальнейшем их расщеплении участвуют не только жгутиконосцы, но и бактерии, а также собственные ферменты термита. В результате целлюлоза превращается в спирты и органические кислоты, которые всасываются толстой кишкой термита и усваиваются. Как побочный продукт деятельности бактерий из кишечника выделяются метан, углекислый газ и водород.

Благодаря кишечным симбионтам термиты усваивают до 93% съеденной древесины и до 99% содержащейся в ней целлюлозы. Это исключительно высокий коэффициент усвоения, ведь большинство растительноядных животных способно утилизировать лишь 20—30% поглощенной пиши. В отличие от целлюлозы второй структурный компонент древесины — лигнин — симбионты термитов практически не могут переваривать. Лигнина в древесине немного, но он почти в неизмененном виде проходит сквозь кишечник термитов, составляя существенную часть их экскрементов. Именно лигнин обусловливает склеивающие свойства экскрементов, широко используемые термитами при строительстве.

Наибольшее количество симбионтов у рабочих термитов. Это неудивительно, ведь они являются «кормильцами» остальных членов колонии, добывают и перерабатывают пищу. У солдат и нимф симбионтов мало, поскольку они получают от рабочих в основном готовую еду. А у личинок младших возрастов и у царицы с царем их нет совсем — рабочие дают им только выделения кормовых желез.

Каким же образом личинка обзаводится собственными симбионтами, когда подрастает? Она получает их от других термитов. Если в прямой кишке термита нет экскрементов, он может выделить из анального отверстия капельку светлой жидкости — содержимое толстой кишки. Под микроскопом видно, что в этой жидкости плавают жгутиконосцы, бактерии, мелкие частички еще непереваренной древесины. Другие термиты слизывают капельку. Нередко они специально выпрашивают эту жидкость, постукивая усиками по кончику брюшка рабочего термита. Так симбионты расселяются. Но ведь им никак не миновать желудка термита, а там пищеварительные ферменты быстро переварят всех жгутиконосцев и бактерий. Оказывается, среди жгутиконосцев регулярно образуется некоторое количество так называемых «мумий» — покоящихся клеток с более плотной оболочкой. Эти «мумии» и предназначены для расселения в других термитах: они проходят невредимыми сквозь желудок и «оживают» в толстой кишке. Так же попадают сюда и устойчивые к ферментам споры бактерий.

Распространение симбионтов путем поглощения анальной жидкости чрезвычайно важно еще и потому, что при очередной линьке личинка, псевдоэргат или молодой рабочий лишаются собственного населения кишечника. Дело в том, что весь задний отдел кишечника (тонкая, толстая и прямая кишки) имеет хитиновую выстилку, представляющую собой единое целое с кутикулой, покрывающей тело насекомого. Когда при линьке старая шкурка сбрасывается, из толстой кишки вместе с ее выстилкой удаляется и весь микробиоценоз. Поэтому перелинявший термит должен вновь заселить симбионтами свою толстую кишку. Интересно, что жгутиконосцы по изменению гормонального баланса в организме термита умеют точно определять, когда он собирается линять, и к этому моменту образуют множество «мумий». Термиты поедают сброшенные линочные шкурки, а с ними и «мумий» — так жгутиконосцы обретают новых хозяев. Крылатые самки и самцы после линьки тоже лишены симбионтов. Но перед вылетом из гнезда и основанием новых термитников они получают их от рабочих.

В анальной жидкости содержатся и продукты расщепления целлюлозы, они усваиваются в желудке термитов, питавшихся этой жидкостью. А мелкие кусочки древесины, плавающие в анальной жидкости, попадают в толстую кишку соседей по гнезду, где их переваривание продолжается. Таким образом, у термитов пищеварение стало коллективным процессом — осуществляется последовательно в кишечниках нескольких насекомых. Настоящая пищеварительная эстафета!

Роль бактерий в толстой кишке термитов не ограничивается их в общем-то небольшим участием в переваривании целлюлозы. Ими питаются жгутиконосцы, которые без бактерий не могут нормально существовать. Если же жгутиконосцев уничтожить, то никем не поедаемые бактерии так размножатся в кишечнике, что брюшко термита вздуется и он погибнет. Кроме того, бактерии выделяют некоторые необходимые термитам витамины и синтезируют белки, используя в качестве источника азота газообразный азот атмосферы. Для термитов эта деятельность бактерий исключительно важна. Ведь все животные не могут сами синтезировать белки из минеральных веществ и тем более не способны усваивать атмосферный азот. Древесина, особенно мертвая, очень бедна белками и азотом. Поэтому термиты, питаясь только древесиной, должны испытывать «азотно-белковый голод». Недаром они столь привержены к каннибализму. Поедая все без исключения трупы своих соплеменников, а также раненых, покалеченных и больных особей, термиты возвращают их белки в пищевой круговорот колонии. А бактерии толстой кишки, осуществляя фиксацию атмосферного азота, помогают термитам в решении «азотно-белковой проблемы».

В кишечнике высших термитов жгутиконосцев никогда не бывает. Совершенно неясно, почему эти термиты их утратили в эволюции. Зато в задней кишке высших термитов очень многочисленны разнообразные бактерии. Они занимают особое пузыревидное вздутие стенки задней кишки, называемое бродильной камерой. В ее складках постоянно находится масса бактерий. По многим признакам эти бактерии сходны с теми, что населяют рубец жвачных млекопитающих и помогают им в переваривании клетчатки. Специалисты полагают, что и у термитов бактерии делают то же самое. Но пока это только предположение.

Питание высших термитов значительно разнообразнее, чем у низших. Немногим их видам служит кормом только древесина. Другие поедают опадающие с деревьев листья, траву, лишайники и прочие растительные вещества. Многие виды специализировались на питании гумусом, т. е. почвенным перегноем, как и дождевые черви.

При возможности выбора термиты предпочитают поедать не здоровую, а разрушенную грибами древесину. В древесине, пораженной грибами так называемой бурой, или коричневой, гнили, распадаются клетки, частично разлагаются целлюлоза и лигнин. Такая древесина легче усваивается термитами. При этом переваривается даже до 60% лигнина, который почти не используется при питании здоровой древесиной. Следовательно, грибы бурой гнили повышают коэффициент утилизации древесины термитами. Напротив, древесина, пораженная грибами белой гнили, непригодна для питания термитов.

Связь термитов с грибами нередко бывает еще теснее. В гнездах большого закаспийского термита грибы иногда обильно разрастаются в камерах, забитых экскрементами. В гнездах желтошеего термита грибы растут на «лепешках» из перетертой и обработанной слюной древесины и экскрементов. Личинки и рабочие обоих этих видов охотно поедают грибной мицелий. Грибы богаты белками, углеводами, азотом, фосфором, калием и другими веществами и представляют для термитов важный дополнительный продукт питания. Но лишь некоторые термиты создали в гнездах настоящий «агропромышленный комплекс» по производству грибов. Речь идет о термитах-грибоводах (подсемейство макротермитин высших термитов), распространенных в тропиках Старого Света. Интересно, что муравьи-листорезы, тоже культивирующие грибы, обитают в Новом Свете, где не встречаются термиты-грибоводы.

Внутри огромных термитников макротермес, одонтотермес и других родов расположены многочисленные камеры с плотными обмазанными глиной стенками, покрытые общей оболочкой. В камерах находятся так называемые грибные сады, или грибные соты. Поверхность этих округлых образований с многочисленными складками и морщинками напоминает губку или мозг позвоночных. Более примитивные виды термитов-грибоводов живут в почве и разводят грибы в овальных камерах, обмазанных глиной.

Раньше думали, что грибные соты состоят в основном из экскрементов термитов. Но, как показало изучение структуры грибных садов, они построены из мелких округлых кусочков растительного материала, образующих правильные слои, пронизанные многочисленными ходами, по которым термиты проникают в любые участки садов. Если экскременты и входят в соты, то в небольшом количестве. Следовательно, термиты приносят в гнездо древесину и другие растительные вещества, разгрызают их на мелкие кусочки и строят из них сады.

Растущие в термитных садах грибы относятся к видам, нигде более не обитающим в природе. Здесь опять мы встречаемся с примером обязательного взаимовыгодного симбиоза между двумя организмами. Прорастая сквозь субстрат грибного сада, мицелий гриба разрушает растительные клетки, превращает несъедобный для термитов лигнин в легкоусвояемые вещества. Термиты поедают старые участки садов вместе с грибными гифами и спорами, получая обогащенную питательными компонентами пищу. Рабочие термиты кормятся еще и растениями, а также гумусом. Но личинкам необходимы грибы, и они поедают непосредственно мицелий. Продуктивность грибных плантаций довольно велика. Подсчитано, что 5 кг грибных садов за неделю дает урожай 100—160 г грибов (то и другое в сухой массе).

ОСНОВАНИЕ НОВЫХ ГНЕЗД

Важнейшим способом размножения термитов является закладка новых гнезд парами молодых самок и самцов. Вот как это происходит. Крылатые термиты появляются в термитниках ежегодно в одно и то же время. У наших среднеазиатских термитов и у светобоязливого термита зимой в термитниках можно найти нимф старших возрастов. С наступлением тепла они линяют и превращаются в крылатых. Вылет их из гнезд совершается в апреле-мае после дождей. У желтошеего термита на Черноморском побережье Кавказа вылет крылатых происходит в конце лета и осенью. В тропических странах лёт термитов наблюдается, как правило, в самом начале сезона дождей, а у некоторых видов бывает два раза в год.

Непосредственным сигналом к лёту служит обильный дождь. Эта связь, как и у муравьев, объясняется тем, что во влажной почве термитам — основателям гнезд значительно легче вырыть норку. Все начинается с того, что рабочие термиты проделывают на поверхности термитника специальные отверстия. Некоторые виды пристраивают к отверстиям направленные вверх конические раструбы, из которых вылетают самцы и самки. Население термитника приходит в величайшее возбуждение: из отверстий на поверхность высыпает множество рабочих и солдат, а вслед за ними начинают вылетать и крылатые. Когда тысячи и тысячи самок и самцов поднимаются вверх из находящихся поблизости термитников, картина лёта сильно впечатляет.

Вокруг термитников собираются насекомоядные птицы, мелкие млекопитающие, ящерицы и хватают вылетающих крылатых. Их ловят пауки, стрекозы, а опустившихся на землю уничтожают разнообразные муравьи. Даже кошки и собаки в деревнях охотятся на вылетающих крылатых. Все спешат поживиться совершенно беззащитными термитами. Проявляют заинтересованность в них и люди. В Африке и Австралии аборигены отлавливают большое количество крылатых и готовят из них лакомые блюда. Что ж, если не спорить о вкусах, то следует признать: крылатые термиты — ценный пищевой объект. Покровы тела у них мягкие, брюшко забито жировыми клетками, и калорийность этих насекомых приближается к калорийности мясных продуктов.

Взлетают крылатые термиты невысоко и удаляются обычно всего на несколько десятков метров. Да и летают-то они плохо! Их очень своеобразный — медленный, как бы «парашютирующий» — полет преследует только цели расселения, и самцы и самки в это время не обращают внимания друг на друга. Встречаются они позже. Приземлившись, крылатые тут же начинают обламывать себе крылья, упираясь их вершинами в грунт и поворачиваясь то в одну, то в другую сторону. Крылья отделяются легко, для этого в их основании есть специальный косой шов.

И вот крылья сброшены. Теперь перед термитами встает следующая задача: найти себе пару, так сказать, «на всю оставшуюся жизнь». У большинства видов самцы и самки встречаются и «знакомятся» во время «пешеходных прогулок»: они бегают в разных направлениях до тех пор, пока не подыщут себе партнера. Только у немногих низших термитов эти встречи случайны. У подавляющего числа видов самки и самцы издают характерные запахи, оставляют за собой пахучий след, помогающий им находить друг друга. Обычно самец, обнаружив след самки, догоняет ее, но порой инициативу берет на себя «невеста». При встрече насекомые ощупывают друг друга усиками. Знакомство не всегда завершается «помолвкой»: иногда самка отвергает самца, и он отправляется на поиски «более сговорчивой невесты».

У светобоязливого, большого закаспийского термитов и многих термитов-носачей «пешеходные прогулки» не практикуются. Вместо этого самки, сбросив крылья, принимают «позу призыва» — поднимают вверх брюшко, выделяя привлекающий феромон. Самцы обнаруживают самок по запаху, распространяющемуся по воздуху, и приходят всегда с той стороны, откуда дует ветер. У немногих видов роли самок и самцов почему-то поменялись: самцы принимают призывную позу, а самки отыскивают их по запаху.

После того как «помолвка» состоялась, самка отправляется в путь. Самец следует за ней, постоянно прикасаясь усиками к кончику брюшка своей подруги. Такие парочки назвали тандемами за удивительную синхронность движений партнеров: куда поворачивает самка, туда же устремляется и ведомый самец. Если он по случайности отстанет, самка останавливается и ждет, пока опять не почувствует прикосновения его усиков. Бег термитов тандемом — это не любовная прогулка. Он преследует конкретную цель — найти подходящее для строительства норки место. В этом самец целиком полагается на самку — на ней лежит ответственность за решение важнейшей для жизни будущей семьи задачи. А вот у африканских термитов рода ходотермес право решения принадлежит супругу. Обломав себе крылья, он сразу же поднимает кверху брюшко, выпячивает выделяющую гормон железу и, сохраняя эту позу призыва, начинает отыскивать место для норки, а затем принимается рыть почву в подходящем пункте. Когда на запах феромона самца появляется самка, ее нередко ожидает «свадебный подарок» — наполовину вырытая норка.

52. Основание нового гнезда у туркестанского термита (по Г. Якобсону, 1913 г.). Самец и самка, сбросившие крылья  после расселительного полета,  совместно выкапывают норку.

Но в большинстве случаев самка, выбрав место, начинает рыть землю, а самец помогает ей. Хотя некоторые наблюдатели сообщают, что роет он менее усердно, чем самка, перед нами все-таки один из немногих примеров деятельного участия самцов насекомых в заботе о потомстве. У большого закаспийского термита самка в одиночку отыскивает подходящее место и принимается рыть норку, поднимая брюшко и выделяя привлекающий самцов феромон. Первый же подоспевший самец становится ее избранником и яростно отгоняет запоздавших соперников.

Постепенно парочка термитов углубляется в норку и совершенно в ней скрывается. В 10—15 см от поверхности термиты выкапывают небольшую овальную полость (ее называют брачной камерой). Они проведут в ней «медовый месяц», а также и многие последующие месяцы, выращивая первое потомство. У некоторых видов наблюдали удивительный ритуал: самка и самец, замуровавшись в брачной камере, первым делом обгрызают друг другу несколько члеников на концах антенн. Как будто эти членики и нужны были им только в полете и при брачной прогулке, а теперь стали излишними! Но это наивное предположение. До сих пор конструктивного объяснения столь поразительного явления нет.

Только теперь в брачной камере происходит наконец «свадьба» — первая копуляция. Этим термиты тоже значительно отличаются от муравьев, которые спариваются во время брачного лёта. Вскоре самка откладывает первые яйца. У термитов рода анакантотермес и у некоторых других самки и самцы нередка собираются группами под камнями, в щелях и углублениях почвы, под лепешками сухого навоза и основывают гнездо совместно. Самки откладывают яйца в общую кучу. Ухаживают за яйцами и личинками тоже все сообща. В таких случаях сразу образуются полигинные колонии.

У суходревесных и влажнодревесных термитов самки и самцы строят брачные камеры в древесине и, питаясь ею, выделяют секрет для кормления личинок. Брачные камеры других низших термитов обычно располагаются в непосредственной близости от источников пищи. Например, парочки большого закаспийского термита предпочитают строить норки под лепешками сухого помета, у основания кустов, среди корней травянистых растений. Когда появляются личинки, родители легко находят корм для них неподалеку от брачной камеры. Вырастить потомство без получения пищи извне они не в состоянии. Такая ситуация очень напоминает прерывисто-замкнутый способ основания гнезда у примитивных муравьев.

У большинства высших термитов самка и самец могут выращивать первое потомство исключительно за счет накопленных в материнском гнезде внутренних резервов. При этом они используют не только жировое тело, но и питательные вещества из рассасывающихся крыловых мышц. Какое полное сходство с самками муравьев, основывающими гнезда постоянно-замкнутым способом!

Термиты отличаются довольно медленным развитием. Личинки выходят из яиц только через 30—60 дней (в зависимости от температуры), а все развитие от яйца до взрослого термита в условиях умеренно теплого климата требует около года. Молодые царицы желтошеего или светобоязливого термита в первое лето откладывают совсем немного яиц, и через год в новых гнездах редко можно найти более 50 личинок всех возрастов и псевдоэргатов, чаще их бывает всего 20—30. Первый солдат появляется обычно через год после основания гнезда. Второй — только на следующий год. Постепенно численность колонии растет. Когда в гнезде обитает уже 30—50 псевдоэргатов, царь и царица прекращают самостоятельно питаться и переходят на полное обеспечение псевдоэргатов и старших личинок. Еще через несколько лет численность псевдоэргатов увеличится настолько, что станет возможным выращивание крылатых. Колонии тропических термитов растут значительно быстрее потому, что там тепло круглый год и нет холодной зимы, прерывающей развитие насекомых.

Очень немного известно о продолжительности жизни термитов различных каст. В основном это объясняется тщетными попытками пометить термитов: любые метки на поверхности тела быстро сдирают и уничтожают их соплеменники. Если же от метки избавиться не удается, то меченого термита просто съедают. Как будто термиты старательно охраняют свои тайны от любознательных ученых! В лабораторных колониях светобоязливого термита псевдоэргаты и солдаты жили до 5 лет, а царская пара — до 7 лет. Видимо, в природных условиях рабочие и солдаты живут по нескольку лет, а плодовитые самки и самцы порядка 10 лет и даже больше.

53. Африканский термит амитермес хастатус (по С. Скайфу, 1954 г.).

1 — рабочий; 2 — солдат; 3 — нимфоидная царица; 4 — адультоидная царица; 5 — эргатоидная царица.

После гибели первичной царской пары термиты могут выращивать ей замену — так называемых вторичных, или замещающих, производителей. Они бывают трех типов. Если царская пара или только один ее член погибли в период, когда в гнезде есть крылатые термиты, то отдельные из них могут, сбросив крылья, стать заместителями. Они ничем внешне не отличаются от основавшей гнездо царской пары и называются адультоидными (от англ. adult — «взрослый»). У некоторых термитов-носачей при исчезновении царской пары адультоидные производители могут появляться в любое время года. Если заместители развиваются из нимф, то у них на спинке можно увидеть не остатки обломанных крыльев, а недоразвитые их зачатки. Такие производители называются нимфоидными. Наконец в ряде случаев плодовитыми заместителями могут стать псевдоэргаты, личинки или рабочие. Тогда у них на груди вообще нет следов крыльев и выглядит она как спинка рабочего термита. Поэтому и называются такие заместители эргатоидными.

Нередко случается так, что погибает лишь один член первичной царской пары — царь или царица; и тогда термиты выращивают дополнительных замещающих производителей только этого пола, причем обычно в значительном числе. Такие ситуации были известны ученым уже давно. Немецкий натуралист Ф. Мюллер писал в 1873 г.: «Я принес домой из гнилого куска дерева гиссары плотное ядро гнезда эутермес, которое размерами и внешним видом очень походило на куриное яйцо. Так как кругом этого ядра имелось довольно большое количество яиц, то я ожидал найти в нем, как обыкновенно, царскую пару. Однако, вместо того чтобы содержать в середине большую царскую ячейку, все ядро, как губка, было пронизано неправильными ходами. В последних всюду сидели кучками по пять-шесть штук не менее 30 добавочных самок, а между ними прогуливался единственный царь, почти равной с ними величины, притом это был настоящий царь. Вместо царской палаты, в которой живет царь со своей равной ему по происхождению супругой в целомудренном браке, передо мною был гарем, в котором султан увеселялся с многочисленными любовницами»[7]. Подобные «гаремы», поражавшие воображение естествоиспытателей прошлого, находили и у других видов, причем нередко они достигали еще большей величины. Так, известный исследователь термитов конца XIX в. Н. Гольмгрен встретил как-то в гнезде одного вида рода армитермес настоящего (первичного) царя в обществе почти сотни замещающих цариц. Известны и противоположные ситуации, когда одна настоящая царица окружена в термитнике множеством вторичных царей, появившихся на смену ее погибшему супругу.

У многих видов термитов продолжительность существования колонии не ограничена временем жизни царской пары: ей на смену выращиваются заместители, и термитник благополучно развивается. По мере увеличения численности термитов в колонии могут появляться все новые и новые вторичные производители, т. е. колония становится полигинной. Ряд видов образует обширные колонии, в которых обитают десятки и даже сотни производителей обоего пола. Такие колонии могут разделяться на самостоятельные части. Это второй способ размножения, аналогичный отделению отводков у муравьев и роению у ос и пчел.

Многие виды высших термитов почему-то потеряли способность к выращиванию замещающих производителей. В этих случаях после смерти царицы неизбежно погибает вся семья. Так происходит у многих видов термитов-грибоводов. Термитники видов рода макротермес, например, существуют в среднем около 10 лет. После гибели царской пары термитник постепенно пустеет и разрушается дождями и ветром.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЦИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

 

... У них есть царь и разные чины:  Одни из них, как власти, правят дома.  Другие — вне торгуют, как купцы;  Иные же, вооружася жалом,  Как воины, выходят на грабеж,  Сбирают дань с атласных летних почек  И, весело жужжа, идут домой,  К шатру царя с награбленной добычей.  На всех глядит, надсматривая, он,  Долг своего величья выполняя:  На плотников, что кровли золотые  Выводят там, и на почтенных граждан, Что месят мед; на тружеников бедных,  Носильщиков, что складывают ношу  Тяжелую к дверям его шатра;  На строгий суд, что бледным палачам  Передает ленивых, сонных трутней... В. Шекспир. Генрих V

ТАБЕЛЬ О РАНГАХ

— Поди ты, братец, с своим трудом! — сказал муравей, притащивший во время речи навозного жука, несмотря на жару, чудовищный кусок сухого стебелька. Он на минуту остановился, присел на четыре задние ножки, а двумя передними отер пот со своего измученного лица. — И я ведь тружусь и побольше твоего. Но ты работаешь для себя или, все равно, для своих жученят; не все так счастливы... попробовал бы ты потаскать бревна для казны, вот как я. Я и сам не знаю, что заставляет меня работать, выбиваясь из сил, даже в такую жару. Никто за это и спасибо не скажет. Мы, несчастные рабочие муравьи, все трудимся, а чем краеиа наша жизнь? Судьба!.. В. М. Гаршин. То, чего не было

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Швейцарский энтомолог П. Гюбер — тот самый, который в начале XIX в. прославился удивительными наблюдениями за муравьями, в своей более ранней работе о шмелях описал интереснейшую деталь их поведения, в дальнейшем послужившую основой важнейшего научного обобщения о принципах социальной организации у насекомых. Он неоднократно следил за откладкой яиц царицей шмелей. И вот иногда рабочие шмели пытались похитить из восковой ячейки яйца царицы и съесть их. Но это им редко удавалось: царица яростно набрасывалась на них и прогоняла прочь. Подобное поведение позднее наблюдали у шмелей и другие ученые. Его значение впервые понял австрийский энтомолог Э. Хоффер.

Хоффер установил, что рабочие шмели лишь изредка выходят из «повиновения» своей царице и пытаются уничтожить ее яйца. Но разгневанная царица жестоко подавляет всякие попытки бунта. Она вцепляется в ослушника передними лапками и кусает его. «Наказание бывает столь суровым, — писал Хоффер, — что бедное создание получает серьезные раны или даже погибает». При этом «виновник даже не пытается защищаться, а лишь прилагает все усилия к тому, чтобы как можно скорее ускользнуть». Такое беспощадное усмирение мятежа быстро приносит плоды, и уже через несколько часов покушения на яйца со стороны рабочих «происходят все реже и наконец совсем прекращаются. И те же самые насекомые, которые перед этим столь рьяно пытались уничтожить только что отложенные яйца, теперь становятся внимательными защитниками и няньками своих находящихся в яйцах братьев и сестер. Они постоянно согревают и нежно выкармливают их и в дальнейшем».[8]

Получается, что царице шмелей приходится применять силу, чтобы заставить рабочих прилежно выполнять свои обязанности. Такое поведение в XX в. получило название доминирования. Отношения доминирования-подчинения были обнаружены у большинства видов позвоночных животных, обладающих социальным поведением. Характерны они и для эусоциальных насекомых.

Основной смысл доминирования у общественных насекомых заключается в том, что плодовитая самка, применяя физическую силу, устрашение и прочие средства, препятствует размножению других самок и вынуждает их выполнять функции рабочих, выращивать ее потомство. Создание и поддержание разделения репродуктивных функций между насекомыми — это, так сказать, изначальная задача доминирования. Именно на основе доминирования возникают первичные касты в примитивных эусоциальных группах насекомых. В этом мы сможем убедиться на многочисленных примерах.

Для начала заглянем в норку уже знакомой нам пчелы-галикта диаликтус зефирус в тот момент, когда с наступлением лета из куколок выходят первые молодые самки и встречаются со своей матерью — основательницей гнезда. Вот тут-то и оказывается, что она вовсе не склонна проявлять к ним нежные материнские чувства. Напротив, она относится к дочерям довольно агрессивно. Каждый раз, заметив молодую пчелу, мать совершает в ее сторону резкие броски, настойчиво наскакивает на нее, прикасаясь и даже слегка толкая головой, а когда та ретируется, преследует ее некоторое время. Дочери ведут себя как подчиненные и уступают матери дорогу, встречаясь с ней в гнезде. Постоянные наскоки царицы побуждают дочерей начать строить новые ячейки и вылетать за кормом. Но в заполненные пыльцой ячейки откладывает яйца царица, а яичники ее дочерей остаются недоразвитыми.

Наблюдениями и экспериментами Ч. Миченеру и Д. Бразерсу удалось доказать, что именно наскоки и толчки пчелы-матери вызывают недоразвитие яичников и бесплодность пчел-дочерей. Значит, здесь доминирование создает разделение на касты. Если царицу убрать, то уже через полчаса количество вылетов пчел-фуражиров из гнезда уменьшится в три раза. Оказалось даже, что царица очень тонко направляет деятельность своих дочерей. Обычно она встречает вернувшуюся с ношей сборщицу у входа в норку и ведет к той ячейке, которую надо заполнять кормом. Пчела послушно следует за царицей, прикасаясь усиками к концу ее брюшка (совсем как самец термитов в тандемной паре!). Как выяснилось, сами пчелы-сборщицы с трудом могут найти нужную ячейку без руководства царицы. Кроме того, вид пустых ячеек, к которым царица приводит рабочих, дополнительно стимулирует их деятельность.

И еще один интересный момент. Пока в гнезде есть доминирующая царица, рабочие пчелы не только не откладывают яиц, но и отказываются от спаривания, отвергают ухаживания самцов, которых они встречают на цветках. Вот в какой строгости держит царица-мать своих дочерей! Лишь немногие рискуют «ослушаться» ее: в естественных гнездах не более 15—18% рабочих бывает оплодотворено.

Если царица погибнет или ее уберут из гнезда экспериментаторы, то ее место занимает одна из дочерей; она спаривается и начинает откладывать яйца, доминируя над остальными пчелами. Если новую царицу удалить — найдется и ей замена. И так до тех пор, пока в гнезде есть рабочие пчелы. Значит, у этого очень еще примитивного эусоциального вида все пчелы в принципе способны стать плодовитыми, но пока над ними доминирует царица, они не спариваются и не откладывают яиц.

Нередко после исчезновения царицы появляется несколько заместительниц. Они непрерывно враждуют друг с другом, конфликтуют из-за наполненных провизией ячеек и даже поедают чужие яйца, заменяя их собственными. Что-то похожее наблюдается и у шмелей в конце цикла развития колонии, когда царица стареет и постепенно утрачивает прежнюю власть над массой (за всеми не уследишь!) рабочих. Многие из них начинают откладывать яйца, но только неоплодотворенные, ведь самцов у шмелей в это время обычно не бывает. Плодовитые рабочие ведут себя враждебно по отношению к царице, мешают ей откладывать яйца, ломают ее яйцевые ячейки, уничтожают яйца и пытаются пристроить на их место свои. Точно в такие же стычки вступают они и между собой.

Социальная организация галиктов и шмелей может быть охарактеризована термином «деспотизм». Царица властвует над всеми, и все перед ней равны. Между бесплодными рабочими отсутствуют проявления агрессивности и доминирования, они возможны только среди особей, ставших плодовитыми. Совершенно иную картину обнаружил известный итальянский ученый Л. Парди у полистов.

Когда к самке-основательнице полистов, начавшей строить гнездо, присоединяются другие осы, между ними часто происходят стычки, иногда очень яростные, с попытками применения жала, но редко кончающиеся гибелью одной из ос. Постепенно отношения между соосновательницами налаживаются и открытая вражда сменяется демонстративными ритуальными позами. Доминирующая оса приподнимается на ножках над подчиненной и слегка постукивает усиками по ее голове. Подчиненная же самка прижимается к поверхности сота, как бы склоняясь перед доминирующей. При несколько более выраженной агрессивности доминирующая оса приподнимается еще выше и постукивает передними ногами по голове и груди подчиненной или даже слегка покусывает ее.

Но вот что интересно. Отношения доминирования-подчинения между осами не беспорядочны — для них характерна жесткая иерархия, в которой каждая самка занимает определенное место, или, как принято говорить, имеет тот или иной ранг. Самый высокий ранг у осы, называемой «альфа» — она доминирует над всеми. Затем следует «бета», подчиняющаяся «альфе», но доминирующая над прочими. Третий ранг у «гаммы» — подчиняется двум первым, а остальные подчиняются ей и т. д. вплоть до самой последней в группе осы, подчиняющейся всем без исключения. Такая иерархия называетсялинейной. Она возникает в результате борьбы самок за возможность размножения и приводит к функциональной дифференциации между ними. Оса «альфа» становится царицей, а все остальные оказываются в положении рабочих. Исследовательница из США М. Вест-Эберхард впервые детально изучила взаимоотношения между соосновательницами в гнезде полистов и обнаружила, что царица откладывает яйца и практически не занимается добыванием пищи и строительством гнезда. Если другим осам удается отложить в ячейки яйца, то царица сразу обнаруживает и поедает их. Оса «бета» тоже иногда пытается отложить яйца и уничтожает чужие, но царица почти всегда заменяет ее яйца своими. У всех остальных ос яичники полностью дегенерируют. Теперь их основное занятие — фуражировка и кормление личинок.

Что же заставляет ос потерять плодовитость? Оказывается, постоянное «психологическое давление» царицы, а также тот факт, что все ячейки в гнезде обыкновенно бывают заняты яйцами доминирующей самки. Когда французский энтомолог Э. Делеранс удалил царице хирургическим путем яичник, она сохранила доминирующее положение, хотя яиц не откладывала. И тогда в пустующие ячейки отложили яйца самки более низких рангов. Какие качества ос влияют на положение их в «табеле о рангах»? На этот вопрос пока нет исчерпывающего ответа. Вероятно, это свойства «характера» осы, степень агрессивности и решительности, например. Влияют, конечно, и размеры. У полистес галликус царицей почти всегда становится самая крупная самка. Но у многих других видов оса «альфа» — это та, которая первой начала строить данное гнездо.

Если царица исчезнет, ее место тут же занимает оса «бета», а ее, в свою очередь, сможет заменить «гамма» и т. д. Каждый раз такая «смена власти» сопровождается усилением агрессивных столкновений между осами, которые прекращаются, как только новая царица прочно утвердится в своем положении. Случаются иногда у полистов и настоящие «дворцовые перевороты». Одна из подчиненных самок может вдруг «почувствовать в себе силы для борьбы за власть». Она становится очень агрессивной и после ожесточенных сражений подчиняет себе, выгоняет из гнезда или даже убивает прежнюю царицу.

И еще один примечательный момент. Линейная иерархия между осами определяет и характер передачи корма в гнезде. Принесенную в зобиках жидкую пищу осы всегда отдают только более старшим по рангу. Нередко можно видеть, что в ответ на позу доминирования подчиненная оса отрыгивает капельку корма и отдает ее господствующей, как бы пытаясь ее «задобрить»!

К тому времени, когда в гнезде появляются первые рабочие, некоторые основательницы погибают, другие улетают и пытаются заложить собственное гнездо или присоединиться к иной труппе ос. Остающихся основательниц (исключая, конечно, царицу) нередко прогоняют рабочие осы. Среди рабочих тоже формируется линейная иерархия, причем положение в ней чаще всего соответствует последовательности выхода ос из куколок: самые старшие имеют более высокие ранги.

На базе иерархии складывается разделение функций между рабочими. Несколько ос самых высоких рангов редко вылетают из гнезда. Они принимают корм от фуражиров и отдают его личинкам. Они же кормят царицу и выполняют основные строительные работы. Остальные осы только фуражируют и мало времени проводят в гнезде. Рабочие, вышедшие из куколок первой партии, формируют так называемую элиту. Это наиболее активные осы, обладающие твердо установленными рангами. Появившиеся позже неэлитные рабочие менее активны и подчиняются элите. Ранги среди них различить трудно, поскольку эти осы робки и уклоняются от контактов с другими рабочими. Царица доминирует над всеми рабочими. Ее повседневная активность, так сказать, поддерживает тонус рабочих ос, не дает им бездельничать. Нередко можно видеть, как после очередной демонстрации доминирования царицей оса-фуражир как бы «вспоминает» о своих обязанностях и тут же улетает за кормом. Иногда царица упорно преследует на гнезде особенно нерадивую осу и в конце концов силой выгоняет ее на охоту. В постоянном «подстегивании» фуражиров участвуют и элитные рабочие самых высоких рангов.

Итак, царица в колонии примитивных эусоциальных насекомых обладает абсолютной верховной властью и строго регламентирует поведение своих подданных. Все формы этого ограничивающего и направляющего воздействия царицы на рабочих принято называть царским, или репродуктивным, контролем. Он выражается, во-первых, в отстранении рабочих от размножения и подавлении их плодовитости и, во-вторых, в стимулировании рабочих к выполнению их основных функций. Царица является организующим и регулирующим центром колонии, ее связующим началом. Поэтому авторы, полагавшие, что царь или царица управляют государством насекомых, были правы.

В гнездах некоторых более высокоорганизованных по сравнению с полистами ос-веспин мы увидим уже знакомые нам позы доминирования-подчинения. Это поведение хорошо изучено французским энтомологом Г. Монтанье у обыкновенной и германской ос. Оса старшего ранга приподнимается слегка над подчиненной и постукивает усиками по ее голове и груди. Но большего проявления агрессивности между рабочими никогда не бывает, все ограничивается ритуальными демонстрациями своего ранга. Иерархия среди рабочих уже как бы разветвленная: одинаковый ранг может иметь несколько ос, причем чем выше ступень иерархии, тем меньше на ней особей. Самый высокий ранг у царицы, за ней располагается несколько ее «приближенных», на следующей ступени социальной лестницы еще больше рабочих и т. д. В гнезде ос-веспин к концу лета бывает не одна сотня и даже тысяча рабочих. Ясно, что линейная иерархия между ними невозможна.

Как и у полистов, иерархия лежит в основе разделения функций между рабочими. Осы самого старшего ранга постоянно находятся на сотах вокруг царицы — от них она получает пищу. Осы с рангами пониже тоже все время проводят в гнезде — они кормят личинок и строят, используя доставляемую фуражирами пульпу. Ну, а фуражирами являются рабочие самых низких рангов. Они приносят в гнездо корм и строительный материал, но тут же отдают его старшим по рангу осам, а сами практически никогда не кормят личинок и уж тем более не подходят и близко к царице. Жидкая пища из зобиков тоже перемещается в основном вверх по «служебной лестнице»: осы отрыгивают ее в ответ на проявление доминирования. Иногда кормом обмениваются две осы одного и того же ранга, в этом случае обе принимают позу подчинения.

Когда в конце лета в гнезде появляются молодые зимующие самки — будущие царицы, они доминируют над всеми рабочими и нередко «с применением грубой силы» отбирают у них корм. Самцы же стоят вне иерархии. Рабочие их «не уважают», не боятся и совсем не кормят. Поэтому самцы питаются в основном выделениями слюнных желез личинок. Иногда им удается пристроиться к обменивающимся кормом осам и немного урвать из капельки, которую выделяет оса-донор.

Царица веспин доминирует над всеми рабочими, но никогда не проявляет к ним агрессивности. Ее присутствие сдерживает развитие яичников у рабочих. Если царицу убрать, между рабочими начнутся агрессивные стычки, вскоре некоторые станут плодовитыми (их можно узнать по немного увеличенному брюшку), будут откладывать яйца и доминировать над остальными осами. Неужели плодовитость рабочих ос сдерживают те ритуальные позы доминирования, что демонстрирует царица? Конечно, нет! У веспин появилось новое средство репродуктивного контроля — выделяемый царицей феромон. Он был впервые исследован у восточного шершня и оказался довольно простым органическим веществом — гексадекалактоном. Выделяют феромон какие-то железы (вероятно, мандибулярные) в голове царицы, но распространяется он по всему ее телу. Благодаря феромону царица шершней очень привлекательна для рабочих, и поэтому ее все время облизывает свита.

54. Царица восточного шершня в окружении свиты рабочих ос (по Дж. Ишей и Дж. Шварцу, 1965 г.).

Феромон царицы восточного шершня был синтезирован в лаборатории. И это искусственно полученное вещество столь же эффективно влияло на рабочих ос, как и живая царица. В гнезде, лишенном царицы, феромон не только полностью подавлял плодовитость рабочих, но и стимулировал их «трудовую активность». Интересно, что яйцекладущие рабочие, появляющиеся в гнезде после гибели царицы, вероятно, тоже выделяют царский феромон, поскольку их постоянно облизывают другие осы. Царица ос рода веспула совсем непривлекательна для рабочих, и свиты вокруг нее нет. Рабочие даже избегают столкновений с царицей, уступая ей дорогу. У некоторых видов почти не выражено и поведение доминирования-подчинения. Но феромон царицы есть и у этих ос. Пока не известна его химическая природа и даже какие железы его выделяют. Установлено лишь, что царица как-то наносит феромон на поверхность сотов. Пока рабочие находятся на сотах, на которых недавно была царица, они остаются бесплодными. Если же часть гнезда отгородить сеткой, то среди оказавшихся за ней рабочих вскоре появятся плодовитые заместительницы царицы. Значит, царский феромон по воздуху не распространяется. Осы воспринимают его только при контакте с сотами, на которых побывала царица, или с самой царицей. Осы-заместительницы тоже выделяют царский феромон: они подавляют плодовитость остальных ос и стимулируют все виды их трудовой деятельности, восполняя этим утрату настоящей царицы.

Во взаимоотношениях между царицей и рабочими многих видов безжалых пчел мы также находим отчетливые элементы поведения доминирования-подчинения. Пчелы явно «испытывают трепет» перед царицей. Они избегают встреч с ней, уступают дорогу и даже прячутся за ячейки или горшки с провизией при ее приближении. Но иногда рабочие проявляют по отношению к царице некоторые элементы ритуализованной агрессивности. Это выражается в коротких наскоках: пчела, раскрыв челюсти, бросается на царицу и, резко остановившись в нескольких миллиметрах, отпрыгивает от нее. Тут отчетливо видно противоречие между двумя побуждениями: пчела хочет напасть на царицу, но когда приближается, страх пересиливает враждебность. Царица не проявляет никакой агрессивности по отношению к рабочим, но при контактах с ними принимает позу доминирования: приподнимается на передних ножках и постукивает усиками по затылку пчелы, а та пассивно прижимается к поверхности сота, демонстрируя позу подчинения.

Теперь мы можем объяснить и происхождение удивительного ритуала поедания царицей безжалых пчел кормовых яиц рабочих. Вспомним, насколько часто конкурирующие самки шмелей, полистов, галиктов уничтожают чужие яйца. Легко представить себе, что у предков безжалых пчел, едва перешагнувших порог эусоциальности, доминирующая самка поедала яйца подчиненных пчел так же, как это делают сейчас царицы примитивных эусоциальных насекомых. Такое поведение могло бы сохраниться в последующей эволюции, если бы поедание яиц рабочих приобрело какое-то полезное для пчел значение. Это и произошло: яйца рабочих стали для царицы важным источником пищи, ведь безжалые пчелы никогда не кормят царицу изо рта, в ее распоряжении только провизия из ячеек и кормовые яйца. В процессе эволюции первоначальный смысл поедания яиц (стремление отстранить конкурентов от размножения и воспроизвести больше собственного потомства) был утрачен и рабочие стали откладывать бесплодные кормовые яйца. Однако делают они это в ритуальной форме «пред ликом грозного монарха». Попробуем теперь пристально взглянуть на поведение медоносных пчел: не найдется ли в нем следов «давно минувших дней» — остатков доминирования-подчинения? Впервые на их наличие обратил внимание специалистов известный японский исследователь пчел Ш. Сакагами. Вот царица с окружающей ее свитой. Она не проявляет никаких признаков агрессивности или доминирования по отношению к пчелам. Но едва царица отложила очередное яйцо и двинулась дальше, как пчелы сразу же расступаются перед ней, матке не приходится расталкивать их! Свита следует за царицей, а когда она опять остановится, вновь окружает ее кольцом. А как ведут себя пчелы в свите? Они стоят головой к матке совсем близко, но все же не прикасаются к ней. Однако время от времени каждая пчела немного придвигается к матке, дотрагивается усиками до ее тела и опять отстраняется. Как похоже на то, что мы наблюдали в гнезде безжалых пчел! Но только знакомые нам элементы поведения доминирования-подчинения проявляются еле заметно. Можно считать, что это поведение практически исчезло. Как же осуществляет царица репродуктивный контроль в семье медоносных пчел? Конечно, с помощью специального феромона.

Царица медоносных пчел выделяет даже два феромона. Первый является продуктом мандибулярных желез, и химическая природа его известна. Это транс-9-кето-2-деценовая кислота, или просто кетодеценовая кислота. Она давно синтезирована химиками, и испытания показали, что искусственный препарат действует на пчел так же, как и натуральный феромон. Второй феромон выделяет железа Кожевникова, расположенная у матки в основании жала. Химическая природа его пока не известна, но установлено, что полноценным влияние царицы на пчел бывает только при одновременном воздействии этого феромона и кетодеценовой кислоты. Одна синтетическая кетодеценовая кислота не может во всех отношениях заменить матку.

Царские феромоны, воздействуя на рабочих пчел, осуществляют все знакомые нам формы репродуктивного контроля. Они поддерживают бесплодность пчел и стимулируют добывание корма, строительство, выкармливание личинок и все прочие виды деятельности рабочих. Если матку из улья убрать, то уже через 30 минут поведение пчел резко изменяется: снижается фуражировочная активность, пчелы становятся более агрессивными, менее организованными и бездеятельными. Через несколько часов они начинают переделывать некоторые ячейки в маточники и выращивать новых маток на смену утраченной. Значит, присутствие матки препятствовало выведению новых. Это еще одна форма репродуктивного контроля, с которой мы пока не встречались.

Через два-три дня в безматочной семье можно обнаружить небольшое количество откладывающих яйца пчел. Пчеловоды называют их трутовками, ведь из их неоплодотворенных яиц развиваются только трутни. В это время мы можем наблюдать слабую агрессивность между рабочими пчелами; особенно враждебно относятся они к трутовкам, нередко даже убивая их. Как это напоминает вспышку агрессивных столкновений в гнезде галиктов, шмелей или полистов после исчезновения царицы! Но независимо от судьбы трутовок их появление полезно, ведь из их яиц выйдут трутни, которые могут понадобиться для оплодотворения молодой матки.

Каким же образом до каждой из десятков тысяч пчел улья доходит сигнал о том, что матка на месте? Раньше считали, что пчелы свиты поглощают феромоны царицы и передают их другим, пчелам при кормовом обмене. Но пчелы довольно редко облизывают царицу, чаще просто прикасаются к ней усиками. Теперь установлено, что феромоны царицы находятся на всей поверхности ее тела. Время от времени царица чистится: протягивает усики и ножки сквозь челюсти, потирает ножки друг о друга, проводит ими по голове, груди и брюшку. При этом феромон из мандибулярных желез распространяется по ее телу. Кроме того, феромоны царицы являются поверхностно-активными веществами и легко растекаются по ее кутикуле. Когда пчела прикасается к матке усиками, феромоны попадают на них и на другие части тела.

Окружающие царицу пчелы ведут себя очень интересно. Пробыв некоторое время в свите, пчела уходит и, быстро перемещаясь по сотам, вступает в контакты с другими особями. Подобная повышенная «общительность» продолжается около 30 минут, а потом поведение приходит в норму. Этих покидающих свиту пчел называют «посыльные». Их задача — распространение феромона царицы. Посыльные несут на усиках и теле феромоны матки, и встречающиеся с ними пчелы получают сигнал: «Матка на месте, все в порядке». Кроме того, и сама царица ведет довольно подвижный образ жизни. Как показали наблюдения, матка регулярно появляется на всех сотах. Такое ее поведение вместе с деятельностью посыльных обусловливает то, что каждая пчела в семье почти постоянно ощущает запах царицы, хотя и не встречается с ней.

Мы проследили эволюцию репродуктивного контроля царицы на конкретных примерах, начав таким примитивным эусоциальным видом, как диаликтус зефирус, и закончив медоносной пчелой — одной из вершин эволюции социального поведения среди насекомых. Мы видели, что при возникновении эусоциальности разделение на касты обычно основано на доминировании самки-матери, которая с помощью «грубой физической силы» подавляет стремление потомков к размножению и заставляет их быть рабочими. У общественных насекомых, находящихся на промежуточных ступенях эволюции эусоциальности, иерархия доминирования-подчинения создает стабильную социальную структуру, обеспечивает организованность и служит базой для разделения функций. Но у этих насекомых уже появляется вторая форма репродуктивного контроля — посредством царского феромона, — получающая преобладающее развитие у наиболее высокоорганизованных эусоциальных насекомых. Можно сказать, что в процессе эволюции грубые формы тирании сменяются «деликатным деспотизмом», когда при полном отсутствии внешней враждебности рабочие подвергаются «химической стерилизации».

В такой «завуалированной» форме репродуктивный контроль царицы развит и у муравьев. Еще в 1874 г. известный швейцарский мирмеколог О. Форель установил, что рабочие муравьи, лишенные царицы, вскоре начинают откладывать яйца, из которых выходят только самцы. В дальнейшем подавление царицей плодовитости рабочих было обнаружено у множества видов. А в последние 15—20 лет выяснилось, что по крайней мере у некоторых из них ситуация еще сложнее: в присутствии царицы рабочие все-таки откладывают яйца, но это яйца кормовые, идущие в пищу личинкам и царице. Значит, царица не просто препятствует плодовитости рабочих, а «заставляет» их откладывать вместо нормальных яиц кормовые. Сейчас это доказано уже для муравьев родов мирмика, плагиолепис, тапинома, иридомирмекс, атта, экофилла и др. Напрашивается аналогия с безжалыми пчелами, рабочие которых тоже откладывают в присутствии царицы только кормовые яйца. Интересно, что недавно появившиеся из куколок мирмики не реагируют на царицу и откладывают нормальные плодовитые яйца, а когда взрослеют, то переходят на откладку кормовых.

Рабочие многих примитивных понерин способны спариваться, но не делают этого, пока в гнезде есть плодовитая царица. Когда из гнезда австралийского муравья ритидопонера металлика царицу удалили, среди рабочих начались стычки и попытки к спариванию. Эта ситуация весьма напоминает поведение пчел-галиктов.

Репродуктивный контроль царицы муравьев проявляется и в стимулировании активности рабочих. Давно известно, что рабочие без царицы часто пассивны, хуже ухаживают за личинками, не столь агрессивно реагируют на врагов и посторонних муравьев; у них меньше выражено стремление собираться в гнезде группами — нередко они разбредаются, не обращая внимания друг на друга и забрасывая личинок. Царица играет у муравьев, как и у других общественных насекомых, роль организующего начала.

Теперь почти ни у кого уже не вызывает сомнения, что репродуктивный контроль царицы муравьев полностью или в значительной степени обусловлен специальным феромоном. Но пока ни у одного вида этот феромон не выделен и его химическая природа не известна. Мы располагаем только экспериментальными доказательствами того, что феромон есть и находится на теле царицы. Когда цариц муравьев плагиолепис и мономориум ежедневно «купали» в ацетоне, они утрачивали влияние на рабочих, хотя во всех других отношениях их поведение оставалось нормальным и яйца они откладывали. Феромон цариц многих видов очень устойчив. Например, высохший труп царицы муравьев-портных шесть месяцев продолжает «побуждать» рабочих к откладке кормовых яиц!

О способах распространения феромона царицы в гнезде муравьев мы пока тоже знаем немного. У мирмик воздействие царицы не передается, так сказать, «через вторые руки», т. е. через муравьев, контактировавших с ней. Каждый рабочий должен сам периодически встречаться с царицей, чтобы ощущать ее влияние. А вот у огненного муравья доказана возможность опосредованной передачи феромона.

Долгое время ученые полагали, что у муравьев отсутствуют даже следы доминирования-подчинения. Но более внимательные специальные наблюдения теперь показали, что это не так. Сначала доминирование было обнаружено при совместной закладке гнезда. В группе самок-основательниц формируется настоящая линейная иерархия, как в гнезде полистов. Открытых выражений агрессивности обычно нет, и самки ограничиваются только демонстрациями, но после появления рабочих враждебность нередко усиливается, что ведет к постепенному устранению всех излишних цариц и установлению моногенности.

Иерархия существует и среди цариц в полигинной колонии рыжей мирмики. Доминирующие царицы обычно располагаются каждая в своей камере на пакетах с яйцами и молодыми личинками. Подчиненные царицы, напротив, все время слоняются по гнезду. Когда такая царица забредет в камеру к доминирующей, между ними происходит стычка с толчками и укусами. При этом доминирующая царица приподнимается над подчиненной и постукивает ее передними ногами и усиками. В результате подчиненная царица всегда ретируется. Как похоже все это на поведение доминирования у примитивных эусоциальных видов, даже позы почти такие же!

Наконец, иерархия была обнаружена и среди рабочих муравьев. В небольшой семье муравья-рабовладельца харпагоксенуса американского, состоящей из царицы, двух десятков рабочих харпагоксенуса и около сотни рабов — муравьев рода лептоторакс, американцы Н. Фрэнке и Е. Сковелл выявили линейную иерархию среди хозяев гнезда. Наивысший ранг имеет царица, а все рабочие занимают определенные ранги ниже ее. При встрече более старший муравей приподнимается на передних ножках и начинает барабанить усиками по голове и груди подчиненного, а тот прижимается к земле, принимая позу смирения. Иногда при сильнее выраженной агрессивности доминирующий муравей даже становится передними ногами на голову или грудь подчиненного. Чем выше ранг муравья-рабовладельца, тем чаще ему перепадает пища от рабов. Царице же достается поистине «львиная доля». Полученной от рабов пищей рабовладельцы между собой не делятся, но царицу кормят, причем тем чаще, чем выше их иерархическое положение. Царица хорошо осведомлена о месте своих подчиненных в «табеле о рангах» и выпрашивает корм преимущественно у муравьев более старших рангов.

Очень сходное поведение энтомолог из США Б. Коул наблюдал и в небольших колониях некоторых видов рода лептоторакс. Когда муравьи обменивались между собой кормом, то подчиненный всегда передавал пищу доминирующему, но не наоборот. Рабочие старших рангов оставались в гнезде, посвящая свое время кормлению царицы и личинок, а низкоранговые муравьи занимались в основном добыванием корма. С такой ситуацией мы уже встречались у ос-веспин.

У муравьев с высокой численностью рабочих в колонии и более сложным поведением подобных форм доминирования пока не найдено. Но присмотримся к тому, как распределяется принесенный в гнездо корм среди муравьев. Фуражиры отдают его так называемым гнездовым рабочим, а те — нянькам, выкармливающим личинок и ухаживающим за царицей. Примерно то же наблюдается у медоносных или безжалых пчел и других высокоорганизованных эусоциальных видов. Не правда ли, это похоже на путь пищи от низкоранговых фуражиров к рабочим с более высоким социальным статусом у полистов или веспин? Отличие в том, что у муравьев и пчел передача корма не сопровождается позами доминирования-подчинения. Но, может быть, они уже утрачены и функциональная иерархия (фуражиры — гнездовые рабочие — няньки — царица) возникла на основе иерархии доминирования, существовавшей у далеких предков пчел и муравьев? Это представляется весьма вероятным.

Десять лет назад московский мирмеколог А. А. Захаров описал неизвестную ранее форму иерархии у рыжих лесных муравьев. Он проводил наблюдения в лабораторных формикариях за группами, состоявшими из царицы и 25 рабочих. Чтобы узнавать их, у всех были цветные метки. Оказалось, что каждому муравью в группе в зависимости от участия в фуражировке можно присвоить определенный ранг, который тем выше, чем больше времени муравей проводит на «арене», т. е. на огороженной площадке вне гнезда, и чем реже приближается к царице. Среди 25 муравьев лишь несколько были постоянными фуражирами и не допускали на «арену» остальных обитателей формикария. У фуражиров иерархия была особенно отчетливой и линейной. Рабочий с наиболее высоким рангом бывал на «арене» чаще других, первым атаковал предложенную муравьям добычу, нередко даже отнимал ношу у прочих фуражиров и сам относил ее в гнездо. Высокоранговые муравьи проявляли некоторую агрессивность к «младшим по званию», старались не допустить их на «арену». Регулярно Захаров наблюдал своеобразные «турниры», когда два муравья долго толкали друг друга, пытаясь схватить челюстями за голову. В конце концов это обычно удавалось «более старшему» и он уносил побежденного в гнездо, откуда тот еще долго не показывался. Когда экспериментатор добавлял в группу новых муравьев или удалял рабочих высокого ранга, начинались активное «выяснение отношений» и конкуренция за возможность занять ранг повыше. Но вскоре иерархия опять устанавливалась и отношения в группе стабилизировались.

Пока трудно сказать, почему «служебная лестница» рыжих лесных муравьев повернута на 180° по сравнению с лептотораксами или харпагоксенусами, по какой причине у первых фуражиры обладают наивысшими рангами, а у вторых ими являются низкоранговые рабочие. Возможно, что мы просто слишком мало об этом знаем. Ведь в наблюдениях Захарова на взаимоотношения между муравьями-няньками специального внимания не обращалось (да и личинок в гнездах не было), а у лептотораксов и харпагоксенусов, наоборот, мало изучено поведение фуражиров. Загадки социальной иерархии у муравьев ждут новых исследований.

Репродуктивный контроль хорошо развит и у термитов. Но здесь его осуществляет не только царица, но и царь. Рабочие и солдаты термитов обладают настолько недоразвитыми половыми органами, что абсолютно неспособны реализовать функцию размножения. Постоянно поддерживать их бесплодность нет никакой необходимости, и поэтому основная роль выделяемых царской парой феромонов — регуляция процессов развития насекомых различных каст.

Поведение доминирования совершенно неизвестно среди термитов. Говорит ли это о том, что их предки стали эусоциальными без участия механизмов доминирования-подчинения? На такой вопрос пока трудно ответить. Факты, полученные учеными в самые последние годы, позволяют несколько по-новому взглянуть на поведение термитов. В гнездах желтошеего термита и американского вида калотермитид — птеротермес окциденталис — найдены нимфы с поврежденными крыловыми зачатками. Оказалось, что это результат укусов рабочих термитов! Зачем же они кусают нимф? Дело в том, что такие нимфы уже не могут стать плодовитыми крылатыми и превращаются в рабочих или солдат. Значит, когда рабочие нападают на нимф и прокусывают их крыловые зачатки, этим они препятствуют развитию в гнезде слишком большого количества крылатых. Трудно не заметить здесь аналогии с общественными перепончатокрылыми, например с рабочими мирмик, которых присутствие царицы побуждает кусать самых крупных личинок, лишая тем самым их возможности развиться в крылатых самок. Подробнее мы поговорим об этом немного позже.

Нередки среди термитов и иные формы агрессивности. Так, замещающие самки и самцы обычно весьма враждебно настроены к другим плодовитым насекомым того же пола и дерутся с ними «не на жизнь, а на смерть». Рабочие термиты тоже часто безжалостно устраняют излишних заместителей. Все эти факты позволяют предполагать, что у предков термитов поведение доминирования-подчинения было хорошо развито и они не являются в этом отношении исключением среди общественных насекомых.

КАСТЫ И РАЗДЕЛЕНИЕ ТРУДА

Какую удивительную картину представляют нам эти общества насекомых! Ничего подобного не встречаем мы среди высших животных. Бесспорно, у некоторых млекопитающих и птиц замечается стремление к общественности, они соединяются вместе для постройки общего жилища... но принцип разделения труда, специализация отдельных классов на определенных видах работы встречается помимо насекомых только в человеческом обществе, и то на известной ступени цивилизации. Г. У. Бейтс. Натуралист на реке Амазонке

 

 

 

 

 

 

 

Возникновение эусоциальности знаменуется разделением насекомых в колонии на касты — плодовитую и бесплодную. Первоначально различия между ними затрагивают только функцию размножения. У наиболее примитивных по социальной организации пчел-аллодапин, некоторых галиктов, ос-стеногастрин насекомые обеих каст одинаковы по размерам и строению тела. По мере углубления и совершенствования разделения функций появляются и усиливаются различия в строении тела между насекомыми разных каст.

55. Один из наиболее выраженных случаев кастового диморфизма  среди ос-полибий (по Г. Эвансу и М. Вест-Эберхард, 1970 г.).

1 — царица; 2 — рабочий бразильской осы стелополибия флавипеннис.

Плодовитые самки ос-полистов и большинства полибий лишь в среднем крупнее рабочих, и между ними существуют все переходные формы. Среди ос только у некоторых полибий и всех веспин появился полный кастовый диморфизм, когда промежуточных между двумя кастами особей нет. Такая ситуация характерна для высокоорганизованных общественных насекомых.

Среди шмелей мы находим все этапы эволюции кастового диморфизма. Он отсутствует у лесного, малого каменного, мохового, полевого, садового шмелей; царицы этих видов лишь в среднем крупнее рабочих. У городского шмеля промежуточные между кастами особи есть во многих, но не во всех семьях. Полный кастовый диморфизм типичен для каменного, лугового подземного и в наибольшей степени для земляного и обыкновенного шмелей — царица этих видов значительно крупнее рабочих. В общем для шмелей характерна закономерность, отмеченная впервые еще Ф. Слейденом: кастовые различия менее всего выражены у карманщиков, а некарманщиков, как правило, отличает полный диморфизм каст.

У примитивных муравьев и термитов размеры плодовитых и бесплодных особей нередко почти одинаковы, но они хорошо различаются по наличию или отсутствию крыльев, глазков, окраске и другим признакам, т. е. кастовый диморфизм всегда налицо. У продвинутых видов различия между кастами бывают весьма внушительными, что мы уже иллюстрировали.

Возникновение и усиление кастового диморфизма является следствием углубления функциональных различий между кастами. У наиболее примитивных общественных насекомых царица отличается от рабочих в основном тем, что откладывает яйца и препятствует размножению других самок. Царицы галиктов, полистов, шмелей участвуют в кормлении личинок, строительстве, защите гнезда и даже вылетают иногда за кормом. В эволюции происходит постепенная специализация плодовитой касты: функции цариц мало-помалу ограничиваются размножением и выделением феромонов, управляющих поведением рабочих. Такую эволюционную тенденцию можно проследить почти в любой группе общественных насекомых.

У муравьев мирмеций, амблиопон и прочих наиболее примитивных понерин царицы ведут себя в гнезде во многом сходно с рабочими: ухаживают за расплодом, занимаются «туалетом» других особей, обрабатывают принесенную добычу, участвуют в кормовом обмене, причем нередко не только получают, но и отдают пищу, иногда они даже выходят из гнезда в качестве фуражиров. Почти столь же разнообразно может быть поведение цариц у видов тех родов высших муравьев (маника, мирмика, мирмецина, лептоторакс и др.), для которых характерны слабые различия между кастами. У большинства же видов царица совсем не участвует или участвует незначительно в тех делах, которыми заняты рабочие, и уж, конечно, никогда не выходит из гнезда. Но, так сказать, в молодости царицы муравьев обычно умеют и строить, и кормить личинок, и помогать другим особям выбираться из куколок — они делают все это при основании новых гнезд. Затем, когда в гнезде появляется достаточно рабочих, царица «забывает» эти навыки и сосредоточивается на своей основной функции — размножении. Можно сказать, что у таких видов имеет местовозрастная функциональная специализация плодовитой касты. Это же явление характерно для термитов и в меньшей степени для ос и шмелей.

Царицы размножающихся роением медоносных и безжалых пчел необратимо утратили разнообразие поведения и «многогранность» своих предков: они никогда не строят, не ухаживают за расплодом, не кормят и не облизывают других насекомых; функции их ограничены откладкой яиц, питанием и воздействием на рабочих через выделяемые феромоны; один или несколько раз в жизни они участвуют в роении и совершают брачные полеты. Перед нами яркий пример доведенной почти до предела специализации поведения плодовитой касты.

Итак, на основе первоначального разделения функций между двумя кастами в эволюции появляются и углубляются поведенческие и морфологические различия между ними, насекомые разных каст становятся все более непохожими друг на друга. Это приводит к возникновению так называемого социального полиморфизма, т. е. наличию в колонии морфологически четко различающихся особей. У множества общественных насекомых он сводится к кастовому диморфизму. Но нередко полиморфизм приобретает более сложный характер, поскольку морфологически разные формы появляются в пределах одной касты.

Только у немногих видов этот процесс затрагивает плодовитую касту. В колониях термитов иногда могут одновременно встречаться адультоидные, нимфоидные и эргатоидные производители; функции их одинаковы, различно лишь происхождение и строение тела. В гнездах муравьев рода мирмика наряду с нормальными царицами изредка попадаются так называемые микрогины — царицы обычного строения, но примерно такого же размера, как рабочие. В гнезде морщинистой мирмики могут быть либо нормальные царицы, либо микрогины. Эти миниатюрные самки не способны в одиночку основывать новые гнезда, и поэтому колонии с микрогинами размножаются отделением отводков. У рыжей мирмики микрогины могут жить только вместе с нормальными царицами. В последнее время появились доказательства того, что микрогины — результат наследственной аномалии. Довольно загадочны также причины появления эргатоидных, т. е. имеющих облик рабочих, цариц у некоторых видов муравьев. Значительно чаще полиморфизм развивается внутри бесплодной касты, что мы рассмотрим немного ниже.

Разделение труда, или функций, у общественных насекомых получило название «полиэтизм». Различие в поведении цариц и рабочих — это кастовый полиэтизм. Но формы разделения труда между насекомыми бесплодной касты гораздо разнообразнее. Наблюдая за их поведением, мы можем выделить так называемыеполиэтические, или функциональные, группы, хорошо различающиеся по «обязанностям» в гнезде и вне его. Например, среди рабочих муравья-понерины эктатомма руидум исследователи выделили пять функциональных групп: муравьи-няньки, посвящающие значительное время уходу за личинками; няньки, ухаживающие в основном за куколками; малоактивные муравьи, являющиеся резервом рабочей силы; рабочие-сторожа, специализирующиеся на охране гнезда; и рабочие-фуражиры. Поведение каждого муравья (а все они имели индивидуальные метки) было стабильным и четко укладывалось в рамки этих полиэтических групп.

Еще один пример. В сооружении гнезда обитающих в тропических лесах Малайзии муравьев-ткачей (кампонотусы гомбаки и тексенс) участвуют три группы строителей. Рабочие первой группы приносят личинок и, удерживая челюстями поперек туловища, постукивают их усиками, а личинки, быстро двигая головой и передней частью тела, выплетают из шелковых нитей стенку павильона — так называют это гнездо. Муравьи второй группы притаскивают песчинки, мелкие кусочки листьев, древесины и плотно прижимают их к стенке; эти частицы тоже вплетаются в гнездо, что повышает его прочность. На каждого муравья с прядущей личинкой приходится в среднем два приносящих строительный материал. Почти в пять раз больше муравьев составляет третью группу. Они челюстями и передними ногами тщательно утрамбовывают стенку и вплетаемые в нее крупицы. В результате шелковая поверхность становится очень гладкой и крепкой.

Разделение труда у общественных насекомых может проявляться в двух формах. Первая — это расчленение задач, когда весь «трудовой процесс» разделен на ряд операций, которые выполняют последовательно разные насекомые, но рабочие при этом равноценны и в то или иное время могут быть заняты любой операцией. Например, весь процесс сооружения ячейки и снабжения ее провизией разделен у пчел-галиктов на ряд этапов. При этом одни пчелы строят ячейку, другие приносят пыльцу и нектар, третьи оформляют пыльцевой хлебец. Однако каждая пчела регулярно меняет род своей деятельности: она то вылетает за кормом, то становится «землекопом», то «булочником», изготавливающим хлебцы. Получается, что разделение труда существует, но любая пчела остается мастером на все руки. Такая форма организации работ у общественных насекомых, очень распространена.

Если проследить за поведением отдельных медоносных пчел в улье, то можно убедиться, что в течение дня каждая из них чистит ячейки, кормит личинок, строит, запечатывает ячейки крышечками, принимает нектар и перерабатывает его в мед, утрамбовывает запасы пыльцы в ячейках и т. д. Все эти занятия сменяют друг друга без особого порядка круглые сутки. У многих видов ос-веспин рабочие еще более «многогранны». В продолжение одного дня они могут заниматься совершенно разными делами — от кормления личинок и царицы до фуражировки и строительства.

Вторая форма разделения труда — функциональная специализация, когда группы насекомых выполняют лишь вполне определенный набор операций. Функциональная специализация, конечно, невозможна без расчленения задач, но, как мы только что видели, последнее само по себе не предполагает обязательной функциональной специализации насекомых. Выполнение рабочим определенных функций может иметь различную продолжительность — от нескольких дней до многих недель и месяцев — и даже бывает пожизненным. Как же происходит подобная специализация? Известен ряд факторов, могущих служить основой разделения функций. В соответствии с ними выделяют три типа полиэтизма рабочих особей.

Морфологический, или размерный, полиэтизм может существовать, когда рабочие различаются по строению или размерам тела. У общественных пчел и ос такая изменчивость обычно невелика. Поэтому и размерный полиэтизм играет у них очень скромную роль. У ос-веспин рабочие покрупнее в среднем чаще заняты фуражировкой, а осы помельче больше времени проводят в гнезде. Сходна картина у шмелей. Но у многих их видов рабочие изменчивее по размерам, чем у ос, поэтому и размерный полиэтизм выражен у них отчетливее. Мелкие рабочие шмели обычно гораздо реже покидают гнездо, чем их более крупные собратья. А с увеличением числа рабочих в гнезде шмели-крошки полностью посвящают себя внутригнездовым заботам.

Рабочие многих видов муравьев обладают незначительной размерной изменчивостью, в таких случаях морфологический полиэтизм практически не выражен. Но все же гораздо больше муравьев, у которых рабочие сильно варьируют по размерам тела. И тем не менее было бы ошибкой думать, что у всех таких видов существует морфологический полиэтизм. Например, у бегунков рабочие могут различаться по размерам почти в два раза, но выполняют фактически одинаковые функции. Однако такая ситуация достаточно редко встречается среди муравьев, и у большинства видов размерный полиэтизм есть. Но характер его может быть очень неодинаковым в зависимости от вида.

У рыжих лесных муравьев внутригнездовые муравьи (няньки и др.) в среднем немного крупнее работающих вне гнезда. Это происходит потому, что рабочие покрупнее имеют тенденцию начинать деятельность вне гнезда в более старшем возрасте, чем муравьи помельче. Значит, размер муравья влияет на возрастную смену функций, о которой мы еще будем говорить.

Среди муравьев, работающих вне гнезда, в среднем самые мелкие являются сборщиками пади тлей, более крупные — это охотники, и самые крупные приносят в гнездо строительный материал. Подчеркнем, что эти три полиэтические группы отличаются только по средним размерам, включая и маленьких, и крупных рабочих, но в разном количестве. Так что по величине тела конкретного муравья невозможно узнать его функцию. Размер муравья определяет лишь вероятность выполнения им той или иной роли, и функциональная специализация находится под контролем еще и других факторов.

Довольно велика изменчивость размеров рабочих у кампонотусов. У европейского муравья-древоточца самые мелкие в среднем особи — это няньки; рабочие промежуточных размеров — охотники, доставляющие добычу в гнездо, а самые крупные муравьи преобладают среди защитников гнезда при возникновении опасности. У других видов этого рода картина в общем сходная, но самые крупные рабочие не всегда являются активными защитниками гнезда: у некоторых видов (кампонотусы пенсильванский, модок) они в основном заняты доставкой в гнездо пади, собираемой мелкими муравьями.

В гнездах муравьев, сохраняющих запасы сладкой пищи в зобиках, эту функцию выполняют всегда наиболее крупные рабочие. Так бывает и у видов с еще незначительно специализированными «хранителями меда» (проформики, некоторые формики и катаглифисы), и у настоящих медовых муравьев. Когда из гнезда медового муравья удалили все «медовые бочки», то вскоре начали появляться новые. При этом оказалось, что в них превращались наиболее крупные из оставшихся в гнезде муравьев.

Особенно развит морфологический полиэтизм у тех муравьев, рабочие которых не только достаточно изменчивы по размерам, но и значительно различаются по строению тела в зависимости от величины. Так бывает в случае неравномерного роста, когда при увеличении размеров тела его пропорции меняются. По существу, рост большинства организмов, в том числе и человека (вспомните, насколько различны пропорции тела у новорожденного малыша и взрослого человека), не равномерен. Таков же рост подавляющего числа насекомых, но только он происходит на стадии личинки, и вышедшее из куколки насекомое обладает уже окончательными пропорциями и строением тела. У многих муравьев рост гораздо более неравномерный, чем у основной массы необщественных насекомых. Это приводит к тому, что муравьи разных размеров настолько существенно отличаются друг от друга, что их стоило бы отнести к разным видам, если бы не было известно, что они живут в одном гнезде. В таких случаях в пределах касты рабочих выделяют подкасты.

Чрезвычайно изменчивы по размерам, рабочие листорезов атта. Ширина головы самых мелких из них всего около 0,65мм, а наиболее крупных — почти 4 мм. При этом чем крупнее муравей, тем мощнее по сравнению с размерами тела его голова, массивнее челюсти, длиннее их зубчики. Самые крупные рабочие имеют громадную сердцевидную голову, основную часть объема которой занимают мощные мышцы, приводящие в движение внушительные челюсти. Такое непропорциональное увеличение головы у рабочих-исполинов как раз и вызвано необходимостью максимально усилить их челюсти. Однако частотное распределение рабочих атта по размерам непрерывное; это означает, что мы можем найти муравьев любых размеров — от самых мелких до наиболее крупных, а пропорции и строение их тела меняются при увеличении размеров постепенно. Больше всего в гнездах рабочих средних размеров, с шириной головы от 1 до 2 мм. Такое частотное распределение называется одновершинным.

Наблюдения за поведением листорезов позволили выделить среди рабочих четыре функциональные группы. Самые мелкие муравьи являются няньками или ухаживают за грибными садами, рабочие покрупнее занимаются разнообразными делами внутри гнезда, еще более крупные становятся землекопами или фуражирами, срезающими листья, ну, а самые крупноголовые муравьи — это солдаты, защитники гнезда и фуражировочных дорог. Между подкастами не существует резких переходов, и рабочие промежуточных размеров могут относиться либо к той, либо к другой полиэтической группе. Размер тела влияет на выбор муравьями рода деятельности и внутри подкаст. Например, средние размеры муравьев, срезающих и приносящих в гнездо листья, больше, чем у тех, что разрезают их на куски в гнезде, а последние в среднем крупнее особей, занятых вторичной обработкой — пережевыванием частичек листьев; немного мельче муравьи, укладывающие эти частички в грибные сады, еще мельче те, что высевают грибные гифы, и самые маленькие в среднем рабочие ухаживают за прорастающей грибницей.

У всеядного огненного муравья, по наблюдениям Э. Вильсона, самые мелкие рабочие в основном являются няньками, а рабочие среднего размера и особенно самые крупные — строителями и фуражирами. Мелкие рабочие могут выполнять практически любые функции, и их поведенческий репертуар, как выражаются специалисты, шире, чем у средних и крупных муравьев, которые более специализированы. У другого вида этого же рода — соленопсис гемината, специализированного на питании преимущественно семенами, полиморфизм рабочих выражен значительно ярче: крупные муравьи обладают большой головой с мощными лишенными зубчиков челюстями, а промежуточных между крупными и средними рабочих мало: частотное распределение их по размерам становится двувершинным, оставаясь при этом непрерывным. Поведенческий репертуар крупноголовых рабочих очень беден; они заняты исключительно пережевыванием семян, доставляемых в гнездо другими муравьями. Рабочие среднего размера тоже могут пережевывать семена, а мелкие муравьи никогда этого не делают. Таким образом, мы видим, что по мере усиления полиморфизма рабочих углубляется функциональная специализация подкаст. У муравьев-портных мы наблюдаем уже практически полный диморфизм рабочих: промежуточных по величине тела муравьев в семье очень немного. Функции двух подкаст у этих муравьев почти не перекрываются. Крупные рабочие добывают львиную долю корма и выполняют самую трудоемкую операцию при строительстве гнезда — притягивают друг к другу листья; они никогда не ухаживают за личинками и царицей. Мелкие рабочие — это прежде всего няньки, лишь единицы выходят из гнезда за пищей; при строительстве они приносят личинок и сшивают с их помощью листья, стянутые крупными муравьями.

56. Полиморфизм муравья феидоле инстабилис, имеющего рабочих всех  размеров (непрерывное частотное распределение) (по В. Вилеру, 1910 г.)

1 — крупный рабочий (солдат); 2, 3 — средние рабочие; 4 — мелкий рабочий; 5 — царица; 6 — самец.

Гораздо реже, чем виды с вариабельными по размерам и полиморфными рабочими при непрерывном одно- или двух- и даже многовершинном частотном их распределении, встречаются среди муравьев виды с прерывистым распределением, т. е. с полным диморфизмом рабочих. Они есть не более чем в 15 родах муравьев. Наиболее известный пример диморфизма — распространенный по всей Земле, тропический по происхождению род феидоле. У всех феидоле солдаты с массивной головой и мощными челюстями, промежуточные между рабочими и солдатами по размерам и строению тела муравьи сохраняются лишь у некоторых видов, а для прочих характерен полный диморфизм. Солдаты обитающего в Европе и Азии феидоле паллидула и многих других видов выходят из гнезда за кормом вместе с рабочими. Они расчленяют и транспортируют крупную добычу, перемалывают собранные зерна, а также являются основными защитниками гнезда. У видов, которые зернами не питаются, например у обитающего на юге Приморского края феидоле фервида, солдаты помимо защиты гнезда выполняют еще одну функцию — сохраняют в зобиках жидкий корм. Подобная же специализация характерна для солдат родов олигомирмекс и эребомирма, относящихся, как и феидоле, к мирмицинам.

Чрезвычайно интересны солдаты пробкоголового муравья. Передняя часть их головы почти совершенно плоская и имеет очень твердую кутикулу. Муравьи эти поселяются в древесине, и основная задача их солдат — закрывать головами выходы из гнезда. Голова солдата играет роль живой пробки: сам он сидит внутри, а плоская часть головы вместе с челюстями находится вровень с краями отверстия, как щит. Попробуй сунься — не пройдешь! Но когда к входу подбегает рабочий муравей (у него в отличие от солдата нормальная форма головы) из этого же муравейника, он прикасается усиками к голове солдата, и тот в ответ на «пароль» отступает в глубь гнезда, пропуская своего собрата. Подобные же солдаты-блокировщики входов есть и у тропических мирмицин родов паракриптоцерус и закриптоцерус. Солдаты-пробки ничем другим не занимаются и никогда не покидают гнезда. Это пример чрезвычайно узкой специализации поведения. Кроме упомянутых выше полный диморфизм рабочих известен в родах мономориум, соленопсис, феидологетон, проформика, псевдолазиус.

Очень разнообразны солдаты термитов. У всех видов они выполняют единственную функцию — защищают гнездо, поэтому их поведенческий репертуар крайне беден. При возникновении опасности солдаты устремляются к поврежденным участкам гнезда и занимают круговую оборону или же просто высовывают головы из разломов и отверстий наружу. Солдат приподнимается на передних ножках и поводит из стороны в сторону головой с раскрытыми челюстями, иногда он покачивается на ножках вперед-назад. Как только солдата касается тело врага, он

57. Защита гнезда солдатами европейского пробкоголового муравья (по Дж. Жабо-Патай, 1928 г.).

1 — рабочий муравей прикасается усиками к голове солдата, закрывающего изнутри вход в гнездо, чтобы тот пропустил его; 2 — голова солдата с уплощенной передней частью; 3 — вид снаружи входа, «запечатанного» головой солдата; 4 — несколько солдат, закрывающих головами широкий вход в гнездо.

впивается в него мертвой хваткой. На что-либо более «интеллектуальное» эти ограниченные создания не способны. Фактически солдаты в колонии термитов действуют так же, как стрекательные клетки гидры или медузы, — срабатывают в момент прикосновения к ним тела врага, вот и все! Но даже в своем единственном занятии — защите гнезда — солдаты эффективны только при встрече с достаточно крупными врагами, в первую очередь позвоночными животными. Мелкие же муравьи, например, легко проникают в разрушенное гнездо, минуя солдат, которые их не замечают. В борьбу с такими врагами вступают рабочие термиты.

58. Полиморфизм солдат у гриборазводящего термита акантотермес акантоторакс (по П. Грассе, 1949 г.).

Между тремя размерными группами солдат переходных форм

Солдаты большинства термитов имеют челюсти с режущими зубчиками по краю. Еще эффективнее в борьбе с врагами-позвоночными солдаты с колющими серповидными челюстями, лишенными зубцов (роды акантотермес, макротермес, синтермес, термес). Эти челюсти вонзаются в тело врага так глубоко, что концы их смыкаются и укус очень болезнен. Кроме того, избавиться от солдата можно, только разорвав его на части и вынув обе челюсти по очереди! Недаром местное население в тропиках издавна использовало солдат с серповидными челюстями для сшивания ран. К сближенным краям раны подносят солдата, и он впивается в них челюстями. Затем брюшко солдата отрывают, а голова его остается на ране, как хирургическая скрепка. Такие же серповидные челюсти у солдат американских муравьев-кочевников (лабидус, эцитон) и многих муравьев-рабовладельцев.

59. Голова термита перикапритермес аппелланс с щелкающими челюстями (по П. Грассе, 1949 г.)

Удивительны солдаты со щелкающими челюстями. Мандибулы их асимметричны и налегают друг на друга. Солдат может щелкать ими наподобие того, как мы щелкаем большим и средним пальцами руки. При этом одна из челюстей с силой опускается вниз, и если солдат находится на теле врага, тот получает очень чувствительный удар. Такие солдаты легко проламывают хитиновый панцирь крупных насекомых и причиняют боль позвоночным животным. А кроме того, ударяя челюстями по земле, солдаты отпрыгивают на несколько сантиметров назад.

Среди суходревесных термитов у многих видов рода криптотермес есть солдаты-блокировщики. Своей крупной, почти цилиндрической головой с уплощенной передней частью и очень маленькими челюстями они, как пробкой, закрывают ходы и галереи, не допуская посторонних в поврежденное гнездо. Удивительно сходный с некоторыми муравьями, но самостоятельно возникший в эволюции способ защиты! Наконец солдаты целого ряда термитов борются с врагами настоящим химическим оружием. О том, как это происходит, мы расскажем в пятом разделе.

Рабочие и солдаты множества видов термитов могут быть разного размера, что связано с неодинаковым числом пройденных ими возрастов или с полом. В таких случаях функции термитов разного размера обычно существенно различаются. У термитов-грибоводов фуражируют преимущественно крупные рабочие (самцы), а мелкие рабочие (самки) трудятся внутри гнезда. У носачей рода назутитермес повреждения гнезда ремонтируют только крупные рабочие (самки), а в фуражировке участвуют обе категории рабочих. Многочисленные в гнезде носачей мелкие солдаты (самцы) являются основными защитниками, а присутствующие в значительно меньшем количестве крупные солдаты (самки) играют роль «сигнальщиков». При возникновении опасности они устремляются в глубь гнезда и мобилизуют мелких солдат на оборону, но сами в сражении с врагами не участвуют.

Вторым способом разделения труда является возрастной полиэтизм — смена функций во времени, связанная с возрастом особи. У наиболее примитивных общественных насекомых такой полиэтизм обыкновенно развит слабо или совсем не выражен. Молодые пчелы-галикты первые дни своей жизни нередко посвящают охране входа в гнездо, а затем занимаются строительством и фуражировкой. У ос-полистов и шмелей возрастной полиэтизм практически отсутствует. Среди ос-веспин он выражен в различной степени в зависимости от вида. Рабочие обыкновенной и германской ос, восточного шершня и других видов приступают к трудовой деятельности со строительства, через несколько дней к нему добавляется кормление личинок, а затем осы начинают вылетать из гнезда за кормом и строительным материалом. Таким образом, с возрастом у осы поведенческий репертуар расширяется.

Все высокоорганизованные общественные насекомые обладают хорошо выраженным возрастным полиэтизмом. Впервые он был описан у медоносной пчелы Ч. Батлером еще в 1609г.: «Молодые пчелы, как наиболее сильные и здоровые, несут наибольшее бремя, поскольку они не только работают вне улья, но и денно и нощно приглядывают за всем в доме и охраняют его. При необходимости они рискуют своими жизнями при защите гнезда, они изгоняют трутней и сражаются с другими пчелами и осами, набрасываются со своими жалами на всякого, кто потревожит их, они выносят своих мертвецов наружу, чтобы похоронить их, и выполняют все другие обязанности. Но работа старых пчел — это лишь сбор пищи, который они никогда не прекращают до тех пор, пока крылья еще могут носить их, и когда они перестают работать, они также перестают и есть, вот какими врагами праздности они являются»[9]. В дальнейшем многие ученые наблюдали возрастные изменения в поведении пчел, но детально это явление было исследовано в середине нашего века немецким энтомологом М. Линдауэром.

Первые 1—2 дня своей жизни молодая пчела бездеятельна. У нее начинают быстро развиваться кормовые и восковые железы. Отправным пунктом ее трудовой карьеры является чистка ячеек, а с 3—4-го дня жизни она активно включается во все события, происходящие в улье, и выполняет самые различные функции без особого порядка. Кормит личинок пчела примерно до 15-го дня своей жизни, в это время у нее как раз интенсивно работают кормовые железы. Выделять воск пчела начинает с 4— 5-го дня, после 15-го восковые железы постепенно дегенерируют и пчела перестает строить. Вылетают из улья пчелы уже на 4— 5-й день, но пока совершают лишь ориентировочные облеты, знакомятся со своим домом снаружи. Позже они выносят из гнезда трупы пчел и другой мусор. Такие вылеты составляют незначительные эпизоды в жизни ульевой пчелы, загруженной прежде всего делами внутри гнезда. Но вот в возрасте 15—20 дней пчела вдруг бросает почти все свои прежние занятия и становится сборщицей. Отныне и до конца своей недолгой жизни она будет приносить корм для семьи. Лишь немногие пчелы этого возраста продолжают вентилировать улей или стоять на страже возле летка.

Возрастная смена функций у безжалых пчел осуществляется примерно так же. Но продолжительность жизни их рабочих почти в два раза больше, чем у медоносной пчелы. Поэтому и переход пчелы в сборщицы приходится на более поздний возраст. У некоторых видов безжалых пчел (род гипотригона) окраска брюшка с возрастом темнеет, что позволяет хорошо различать приблизительно пять возрастных групп.

Изменение поведения муравьев с возрастом впервые наблюдал еще О. Форель в конце прошлого столетия. В середине нашего века возрастной полиэтизм был подробно изучен на примере рыжих лесных муравьев немецким исследователем Д. Отто и видов рода мирмика англичанином Дж. Уэйром, а затем еще и на других муравьях. Оказалось, что у примитивных амблиопон этот способ разделения труда отсутствует: молодые муравьи сразу же начинают заниматься всеми делами, в том числе и добывать корм. Но у других понерин и мирмеций возрастной полиэтизм уже существует.

Общая схема возрастной смены функций у всех видов муравьев примерно одинакова и сходна с таковой у пчел. Значительную часть жизни муравьи проводят в гнезде. Вначале они являются няньками — ухаживают за расплодом и царицей. Именно в это время у них хорошо функционируют кормовые железы и яичники, в которых развиваются кормовые яйца. Рабочие постарше — так называемые гнездовые муравьи — занимаются различными делами внутри муравейника, кроме тех, что выполняют няньки, или же пассивно ожидают «приглашения» на какую-нибудь работу от других рабочих. Наконец самые старшие муравьи переходят к деятельности вне гнезда и становятся охотниками, строителями, сборщиками пади. Это совершается у рыжих лесных муравьев в возрасте 1,5—2 месяца, но срок может сильно сдвигаться в ту или иную сторону в зависимости от ряда обстоятельств, которые мы рассмотрим чуть позже. Остаток своей жизни муравьи-«ветераны» проводят на куполе гнезда в роли так называемых «наблюдателей», первыми замечающих приближение опасности. Впервые наблюдателей обнаружил советский энтомолог П. И. Мариковский.

С возрастом у муравьев происходит ряд изменений: хитиновые покровы тела постепенно все более темнеют, зубчики на челюстях, стираясь, становятся тупыми; меняются и некоторые черты «характера». Молодые муравьи-няньки очень пугливы и совсем не агрессивны. Когда возникает опасность, они начинают уносить куколок и личинок и сами скрываются. Гнездовые рабочие не такие робкие и не прячутся, они уносят расплод, но редко проявляют заметную враждебность. Самые старшие муравьи-фуражиры очень агрессивны и первыми бросаются на врага.

Возрастной полиэтизм развит и у термитов. Он довольно хорошо исследован москвичом К. С. Шатовым на примере большого закаспийского термита. Рабочие этого вида имеют восемь возрастов, различающихся по размерам тела. Самые молодые (первый — третий возрасты) являются няньками, ухаживают за яйцами и личинками. В свиту царской пары входят рабочие второго-третьего возрастов. Каста грумов, облизывающих других термитов, состоит из особей второго — четвертого возрастов. Более старшие термиты становятся фуражирами или водоносами. Водоносы — это рабочие в основном четвертых — шестых возрастов; они опускаются за водой в глубокие вертикальные ходы и отдают ее термитам в гнезде и фуражирам, которым она нужна для строительства фуражировочных тоннелей и лепки. Самые старшие рабочие (седьмой-восьмой возрасты) трудятся в роли жнецов; именно они срезают сухую траву, веточки кустарников и разгрызают их на кусочки. А более молодые фуражиры — рабочие четвертого — шестого возрастов — служат носильщиками, доставляя срезанные жнецами кусочки в гнездо. Возрастной полиэтизм высших термитов пока недостаточно исследован. Но то, что мы уже знаем, вполне соответствует картине, нарисованной для большого закаспийского термита.

Третий тип полиэтизма пока наименее изучен. Его можно назвать полиэтизмом предпочтений. Во многих случаях мы встречаемся с функциональной специализацией среди одновозрастных и одинаковых по размерам и строению тела насекомых. Когда экспериментаторы создали искусственную семью черного садового муравья, состоявшую из царицы и нескольких десятков вышедших в одно время из куколок рабочих, то оказалось, что в ней существует отчетливое разделение функций. Одни муравьи были няньками, другие приносили корм, третьи занимались строительством — и все они были практически одинаковыми по величине. Можно предполагать, что каждый муравей выбрал «профессию» в значительной степени соответственно своим склонностям. Когда муравьев заставляли переносить куколок из освещенной в затемненную часть гнезда, то некоторые проявляли кипучую деятельность и перетаскивали до 90% всех куколок; несколько муравьев таскали куколок гораздо менее охотно, еще несколько — делали это изредка, а остальные вообще не участвовали в работе. Сходную картину обнаружили, когда муравьям нужно было рыть песок. Но при выполнении этой задачи самыми трудолюбивыми проявили себя совсем не те муравьи, что старательно таскали куколок. В третьем эксперименте, когда муравьям была предложена живая добыча, лидерами стали опять другие рабочие.

Какие внутренние свойства насекомого обусловливают предпочтение им той или иной работы? Пока мы этого не знаем. Но постепенно в науке накапливается все больше фактов о том, что насекомые даже одной семьи не являются одинаковыми по психофизиологическим свойствам, что каждое из них, как и мы с вами, обладает собственным «характером» и даже имеет определенные «вкусы». Одни агрессивны и смелы, склонны обследовать незнакомые предметы, другие, напротив, робки и миролюбивы, в непривычной обстановке пугаются и прячутся. Мы знаем уже, что эти качества изменяются с возрастом. Но даже у одновозрастных насекомых они могут различаться. Исходя из представлений современной генетики и этологии (науки о поведении животных), можно полагать, что «характер» насекомого в значительной мере определяется его наследственностью, является врожденным, но на него обязательно влияют и внешние обстоятельства. В какой степени? На этот вопрос наука пока не. имеет ответа. Мы еще вернемся к нему в конце книги.

В специальных опытах выяснилось, что охотники рыжих лесных муравьев агрессивны, инициативны, проявляют внимание к незнакомым предметам. А сборщики пади, напротив, очень пугливы, не агрессивны, не склонны к инициативе. Может быть, именно эти свойства «характера» и помогли им выбрать «профессию»? Вероятно, что это так. Но пока мы не знаем, в какой мере может меняться «характер» под влиянием избранной «профессии». Не исключено, что постоянно выполняемая работа модифицирует некоторые психофизиологические качества насекомого.

У большинства достаточно высокоорганизованных общественных насекомых среди фуражиров хорошо заметны так называемые активные фуражиры, или разведчики. Это самые деятельные и инициативные рабочие, проявляющие устойчивый интерес ко всему новому и необычному. Они постоянно заняты обследованием местности, поиском источников пищи. Обнаружив корм, разведчики мобилизуют на его использование пассивных фуражиров, которые сами никогда предприимчивыми не бывают, провизию не ищут и при отсутствии работы праздно сидят в гнезде. Активных фуражиров в гнезде всегда значительно меньше, чем пассивных. Такая организация фуражировки, как правило, наиболее выгодна. Она позволяет обходиться при поисках корма малым числом опытных разведчиков, но когда пища найдена, максимально быстро привлекать для ее использования необходимое количество пассивных фуражиров. Какие насекомые становятся разведчиками, а какие предпочитают быть пассивными фуражирами? Скорее всего, это в значительной мере определяется их «характером».

Мы видим, что система разделения труда у высокоорганизованных общественных насекомых чрезвычайно сложна. Выбор рабочим конкретной функции находится под влиянием множества факторов. С одной стороны, это величина и особенности строения его тела — морфологические и размерные различия рабочих у многих видов являются основой полиэтизма. С другой стороны, изменения поведения насекомых в течение их жизни могут нередко играть еще большую роль, и возрастные функциональные группы существуют почти у всех видов. Оба эти фактора тесно взаимодействуют. Даже у медоносной пчелы, рабочие которой очень мало варьируют по размерам, пчелы помельче становятся сборщицами в среднем на неделю позже, чем крупные. Гораздо сильнее влияют размеры тела на характер возрастной смены функций у многих муравьев. Крупные и средние рабочие муравьев-древоточцев очень недолго бывают в «няньках», вскоре переходя к деятельности фуражиров. Мелкие же муравьи, напротив, значительно дольше выполняют обязанности нянек, часто оставаясь в этой «должности» навсегда.

Возрастная смена функций находится под влиянием и других индивидуальных свойств насекомых. Так, совершенно одинаковые по величине рабочие муравья тапинома эрратикум существенно различаются по характеру возрастного полизтизма. Одни очень быстро «делают карьеру», проходя путь от няньки до фуражира, причем некоторым даже удается миновать какой-то этап, например вообще не быть нянькой. Другие же муравьи «продвигаются по службе» медленно, надолго, даже на всю жизнь задерживаются в промежуточных «должностях». Вероятно, и «карьеристы», и «неудачники» заведомо обладают чертами «характера», в значительной степени определяющими их жизненный путь. Но пока мы об этом можем только догадываться.

Сильнейшее воздействие на разделение функций оказывают и социальные факторы, прежде всего потребности колонии в том или ином виде труда. Если не хватает корма, фуражиры становятся более деятельными и ряды их пополняют новые рабочие. Появилась потребность расширить гнездо или отремонтировать разрушенную его часть — и множество новичков «приобретает профессии» строителей. Недостаточная численность любой функциональной группы обязательно пополняется «новобранцами», специализирующимися на выполнении данной функции. Как правило, в гнезде всегда в избытке резервные контингента рабочих, ожидающих применения своим силам. У огненного муравья, в частности, они составляют около трети рабочих. Именно эти резервисты становятся, когда нужно, фуражирами, строителями, няньками.

При крайней необходимости возможен даже переход насекомых из одной полиэтической группы в другую. Если из улья удалить всех фуражиров, то многие пчелы, еще не достигшие двухнедельного возраста, преждевременно станут сборщицами и снабжение семьи кормом наладится. Ну, а если изъять всех молодых пчел? Оказывается, даже в таком, вряд ли возможном в природе случае семья справляется с задачей: часть пчел-сборщиц бросает свое занятие и принимается кормить личинок, строить соты и делать мед. И что самое удивительное: у этих пчел-старушек вновь развиваются восковые и кормовые железы, они как бы физиологически омолаживаются, чтобы успешно выполнять новые функции. Аналогичные эксперименты с таким же результатом неоднократно проделывали и на муравьях. Значит, социальные потребности могут не только ускорить или замедлить возрастную смену функций у насекомых, но и повернуть ее вспять!

Оказалось даже, что при размерном полиэтизме возможна компенсация функций. Когда из экспериментального гнезда листорезов атта цефалотес Э. Вильсон изъял почти всех рабочих среднего размерного класса (ширина головы от 1,8 до 2,2 мм), которые в обычных условиях срезают львиную долю доставляемых в гнездо листьев, производительность труда колонии муравьев ничуть не упала. Теперь листья стали резать более крупные и более мелкие муравьи, раньше этого не делавшие. Кроме того, оставшиеся немногочисленные рабочие изъятого размерного класса начали работать примерно в пять раз интенсивнее, как бы стараясь восполнить отсутствие своих «товарищей» по подкасте.

Многие специалисты полагали, что при полном диморфизме бесплодной касты солдаты, обладающие столь бедным поведенческим репертуаром, просто не способны делать что-либо еще. Но не так давно экспериментами Вильсона было доказано: если из гнезда феидоле убрать почти всех рабочих, то солдаты вдруг «вспоминают» навыки, необходимые для выкармливания личинок и заботы о царице, и справляются с этим не хуже рабочих. Вот вам и ограниченные солдафоны! Все умеют, оказывается, но в нормальных условиях заняты только своим делом и не вмешиваются в чужие. Такие же способности были обнаружены и у солдат эребомирмы.

Как же осуществляется точная регуляция распределения рабочей силы и разделения труда? Как получается, что в гнезде общественных насекомых все необходимые работы выполняются своевременно и не бывает авралов или нехватки рабочих рук, кроме вызванных внешними факторами? Такой эффективностью организации труда далеко не всегда могут похвастать и люди с их высоким интеллектом и научно-техническим прогрессом. Современная наука может ответить на эти вопросы лишь приблизительно. Очень уж это сложная область!

Отдельные насекомые способны иногда на себе ощущать потребности всей колонии. Например, недостаток пищи каждый фуражир может благодаря кормовому обмену почувствовать по собственному желудку и приложить больше усилий к поиску новых источников провизии. Он же может в этом случае мобилизовать на добывание корма фуражиров из числа резервистов. Значит, способность к передаче информации и проведению мобилизации является важным фактором, позволяющим регулировать разделение труда. Мы еще поговорим специально о механизмах мобилизации.

Но не меньшее, а пожалуй, и гораздо большее значение имеет другой регулирующий механизм, основанный на индивидуальных взаимоотношениях насекомых в группах. Вспомним систему иерархии у рыжих лесных муравьев, описанную немного раньше. Самые активные высокоранговые фуражиры препятствуют выходу других муравьев на «арену». Но если этих, занимающих вершину иерархии рабочих убрать, то их тут же заменят муравьи более младших рангов. Вот элементарный механизм, регулирующий разделение труда. Он, вероятно, достаточно универсален.

В гнезде полистов обычно бывает несколько очень деятельных фуражиров, а другие осы вылетают за кормом редко и больше времени проводят бесцельно. Но если хотя бы один деятельный фуражир исчезнет, его тут же заменяет такая «резервная оса», активность которой быстро возрастает. Складывается впечатление, что интенсивно работающие фуражиры тем самым как бы подавляют функционирование малоактивных ос. Но деталей этого механизма мы пока не знаем.

Вернемся к экспериментальной семье черного садового муравья. Если убрать из нее наиболее активных носильщиков, то те, кто раньше работал с прохладцей, начинают трудиться на совесть, заменяя прежних лидеров. Уберем и их — появятся новые. И так до тех пор, пока в гнезде остаются муравьи. Вероятно, и здесь самые активные носильщики своей деятельностью подавляют стремление других участвовать в той же работе. В экспериментах с листорезами атта цефалотес было замечено, что рабочие среднего размерного класса буквально физически оттесняют от листьев муравьев других размеров, которые тоже выходят на «арену», но не допускаются до разрезания листьев. Когда рабочих среднего размера изъяли, это открыло «оперативный простор» для деятельности мелких и крупных муравьев.

Таким образом, разделение труда регулируется в значительной степени на основе иерархии поведенческих ролей, складывающейся между рабочими в группе. По отношению к каждой функции существует своя иерархия, что и позволяет эффективно распределять усилия всех насекомых. Конечно, здесь еще гораздо больше неясного, чем в других механизмах регуляции поведения, и это лишь убедительная гипотеза. К данной теме мы еще вернемся.

Как мы убедились, у примитивных эусоциальных насекомых разделение труда находится в зачаточном состоянии и обычно основано на иерархии доминирования-подчинения. В процессе эволюции с увеличением количества насекомых в колонии осуществляется все большая кастовая специализация поведения особей, складываются разнообразные формы полиэтизма и механизмы его регуляции. Такой процесс можно наблюдать, например, и при развитии молодой семьи черного садового или рыжих лесных муравьев. Когда в ней всего 20—30 рабочих, разделение функций между ними очень подвижно, а в крупной семье уже жестко фиксировано.

Естественный отбор требует, чтобы разделение функций в колонии обеспечивало эффективный сбор пищи, рост численности рабочих и выращивание в конечном итоге максимально возможного количества плодовитых самок и самцов. Для этого необходимо поддерживать определенные соотношения между разными полиэтическими группами и обеспечивать наибольшую производительность труда насекомых каждой из них. Как это достигается? Решением подобных вопросов занимается специальная наука — эргономика. В новой для нее области — социобиологии насекомых — она делает лишь первые шаги, но уже весьма успешные. Кое-что в связи с ее предметом мы только что обсудили, к другим вопросам вернемся позже. А пока приведем еще один пример, иллюстрирующий проблемы эргономики.

Когда Вильсон измерил количество энергии, затрачиваемое муравьями-листорезами при срезании листьев, то оказалось, что максимальным коэффициентом полезного действия обладают рабочие с шириной головы от 2,2 до 2,4 мм — они выдают больше всего листьев на единицу израсходованной энергии. Они также самые эффективные и с учетом энергии, которую семья затрачивает на их выращивание и содержание. Но ведь именно этот размерный класс муравьев составляет группу, занятую в основном срезанием листьев! Расчеты показали, что в естественных гнездах частотное распределение рабочих по размерам лишь на 8% отклоняется от предсказываемого теорией эргономики. Значит, естественный отбор действительно приводит к наиболее эффективному разделению труда и максимальной его производительности.

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ

Итак, по-моему, не подлежит сомнению, что касты рабочих и солдат, точно так же как и самок и самцов, различны уже в самом яйце, что они родятся такими, а не образуются ввледствие различного рода питания и ухода в период раннего детства... Г. У. Бейтс. Натуралист на реке Амазонке Откуда же происходит, что из одного и того же оплодотворенного яйца в одном случае появляется вполне способная к размножению царица, напротив, в другом — в половом отношении несовершенная, но зато психически значительно выше одаренная рабочая? Здесь именно начинается таинственная сфера влияния инстинкта общественных насекомых, касающегося ухода за молодью, инстинкта, который не имеет себе равного во всем царстве животных. Э. Васманн. Итоги сравнительной психологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Как возникает то многообразие форм насекомых, которое мы встречаем в муравейнике или термитнике? Почему только в определенное время года в них появляются крылатые самцы и самки? Каким образом медоносные пчелы выращивают при необходимости новую матку? Ответы на все эти вопросы связаны с процессами индивидуального развития насекомых разных каст. Постараемся разобраться, какие факторы руководят этим развитием, направляют его в русло той либо иной касты, или, как принято говорить, детерминируют касту.

У наиболее примитивных эуеоциальных насекомых определение касты может осуществляться во взрослом состоянии. Это имагинальная детерминация. Обычно она происходит под влиянием доминирования более сильной самки. Вспомним, что при основании гнезда группой ос-полистов установление в ней иерархии доминирования-подчинения приводит как раз к разделению на касты. То же самое наблюдается у галиктов как при совместном основании гнезда, так и при доминировании царицы над рабочими пчелами. Если из гнезда окаймленного галикта убрать царицу уже в первое лето существования семьи, то все вышедшие из куколок самки станут плодовитыми, хотя при наличии царицы они были бы рабочими. И наоборот, если куколок пчел из семьи последнего года развития перенести в гнездо молодой семьи, то все появившиеся из них самки станут рабочими. Значит, касту молодой пчелы определяет воздействие царицы, «заставляющее» вышедшую из куколки самку стать рабочей. Если же царицы нет, то она будет плодовитой.

Но так просто обстоит дело лишь у наиболее примитивных эусоциальных галиктов. Касты эволюционно продвинутых видов уже немного различаются и по размеру тела пчел. А эти различия могут возникнуть только во время личиночного развития. Здесь проявляется, таким образом, личиночная детерминация касты. Она осуществляется у галиктов через изменение количества провизии, закладываемой пчелами в ячейку, т. е. это трофическая детерминация. Например, самка-основательница эвилеус цинктус в сооружаемые весной ячейки приносит в среднем по 34 мг корма. В них развиваются рабочие пчелы, которые летом строят ячейки и помещают туда хлебцы уже по 62 мг в среднем. В этих ячейках развиваются плодовитые самки и самцы. Но личиночная детерминация — не окончательная. Если мелкие пчелы, которым надлежит стать рабочими, выйдут из куколок в гнезде без царицы, то многие из них окажутся плодовитыми. Значит, для детерминации бесплодной касты помимо недостаточного кормления необходимо еще и доминирование царицы.

Примерно такую же картину мы находим у примитивных эусоциальных ос. Детерминация касты у личинок полистес галликус, например, определяется прежде всего количеством получаемой ими пищи. Если в гнезде на каждую осу-фуражира приходится больше трех личинок, то все они развиваются в рабочих, если же меньше — многие становятся плодовитыми зимующими самками. Поэтому развитие плодовитых самок начинается лишь после того, как в гнезде появится достаточно рабочих. Когда основательниц в гнезде много, они так хорошо кормят личинок, что отдельные плодовитые самки могут выходить уже из куколок первой партии.

Часть личинок попадает в переходные условия кормления, при которых пищи чуть-чуть не хватает для развития полноценных плодовитых самок. Из таких личинок появляются осы с неопределившейся кастой. Их всего около 20%. Молодая советская исследовательница Е. О. Гречка установила, что судьба этих самок решается в первые несколько дней после выхода из куколок. Когда в гнезде недостаточно рабочих ос и много личинок, требующих корма, то царица и осы высоких рангов все время доминируют над молодыми самками, побуждая их к выполнению функций рабочих. Если это социальное давление интенсивно, то самки с неопределившейся кастой через 2—3 дня становятся полноценными рабочими, если же оно ослаблено или отсутствует, то они остаются неактивными зимующими самками. Таким образом, у полистов личиночная детерминация касты тоже сочетается с имагинальной, по крайней мере для части особей. Этот механизм позволяет при необходимости увеличивать количество рабочих, т. е. осуществлять социальную регуляцию.

У шмелей, не обладающих кастовым диморфизмом, детерминация касты реализуется, видимо, только трофически. Установлено, например, что судьба личинок городского шмеля решается в последнем возрасте: если в это время они получают обильное питание, то развиваются в плодовитых самок, в противном случае становятся рабочими. Поэтому плодовитые самки в гнезде шмелей появляются лишь после того, как число рабочих достигнет необходимого минимума.

Однако у шмелей, для которых характерен кастовый диморфизм, трофическая детерминация касты отступает на второй план. Личинки земляного шмеля развиваются в рабочих в том случае, если в гнезде присутствует плодовитая и активная царица. Детерминация может осуществиться уже в конце первого возраста и необратима: после нее даже изобильным кормлением не удается заставить личинку развиваться в плодовитую самку. Здесь мы встречаемся еще с одной формой репродуктивного контроля царицы — подавлением развития плодовитых самок. Вероятно, базой этого влияния царицы служит какой-то феромон. Но пока его наличие у шмелей не доказано. Если царица в гнезде отсутствует или малоактивна, что нередко случается в конце лета, то личинки развиваются в плодовитых самок, но лишь при условии обильного кормления. Все это приводит к тому, что плодовитых самок выращивают семьи, достигшие определенной численности рабочих, и только в конце лета, когда уменьшается подавляющее воздействие царицы.

Трофическая детерминация касты сочетается с влиянием царицы и у ос-веспин. Плодовитые самки в их гнездах развиваются в более крупных ячейках по сравнению с теми, где выращивают рабочих ос. Крупные ячейки осы начинают строить во второй половине лета по краям сотов, из них же целиком состоят один-два самых нижних сота в гнезде, поскольку их сооружают последними. Эти крупные ячейки появляются после того, как ослабнет влияние царицы на рабочих, что и происходит в конце лета. Если царицу удалить, осы примутся строить крупные ячейки раньше положенного времени. Но в начале лета исчезновение царицы не вызывает появления крупных ячеек. Видимо, этот процесс находится еще и под контролем каких-то сезонных факторов, например продолжительности дня.

Установлено, что у молодых личинок ос (с первого по третий возраст) каста еще не определена. Если в это время перенести личинку из маленькой ячейки в большую, то она разовьется в крупную плодовитую самку. И наоборот, личинка, помещенная из большой ячейки в маленькую, станет рабочей осой. У личинки четвертого и пятого возрастов детерминация уже необратима, и перенос в ячейку другого размера не меняет ее судьбу.

Интересно, что если в начале лета подставить в гнездо германской осы крупные ячейки из прошлогоднего гнезда этого же вида, то в них осы вырастят настоящих плодовитых самок, как будто бы настал конец лета! А вот с восточным шершнем такой «фокус» не удается: осы достраивают стенки крупных ячеек, уменьшая входные отверстия, и выращивают в них нормальных рабочих. Но когда экспериментаторы не позволяли осам сужать отверстия ячеек, каждый день разрушая надстроенные участки стенок, тогда в ячейках выросли крупные плодовитые самки. Неужели сам по себе диаметр входного отверстия детерминирует касту развивающейся личинки? Может быть, большие отверстия ячеек привлекают ос и стимулируют их к частому кормлению личинок? Ответов на эти вопросы у нас пока нет. Известно только, что слюна личинок будущих плодовитых самок содержит почти в три раза больше глюкозы, чем слюна личинок рабочих ос. Неудивительно, что личинки самок столь притягательны для ос и получают корм в изобилии по сравнению с личинками рабочих!

Плодовитые самки медоносных пчел, как уже говорилось, вырастают в маточниках. Строительство маточников пчелы начинают в случае гибели матки или утраты ею плодовитости, а вызывает такое поведение отсутствие или недостаток царских феромонов. Сходным образом регулируется и размножение пчел, В начале лета царица по каким-то непонятным причинам выделяет меньше, чем обычно, феромонов, и воздействие их на значительно выросшую с весны семью слабеет. И тогда пчелы строят маточники и готовятся к роению.

В течение первых трех дней развития судьба личинки еще не решена. Если ее перенести из пчелиной ячейки в маточник, то она разовьется в нормальную плодовитую матку, а обратный перенос приведет к появлению рабочей пчелы. С четвертого дня детерминация бесплодной касты становится необратимой и при перемещениях личинок в маточники развиваются самки с промежуточными между рабочей пчелой и маткой признаками — так называемые интеркастовые формы. Детерминация матки оказывается необратимой несколько позже: личинки, перенесенные из маточников в обычные ячейки даже в начале пятых суток их развития, все-таки вырастают в обычных рабочих, хотя и немного крупнее; из личинок, перемещенных позже этого срока, развиваются интеркастовые особи или даже матки, если перенос слишком запоздал.

Какие же факторы детерминируют касту? Уже очень давно было известно, что пчелы по-разному выкармливают личинок рабочих пчел и маток. Развивающаяся в маточнике личинка получает в избытке так называемое маточное молочко, более поэтично именуемое царским желе. Это секрет кормовых (гипофарингеальных и мандибулярных) желез пчел-кормилиц. Личинка рабочей пчелы или трутня в первые три дня жизни тоже в неограниченном количестве поглощает молочко, а позже пчелы дают ей смесь меда, пыльцы и молочка, и уже не в избытке, а порциями. Экспериментами in vitro доказано, что если кормить личинку молочком, собираемым пипеткой из маточников, то очень легко вырастить маток в лабораторном термостате. Но если давать таким же личинкам молочко из пчелиных ячеек, то они станут рабочими, даже если кормить их, что называется, «от пуза». Значит, дело не просто в обильном или скудном питании, а в природе молочка.

Когда стали исследовать химический состав молочка, то поразились его богатству и сложности. В нем содержатся белки, сахара, жирные кислоты, липиды, аминокислоты, различные витамины и биологически активные вещества, такие, как ДНК, РНК, АТФ и др. До сих пор в маточном молочке находят все новые и новые ингредиенты. Недаром молочко является таким целебным и широко применяется в медицине!

Какие же компоненты молочка детерминируют касту? Этот вопрос изучали в десятках лабораторий всего мира. Установлено, в частности, что в царском молочке содержится около 12% сахаров, а в рабочем — только 4%; кроме того, в рабочем молочке меньше различных биологически активных веществ. Сейчас существует до десяти гипотез, связывающих детерминацию касты с теми или иными компонентами молочка, но ни одна из них пока не подкреплена убедительными экспериментальными доказательствами. Одна из наиболее обоснованных гипотез утверждает, что все дело в сахарах: сладкое маточное молочко стимулирует личинку к поглощению все увеличивающихся порций пищи, и поэтому она быстро растет и становится маткой. Будущие исследования покажут, так ли это.

Процессы детерминации каст у муравьев сложны и чрезвычайно многообразны, но подробно изучены лишь у некоторых видов. У большинства видов, обитающих в условиях умеренного климата, крылатые развиваются из самых крупных личинок, перезимовавших в муравейнике.

Лучше всего исследована детерминация каст у муравьев рода мирмика известным английским мирмекологом М. В. Брайеном. Для того чтобы крупная личинка мирмики могла стать крылатой самкой, она должна обязательно подвергнуться зимнему охлаждению. Поэтому-то из летних личинок никогда не получается самок. Но к тому же в самку способны развиться только самые крупные перезимовавшие личинки при условии обильного кормления. Более мелкие не станут самками, сколько им пищи не давать. Значит, они необратимо детерминированы в рабочих. Если крупную личинку муравьи будут кормить недостаточно, то рост ее замедлится и она преждевременно окуклится. При этом некоторые органы — крылья, глазки, яичники — не успевают достигнуть нормального развития и отсутствуют у взрослого насекомого или недоразвиты. Следовательно, преждевременное окукливание приводит к появлению рабочего муравья. Если в гнезде мало муравьев или пищи не хватает по другим причинам, то все личинки развиваются в рабочих.

Поэтому только в достаточно крупных колониях мирмик появляются крылатые самки. Самцы мельче, не требуют такого-обильного питания, и их можно найти в колониях поменьше.

Но не только кормление участвует в детерминации каст. Огромнейшее влияние на этот процесс оказывает присутствие царицы. Если весной в группе рабочих с личинками нет царицы, то муравьи сосредоточиваются на наиболее крупных личинках и обильно их кормят, выращивая таким образом много крылатых самок. А на мелких личинок они совсем не обращают внимания и почти не кормят. Лишь когда личинки крылатых окуклятся, очередь дойдет и до мелких личинок. Присутствие царицы заставляет рабочих распределять пищу более равномерно, не забывая и мелких личинок. Поэтому крупные личинки получают меньше корма и рост их замедляется. Все же некоторые из них имеют достаточно пищи и могли бы стать плодовитыми самками. Но рабочие, а иногда и сама царица нападают на этих личинок и кусают их голову и грудь так сильно, что на теле личинок остаются небольшие рубцы-шрамы. При столь «жестоком обращении» личинка вскоре прекращает питаться и преждевременно окукливается, превращаясь в рабочего. Это позволяет муравьям «превратить» в рабочих почти всех крупных личинок.

Царица мирмик осуществляет свой контроль за детерминацией каст с помощью феромона, выделяемого мандибулярными железами. Рабочие воспринимают его только при контакте с царицей и лишь в этом случае прилагают все усилия к тому, чтобы подавить «стремление» крупных личинок стать крылатыми самками. Если гнездо перегородить сеткой, то крылатые появятся в той части, где нет цариц. Значит, воздействие царицы по водуху не передается. Оказалось также, что если феромон царицы попадает на тело личинок или в их пищу (а это, видимо, происходит, когда муравьи облизывают личинок), то он дополнительно препятствует их развитию в крылатых.

Детерминацию каст царицы мирмик контролируют не только весной, но и летом. Они побуждают муравьев обильнее и чаще кормить личинок, и те не впадают в диапаузу, а окукливаются, превращаясь в рабочих. Если же влияние цариц отсутствует, то гораздо больше личинок диапаузирует и зимует; весной они смогут стать крылатыми. Следовательно, воздействие цариц, . приводит к появлению в гнезде преимущественно рабочих. Как же вообще могут развиться крылатые самки в полигинных колониях мирмик? Это случается тогда, когда на одну царицу приходится достаточно много рабочих и царский контроль слабеет. Кроме того, в обширном гнезде мирмик царицы присутствуют далеко не во всех камерах. И в удаленных участках гнезда рабочие-няньки, выкармливающие личинок, могут практически не ощущать на себе воздействия цариц и выращивать крылатых самок. Поэтому-то крылатые самки многочисленнее в крупных гнездах, населенных большим количеством рабочих.

У мирмик, лептотораксов и других достаточно примитивных муравьев все личинки развиваются одинаково вплоть до последнего (третьего) возраста, в середине которого пути плодовитой и бесплодной каст расходятся и личинки крылатых самок и рабочих становятся различными. У видов с более выраженным полиморфизмом это наблюдается значительно раньше, например у муравья-пигмея — в середине личиночного развития. Личинки рабочих и крылатых самок муравьев-портных развиваются по собственному пути уже со второго возраста. Личинки цариц отличаются белым цветом, мешкообразной формой тела и подвижной головой; они развиваются долго, проходя пять возрастов. Личинки же рабочих имеют только три возраста. Во втором возрасте можно различить личинок мелких и крупных рабочих. Первые окукливаются раньше, а вторые растут немного дольше. У феидоле личинки плодовитых самок выделяются грушевидным телом уже в самом начале их жизни, а пути развития личинок рабочих и солдат расходятся только в начале последнего (третьего или четвертого) возраста.

Таким образом, при усложнении полиморфизма детерминация каст осуществляется на все более ранних стадиях развития личинок и наконец у некоторых видов происходит еще в яйце. Это установлено у феидоле. Только из части яиц, откладываемых царицей феидоле весной, могут при обильном кормлении развиться крылатые самки; при недостатке пищи личинки крылатых самок просто не выживают. Все остальные яйца детерминированы к развитию в бесплодных самок, и крылатые из них не могут появиться ни при каких условиях. Как осуществляется яйцевая (эмбриональная) детерминация касты? Об этом мы пока знаем очень мало. Вероятно, ведущую роль в ней играют гормоны матери-царицы. Интересно, что в несколько менее выраженной форме эмбриональная детерминация существует и у не столь продвинутых муравьев, даже у мирмик. Оказывается, откладываемые царицами мирмик яйца не совсем одинаковы. Личинки, появившиеся из некоторых, растут быстро и не впадают в диапаузу — они становятся рабочими. Другие же обнаруживают как бы «склонность» к диапаузе, которая начинается у них еще в середине лета. Они долго растут, набирая большую массу и становясь как раз самыми крупными из зимующих личинок, поэтому именно они в первую очередь развиваются весной в крылатых самок.

Еще более выражена эмбриональная детерминация у рыжих лесных муравьев. Ранней весной царицы откладывают так называемые «зимние яйца» — они были в яичниках цариц во время зимовки. Только из них могут появиться крылатые самки. Но для этого нужно обильное кормление личинок и отсутствие подавляющего влияния цариц. Видимо, поэтому царицы, отложив яйца, уходят из теплового ядра купола в подземную часть гнезда, как бы «добровольно» избавляя растущих личинок от своего «деспотизма». Позднее царицы начинают откладывать «летние яйца», из которых развиваются исключительно рабочие. Но когда немецкие мирмекологи К. Гессвальд и К. Вир «подкинули» такие яйца в гнездо лугового муравья, из них были выращены крылатые (возможно, луговые муравьи обильнее кормят личинок?). Значит, у рыжих лесных муравьев в отличие от феидоле эмбриональная детерминация не является окончательной и ее дополняют трофическая детерминация и царский контроль.

Очень мало пока известно о том, как у муравьев с выраженным полиморфизмом рабочих поддерживаются определенные численные соотношения между рабочими разной величины. Этот вопрос исследован только у феидоле французским мирмекологом Л. Пассера. Оказалось, что солдаты феидоле препятствуют появлению новых особей своей касты: их выращивают, лишь когда солдаты составляют менее 4% всех взрослых муравьев в гнезде. Этот механизм с обратной связью позволяет поддерживать в семье постоянную численность солдат и не выкармливать их больше, чем необходимо. Надо думать, что солдаты выделяют какой-то феромон, мешающий развитию личинок в солдат. Когда гнездо разделили сеткой, сквозь которую могли проходить только рабочие, подавляющее воздействие солдат на личинок более-менее сохранилось и в той части, где солдат не было. Значит, воздействие солдат осуществляется через рабочих или передается с запахом. Но когда солдаты непосредственно контактируют с личинками, эффект подавления усиливается. Кроме того, для развития новых солдат необходимы обильное кормление личинок, температура не ниже 26° С и присутствие царицы, которая стимулирует выращивание солдат.

В начале нашего века среди специалистов по общественным насекомым шли интенсивные дебаты о факторах, определяющих детерминацию каст. Многие ученые, в том числе и В. М. Вилер, утверждали, что детерминация имеет генетическую основу. Другие же доказывали, что разделение на касты происходит в течение жизни личинок и природа его трофическая. Впоследствии возобладала вторая точка зрения.

Тем неожиданнее для специалистов оказалось обнаружение в 1950 г. бразильским ученым В. Керром генетической детерминации каст у безжалых пчел рода мелипона. У этих пчел касту контролируют два гена — А и В. Царицы могут развиваться только из яиц, гетерозиготных по обоим генам, т. е. имеющих генотип АаВв, а остальные возможные генотипы (ААВВ, ААВв, ААвв, ааВВ, aaBe, AaBB, aaвв и Аавв) определяют развитие рабочей пчелы. Согласно законам Г. Менделя, пчел с генотипом АаВв должно быть примерно 25%. Выяснилось, что в тот период года, когда выращиваются молодые царицы, они действительно появляются примерно из каждой четвертой ячейки. Все ячейки у мелипон одинаковы, и поэтому царицы по размеру лишь немного больше рабочих. Но ведь в другие сезоны цариц вообще не выращивают. Значит, какие-то причины не всегда позволяют пчелам с генотипом царицы реализовать свои возможности. Вероятно, только в определенное время года пчелы наполняют ячейки достаточным для развития цариц количеством провизии, а возможно, и добавляют в нее какие-то необходимые выделения желез. Пчелы с генотипом царицы найдены среди рабочих. Они имеют всего четыре нервных ганглия в брюшке (столько же их и у цариц), а у нормальных рабочих пять ганглиев. Такие «царицы в рабочем обличье» составляют около 25% всех рабочих, что полностью согласуется с законами генетики. Следовательно, у мелипон генетическая детерминация касты сочетается с трофической.

А вот у тригон кастовая детерминация — чисто трофическая. Царицы этих безжалых пчел развиваются в специальных, крупнее обычных ячейках, которые рабочие заполняют большим количеством корма, добавляя особенно много выделений кормовых желез. Поэтому царицы тригон гораздо крупнее рабочих пчел.

Совсем недавно немецким мирмекологом А. Бушингером был обнаружен еще один случай генетического контроля полиморфизма. На сей раз у европейского харпагоксенуса. У данного вида существует доминантный ген Е, определяющий отсутствие крыльев. Поэтому крылатые царицы развиваются только из личинок с генотипом ее, а личинки с генотипами ЕЕ и Ее могут стать лишь рабочими или эргатоидными царицами. Похоже, что генетический контроль полиморфизма значительно шире распространен среди общественных насекомых, чем принято считать. Для низших термитов характерны очень большая гибкость системы кастовой детерминации и отсутствие четких и однозначных путей развития насекомых разных каст. Познакомимся с такой ситуацией на примере желтошеего термита. Солдаты и замещающие производители могут развиваться у этого вида из нимф, псевдоэргатов и личинок двух старших возрастов и имеют соответственно разные размеры. Какие факторы направляют развитие насекомых по тому или иному пути? У желтошеего термита они очень хорошо изучены.

Царь и царица выделяют из мандибулярных желез феромоны, препятствующие появлению в колонии заместителей. Если царская пара исчезнет, то вскоре некоторые псевдоэргаты, нимфы или личинки при очередной линьке превратятся в заместителей. Если удалить только царя или царицу, то появятся заместители преимущественно того же пола, что и пропавший член супружеской четы. Значит, феромоны царя и царицы различны. Интересно, что супруги «помогают» друг другу управлять развитием своих «подданных»: в отсутствие царя царица не может совладать с появлением заместительниц, а царь в одиночку еще хуже справляется с пресечением попыток вырастить в гнезде «претендентов на его престол». Такое явление получило название взаимоусиления феромонов.

60. Развитие насекомых разных каст у желтошеего термита (по М. Люшеру, 1953 г.).

В самом низу расположены два яйца, выше — личинки первого, второго, третьего и четвертого возрастов. Новорожденный термит, пройдя, как минимум, четыре личиночныхвозраста, достигает стадии псевдоэргата, изображенного в центре. В определенное время года некоторые псевдоэргаты могут развиваться в крылатых самцов или самок, пройдя два нимфальных возраста; нимфы (они имеют зачатки крыльев) изображены выше псевдоэргата головами вниз. Солдаты (в правой части рисунка) развиваются из личинок двух последних возрастов, псевдоэргатов и нимф через стадню предсолдата; замещающие производители (в левой части) — из старших личинок псевдоэргатов и нимф.

Хотя царские феромоны вырабатываются в мандибулярных железах, термиты получают их, слизывая жидкость из анального отверстия царя или царицы. Это было доказано оригинальным экспериментом. Садок с термитами разделили перегородкой, в которой закрепили царя и царицу так, что головы их находились по одну сторону, а брюшки — по другую. И что же? Хотя в первой половине садка термиты вступали в контакт с царской парой и даже кормили ее, среди них вскоре стали появляться заместители. А вот во второй половине, где были только задние части тела царя и царицы, никаких заместителей не развивалось.

Этот же эксперимент позволил М. Люшеру обнаружить еще и другие феромоны царской пары. Дело в том, что хотя заместители и появлялись в отделении садка, куда смотрели головы царя и царицы, но их тут же убивали окружающие термиты. Оказалось, на теле царя и царицы находятся феромоны, которые термиты воспринимают при близком контакте с царской парой. До тех пор пока термиты ощущают эти феромоны, они убивают всех «претендентов на престол». Если в гнезде есть только царь, то ликвидируют заместителей, а при наличии лишь царицы — заместительниц. Эти же феромоны позволяют царю, царице и заместителям узнавать друг друга. Если встретятся два заместителя одного пола, между ними тотчас начинается драка, всегда кончающаяся гибелью одного из соперников, и его труп поедают окружающие термиты. Так поддерживается моногинность. Лишь при разрастании колонии термитов в удаленных уголках гнезда могут появляться и существовать многочисленные пары вторичных производителей.

Феромоны царской пары, поглощаемые термитами вместе с жидкостью из анального отверстия и распространяемые в колонии точно так же — путем анального трофаллаксиса, выполняют еще одну функцию — стимулируют появление новых солдат. Заметим, что и настоящие монархи тоже постоянно озабочены пополнением и укреплением своих армий! Но нельзя же увеличивать «вооруженные силы» до бесконечности — кто же тогда будет кормить солдат и монархов? У термитов излишней «милитаризации» противостоят, как это ни удивительно, сами солдаты — они выделяют феромон, препятствующий появлению избыточного количества насекомых своей касты. Оба фактора вместе создают устойчивое равновесие и позволяют поддерживать число солдат на уровне, характерном для вида. Ни один из феромонов царской пары пока не выделен и не исследован.

В эволюции термитов столь простая схема развития различных каст претерпела очень сложные модификации. Можно установить целый ряд тенденций. Во-первых, для всех термитов, кроме калотермитид, характерно разделение путей развития бесплодных и плодовитых насекомых, причем оно сдвигается в эволюции на все более ранние стадии. Например, у светобоязливого термита уже с третьего личиночного возраста выделяются две линии: псевдоэргаты, которые могут развиваться в солдат и заместителей, но никогда — в крылатых термитов, и нимфы, развивающиеся в крылатых, но способные при необходимости стать псевдоэргатами, солдатами и заместителями. В третьем же возрасте разделяются линии нимф и рабочих у термитов рода анакантотермес. Здесь солдаты развиваются только из рабочих, а заместители — лишь из нимф.

61. Пути индивидуального развития особей разных каст у африканского термита амитерыес хастатус (по С. Скайфу, 1954 г.).

Личинки термитов этого вида в первых двух возрастах одинаковы (верхняя часть рисунка). Начиная с третьего возраста как самцы, так и самки вступают на один из пяти путей развития (показаны штриховой линией), приводящих к появлению насекомых определенных каст: 1 — рабочего; 2 — эргатоидного производителя; 3 — первичного (адультоидного) производителя; 4 — нимфоидного производителя; 5 — солдата. Некоторые переходы между линиями развития возможны только при линьке на четвертый возраст.

62. Пути развития рабочих, солдат и крылатых самцов и самок у термита-носача назутитермес матангензис (по Ж. Бателье, 1927 г.).

1 — яйцо; 2 — личинка первого возраста; 3 — маленькая личинка солдата; 4 — крупная личинка солдата; 5 — предсолдат; 6 — солдат; 7 — личинка рабочего; 8, 9 — рабочий первого и второго (последнего) возрастов; 10 — личинка крылатого; 11 — 14 — нимфы четырех возрастов; 15 — крылатый термит.

В наиболее примитивном среди высших термитов подсемействе амитермитин разделение путей развития плодовитых и бесплодных насекомых тоже происходит в третьем возрасте. Но у всех остальных высших термитов мы можем заметить внешние кастовые различия уже у личинок второго возраста. Специальные исследования позволили обнаружить, что уже в первом возрасте личинки плодовитой и бесплодных каст не одинаковы по внутреннему строению. Значит, определение касты происходит у большинства высших термитов еще в яйце. Недавние исследования показали, что детерминация касты в яйце может быть свойственна и некоторым особенно продвинутым низшим термитам (схедоринотермес ламанианус).

Вторая тенденция в эволюции системы определения каст у термитов заключается в возрастании стабильности и жесткости путей развития. У многих низших термитов жизненные пути солдат, псевдоэргатов, рабочих, заместителей могут быть очень разными. Но уже у рода анакантотермес, например, переходы между линиями рабочих и нимф исключены. У большинства высших термитов линии развития нимф, рабочих и солдат разделяются во втором возрасте и насекомые каждой касты развиваются по одному-единственному пути. Все это позволяет очень точно регулировать количество насекомых различных каст в зависимости от потребностей колонии.

Третья тенденция — появление и усиление связи касты с полом и полового диморфизма бесплодных насекомых. Группа московских энтомологов под руководством Д. П. Жужикова установила, что у анакантотермесов все рабочие и солдаты — это только самцы. Самки бесплодных каст, видимо, погибают на ранних стадиях. Почему возникла такая странная ситуация, чем она выгодна? На эти вопросы пока нет ответов. У термитов-грибоводов макротермитин и многих видов термитин солдатами становятся только самки, а рабочими могут быть насекомые обоих полов. При этом у грибоводов есть две категории рабочих: мелкие — только самки, и крупные — исключительно самцы. У термитов-носачей солдаты, как и рабочие, могут быть и самцами, и самками. Мелкие солдаты большинства носачей — это самцы, они составляют основную «армию», а немногочисленные в гнезде крупные солдаты являются самками. Среди рабочих наблюдается обратные соотношения между полом и численностью. Крупные рабочие, самые обычные в колонии, являются самками, а немногочисленные мелкие рабочие — самцами. Трудно пока объяснить, почему возникли такие сложные взаимосвязи между полом термитов и их кастовыми различиями.

Мы коснулись в основном лишь путей, по которым развиваются насекомые различных каст у термитов. Что же касается механизмов, регулирующих эти процессы, факторов, осуществляющих детерминацию каст, то они хорошо изучены пока только у желтошеего термита. Результаты отдельных экспериментов позволяют считать, что и у высших термитов царская пара выделяет феромоны, регулирующие процессы развития термитов, а феромоны солдат препятствуют появлению новых контингентов воинов. Но в этой области пока еще целый океан загадок, ожидающих своих исследователей.

Завершая разговор о «жизненных путях» насекомых различных каст, нужно еще раз подчеркнуть, что по мере усложнения социальной организации детерминация касты происходит на все более ранних этапах жизни особи. Если у примитивных эусоциальных видов кастовая принадлежность определяется нередко уже после выхода насекомого из куколки, то у продвинутых видов — на стадии личинки, затем в яйце, и наконец отдельные виды достигают даже генетической детерминации касты. Основными механизмами, осуществляющими детерминацию, служат режимы кормления, регулирующие воздействия со стороны царицы (царской пары), солдат или насекомых других каст, и сезонно-климатические факторы, влияние которых обеспечивает появление особей той или иной касты в подходящие для этого периоды года.

ГОСУДАРСТВА И ФЕДЕРАЦИИ

Так как в пчелином государстве только одна царица, то поэтому оно обладает, если мы употребим сравнение, монархическим характером: Напротив, муравьиное государство, вследствие высокой самостоятельности инстинктивной деятельности отдельных рабочих особей, носит на себе более демократический, республиканский, даже социалистический отпечаток. Э. Васманн. Итоги сравнительной психологии

 

 

 

 

 

 

Всякий, кто когда-нибудь побывал вблизи муравейника рыжих лесных муравьев, помнит, как суетятся и снуют по его куполу сотни и тысячи этих беспокойных насекомых. Есть ли порядок в такой кишащей массе муравьев, или же они просто составляют «муравьиную кучу», как нередко называют в народе муравейник? До недавнего времени в науке бытовало убеждение, что пчелы в улье и муравьи в муравейнике действительно перемешиваются, как сухой горох в мешке, и все похожи друг на друга, как горошины. Казалось несомненным: отдельное насекомое не может «знать в лицо» каждого из тысяч и тысяч своих собратьев, а значит все они для него одинаковы, т. е. общество насекомых является как бы анонимным. Но накапливающиеся в науке факты все более противоречили такой точке зрения. И вот настала пора менять убеждения!

Теперь уже совершенно ясно, что в колонии общественных насекомых существует определенная социальная структура — система взаимоотношений между отдельными насекомыми и их группами. Именно такую организованность Аристотель и более поздние ученые усматривали в колонии насекомых, когда именовали ее «государством».

У самых примитивных общественных видов социальная структура сводится к иерархии доминирования. Каждое насекомое, как уже говорилось, занимает в ней вполне определенное положение, хорошо отличает друг от друга всех членов группы и осведомлено об их социальном статусе. Подобную социальную группу А. А. Захаров назвал кланом. Колонии галиктов, шмелей, большинства общественных ос, множества достаточно примитивных видов муравьев и термитов — это по существу кланы. Социальная структура в них проявляется только в форме отношений между отдельными насекомыми.

При увеличении числа насекомых в колонии до нескольких сотен и тысяч взаимодействие каждого с каждым становится физически невозможным, многие рабочие в такой колонии в течение всей жизни никогда не встречаются друг с другом. И тогда колония подразделяется на ряд тесно связанных группировок насекомых — возникает структура на уровне групп особей. Каждая такая группа по структуре сортветствует клану, и насекомые в ней — хорошие знакомые. Но членов соседних групп они индивидуально узнают не всех и не всегда. Нечто сходное можно увидеть и во взаимоотношениях людей. Как правило, мы лично знакомы со всеми соседями по лестничной площадке, знаем их детей, собак и кошек, осведомлены о многих событиях в их жизни. Но знакомство наше с жильцами других этажей дома всегда менее детально: с некоторыми мы знакомы хорошо, о других знаем лишь то, что они живут в нашем доме, а третьих вообще не узнаем. Еще хуже знаем мы людей, населяющих соседние дома, улицы и т. д.

Подобное сходство между общественными насекомыми и людьми именно тем и объясняется, что муравьи, термиты или пчелы занимают в гнезде вполне определенное место. Заглянем, например, в гнездо рыжей мирмики, разместившееся в гнилой, ветке или пеньке и населенное несколькими тысячами муравьев. Мы увидим в нем некоторое количество заполненных расплодом и пустых камер. Их форма, число, взаимное расположение, характеризуют именно это гнездо, и ни в каком другом мы не найдем точно такой же структуры. Это одно из проявлений индивидуальности колонии насекомых, ее генетической, структурной, поведенческой уникальности. Каждая царица данного полигинного вида обычно владеет в гнезде своей территорией, ограниченной одной или несколькими соседними камерами, но есть и склонные к «бродяжничеству» — они постоянно переходят из камеры в камеру. Царицы значительно различаются по «общительности»: некоторые явно предпочитают одиночество и прогоняют из своего помещения всех прочих цариц; иные более терпимы к себе подобным, хотя и не без разбора — их часто можно увидеть «в компании» с одними царицами, но они явно избегают общества других. Территориальность цариц имеет место и в гнездах красногрудого муравья-древоточца, а также, вероятно, у еще многих видов.

В гнезде мирмик, за которым мы наблюдаем, есть несколько выходов. С каждым из них связана определенная группа-клан муравьев-фуражиров, собирающих пищу в примыкающем к данному выходу секторе кормового участка. Фуражиры постоянно пользуются только своим выходом и приносимый корм отдают гнездовым муравьям неподалеку от него, в одной и той же части гнезда. Здесь они хорошо знакомы со всеми рабочими, а в остальных участках гнезда бывают значительно реже и знают там немногих муравьев. Лишь иногда, при появлении на кормовом участке другого клана обильного источника корма, фуражиры соседних кланов могут быть мобилизованы и некоторое время будут пользоваться «чужим» выходом, собирая пищу в «чужом» секторе. Муравьи-няньки тоже трудятся каждый в определенном участке гнезда. Получается, что колония разделена на несколько групп-кланов. В каждой свои царицы, расплод, няньки и фуражиры. Но границы между кланами довольно условны, они как бы размыты, и многие муравьи, в том 'числе и царицы, живут и выполняют свои функции в двух или ;более кланах, а расплод нередко переносят с одной территории на другую.

Такая структура колонии может быть названа многоклановой. Она позволяет достигнуть достаточно рационального «размещения производительных сил» в гнезде и более или менее равномерной эксплуатации кормового участка. Каждый муравей при этом связан с определенной частью гнезда и отлично ее знает, а фуражиры работают в основном в своем секторе и редко бывают в соседних. Многоклановая структура возникает, когда численность взрослых насекомых в гнезде превышает несколько сотен (у муравьев обычно около 300). Поэтому у многих примитивных муравьев и термитов и у большинства общественных пчел и ос она не развита.

Пока ничего нельзя сказать о том, насколько выражена социальная структура в колониях полибий и безжалых пчел с высокой численностью особей. Что же касается медоносной пчелы, то в последние годы появились очень интересные данные, позволяющие предполагать наличие у этого вида более сложной,. чем думали раньше, социальной структуры. Оказывается, пчелы-сборщицы, летающие к одному источнику корма, собираются ранним утром в определенном месте на сотах и ожидают сигнала разведчиц, после которого начинают полеты, а корм приносят в этот участок улья, причем отдают его одним и тем же особям, постоянно здесь работающим. Может быть, пчелы в улье тоже в какой-то степени разделены на кланы и в каждом из них есть свои приемщицы нектара, фуражиры и разведчицы?

У большинства муравьев многоклановая структура выражена очень хорошо. А. А. Захаров и Т. А. Орлова убедились в том, что рабочие черного садового муравья обычно на всю жизнь сохраняют приверженность к тому участку гнезда или даже к той камере, где они появились на свет из куколки. Муравей проводит в «родных стенах» значительное время. Чем он старше, тем большую часть гнезда и кормовых угодий охватывают его маршруты, постепенно муравей осваивает все гнездо и все «земельные владения» семьи. Но он постоянно возвращается к «своим пенатам», именно там отдыхает, туда же чаще всего приносит и найденную пищу. При этом он отдает корм почти всегда одним гнездовым рабочим своего клана, а с другими общается заметно меньше.

Столь «интимные» подробности взаимоотношений между рабочими в клане известны пока лишь для нескольких видов муравьев. Например, Ж. И. Резникова, мирмеколог из Новосибирска, установила, что разведчики кровавого муравья-рабовладельца и малого лесного муравья предпочитают общаться с вполне определенными фуражирами, которых они в первую очередь мобилизуют на обнаруженные источники пищи. Так и работают муравьи бригадами.

У рыжих лесных муравьев численность населения одного гнезда составляет несколько сотен тысяч и даже миллионов особей. Поэтому они достигли еще более высокого уровня развития социальной структуры. С каждой дорогой, отходящей от гнезда, связана постоянная группа муравьев-фуражиров и строителей. Подробно исследовавший это явление А. А. Захаров назвал такие группы колоннами. Среди тысяч муравьев, помеченных на одной из дорог, лишь отдельных особей можно встретить в то же лето на иных дорогах. Значит, внегнездовые муравьи почти не переходят в другие колонны. Каждая колонна собирает пищу в своем секторе общей территории муравейника, причем владения колонн нигде не перекрываются и муравьи никогда не заходят на чужие участки. Колонна состоит из множества кланов фуражиров. Клан владеет небольшим участком охотничьих угодий или обслуживает группу тлей на ветке. Поэтому вся территория колонны представляет собой мозаику таких «коллективных участков».

Колонны — удивительно автономные образования. Они не только никогда не смешиваются, но и старательно избегают соприкосновения. Когда в эксперименте Захаров перегородил одну из дорог вертикальной стенкой, муравьи, чтобы ее обойти, вышли на соседнюю дорогу. Но муравьи соседней колонны отодвинулись в сторону, и колонны не смешались: их пути проходили совсем рядом и все-таки изолированно. Как будто дороги отталкиваются друг от друга, подобно одноименно заряженным телам!

Если с какой-либо дороги постепенно отловить всех фуражиров и строителей, а потом убрать и всех муравьев с купола муравейника в секторе, что прилегает к этой дороге, то произойдет нечто странное. Муравьи закроют изнутри все выходы в секторе, и на дороге и всей территории колонны не останется ни одного муравья. А муравьи на соседних дорогах не заметят «потрясений», выпавших на долю подопытной колонны, и продолжат свою обычную деятельность. На поверхности купола в их секторах царит все то же оживление, а сектор подопытной колонны совершенно пуст! Только через несколько дней на подопытной дороге появятся первые муравьи. Это новые контингента фуражиров, выделенные из гнездовых рабочих. Значит, из колонны в колонну не поступает информации о том, что происходит на территории.

Для выяснения отношений между колоннами внутри муравейника Захаров пометил несколько тысяч муравьев на дорогах цветными красками, а затем ночью усыпил весь муравейник эфиром и раскопал его утром. Практически все муравьи оказались в секторах купола, непосредственно примыкавших к дорогам, на которых они были помечены. Следовательно, муравьи и внутри гнезда не утрачивают привязанности к своему сектору.

Разделены ли на колонны внутригнездовые муравьи? Вероятно, они сохраняют приверженность к определенным секторам или участкам гнезда, так же как и царицы, ведь это наблюдается даже у довольно примитивных по социальной организации мирмик. Но какова степень такой приверженности? Об этом мы пока, к сожалению, не имеем точных данных. Если выложить на одну из дорог меченых куколок, муравьи унесут их в гнездо, и вскоре часть можно будет обнаружить в других секторах муравейника. Значит, расплод внутри гнезда перемешивается. Подсчеты Захарова показывают, что за время, необходимое для развития муравья от яйца до взрослой особи, расплод изо всех секторов гнезда перемешивается практически полностью. Поэтому даже в том случае, если царицы строго привязаны к своему сектору, а все молодые муравьи навсегда остаются в том секторе, где вышли из куколок, обитающая в гнезде колония окажется достаточно однородной по генетическому составу, чтобы сохранять единство.

Но когда в эксперименте на одну из дорог муравейника Захаров выложил в течение нескольких дней 100 тыс. куколок, это в скором времени привело к почти двукратному увеличению численности колонны: она значительно расширила свою территорию, повысила интенсивность движения. Очевидно, это произошло потому, что за короткий срок куколки не могли быть равномерно распределены по всем секторам, а вышедшие из них муравьи большей частью остались в том же секторе, следствием чего и явилось возрастание вскоре численности фуражиров в получившей куколок колонне.

Умножение количества колонн с ростом муравейника происходит следующим образом. Одна из колонн, владеющая наибольшей территорией, наращивает свою численность быстрее других. Постепенно ее дорога разделяется надвое и возникают две отныне независимые колонны, собирающие корм в двух разных частях ранее единой территории материнской колонны. В зависимости от численности муравьев в колонии может быть разное количество колонн: от одной в самых маленьких муравейниках, с населением не более 180—200 тыс., до 12 в гигантских «сверхмуравейниках», где обитает несколько миллионов насекомых. Но такие гиганты — редкость. Обычное же число колонн в средних муравейниках три-пять.

При увеличении численности насекомых в колонии обитание в единственном гнезде становится все более нерациональным. Действительно, чтобы собрать нужное количество пищи, рабочие вынуждены уходить все дальше от гнезда, расширяя кормовой участок. Но сверхдальние походы отнимают слишком много времени и сил. И тогда колония прибегает к полидомности — обитанию в нескольких гнездах (другое очень распространенное название того же явления — поликалия). Это позволяет рассредоточить население и эффективнее использовать значительно большие кормовые угодья. Подобные социальные структуры широко распространены среди муравьев и термитов, но никогда не встречаются у пчел и ос. По всей вероятности, у летающих общественных насекомых проблема удаленности источников пищи не стоит столь остро, как у передвигающихся пешим порядком.

При полидомности у моногинных видов всегда выделяется основное, или центральное, гнездо, где обитает царица, и вспомогательные гнезда. Основное гнездо — это как бы «столица государства», а вспомогательные гнезда выступают в роли «уездных городов». При простой полидомности во вспомогательных гнездах можно найти только рабочих. Различают несколько типов вспомогательных гнезд.

Кормовые почки располагаются в удаленных местах участка. Например, от ствола ели или сосны, в котором находится гнездо красногрудого муравья-древоточца, под слоем подстилки из опавшей хвои и листьев тянутся в разные стороны тоннели.

Они заканчиваются на расстоянии 10—15 м от гнезда в небольших гнездышках, построенных в пнях, лежащих стволах или ветках. Это и есть кормовые почки. В каждой постоянно обитает несколько сотен муравьев. Они добывают пищу в окрестностях своего жилища, а из кормовой почки ее забирают и доставляют в гнездо муравьи-носильщики. Фуражиры отправляются на охоту не только из кормовых почек, но и из выходов, расположенных по всей длине тоннелей. Когда добычи много, ее сначала накапливают в кормовой почке, а затем постепенно уносят. Это позволяет достичь более совершенного разделения труда: опытные, хорошо знающие местность муравьи охотятся и не тратят времени на транспортировку пищи, которой заняты носильщики. Кормовые почки выполняют роль опорных пунктов, помогающих охранять и рационально использовать кормовой участок.

Не только кампонотусы строят кормовые почки, но и рыжие лесные муравьи, пахучий муравей-древоточец, некоторые жнецы и многие другие муравьи, а также термиты. У большого закаспийского термита, например, они располагаются в почве под кустами пустынных растений, под кусками мертвой древесины, и населены в основном рабочими и немногочисленными солдатами. Постоянно обитающие в кормовой почке термиты приносят туда собираемый в окрестностях корм, а в центральное гнездо его доставляют термиты-носильщики.

Сходную с кормовыми почками функцию выполняют временные убежища, в которых муравьи пережидают непогоду или проводят ночь, если не успели засветло вернуться в гнездо. О. Форель назвал их павильонами, или станциями. Они могут располагаться на дорогах и в стороне от них. В отличие от кормовых почек павильоны не имеют постоянного населения муравьев.

Иное предназначение у укрытий для тлей. Чаще всего муравьи сооружают их в почве в форме полостей вокруг корней, растений, на которых живут тли. Пахучий муравей-древоточец, строит вокруг веток с тлями картонные чехлы, черный садовый. муравей и другие виды используют для той же цели почву. В каждом укрытии живет постоянный контингент рабочих, охраняющих тлей и поддерживающих порядок в помещении. Получаемую от тлей падь эти муравьи передают приходящим из центрального гнезда носильщикам.

Вспомогательные гнезда всех рассмотренных типов муравьи и термиты используют только в теплое время года, а на зиму собираются в основном гнезде. Некоторые виды проводят зиму в специальных гнездах. Летние гнезда кровавого муравья-рабовладельца расположены обычно на открытых местах, а зимние — в пнях, под кустами и в других укрытиях; в летних гнездах на зиму остаются лишь немногие рабочие. Черноголовый муравей летом живет в обширном гнезде, а зимует в небольших камерах, находящихся в почве на различных расстояниях от основного муравейника.

Если муравьи приносят во вспомогательные гнезда расплод из основного гнезда и выкармливают его там, то возникает полидомность с расплодными гнездами. Единственная царица в семье муравьев-портных живет со своей свитой в центральном гнезде, здесь же находятся яйца и личинки младших возрастов. Большую часть личинок старших возрастов муравьи уносят в расплодные гнезда, расположенные в кроне того же дерева, а иногда даже на соседних деревьях. Это позволяет приблизить личинок к кормовым угодьям и затрачивать меньше энергии на транспортировку добычи. Центральное и расплодные гнезда связаны проходящими по веткам и стволу дорогами, по которым постоянно курсируют муравьи. Есть в кроне заселенного муравьями-портными дерева и совсем маленькие гнезда — кормовые почки, где расплода нет. В подобной полидомной семье может быть до 100 тыс. муравьев. Сходные полидомные системы описаны для многих тропических долиходерусов, крематогастеров и других муравьев, строящих на деревьях картонные гнезда.

У рыжих лесных муравьев иногда бывают летние расплодные гнезда, в которых в теплое время года рабочие выкармливают личинок, доставляемых из основного гнезда, а на зиму муравьи эти гнезда покидают. Такие гнезда отличаются от кормовых почек тем, что имеют подземную часть, земляной вал и внутренний конус.

Семьи многих видов рода тетрамориум обитают в многосекционных гнездах. В центральном гнезде-секции живет единственная царица, а во вспомогательных секциях расположенных на расстоянии до 2—3 м от основной, муравьи выкармливают расплод. Секции связаны поверхностными подземными тоннелями. В каждой секции обитает постоянная группа рабочих, которую можно сравнить с колонной рыжих лесных муравьев: она имеет собственный кормовой участок, обособленный от других, в ней есть муравьи-разведчики, пассивные фуражиры, строители и няньки. Взрослые муравьи обычно не переходят в другие секции, но все они появляются из яиц, откладываемых царицей в центральном гнезде, и потому составляют одну семью. Единство поддерживают и постоянные обмены между секциями пищей и молодыми рабочими по тоннелям. На зиму муравьи из некоторых, а иногда изо всех секций собираются в центральном гнезде. Подобные же многосекционные гнезда встречаются и у других моногинных муравьев — кампонотусов, формик, фаэтончиков и бегунков.

Полидомчые колонии более характерны для полигинных видов. В этом случае все жилые гнезда равноценны в том отношении, что в них есть царицы и не всегда можно выделить центральное гнездо. В каждом гнезде живут постоянные группы муравьев всех функциональных групп. Между гнездами осуществляется регулярный обмен личинками, куколками и молодыми рабочими, а нередко и пищей. Благодаря этому рабочие, происходящие от разных цариц, попадают во все гнезда, и население такой полидомной колонии оказывается достаточно хорошо перемешанным. Фактически полидомная полигинная колония образуется в результате незавершенного размножения путем отделения отводков. В некоторых случаях дочерние гнезда (отводки) быстро становятся самостоятельными и полностью отделяются от материнской колонии, но нередко достижение самостоятельности задерживается или вообще не осуществляется. И до тех пор, пока между гнездами полидомной системы происходят регулярные обмены, она сохраняет единство и обг щий запах. Подобные полидомные колонии известны у муравьев родов акантолепис, иридомирмекс, кампонотус, лазиус, лиометопум, плагиолепис, тапинома, феидоле, формика и многих других.

Полидомность обнаружена и у термитов, но исследована значительно хуже, чем у муравьев. Полигинные колонии светобоязливого термита в благоприятных условиях процветают и широко расселяются, устраивая множество связанных между собой гнезд в почве и древесине. Полидомные колонии термита мастотермес дарвиниензис нередко состоят из десятков гнезд, расположенных в почве, стволах деревьев, пнях и т. д. Гнезда соединены подземными тоннелями протяженностью до 40 м. У большого закаспийского термита также обнаружены полидомные колонии, включающие до десятка гнезд, причем крайние термитники бывают удалены на 100 м. Кроме жилых гнезд в полидомную систему входят и кормовые почки. Часто новый термитник образуется на основе кормовой почки, когда в ней из нимф развиваются замещающие производители.

У муравьев с примитивной социальной организацией нередка так называемая диффузная полидомность. Эти виды не строят специальных гнезд, а используют готовые полости в гнилой древесине, растениях или иных субстратах. Колония как бы распылена на множество небольших групп, обитающих в разных полостях. В каждой группе есть царицы, расплод и муравьи всех функциональных групп. Но население этих «гнезд» очень подвижно: группы часто переселяются, объединяются с другими, вновь разделяются. У таких видов совершенно нет агрессивности между неродственными особями. Между группами отсутствуют стабильные связи, просто муравьи как бы перетекают из одного места в другое в зависимости от обстоятельств. Это позволяет колонии быстро приспосабливаться к изменяющейся среде. Такую пластичную оппортунистическую стратегию избрали многие виды родов ритидопонера, мономориум, мирмика, паратрехина, тапинома и проч., населяющие местообитания с неустойчивыми природными условиями. При диффузной полидомности вся популяция муравьев на данном участке фактически является единой, хотя и слабосвязанной колонией.

Подобная социальная структура позволила фараонову муравью великолепно устроиться в жилищах человека. Заселяя в зданиях любые полости, щели, предметы обстановки, группы муравьев быстро перекочевывают в зависимости от наличия пищи и других обстоятельств. Они могут временно обосноваться в забытом куске хлеба, бутылке из-под масла или среди чистого белья в шкафу. Все зараженное здание населено единой колонией муравьев. Если в каких-то помещениях условия становятся неблагоприятными, муравьи перекочевывают к более удачливым группам. Борьба с фараоновым муравьем в отдельных квартирах совершенно не эффективна: мы можем уничтожить там всех насекомых, но на их место вскоре придут другие. Это следствие важнейшей особенности диффузной полидомности — высокой устойчивости системы в целом при значительной чувствительности и ранимости отдельных ее элементов.

Благодаря работам А. А. Захарова лучше всего изучены полидомные колонии рыжих лесных муравьев. Обычным путем их образования является отделение отводков. Крупный муравейник при наличии вокруг свободного пространства постепенно отделяет несколько отводков, как правило, располагающихся на расстоянии 10—20 м, но иногда удаленных более чем на 100 м. Отводок в пору становления полностью зависит от материнского муравейника, откуда в него доставляют цариц, личинок, куколок, молодых рабочих и пищу. Вскоре в нем появляется собственный расплод, выводятся новые рабочие, фуражиры начинают охотиться на своем участке территории той колонны материнского муравейника, что отделила отводок. Но все же до тех пор, пока отводок не достигнет достаточной величины, в него продолжает поступать пища из материнского гнезда.

Все отводки связаны с материнским гнездом обменными дорогами, по которым постоянно курсируют муравьи; многие тащат личинок, куколок или молодых рабочих. Одни несут их из материнского гнезда в отводок, другие — в обратном направлении. Транспортировкой заняты рабочие постоянной группы носильщиков. Выйдя из гнезда, в котором он живет, носильщик налегке бежит по обменной дороге в соседний муравейник, берет там личинку, куколку или молодого муравья и относит в свое гнездо, а затем возвращается за новым грузом. И так весь день. Получается, что муравьи как бы непрерывно «обворовывают» соседей. Но поскольку и соседи не остаются в долгу, то в результате происходит обмен молодью и рабочими между материнским гнездом и отводком.

Эта нескончаемая деятельность как бы по принципу «таскать вам — не перетаскать» позволяет поддерживать единство полидомной колонии. Подсчеты показывают, что при наблюдающейся интенсивности обменов не может быть достигнуто полное и равномерное перемешивание расплода и молодых муравьев в колонии, и поэтому генетический состав населения, каждого гнезда своеобразен. Но все же обмены достаточны для того, чтобы сохранялись общность запаха и дружественные отношения между муравьями всех гнезд. Потому-то вся полидом-ная система и является фактически единой колонией.

Если искусственно прервать обмены между материнским гнездом и отводком с помощью непреодолимой для муравьев высокой стеклянной стенки или рва с водой, то муравейники довольно быстро становятся чужими, и устранение преграды на следующее лето не приводит к возобновлению обменов между ними, вместо этого могут даже начаться пограничные конфликты.

В некоторых случаях полидомные колонии возникают путем «породнения» совершенно чужих муравейников. Это может произойти, когда неподалеку от крупного и сильного гнезда находится муравейник послабее. Муравьи сооружают в этом случае небольшое временное гнездышко — так называемую промежуточную почку — и налаживают через нее обмены. Постепенно происходит выравнивание состава обоих гнезд, достаточное для объединения и исчезновения враждебности, после чего промежуточная почка исчезает.

Полидомная колония рыжих лесных муравьев всегда основана на радиальной системе связей: в центре находится крупный материнский муравейник, соединенный обменными дорогами с отводками. Каждый отводок непосредственно совершает обмены только с той колонной материнского гнезда, на территории которой он заложен, а с другими колоннами и их отводками обменивается опосредованно, через свой сектор материнского муравейника. Быстро растущие колонны нередко отделяют, последовательно несколько отводков, расположенных в разных местах их территории. Но даже эти отводки обычно обмениваются не непосредственно между собой, а лишь через свой сектор материнского гнезда. Кормовые участки всех отводков тоже независимы.

Таким образом, материнский муравейник является доминирующим. Он всегда крупнее отводков и существует в значительной степени за счет их эксплуатации. Пока отводок мал, он получает помощь от материнского гнезда, но когда вырастет, то начинает «платить ему дань». Многочисленные носильщики материнского муравейника притаскивают из отводков гораздо больше расплода и рабочих, чем забирают носильщики отводков. Такому неравному обмену способствует и более продолжительный «рабочий день» носильщиков материнского гнезда. Кроме того, из отводков в материнский муравейник поступает и пища. Фуражиры материнского гнезда беспрепятственно охотятся на территории отводков, а фуражирам из отводков вход на территорию доминанта закрыт.

Несколько иначе организованы полидомные колонии обыкновенного тонкоголового муравья. В них обмен пищей, расплодом и молодыми рабочими происходит не только между материнским и дочерними муравейниками, но и между многими отводками. Кроме того, взрослые рабочие не столь жестко привязаны к своим гнездам и нередко переселяются из муравейника в муравейник. Особенно часто это наблюдается в период усиленного роста колонии. При достижении стабильного состояния обмены становятся менее интенсивными и более упорядоченными, а взрослые рабочие сохраняют отчетливую приверженность к своим гнездам.

Какова же судьба полидомной колонии? Если вокруг нее достаточно незанятого пространства, то неограниченные кормовые угодья дают возможность отводкам быстро расти, несмотря на эксплуатацию со стороны материнского муравейника. По мере того как отводок догоняет в размерах материнское гнездо, обмены между ними становятся все менее интенсивными. Они происходят теперь только весной и осенью, а летом отсутствуют, хотя муравейники сохраняют еще дружественные отношения. Уменьшение обменов приводит к тому, что генетические различия между населением муравейников быстро нарастают, и через несколько лет отводок полностью обособляется. Теперь он может отделять собственные отводки.

Так постепенно «выпадают» из колонии все отводки и каждый забирает свой «земельный надел» — часть территории материнского муравейника. Ранее процветавшее центральное гнездо колонии оказывается зажатым на небольшом пятачке между владениями своих взрослых потомков и, отрезанное от ресурсов, постепенно хиреет, приходит в упадок и иногда даже гибнет.

Совершенно по-иному может сложиться судьба полидомной колонии, если она окружена другими такими же системами муравейников. В этом случае отводкам редко удается захватить достаточный для роста и обретения независимости участок и по-лидомность как бы «консервируется» на неопределенное время.

В условиях особенно острой территориальной конкуренции несколько расположенных рядом полидомных колоний могут объединиться в федерацию. «Породнение» происходит путем организации обменов через промежуточные почки. Сначала муравьи двух соседних материнских муравейников сооружают две такие почки поблизости. Они приносят расплод в свои почки, а оттуда его забирают муравьи соседней колонии. Но вскоре обе почки сливаются в одно буферное гнездо, через которое в дальнейшем и идут все обмены. Буферные гнезда постоянные, но функционируют только летом. Они выполняют, так сказать, «федеральные функции», связывают между собой «государства» — колонии муравьев. Благодаря им происходит эстафетный обмен между материнскими гнездами разных колоний. В обменных операциях участвуют десятки тысяч муравьев-носильщиков, живущих в буферных гнездах. Система связей между муравейниками в федерации уже не радиальная, а эстафетно-сетевая. Обмены в федерациях совершаются в 3—4 раза интенсивнее, чем в обычных полидомных колониях, что приводит к еще большей однородности населения соседних гнезд и взаимосвязанности системы в целом. Исчезают охраняемые отдельными гнездами территории, федерация имеет общую территорию. Разрастается федерация как за счет включения в нее извне одиночных гнезд или полидомных колоний, так и путем строительства кооперативных отводков, в котором участвуют одновременно несколько гнезд федерации. Федерация очень стабильная система. Однажды включенные в нее муравейники уже никогда не становятся самостоятельными.

Подобные федерации А. А. Захаров назвал вторичными, поскольку они возникают объединением ранее независимых колоний. Они известны у северного лесного, малого лесного муравьев и некоторых других видов.

Шире распространены первичные федерации, образующиеся при разрастании единственной колонии. Например, основанная одиночной самкой семья австралийского мясного муравья сначала обитает в одном гнезде, затем сооружает неподалеку расплодные гнезда, связанные с центральным гнездом тоннелями. Вскоре в этих гнездах появляются молодые оплодотворенные самки и полидомная колония становится полигинной. Затем периферийные гнезда сами отделяют отводки, возникает и разрастается федерация — совокупность гнезд с сетью обменных дорог, проходящих в тоннелях. Десятки и сотни открывающихся кратерами гнезд занимают обширные площади, а обитающие в них муравьи используют общую охотничью территорию и составляет единую огромную колонию — федерацию.

Сходно формируются федерации песчаного и обыкновенного тонкоголового муравьев. Нередко в сухих сосняках на легких почвах поселения песчаного муравья занимают несколько гектаров. Один из видов уже знакомого нам рода — псевдомир-мекс венефика, поселяющийся в полых шипах южноамериканских акаций, образует федерации, охватывающие кроны сотен и тысяч растущих рядом деревьев и достигающие численности 20 млн насекомых. Японский сородич нашего черного садового муравья — лазиус сакагами — создает на лугах федерации из сотен гнезд с населением в несколько миллионов особей.

Особенно внушительных размеров могут достигать федерации муравьев рода формика. Их нередко называют суперколониями. В горных лесах Швейцарии найдена такая суперколония волосистого лесного муравья. В ее состав входит около 1200 гнезд, расположенных на площади 70 га. Но рекорд принадлежит виду формика йессензис — японскому родственнику красноголового муравья. На прибрежных лугах Хоккайдо исследована федерация этого вида, состоящая из 45 тыс. гнезд и занимающая площадь почти в 3 км2. Подсчитано, что в столь гигантской федерации обитает около 300 млн рабочих и больше миллиона цариц. И ведь это единая система гнезд, связанных обменными дорогами и имеющих общую территорию. Поистине панмуравейник!

Фактически обширная федерация муравейников представляет собой популяцию из одной колонии. С той же ситуацией мы встречались на примере диффузной полидомности, но здесь она проявляется на несравненно более высоком уровне социальной организации. В отличие от диффузной полидомности для федерации характерны устойчивость и жесткость не только, всей системы в целом, но и отдельных ее элементов. Муравейники в федерации в течение десятков лет находятся на одних и тех же местах, столь же стабильны дорожная сеть и система фуражировочных участков. Если какое-нибудь гнездо разрушить, муравьи почти молниеносно восстановят его в той же точке. Федерация ревниво оберегает незыблемость своей структуры.

Федерации и суперколонии являются выражением совершенно иной по сравнению с диффузной полидомностью жизненной стратегии. Создающие их виды приспосабливаются таким образом к стабильным длительное время экологическим условиям. Подходящие для их жизни местообитания встречаются в природе не так часто. Поэтому если вид попал на пригодный участок, очень важно полностью заселить и использовать территорию. И муравьи успешно справляются с такой задачей. Создавая федерацию, они достигают наивысшей в данных условиях плотности поселения. На гектаре федерации северного лесного муравья по подсчетам А. А. Захарова обитает около 15 млн рабочих, тогда как на гектаре такого же леса, заселенного полидомными колониями этого вида, живет не более 7 млн особей. Федерация вытесняет со своей территории все виды муравьев-конкурентов, оставляя за собой монопольное право на ее ресурсы. Несомненно, что федерация представляет собой наивысшую форму социальной организации муравьев.

В КРУГУ СЕБЕ ПОДОБНЫХ

 

 

 

Так царя своего ни в Египте не чтут, ни в обширной  Лидии, ни у парфян, ни на дальнем Гидаспе мидийском. Ежели царь невредим, живут все в добром согласье,  Но лишь утратят его, договор нарушается, сами  Грабят накопленный мед и сотов рушат вощину.  Он — охранитель их дел; ему все дивятся и с шумом  Густо теснятся вокруг; сопутствуют целой толпою,  Носят нередко его на плечах, защищают в сраженье  Телом своим и от ран прекрасную смерть обретают. Вергилий. Георгики

 

 

ОБЩЕСТВЕННЫЙ ЖЕЛУДОК

Как только оса-нянька раздаст принесенный комочек пищи, она приближается, быстро вибрируя крыльями, к отверстию каждой ячейки для того, чтобы выпить слюну, которая обильно струится изо рта заключенной в ней личинки... Но если секрет не появляется, оса захватывает голову личинки челюстями, тянет ее к себе, а затем внезапно вдавливает обратно в ячейку, опуская туда и свою голову. Эти движения стимулируют ротовые органы личинки и заставляют ее выделить слюнную жидкость. Э. Рубо. Биологические исследования одиночных и общественных ос Африки

 

 

 

 

 

 

 

Р. Реомюр в шестом томе «Мемуаров...», увидевшем свет в 1742 г., описал удивительное явление, к которому неоднократно обращалась наука в будущем. Наблюдая за обычными во Франции осами-полистами, он заметил, что всякий раз, когда оса накормит личинку, та выделяет изо рта капельку жидкости, которую взрослая оса поглощает как бы в награду. Уже знакомый нам Э. Рубо позднее подробнее исследовал это явление, назвав его экотрофобиозом, что в переводе с греческого прибли-

63. Кормовой обмен (трофаллаксис) между двумя рабочими германской осы (по Г. Монтанье, 1966 г.)

Донор (слева), раздвинув мандибулы, выделяет капельку корма из зобика. Реципиент  (справа) поглощает эту жидкость, непрерывно постукивая усиками по голове и  челюстям донора.

64. Личинка обыкновенной осы с необычайно развитыми слюнными железами, выделяющими сахара и пищеварительные ферменты, которые поглощают рабочие (по У. Машвитцу, 1966 г.). 1 — зачаточные антенны; 2 — верхняя губа; 3 — верхние челюсти (мандибулы); 4 — нижние челюсти (максиллы); 5 — нижняя губа; 6 — общее выводное отверстие слюнных желез на нижней губе; 7 — общий выводной проток правой и левой слюнных желез; 8 — спинная ветвь (зачернена для наглядности) левой слюнной железы; 9 — брюшная ветвь левой слюнной железы; 10 — кишечник.

зительно означает «семейное пищевое сожительство». Он считал, что это своеобразная форма эксплуатации взрослыми осами личинок и что именно эти капельки, получаемые от личинок, являются основной силой, удерживающей самок в гнезде и заставляющей их заботиться о потомстве, т. е. в экотрофобиозе заключена основная причина возникновения эусоциального поведения. В 1918 г. В. Вилер предложил для такого явления более удобный и получивший затем широкое распространение термин трофаллаксис, что означает «обмен пищей». Он отвергал представления Рубо об эксплуатации осами личинок и считал, что это, напротив, взаимовыгодная кооперация между взрослыми особями и потомством. Действительно, ведь осы кормят личинок и дают им гораздо больше пищи, чем получают от них. К началу XX в. ученым уже были известны многочисленные наблюдения взаимного кормления у общественных ос, пчел, муравьев, термитов. Поэтому Вилер рассматривал явление шире, называя трофаллаксисом не только кормление личинками взрослых ос, но и любые формы передачи жидкой пищи между общественными насекомыми. Короче говоря, трофаллаксис — это кормление у насекомых изо рта в рот. Партнером в трофаллаксисе может быть и личинка. Насекомое, отдающее корм, называют донором, а поглощающее его — реципиентом.

Следуя за Рубо, Вилер рассматривал трофаллаксис как силу, организующую насекомых в общество, как основную причину возникновения эусоциальности. Но, как мы увидим ниже, трофаллаксиса нет у многих наиболее примитивных общественных насекомых — стеногастрин, галиктов, аллодапин, шмелей, ряда низших муравьев. Значит, эусоциальность вполне может сформироваться и без трофаллаксиса.

Среди общественных ос трофаллаксис не наблюдали только у стеногастрин, а все остальные виды, даже такие примитивные полибии, как белоногастер, широко практикуют обмен жидкой пищей между взрослыми и поглощение личиночных выделений. Во времена Вилера не был известен состав жидкости, получаемой осами от личинок, и поэтому ученые были вынуждены ограничиваться лишь домыслами и догадками. Исследованиями в середине 60-х годов установлено, что личинки ос обладают чрезмерно развитыми по сравнению с личинками других насекомых нижнегубными или слюнными железами, которые и выделяют поглощаемый осами секрет. Как оказалось, в нем содержится около 9% сахаров. Выделения, получаемые осами от личинок, нередко составляют больше половины их суточного рациона, дополняя нектар, собираемый на цветках, и другую пищу. Осы частенько специально выпрашивают корм у личинок, прикасаясь усиками к их голове. В ответ на такое прикосновение (его можно имитировать даже кисточкой) личинка выделяет капельку сладкого секрета. Ранним утром осы «заправляются» личиночным секретом и вылетают из гнезда за кормом. Крупная личинка за одно «доение» отдает столько сахара, что его хватает для поддержания жизнедеятельности осы до полудня. Особенно важен этот секрет для ос в плохую погоду, когда на цветках провизии не найти, а на обогрев гнезда энергии нужно много.

Кроме сахаров в личиночном секрете содержится немного ферментов, расщепляющих белки и углеводы. Их всего около 0,5%, но и в таком количестве они действуют достаточно эффективно. Осы смешивают личиночный секрет с пережевываемой добычей, и его ферменты подготавливают пищу к усвоению личинками. Слюнные железы взрослых ос выделяют очень мало протеаз, и этот недостаток восполняют ферменты слюны личинок. Получается в некотором роде разделение функций: личинки поставляют ферменты, а осы совершают механическую работу по пережевыванию добычи и пропитке ее ферментами и дают личинкам в готовом к проглатыванию виде!

Все эти факты вместе подтверждают точку зрения Вилера, увидевшего в трофаллаксисе между осами и личинками выгодную обеим сторонам кооперацию. Не исключено, что выделения личинок несут и еще одну функцию: они позволяют избавляться от излишней влаги в гнезде. Ведь выделение жидких экскретов обычным для насекомых путем (через мальпигиевы сосуды и анальное отверстие) могло бы привести к намоканию и порче бумажных сотов. Примитивные муравьи рода амблиопоне и некоторые другие понерины никогда не обмениваются кормом. У нотомирмеции, мирмеций и большинства понерин трофаллаксис наблюдается редко и протекает недостаточно организованно: позы муравьев при обмене кормом могут быть самыми различными (т. е. не стереотипными, как у высших муравьев), кормовые контакты непродолжительны. У высших же муравьев трофаллаксис - обычнейший элемент поведения. Поэтому уже давно сделан вывод, что степень развития трофаллаксиса является одним из важнейших показателей продвинутости социальной организации вида. Но нет правил без исключения, и эта закономерность иногда нарушается в эволюции: у ряда высших муравьев трофаллаксис отсутствует. Примером могут служить муравьи родов афеногастер, мессор, погономирмекс. Муравьи довольно примитивного рода афеногастер, вероятно, никогда не имели трофаллаксиса. А вот у жнецов он не появился, наверное, потому, что пища этих муравьев — в основном твердые зерна и насекомые. Муравьи-кочевники питаются тоже исключительно твердой пищей. Их личинки и царица никогда не получают корм изо рта рабочих. А между рабочими кормовые обмены наблюдаются крайне редко. Значит, возможно все-таки достижение весьма высокой ступени социальной организации, на которой находятся кочевники, без развития трофаллаксиса.

65. Трофаллаксис между рабочими муравья дацетон армигерум (по Э. Вильсону, 1962 г.).

Более крупный рабочий выпрашивает пищу, дотрагиваясь передними ногами до головы  маленького, и поглощает появившуюся изо рта партнера жидкость.

Вообще особенности питания муравьев существенно влияют на встречаемость трофаллаксических контактов в их колониях. Так, почти все формицины и долиходерины — заядлые «пастухи»: падь тлей и других сосущих насекомых занимает в их диете важнейшее место. Некоторые виды питаются исключительно жидкой пищей. Потому-то у муравьев этих двух подсемейств трофаллаксис — важнейшая форма поведения. А вот в пищевом рационе муравьев подсемейства мирмицин жидкая пища составляет небольшую долю, даже тлей эти муравьи посещают не очень активно, потому и трофаллаксис мы можем наблюдать в их гнездах не столь часто.

Многие ученые видели, как личинки муравьев выпускают изо рта капельки жидкости, которые слизывают рабочие. Нередко муравьи даже выпрашивают эти капельки, постукивая антеннами по ротовым органам и голове личинки. Царица амблиопон челюстями сдавливает шею личинки, заставляя ее выделить изо рта порцию секрета, которую затем поглощает. К сожалению, до сих пор никто не исследовал состав продуцируемой личинками жидкости. Скорее всего, это продукт слюнных желез. Но пока мы ничего не можем сказать о его роли в жизни муравьев.

Точно так же недостаточно ясным остается пока значение капелек, выделяемых личинками из анального отверстия. Их тоже поглощают рабочие. В большинстве случаев это, конечно, просто экскреты из мальпигиевых сосудов (иногда хорошо видно, как в капельке плавают кристаллы мочевой кислоты). Но не исключено, что в них могут быть и какие-то необходимые муравьям вещества. Не так давно в анальных выделениях личинок фараонова муравья были обнаружены аминокислоты и ферменты протеазы. Это позволяет предполагать, что анальная жидкость личинок может содержать не только вредные продукты обмена веществ.

Среди общественных пчел трофаллаксиса нет у аллодапин и галиктов. У большинства шмелей исследователям не удавалось заметить обмен кормом, лишь у некоторых видов крайне редко наблюдали неупорядоченные трофаллаксисы. Что же касается безжалых и медоносных пчел, то трофаллаксис, является у них важнейшим элементом поведения. У термитов, как уже говорилось во втором разделе, две формы трофаллаксиса: оральная, когда пища выделяется изо рта, и анальная, основанная на выведении корма из заднепроходного отверстия. Анальный трофаллаксис есть только у низших термитов и служит в первую очередь для передачи кишечных симбионтов. Кроме того, этим путем полупереваренная пища из толстой кишки одного термита окончательно усваивается другими членами колонии. При оральном трофаллаксисе рабочие термиты могут выделять корм двух типов. Секрет слюнных желез рабочие дают царской паре, крылатым термитам и личинкам самых младших возрастов; он составляет единственную пищу этих насекомых. Более старшим личинкам, нимфам, солдатам и другим рабочим они отрыгивают содержимое зобика или средней кишки, т. е. частично переваренную пищу. У высших термитов секретом слюнных желез рабочих питаются личинки всех возрастов.

66. Маленький рабочий термита-грибовода макротермес белликозус кормит  крупного солдата, выделяя жидкую пищу изо рта (по П. Грассе, 1949 г.).

При трофаллаксисе насекомые принимают стереотипные позы, характерные для семейства, рода и даже вида. Мы еще поговорим об этом, когда речь пойдет о способах общения. Если существует поведенческая иерархия, то корм всегда передается от подчиненного насекомого доминирующему; донора и реципиента легко различить. У пчел при трофаллаксисе донор лишь слегка выдвигает хоботок вперед и вниз и выделяет из него каплю корма, а пчела-реципиент почти полностью вытягивает хоботок вперед, высасывая эту каплю. А вот у муравьев или термитов различить донора и реципиента не всегда просто, если только не было возможности увидеть, кто именно из партнеров отрыгнул каплю корма. Впрочем, у целого ряда видов муравьев решить эту задачу несложно, поскольку донор широко раскрывает челюсти, а реципиент держит их сомкнутыми.

Недавно во Франции была разработана установка, позволяющая измерять радиоактивность отдельных частей тела крупных муравьев в процессе трофаллаксиса. Когда рабочих кампонотуса накормили раствором сахара с радиоактивным золотом, то удалось при обменах кормом между ними по уменьшению радиоактивности брюшка донора и увеличению ее у реципиента измерять скорость трофаллаксиса. На этой же установке было обнаружено и ранее неизвестное явление — реверсии трофаллаксиса. Выяснилось, что нередко в процессе обмена кормом донор и реципиент вдруг меняются ролями и корм начинает поступать в зобик того муравья, который только что его отдавал. Иногда в процессе одного трофаллаксиса роли муравьев могут поменяться даже несколько раз. Пока непонятно, какой смысл заключен в подобных реверсиях.

Основная функция трофаллаксиса — распределение пищи между всеми насекомыми в колонии. Важнейшая особенность системы такого распределения — ее открытость: каждый рабочий, солдат, личинка, крылатая самка или самец могут вступить в обмен кормом с любым членом колонии. Корм обычно отдают по первому требованию и получают при необходимости от других. Поэтому совокупность зобиков всех насекомых в гнезде составляет как бы общественный желудок, в котором корм хранится и перераспределяется путем трофаллаксиса. Впервые представление об общественном желудке ввел в науку О. Форель в 1878 г.

У видов, не обладающих трофаллаксисом, нет и общественного желудка. Некоторое исключение в этом отношении составляют только шмели. В их гнезде есть медовый горшок — временное хранилище резервных запасов меда. Шмели то пополняют запасы, то используют их. Когда одному шмелю скормили немного радиоактивного сиропа, следы радиоактивности вскоре обнаружились у многих особей из этого гнезда, поскольку они, как говорится, «хлебали из одной лохани» — медового горшка. Не все виды общественных насекомых в равной мере способны сохранять в общественном желудке резервные запасы корма. В значительной степени это обусловлено строением пищеварительной системы. У всех насекомых зобик представляет собой расширение передней кишки и связан с ротовым отверстием пищеводом. Следующим отделом кишечника является мышечный желудок, или провентрикулюс. У термитов он снабжен зубчиками, которые дополнительно перетирают проглатываемый корм. У перепончатокрылых единственная функция провентрикулюса — управление поступлением пищи из зобика в собственно желудок. Зобик покрыт изнутри кутикулой, поэтому пища в нем не переваривается и не усваивается. Значит, когда пчела или муравей проглатывает корм, то он попадает как бы в общественный желудок и пока не является «собственностью» данного насекомого. Ведь из зобика корм по первому требованию может быть отдан любому другому. Выходит, что, так сказать, «индивидуальным ртом» муравья, термита или пчелы служит провентрикулюс, ведь насекомое питается, только когда клапаны мышечного желудка открываются и пища поступает в собственно желудок.

67. Пищеварительная система рыжей мирмики (по Ш. Жанэ, 1894 г.).

1 — ротовая полость; 2 — подротовой карман; 3 — глотка; 4 — проток слюнной железы;  5 — слюнная железа; 6 — пищевод; 7 — зобик; 8 — мышечный желудок (провентрикулюс); 9 — железистый желудок; 10 — толстая кишка; 11 — прямая кишка; 12 — выделительные трубочки (мальпигиевы сосуды).

У всех низших муравьев, а также у мирмицин провентрикулюс устроен так, что просвет его закрывается сокращением кольцевой мышцы. Для того чтобы держать пищу в зобике, муравей должен непрерывно напрягать ее. Видимо, по этой причине названные муравьи не могут длительное время хранить в общественном желудке значительные запасы пищи.

У формицин и долиходерин провентрикулюс имеет совершенно иное строение: его хитиновые клапаны постоянно плотно сомкнуты и открываются только при сокращении специальных мышц. Поэтому хранение пищи в зобике не требует особых усилий. Виды муравьев этих двух подсемейств обладают мягким растяжимым брюшком и способны приносить в гнездо и удерживать в зобиках намного больше пищи, чем все прочие муравьи. Длительное хранение в гнезде жидкой пищи у них весьма обычное явление. Стоит дать содержащимся в лаборатории формикам или лазиусам раствор сахара либо меда, как среди них окажется множество рабочих с сильно раздутыми брюшками. Зобики их до отказа заполнены сладким кормом. Эти распухшие муравьи могут в течение многих недель хранить внутри себя общие запасы корма. Именно среди формицин и долиходерин встречаются так называемые медовые муравьи, в гнездах которых можно найти «медовые бочки» — рабочих с полупрозрачным брюшком, раздувшимся от сладкой жидкости до размера крупной вишни. Их называют плерэргатами.

Американские медовые муравьи принадлежат к роду мирмекоцистус и обитают в прериях. В их глубоких почвенных гнездах можно найти до 1500 плерэргатов. Каждый сохраняет около 0,4 г «меда», что составляет до 90% массы его тела. Запасы меда в муравейнике могут достигать 600 г. Муравьи выходят из гнезд по ночам и собирают падь тлей, а затем отдают ее плерэргатам, которые неподвижно висят, уцепившись ножками или челюстями за стенки глубоких камер муравейника. При этом зобик их так раздут, что спинные и брюшные полукольца занимают на брюшке совсем небольшую площадь, остальное — это межсегментарная мембрана. Когда возникает потребность, плерэргаты отрыгивают корм любой попросившей его особи. Так и проходит вся жизнь муравья-бочки, она не балует его разнообразием!

Муравьиный мед не очень сладкий (содержит не более 50% сахаров), но, как и пчелиный, включает в основном простые сахара и оксидазу глюкозы, стерилизующую мед за счет выделения перекиси водорода. Некоторые плерэргаты хранят почти чистую, слегка подслащенную воду. Запас воды в тех засушливых районах, где живут медовые муравьи, тоже очень кстати!

В сухих районах Австралии обитают муравьи кампонотус инфлатус, плерэргаты которых почти столь же огромны, как у американских медовых муравьев, а также виды родов мелофорус и лептомирмекс, обладающие «медовыми бочками» с менее растяжимым брюшком. Муравьи с такими плерэргатами встречаются и в других районах мира: это тапинома в Южной Америке, аноплолепис и плагиолепис в Африке, проформика и пренолепис в Азии. На юге СССР живет несколько видов рода проформика. В гнездах этих муравьев постоянно есть плерэргаты. Брюшко их увеличено не очень сильно, так что плерэргаты свободно ходят по гнезду. Но все же в зобике каждого хранится около 10 мг сладкого корма, а этого достаточно для питания сотни муравьев в течение месяца.

Скорость перемешивания пищи в общественном желудке удивительно велика. Когда шести пчелам скормили 20 мл сиропа с радиоактивным фосфором, то через пять часов 27% рабочих в улье имели радиоактивную метку, а через сутки их было уже 55%. Значит, всего за сутки принесенный шестью фуражирами корм попал в зобики десятков тысяч пчел. Сколько же потребовалось для этого актов трофаллаксиса! В подобном же эксперименте один рабочий бурого лесного муравья набрал полный зобик сиропа с радиоактивным йодом. Через 27 часов все 70 муравьев, обитавших в лабораторном гнезде, были радиоактивными. Многочисленные опыты с весьма сходными результатами неоднократно проводились и с другими видами общественных пчел, ос, муравьев, термитов.

Но в то же время эксперименты обнаружили и некоторые различия. Виды, в колониях которых обмен кормом происходит в среднем реже, отличаются, как и следовало ожидать, меньшей скоростью перемешивания пищи в общественном желудке. Например, у мирмицин принесенный в гнездо корм значительно медленнее распределяется между рабочими, чем у формицин или долиходерин. Различия в скоростях перемешивания корма могут быть связаны и с его природой. Доставленная фуражирами рыжих лесных муравьев падь очень быстро распределяется в основном среди внегнездовых рабочих, а гемолимфу добычи фуражиры передают прежде всего рабочим-нянькам для личинок, и она распространяется среди муравьев в гнезде в 2—3 раза медленнее, чем сладкий корм.

Не все насекомые в колонии совершенно равноценны в системе трофаллаксиса. Царицы обычно только получают корм, но никому не отдают его. Впрочем, у примитивных видов общественных насекомых царицы могут иногда выступать в роли доноров. Такое наблюдается даже у некоторых муравьев, в частности у мирмик. Крылатые самки и самцы, солдаты, личинки я нимфы также чаще являются реципиентами.

Значение трофаллаксиса не ограничивается распределением пищи и перемешиванием ее в общественном желудке, хотя это, несомненно, наиболее важная его функция. Огромна его роль и в регуляции потребления пищи и фуражировочной деятельности насекомых. Спрос в колонии на пищу каждый ее член ощущает, так сказать, на «собственном брюхе». Когда корма не хватает, зобик фуражира пустеет, и это прибавляет ему энергии в поисках добычи.

Трофаллаксис может применяться для передачи информации. Например, при большой потребности в пищи фуражира «атакует» сразу несколько рабочих, выпрашивающих у него корм. Это служит сигналом к усилению фуражировочной деятельности. При мобилизации на пищу пчелы и муравьи нередко используют трофаллаксис для передачи информации о качестве корма.

Еще одна функция трофаллаксиса связана с распространением в колонии феромонов. Установлено, что феромоны царской пары попадают ко всем термитам именно при трофаллаксисе, вместе с пищей. Существует предположение, что таким же путем могут переходить от особи к особи феромоны и у общественных перепончатокрылых. Во всяком случае, трофаллаксис значительно ускоряет, например, передачу феромона пчелиной матки, поскольку способствует более тесным контактам между рабочими, во время которых феромон как бы «перетекает» с одной пчелы на другую.

Голодные личинки ос, выделяя капельки сладкой слюны, привлекают этим рабочих ос. Расчет здесь простой: оса выпьет капельку, обратит внимание на голодную личинку да и покормит ее! В этом случае трофаллаксис обеспечивает функцию привлечения.

И, наконец, трофаллаксис может снижать агрессивность при враждебных столкновениях. Вспомним, как подчиненная оса выделяет капельку корма и этим «усмиряет» доминирующую. Так бывает и у муравьев, но уже в территориальных взаимоотношениях. Когда муравей случайно или целенаправленно попадает во владения соседней колонии и вдруг оказывается окруженным несколькими враждебно настроенными чужаками, он поступает весьма находчиво: отрыгивает капельку корма и предлагает ее врагам. И чем агрессивнее они себя ведут, тем настойчивее прельщает их кормом атакованный муравей. Нередко это спасает храбреца. Враги поглощают пищу и явно «добреют», начинают чиститься, не обращая внимания на нарушителя границы, который успевает улизнуть. Такое поведение наблюдали даже между муравьями разных видов. Настоящий межвидовой трофаллаксис!

Как могло возникнуть в эволюции столь сложное поведение — трофаллаксис? Вероятнее всего, это произошло на основе случайного вначале слизывания капелек пищи, попавших на тело фуражиров. Потом насекомые могли уже облизывать более целенаправленно не только тело, но и ротовые органы, на которых были остатки корма. Отсюда недалеко и до специального отрыгивания корма донором и поглощения его реципиентом. Сначала такой кормовой обмен был неупорядоченным, как у некоторых современных примитивных муравьев. Затем постепенно сформировались стереотипные позы выпрашивания, передачи и приема корма, а это значительно повысило результативность всего процесса. Косвенным подтверждением такого эволюционного пути является тот факт, что трофаллаксис есть только в тех группах общественных насекомых, где практикуется взаимное облизывание. Исключение составляют осы-полисты, у которых взаимное облизывание наблюдается очень редко, но трофаллаксис весьма обычен.

ВНИМАНИЕ К БЛИЖНЕМУ

Как у коров, взаимно облизывающих друг друга, так и у муравьев облизывание сотоварищей представляет собой деятельность, большей частью приятную для облизываемой части тела. Э. Васманн. Итоги сравнительной психологии

 

 

 

 

Очистка и облизывание собственного тела — важнейшая форма поведения насекомых. Она обеспечивает удаление болезнетворных микроорганизмов, остатков пищи и прочих частиц, загрязняющих поверхность тела, мешающих движениям и работе органов чувств. Все насекомые очень часто чистятся. Но у наиболее высокоорганизованных общественных насекомых к «индивидуальному туалету» добавилась взаимопомощь в поддержании чистоты тела — груминг (от англ. to groom — «чистить лошадь»), или аллогруминг (от греч. allos — «иной, другой»), т.е. облизывание и очистка тела другой особи.

У примитивных эусоциальных насекомых аллогруминга нет. Рабочие шмели, галикты, осы обычно не проявляют специального внимания друг к другу. Взаимодействия между ними, если не считать контактов доминирования-подчинения, непродолжительны и ограничиваются ощупыванием усиками или случайными прикосновениями; осы, помимо этого, вступают еще в трофаллаксис. Аллогруминг у ос-полистов можно наблюдать крайне редко, обычно при попадании на тело капелек сладкой пищи или иных веществ. Даже у таких достаточно высокоорганизованных в социальном отношении ос, как веспины, это поведение — редкость. И в гнездах безжалых пчел нечасто удается быть свидетелем аллогруминга. А вот у муравьев, медоносных пчел и термитов это один из характернейших элементов поведения внутри гнезда.

Если понаблюдать за муравьями или термитами в лабораторном гнезде и за медоносными пчелами в стеклянном улье, то можно убедиться, что аллогруминг встречается у них значительно чаще, чем, например, трофаллаксис. Это регулярное, каждодневное, так сказать, рутинное занятие сотен и тысяч насекомых. Очень забавно видеть, как рабочий тщательно и долго вычищает и вылизывает язычком тело своего собрата, методично переходя от головы к груди, затем к ножкам, брюшку и т.д., а насекомое, которое чистят, приподнимает то одну ножку, то другую, поворачивает голову, брюшко, меняет позы, подставляя все новые участки тела. Если бы по отношению к насекомым были допустимы подобные выражения, то следовало бы сказать, что чистильщик исполнен сознанием важности и ответственности за выполняемое дело, а подвергаемое чистке насекомое явно не скрывает получаемого удовольствия и стремится его продлить!

Но если оставить эмоции, то нужно подчеркнуть, что аллогруминг имеет важнейшую социальную функцию — поддержание чистоты тела и работоспособности всех членов колонии. Поэтому он особенно проявляется, когда «правила гигиены» нарушаются. Например, фуражиры принесли в гнездо много жидкой пищи и при интенсивных трофаллаксисах тела многих насекомых загрязнились кормом. Вот тут-то и происходит массовое наведение чистоты: рабочие чистятся сами и тщательно вылизывают друг друга. Нередко можно видеть, как одного рабочего чистит сразу несколько его собратьев. Многие ученые предполагают, что аллогруминг способствует распространению в колонии феромонов, находящихся на поверхности тел насекомых, и что именно в этом и состоит его основная социальная функция. Однако экспериментальных доказательств такого предположения пока нет.

У примитивных муравьев — мирмеций, понерин — аллогруминг можно наблюдать значительно реже, чем у представителей более высокоорганизованных подсемейств. А вот среди термитов — как низших, так и высших — он встречается в равной степени часто. У этих насекомых аллогруминг играет еще одну важную социальную роль. Дело в том, что при линьках, т. е. при сбрасывании старой кутикулы, все термиты: личинки, нимфы, рабочие — нуждаются в посторонней помощи. Самостоятельно перелинять термит обычно не может и погибает, так и не выбравшись из отслужившей свое шкурки. Вот тут-то и приходят на выручку рабочие термиты, постоянно занимающиеся этим важнейшим делом. К. С. Шатов назвал их грумами.

Термиты, собирающиеся линять, ложатся в глубине гнезда на бок и, сильно выгибая спину, сворачиваются «калачиком». Вскоре шкурка их лопается на спинке и начинается линька. В этот момент к термиту обязательно подходят грумы и, тщательно вылизывая его, помогают освобождаться от шкурки. Когда все закончится благополучно, грумы вылижут все тело перелинявшего термита, и он может отправляться по своим делам.

У примитивных эусоциальных насекомых царица обычно «внушает страх» рабочим и они не проявляют к ней «нежных чувств», только кормят, да и то после некоторого принуждения с ее стороны в форме доминирования или прямой враждебности. Но у эволюционно продвинутых общественных насекомых, когда доминирование уже выражено незначительно или совсем исчезло, царица становится привлекательной для рабочих и возникают различные формы ухода за ней. У царицы теперь есть свита рабочих. Так, постоянно окружающие царицу восточного шершня рабочие слизывают с поверхности ее тела выделяемый из мандибулярных желез феромон. Осы делают это столь тщательно, что постепенно сдирают язычками все опушение, и в результате бока головы, груди и брюшка старой царицы становятся блестящими. Рабочие свиты кормят царицу и повсюду следуют за ней. У цариц ос рода веспула свиты никогда не бывает.

Царицу медоносных пчел обычно окружает свита из 5—10 молодых рабочих с развитыми кормовыми железами. Пчелы стоят головами к царице, образуя вокруг нее кольцо. Время от времени они прикасаются к царице усиками, а иногда облизывают ее тело. Каждые 10—20 минут пчелы кормят царицу, отрыгивая ей в рот молочко. Когда царица движется по сотам, свита следует за ней и вновь окружает кольцом, как только она остановится. Свита не имеет постоянного состава (это, видимо, характерно для всех общественных насекомых), и каждая пчела, поработав в ней некоторое время, уходит и начинает заниматься другими делами, ее сменяют новые пчелы.

Царицы безжалых пчел в разной степени привлекательны для рабочих. У пчел одних видов (мелипоны) превалирует страх перед царицей и свиты практически нет. У других же (паратригоны) множество рабочих окружает царицу, дает корм, облизывает ее тело и особенно кончик брюшка. У большинства видов безжалых пчел царица питается только из заполняемых провизией ячеек и кормовыми яйцами рабочих, но у некоторых получает пищу и при трофаллаксисе с рабочими. Интересно, что пчелы никогда не предлагают царице корм сами, а лишь отвечают, да и то далеко не всегда, на выпрашивание с ее стороны.

В эволюции многих групп общественных насекомых заметна немаловажная тенденция — возрастание привлекательности царицы для рабочих, зависимости ее от них и уменьшение самостоятельности. Проследим это на примере муравьев.

Царицы мирмеций и большинства понерин по поведению мало отличаются от рабочих муравьев и даже нередко выходят из гнезда за кормом. Свиты у них не бывает. У мирмик царицы тоже весьма независимы: они бродят по всему гнезду, питаются принесенной рабочими добычей и даже ухаживают порой за личинками. Совершенно самостоятельно откладывает царица и яйца: подгибая брюшко вперед, она принимает появляющееся яйцо челюстями и помещает его в пакет. Лишь иногда яйца относят в пакет рабочие. Царицы мирмик в небольшой степени привлекательны для рабочих и свиты не имеют. Муравьи очень редко облизывают своих цариц и никогда не предлагают корма. Приходится царице самой выпрашивать пищу у рабочих, а зачастую, подобно самцам общественных ос, пристраиваться сбоку от обменивающихся кормом рабочих, чтобы поживиться от их капельки.

Царица рыжих лесных муравьев тоже достаточно самостоятельна, но получает пищу только от рабочих и за личинками никогда не ухаживает. Рядом с ней всегда бывает несколько муравьев. Они облизывают царицу и предлагают ей корм. Но и сама она нередко выпрашивает пищу у рабочих. Откладывая яйца, царица подгибает брюшко и иногда берет их, но чаще яйцо уносят рабочие. Подобные же взаимоотношения между царицей и рабочими можно наблюдать у кампонотусов, муравьев-портных и многих других видов, у которых физогастрия цариц выражена незначительно и свита невелика.

При увеличении физогастрии царица все более теряет самостоятельность. Например, царица муравья-вора при откладке яйца подгибает брюшко, но кончик его не достигает головы, и царица не может сама взять яйцо. Его всегда уносят рабочие. Сильно физогастричные царицы из крупных семей черного садового или желтого земляного муравьев малоподвижны и практически ничем не занимаются, кроме питания и откладки яиц. Такая царица неизменно окружена массой муравьев. Они толпятся со всех сторон и сидят сверху на ее брюшке, груди и даже голове. Рабочие муравьи постоянно облизывают царицу и уносят откладываемые яйца. Царице не приходится даже слегка подгибать брюшко, да она и не смогла бы этого сделать. Муравьи сами предлагают ей корм, царица никогда его не выпрашивает.

Максимального развития свита царицы достигает у муравьев-кочевников. Их передвигающуюся по тропе физогастричную царицу окружают сотни муравьев, среди которых в несколько раз больше крупных рабочих и солдат, чем в остальных частях колонны. Ведь основное назначение свиты у кочевников — охрана единственной царицы. Муравьи иногда даже прикрывают ее сверху своими телами, а если возникает опасность, образуют вокруг нее плотный клубок из тысяч особей. Свита вытянута вдоль тропы, и ее авангард опережает царицу почти на метр, а арьергард теснится на 1—2 м позади. На этом протяжении примерно в пять раз больше муравьев на единицу площади, чем в остальной колонне. Группа муравьев свиты не является постоянной. Если царица останавливается, колонна продолжает движение и свиту образуют муравьи, которые до этого шли сзади.

Очень сходную картину мы наблюдаем у термитов. Царь и царица низших термитов достаточно самостоятельны, свободно перемещаются из камеры в камеру, оставаясь, впрочем, в глубине гнезда. Они привлекательны для термитов, но свита их обычно невелика. Окружающие царскую пару рабочие облизывают царя и царицу, кормят их выделениями слюнных желез и уносят откладываемые яйца. Свита царской пары большого закаспийского термита отчетливо выражена только в период откладки яиц и состоит из 10—30 рабочих второго-третьего возрастов и одного-двух солдат. Старшим рабочим, а также нимфам и крылатым почему-то «запрещено» приближаться к «монархам»: оказавшись в 3—4 см от царской пары и, вероятно, ощутив ее запах, они резко разворачиваются и убегают.

68. Царица термита макротермес белликозус, окруженная свитой рабочих (рисунок сделан снизу через стекло) (по П. Грассе, 1949 г.).

Рабочих особенно привлекает брюшко царицы, которое они старательно облизывают, причем отдельные особи даже забираются под него. У заднего конца брюшка царицы — множество отложенных ею яиц. Неподалеку от головы царицы, возле ее брюшка, можно заметить царя.

Физогастрия цариц высших термитов, как уже говорилось, может достигать крайней степени. Такая царица совершенно беспомощна и всю жизнь, не двигаясь, проводит внутри царской ячейки. Сюда днем и ночью идут вереницы рабочих. Одни толпятся вокруг головы грузной мамаши, наперебой предлагая ей пищу. Другие тщательно облизывают ее огромное брюшко. Третьи непрерывным потоком уносят откладываемые ею яйца. Здесь всегда есть и солдаты, но они «стоят на страже» неподалеку и не изливают своих «верноподданнических чувств» так рьяно, как рабочие, стремящиеся из всех сил пробраться к брюшку царицы и слизать с него нечто, неодолимо их притягивающее. Это нечто, конечно, является феромонами царицы. Рабочие старательно вылизывают поверхность брюшка, теребят, даже слегка прикусывают складки его кожи. Нередко они забираются на тело царицы и покрывают все ее брюшко сверху. Если царицу со свитой вынуть из царской ячейки и поместить в садок с почвой, то термиты первым делом быстро построят вокруг царицы стенки, затем возведут крышу — и укрытие готово! Царь тоже имеет свиту, но внимания ему оказывается значительно меньше.

Заботой в гнездах общественных насекомых окружены не только плодовитые самки и самцы, не только взрослые солдаты и рабочие, но и яйца, личинки, куколки. Впрочем, у большинства пчел мы не увидим сложных форм ухода за потомством. Яйцо лежит в ячейке и не привлекает особенно рабочих. Личинка пчел получает корм не в рот, а просто на дно ячейки. Галикты и безжалые пчелы вообще не вступают в контакт со своим потомством, развивающимся в запечатанных ячейках. Исключение в этом отношении представляют аллодапиновые пчелы, но и их поведение не сложнее, чем у большинства ос. Забота о личинках у ос ограничена кормлением. Правда, жидкую пищу осы отрыгивают личинкам прямо в рот, а твердые «котлетки» помещают на ротовые органы. Но вся остальная жизнь личинки проходит без участия рабочих: она растет, линяет и окукливается самостоятельно. Взрослое насекомое также может выйти из куколки без помощи рабочих.

Иное дело — муравьи и термиты. Даже яйца этих насекомых не могут нормально развиваться без ухода — рабочие постоянно перекладывают их, облизывают и перетаскивают с места на место. Слюна, попадающая на поверхность яиц при облизывании, обладает бактерицидными свойствами. Поэтому яйца, лишенные ухода, нередко покрываются плесенью и погибают.

У термитов облизывание яиц выполняет еще одну функцию: яйца впитывают из слюны необходимую для развития воду и постепенно разбухают в объеме на 30—50%. Появившиеся из яиц личинки термитов в передвижениях вполне самостоятельны, но получают корм только от рабочих и не могут перелинять без помощи грумов.

Уход за потомством у муравьев довольно разнообразен. Личинки наиболее примитивных муравьев — нотомирмеции, мирмеций, амблиопон и некоторых других понерин — весьма самостоятельны. Они даже способны к ограниченным передвижениям. Например, эти существа проползают 1—2 см, чтобы добраться до принесенной рабочими добычи, вгрызаются в нее и выедают все мягкие части. Когда личинки голодны, они порой даже нападают на своих собратьев! Мелкие личинки получают от рабочих кусочки насекомых и кормовые яйца. Иногда муравьи отрыгивают в рот личинкам жидкую пищу, но такой способ кормления играет у них небольшую роль, а у амблиопон вообще отсутствует, и их личинки вырастают исключительно на твердой пище.

Личинки всех остальных муравьев совершенно не могут передвигаться самостоятельно и тем более находить корм. Поедают они только специально обработанную добычу. Доставленных в гнездо насекомых муравьи раздирают на части, поглощая гемолимфу жертвы. При пережевывании кусочков рабочие выделяют ферменты слюны, которые начинают процесс переваривания, а образующиеся соки всасывают. В конце концов от жертвы остаются только хитиновые покровы, выбрасываемые из гнезда.

Личинки младших возрастов получают прямо в рот из зобиков рабочих гемолимфу и частично переваренные соки добычи, а также падь тлей и другие содержащие сахар жидкости. Кроме того, высшие муравьи дают личинкам секреты кормовых желез — лабиальных (нижнегубных) и постфарингеальных (заглоточных). Эти же секреты получают и царицы муравьев. В постфарингеальные железы муравья при пережевывании кусочков добычи попадает значительное количество содержащихся в них жиров. Эти жиры рабочие и отдают личинкам.

69. Личинки муравья псевдомирмекс грацилис с глубоким карманом (трофофилаксом) на нижней стороне 4—5-го сегментов тела, в который рабочие кладут кусочки корма (по В. Вилеру и И. Бейли, 1920 г.). 1, 2 — личинка снизу и сбоку; 3 — голова личинки с трофофилаксом.

Старшие личинки наряду с жидкой пищей получают пропитанные ферментами кусочки насекомых. Муравьи кладут комочек на нижнюю сторону тела личинки возле ее ротовых органов, и та постепенно поедает его. Для того чтобы удерживать корм, личинки многих видов имеют специальные приспособления. У личинок огненного муравья это длинные прочные волоски, окаймляющие лишенную опушения округлую область на нижней стороне груди и направленные вперед; они поддерживают кусочек пищи сзади и с боков. Личинки тетрамориумов имеют два поперечных валика на нижней стороне шестого и седьмого сегментов тела. Эти валики не позволяют комочку пищи отодвинуться назад, когда, пригнув голову, личинка грызет его челюстями. У личинок лептотораксов подобные валики развиты на третьем, четвертом и пятом сегментах, причем самый крупный — последний. А у личинок кампонотусов на том же месте расположена ямка. Личинка подгибает голову к груди и постепенно поедает кусочек пищи, который муравьи кладут в эту ямку. На груди личинок псевдомирмексов ямка столь велика, что похожа на карман, открывающийся к голове; в него рабочие помещают кусочки питательных телец Белта, собираемых на листьях акации, и другую пищу. Подобные приспособления для удерживания пищи очень разнообразны, но развиты только у личинок старших возрастов.

Муравьи родов афеногастер, катаглифис, лазиус и др. приносят наиболее крупных личинок к кускам добычи и кладут на них. Личинки самостоятельно выедают все мягкие ткани, напоминая этим потомство примитивных муравьев. Два-три передних сегмента тела у личинок сужены в виде «шеи», что придает голове большую подвижность и позволяет насекомому легко управляться с кормом. Иногда на куске добычи можно видеть более десятка личинок, причем головы их всегда находятся на пище, а брюшки направлены в разные стороны, как лепестки ромашки.

Большинство муравьев дает личинкам и кормовые яйца. Нередко личинки первого возраста питаются исключительно ими. Вылупившаяся особь, найдя по соседству в яйцевом пакете такое яйцо, прокусывает его оболочку челюстями и постепенно поглощает содержимое. Если кормового яйца нет, то она может съесть и обычное.

Муравьи не только кормят личинок, но и непрерывно ухаживают за ними. Облизывание личинок — постоянное и самое обычное занятие муравьев-нянек. В результате тело личинки всегда остается чистым. Кроме того, рабочие регулярно удаляют экскреты личинок — капельки жидкости из анального отверстия. Интересно, что личинки примитивных муравьев выделяют эти капельки самопроизвольно, а рабочие подбирают их позже. У более высокоорганизованных видов личинки выделяют экскреты, как правило, в ответ на прикосновения рабочих к заднему концу их тела. Муравьи берут эти капельки челюстями и либо относят на «свалку», либо выпивают. Рабочие удаляют также твердые экскреты личинок — мекониумы. Не менее важной формой ухода является помощь при линьках. Личинки многих высших муравьев нередко без помощи нянек не могут успешно освободиться от сбрасываемой шкурки и даже гибнут.

Столь тесная зависимость личинок от ухаживающих за ними муравьев приводит к неудачам при попытках исследователей вырастить личинок в лабораторных условиях без взрослых муравьев. Этим пробовали заниматься многие, но с незначительным успехом. Кормление личинок обычно удается наладить: им можно подносить на кончике иглы прямо ко рту кормовые яйца, кусочки насекомых или грибницы и даже поить их из пипетки. Но муравьев, облизывающих личинок и удаляющих их экскреты, не заменить никак. Поэтому вскоре личинки загрязняются, на их теле появляется плесень или развиваются другие микроорганизмы, и личинки гибнут. Обычно из сотен удается довести до окукливания лишь единицы!

Когда выросшая личинка собирается строить кокон, муравьи приносят кусочки древесины, травинки и прочие сухие соринки и забрасывают ими личинку. На них, как на каркасе, личинка натягивает паутинные нити и плетет кокон. Когда кокон готов, рабочие очищают его от мусора и уносят. Если опоры для строительства не будет, личинки окуклятся без коконов.

У низших муравьев молодое насекомое появляется из куколки в коконе, прогрызает его и выбирается наружу самостоятельно. Высшие муравьи обыкновенно разрывают кокон и помогают насекомому выйти из куколки. Если коконы удалить из гнезда, то лишь некоторым особям удается выйти из них наружу, а большинство гибнет внутри коконов не в силах избавиться от куколочных шкурок. У муравьев, личинки которых окукливаются без кокона, помощь при выходе из куколки нужна не в меньшей степени. Только у некоторых видов (например, у мирмик) части рабочих удается самостоятельно освободиться от куколочных покровов, у многих же это невозможно, и все муравьи погибают. Особенно нуждаются в содействии при выходе из куколки длинноногие муравьи (афеногастер, катаглифис и др.), а также крылатые самки и самцы.

Факты, приведенные выше, иллюстрируют одну из важнейших тенденций в эволюции общественных насекомых — возрастание взаимозависимости особей в колонии. Это выражается в усилении и усложнении заботы о потомстве. Возникают и совершенствуются процессы переработки пищи, подготовки ее К поглощению личинками. В питании личинок все большую роль начинают играть кормовые яйца, секреты специальных желез. Зависимость развивающихся насекомых от взрослых собратьев становится полной и безусловной. В то же время и взрослые насекомые оказываются все более нужными друг другу. Взаимопомощь при питании и выполнении «требований гигиены» превращается из желательной в обязательную и жизненно необходимую.

СПОСОБЫ ОБЩЕНИЯ

Так муравьи, столкнувшись где-нибудь. Потрутся рыльцами, чтобы дознаться,  Быть может, про добычу и про путь... А. Данте. Божественная комедия

 

 

 

 

 

В прошлом мало у кого возникали сомнения в том, умеют ли муравьи или пчелы разговаривать друг с другом. Это казалось очевидным. Как же иначе они могли бы действовать столь разумно и согласованно? Споры шли лишь о том, общаются ли насекомые с помощью звуков или же их язык основан на иных физических явлениях. Сэр Дж. Лаббок в 70-х годах прошлого столетия затратил массу усилий, чтобы выяснить, слышат ли пчелы, осы и муравьи. «Я снова и снова, — писал он, — испытывал их самыми громкими и резкими шумами, какие мог только производить, употребляя копеечную дудку, собачий свисток, скрипку, равно как и издавая самые пронзительные и ошеломляющие звуки, на какие только способен мой голос; но все это не производило на них никакого влияния. В то же время я тщательно избегал выводить из этого, что они глухи, хотя, кажется, что их род слуха сильно отличается от нашего».[10]

Теперь-то мы знаем, что муравьи и термиты совершенно глухи к обычным звукам, являющимся колебаниями воздуха; у них нет специальных органов для восприятия этих звуковых волн. Но зато все насекомые отлично чувствуют вибрацию твердого субстрата, на котором сидят; ее воспринимают так называемые подколенные органы, расположенные на голенях всех шести ножек. Поэтому насекомые «слышат» ногами. Известно, что звуковые волны, распространяющиеся в воздушной среде, в основном отражаются от твердых предметов. Вот почему оказались тщетными все усилия Лаббока!

В 70-е годы нашего столетия Е. К. Еськов выяснил, что пчелы и осы в отличие от муравьев и термитов способны воспринимать некоторые звуки из воздушной среды специальными волосками (так называемыми фонорецепторами) на голове. Однако чтобы общаться с помощью звуков, надо уметь не только слышать, но и издавать их.

Огромное большинство насекомых, в том числе и общественных, не имеет специальных органов, производящих звуки. Пчелы и осы используют для этой цели крыловую мускулатуру. При быстрых сокращениях мышц хитиновые части наружного скелета груди вибрируют, издавая жужжащие звуки. «Голосовой диапазон» пчел и ос довольно широк, они могут жужжать на разный лад — низко или высоко, отрывисто или продолжительно. Изучение спектров издаваемых ими звуков позволило установить, что осы и особенно медоносные пчелы используют в общении довольно много звуковых сигналов, хорошо различающихся по физическим параметрам. Ниже мы рассмотрим несколько примеров звуковой коммуникации у этих насекомых.

Некоторые муравьи и термиты способны издавать звуки трением друг о друга твердых частей наружного скелета. Звуковые аппараты, базирующиеся на этом принципе, называются фрикционными. У большинства муравьев подсемейства мирмицин на верхнем заднем крае второго членика стебелька есть направленный назад и вниз заостренный кантик (или «коготок»), а на верхней стороне основания брюшка расположено ребристое поле — участок кутикулы с мелкими поперечными морщинками. Когда брюшко движется относительно стебелька вверх или вниз, «коготок» царапает по этим морщинкам и раздается очень слабое стрекотание, или, как выражаются энтомологи, стридуляция. Ее можно расслышать, прижав ухо к лабораторному формикарию с возбужденными мирмиками. Стридуляционный аппарат мирмеций и понерин устроен примерно так же, но стрекочут эти муравьи гораздо громче мирмик, их звуковые сигналы хорошо слышны с расстояния в несколько метров. Нотомирмециястридулирует значительно тише, фрикционный аппарат находится у нее на нижней стороне брюшка. Некоторые термиты могут издавать скрипящие звуки трением головы о переднегрудь.

Но все же множество муравьев и термитов не имеет специальных органов, производящих звуки. Поэтому они просто ударяют о субстрат челюстями, головой или брюшком. Такой стук, распространяющийся в виде колебаний субстрата, воспринимается другими насекомыми на порядочном расстоянии.

П. Гюбер был первым среди ученых, обратившим внимание на роль усиков в общении между муравьями. «Я часто видел, — писал он, — как они пользовались усиками на поле битвы с целью указать на приближение опасности и отличить себя от неприятеля; среди муравейника, чтобы возвестить о появлении солнца, имеющего такое благоприятное влияние на развитие личинок; во время своих путешествий и передвижений, чтобы указывать друг другу дороги; отправляясь на добычу корма; для определения времени начала похода и т. д.».[11]

В 1899 г. известный немецкий ученый, монах ордена иезуитов Э. Васманн, посвятивший многие годы исследованиям муравьев и термитов, объявил, что ему удалось обнаружить у них язык. Словами этого языка, по его мнению, являются прикосновения усиков-антенн одного насекомого к телу, голове и антеннам другого. Васманн описал целый ряд подобных сигналов-прикосновений, имеющих якобы вполне определенный смысл, и утверждал, что муравьи и термиты способны передавать очень сложные сообщения, эквивалентные фразам нашего языка. Концепция «антеннального языка», или «антеннального кода», Васманна получила широкое распространение. Есть у нее сторонники и в наше время. Насколько близка к истине эта точка зрения?

Сейчас прикосновения одного насекомого к другому антеннами, ножками и иными частями тела, передающие какую-то информацию, принято называть тактильными (осязательными) сигналами. Ученые, пытающиеся их изучать, сталкиваются с огромными трудностями. Движения насекомых очень быстры, и человеку порой невозможно даже «схватить» их глазом, а тем более точно описать. Для этого используют скоростную киносъемку, которой не было во времена Васманна. Но мало подробно описать тактильные сигналы, надо выяснить их значение, если таковое имеется. А как это сделать? Допустим, мы видим, что после того или иного сигнала насекомое, которому он адресован, совершает определенное действие и так происходит в большинстве случаев. Можно ли на этом основании утверждать, что данный тактильный сигнал передает информацию о необходимости именно такого действия? Конечно, нет! Мы же не исключили возможности одновременной сигнализации с помощью запахов, звуков или каким-то иным путем. Например, Васманн интерпретировал очень быстрые постукивания антеннами как сигнал тревоги. Но в его время еще не было известно, что возбужденный муравей может выделить химическое вещество со специфическим запахом — феромон тревоги, который и сигнализирует об опасности прежде всего.

Как исследовать независимо роль химических и тактильных сигналов в этой ситуации? Ведь тактильные сигналы тоже могут нести определенную информацию, дополняющую химические сигналы. Но как ее выявить? Создать модель муравья, воспроизводящую характерные прикосновения антенн, но лишенную феромонов? Это могло бы очень приблизить нас к истине. Но пока никому не удалось подобное тончайшее моделирование — слишком уж велики технические трудности. Правда, кое-что с моделями и муляжами уже получилось, но на более крупных насекомых — пчелах и осах. И об этом мы еще поговорим.

Все эти объективные трудности явились причиной того, что тактильная коммуникация у общественных насекомых изучена пока хуже всех остальных форм общения. Васманн и его последователи интерпретировали наблюдаемые ими тактильные сигналы чисто умозрительно, приписывая им то значение, которое, как они полагали, наиболее соответствует ситуации. Понятно, что подобные построения сторонники строгих и объективных методов экспериментальной науки встречали с недоверием. До сих пор концепция антеннального языка в понимании Васманна и его единомышленников не получила сколько-нибудь серьезного подтверждения. Из этого, конечно, не следует, что тактильные сигналы не играют никакой роли в процессах коммуникации у общественных насекомых. Напротив, их значение в общении необычайно велико.

Но прежде чем приводить доказательства этого утверждения, отметим, что язык насекомых можно изучать, не только анализируя используемые при общении сигналы. Можно попытаться выяснить, что вообще способны «сказать» друг другу насекомые? В состоянии ли они передать настолько сложную информацию, которой можно обмениваться лишь при наличии языка? Ответить на этот вопрос проще, чем стараться выяснить смысл отдельных сигналов. Какие же результаты достигнуты на этом направлении? Анализируя имеющиеся в науке данные, следует признать, что до настоящего времени не получены строгие доказательства существования у общественных насекомых языка, хотя бы в некоторой степени подобного человеческому. Конечно, у общественных насекомых есть довольно сложные формы передачи информации, но основаны они на совершенно иных принципах, чем у людей.

Итак, тактильные сигналы вряд ли могут передавать сложные сообщения. И далеко не всегда прикосновения усиками вообще выполняют сигнальную функцию. Насекомые прикасаются друг к другу в первую очередь с целью ориентации, чтобы узнать по запаху, кто находится перед ними — друг или враг, рабочий, солдат, царица или личинка. Усики насекомое гораздо чаще использует именно для получения информации, а не для передачи. В каких же случаях доказано сигнальное значение прикосновений?

Прежде всего без тактильной коммуникации невозможно взаимодействие насекомых при трофаллаксисе. Понаблюдаем за тем, как рабочие рыжей мирмики кормят личинок. Муравей-нянька заранее не знает, какие личинки, во множестве лежащие в камере гнезда, готовы принять от него корм. Он может определить это только путем общения с каждой личинкой. Рабочий подходит к личинке и слегка постукивает кончиками усиков по ее голове и ротовым органам. Если личинка голодна, она отвечает шевелением челюстей или движениями головы вверх-вниз. Уловив усиками движения личинки, муравей тут же отрыгивает ей в рот капельку пищи. Но личинка, которую недавно накормили, не реагирует на прикосновения усиков рабочего. Тогда он начинает ее облизывать. Быстро движется язычок муравья, тщательно обрабатывая голову и ротовые органы личинки. Время от времени рабочий прерывает облизывание, постукивает усиками по голове личинки и опять принимается ее облизывать. В конце концов ему удается «растормошить» личинку и она подает муравью сигнал, «соглашаясь» принять корм. Нередко можно наблюдать и обратную ситуацию: личинка настолько голодна, что реагирует сильными движениями головы и челюстей на случайные касания проходящих мимо муравьев и даже на сотрясение гнезда. Муравьи ощущают эти движения личинки, когда ощупывают усиками ее тело и вознаграждают ее капелькой корма.

Таким образом, кормление личинки муравьем невозможно без довольно сложного общения между ними, основанного на обмене тактильными сигналами. Подобную же картину можно видеть и у пчел-аллодапин. Ш. Сакагами наблюдал, как личинки видов рода экзонеура движением челюстей и головы сигнализируют о том, что им нужен корм; в ответ на это пчелы захватывают их челюстями и отрыгивают им в рот прозрачную жидкость.

Трофаллаксису между взрослыми насекомыми также предшествует обмен тактильными сигналами. Для всех видов общественных насекомых характерны специфические стереотипные позы выпрашивания и предложения пищи, которые, вероятно, тоже имеют сигнальное значение. Медоносная пчела выпрашивает корм у другой особи, всовывая хоботок между ее челюстями и одновременно постукивая усиками по ее голове и ротовым органам. Поза предложения пищи выражается в небольшом выдвижении хоботка вперед-вниз и отрыгивании капли корма. Отделенная от тела голова вполне заменяет живую пчелу — другие рабочие будут предлагать ей корм и пытаться выпрашивать у нее. Голова без усиков гораздо менее эффективна. Но если усики имитировать проволочками, то голова вновь станет объектом предложения и выпрашивания корма. Некоторую роль в этом поведении играет и запах: небольшой шарик из любого материала, лишенный даже подобия антенн, но обладающий запахом пчелиной головы, иногда побуждает окружающих пчел выпрашивать или предлагать корм.

70. Тактильные сигналы при трофаллаксисе у германской осы (по Г. Монтанье, 1966 г.). Сверху вниз: оса, выпрашивающая корм, т. е. реципиент (справа), подходит к донору и прикасается кончиками усиков к его мандибулам; в ответ донор приближает свои усики к усикам реципиента и приоткрывает челюсти; реципиент начинает слегка постукивать усиками по ротовым органам донора, а затем, немного приблизившись, и по передней части его головы; в этот момент донор, еще шире раскрыв челюсти, отрыгивает капельку пищи, которую реципиент постепенно поглощает, продолжая постукивать усиками по голове и мандибулам донора.

Тактильная коммуникация при трофаллаксисе у германской осы значительно сложнее. Оса выпрашивает корм у предполагаемого донора, постукивая усиками по его голове и челюстям. Во время трофаллаксиса реципиент продолжает постукивание — в противном случае донор прервет передачу корма. Поэтому оса без антенн или даже лишенная их кончиков остается голодной. Отделенной от туловища голове осы не предлагают пищу. Но если антенны заменить проволочками, совершающими от 20 до 100 колебаний в секунду, то такая модель головы реципиента побуждает окружающих ос предлагать ей корм. Однако уже через несколько секунд оса-донор прерывает контакт и уходит, поскольку модель не в состоянии правильно воспроизвести прикосновения антенн к голове донора. Интересно, что самцы ос не могут выпрашивать пищу у рабочих, видимо, потому, что кончики их усиков, загнутые крючком, совершенно непригодны для подачи соответствующих тактильных сигналов.

Лишенные антенн муравьи обычно тоже неспособны попросить пищу у собратьев по гнезду. Выпрашивающий корм рабочий черного муравья-древоточца поглаживает усиками голову и ротовые органы предполагаемого донора и продолжает делать это в течение всего трофаллаксиса. Усики его движутся в противофазе: правый усик прикасается к левой стороне головы донора и скользит по ней до правой мандибулы, затем левый усик проделывает тот же путь, но справа налево. Донор вначале чаще всего вытягивает антенны над головой реципиента, а затем во время передачи корма двигает ими довольно беспорядочно, но не прикасается к реципиенту. Сходным образом ведут себя при тро-фаллаксисе и муравьи других видов: реципиент постукивает антеннами по голове и челюстям донора, а тот отводит антенны в стороны.

У многих видов предлагающий пищу муравей принимает характерную позу. Рыжая мирмика, например, широко раскрывает челюсти и замирает, удерживая на язычке отрыгнутую капельку корма. Сходным образом ведут себя и другие муравьи. Нередко при этом поза муравья изменяется в зависимости от того, сколь сильно он «желает» отдать корм. Рабочий красногрудого муравья-древоточца при настойчивом предложении корма приоткрывает челюсти, поворачивает голову примерно на 90° и приближает ее к голове предполагаемого реципиента, одновременно поглаживая его усиками. Если муравей, которому предлагают корм, не спешит его взять, донор сильно наклоняется на бок, поворачивает голову еще на 90° и подставляет ее под челюсти партнера. Обычно столь «настоятельная просьба» приводит к желаемому результату.

Насекомое, которому адресована сигнальная поза, воспринимает ее зрением и осязанием, т. е. прикасаясь антеннами к партнеру. Поэтому такие позы относят ктактильно-зрительным сигналам. Но если дело происходит в гнезде, где света нет, то тактильное восприятие становится основным. До сих пор мы не знаем, насколько зрительное восприятие важно в тех или иных случаях. Количество известных сигнальных поз также невелико. Когда муравьи некоторых видов рода лептоторакс переселяются в новое гнездо, многие рабочие принимают перед носильщиками позу «предложения»: муравей поворачивается задним концом тела и немного подгибает брюшко, выставляя членики стебелька, за который его и берет носильщик.

Среди тактильно-зрительных сигналов гораздо более распространены не позы, а сигнальные движения, совершаемые всем телом или его частью и нередко сопровождаемые прикосновениями усиками, ножками или другими органами к окружающим насекомым. Такие сигналы являются комплексными, их воспринимают тактильно, по сотрясению субстрата, а при наличии света — зрением. Когда муравей-носильщик рыжей мирмики намеревается транспортировать рабочего в новое гнездо, он совершает в его сторону несколько коротких бросков, прикасаясь каждый раз к приглашаемому муравью антеннами и даже слегка толкая его челюстями. Рабочий обычно реагирует на это, подгибая ноги и антенны, а затем, когда носильщик захватывает его за голову, окончательно принимает стереотипную позу переносимого муравья. Разнообразные сигнальные движения широко используют разные виды общественных насекомых для мобилизации, предупреждения об опасности и в других случаях. Очень сложными сигнальными движениями являются так называемые танцы медоносных пчел. Обо всем этом мы еще поговорим специально.

Существуют и чисто зрительные сигналы, воспринимаемые на значительном расстоянии. Но роль их исследована плохо. Пока известен лишь один достоверный случай использования зрительной коммуникации при мобилизации на пищу у муравьев. Пчелы-сторожа, дежурящие у входа в улей, хорошо отличают по полету и характеру движений пчел-сборщиц от других насекомых, а также от пчел-воровок, пытающихся проникнуть в улей за медом. Воровки обычно движутся несколько иначе, чем сборщицы, как-то неуверенно, что сразу же замечают сторожа. Но в данном случае вряд ли можно говорить о сигнализации в истинном смысле слова.

71. Железы внешней секреции (по Э. Вильсону, 1971 г.).

А — медоносная пчела; Б — муравей иридомирмекс хумилиса. 1 — мандибулы; 2 — мандибулярная железа; 3 — гипофарингеальная (максиллярная) железа; 4 — глоточная (фарингеальная) железа; 5 — головной отдел нижнегубной (лабиальной) железы; 6 — грудной отдел лабиальной железы (у муравья — вся железа); 7 — гипостомальная (защечная) железа: 8 — метаплевральная железа; 9 — железа Насонова; 10 — жало; 11 — железа Кожевникова; 12 — железа Дюфура; 13 — резервуар ядовитой железы; 14 — ядовитая железа; 15 — восковые железы; 16 — железы в задней кишке; 17, 18 — анальная железа и ее резервуар; 19 — железа Павана.

Многие ученые считали, что характерные позы тревоги и угрозы, принимаемые муравьями или медоносными пчелами, окружающие насекомые воспринимают зрением и реагируют на них, как на сигнал опасности. Но ведь одновременно насекомое выделяет и феромон тревоги, являющийся сигналом опасности. Сигнальная функция феромонов тревоги очень хорошо известна, а сигнальная роль поз тревоги и угрозы не доказана экспериментально. Так что вопрос о чисто зрительном восприятии сигнальных поз остается открытым.

Чрезвычайно широко распространена у общественных насекомых химическая коммуникация с помощью сигнальных веществ — феромонов, выделяемых во внешнюю среду специальными железами. Таких желез у общественных насекомых известно очень много.

Сигнализация посредством феромонов исследована, пожалуй, лучше всех остальных форм общения в связи с относительной несложностью и достоверностью используемых методов. Например, довольно просто при должной сноровке выделить из тела насекомого ту или иную железу и приготовить ее экстракт в эфире, хлороформе, гексане или ином органическом растворителе. Такой экстракт можно затем нанести на любой предмет или испарить в определенном объеме воздуха и выяснить реакцию насекомых на содержащийся в нем феромон. На помощь исследователям химической сигнализации пришли и тончайшие методы современной физической химии — газовая хроматография и массовая спектрометрия. Они позволяют не только определить химическую природу феромонов, но и разделять сложные смеси веществ, чтобы изучить роль их компонентов.

Феромоны принято классифицировать на две группы. К первой относятся феромоны-релизеры. Они воздействуют на насекомое через органы обоняния, вызывая немедленный ответ центральной нервной системы и изменения в поведении насекомого. Большинство известных феромонов принадлежит именно к этой группе.

Составляющие вторую группу феромоны-праймеры не вызывают немедленной реакции. В некоторых случаях насекомые воспринимают их органами обоняния, в других праймеры попадают в организм с пищей и воздействуют на эндокринную систему. Это обусловливает физиологические изменения в организме, что может отражаться и на поведении насекомых. Таким образом, феромоны-праймеры вызывают отсроченные реакции. К этой группе относятся, например, феромоны царской пары термитов, регулирующие процессы развития насекомых разных каст, царские феромоны общественных перепончатокрылых, подавляющие плодовитость рабочих и препятствующие появлению новых плодовитых самок. Интересно, что феромоны цариц служат одновременно и релизерами, поскольку вызывают помимо отсроченных эффектов и непосредственные поведенческие реакции — стимулируют фуражировочную и строительную активность рабочих, влияют на их поведение по отношению к личинкам и т. д.

По характеру действия на поведение насекомых феромоны чрезвычайно разнообразны. Они участвуют практически во всех процессах общения и передают всевозможные сигналы. В дальнейшем мы познакомимся с основными классами феромонов. Но несомненно, что первичной функцией феромонов в эволюции было привлечение. Недаром у необщественных насекомых фактически единственными являются так называемые половые феромоны, способствующие встречам самцов и самок. Феромоны, обеспечивающие привлечение, получили название аттрактантов.

Привлечение — это, несомненно, фундаментальная форма коммуникации у общественных насекомых, поскольку социальный образ жизни немыслим без стремления находиться вместе, создавать скопления. Поместим небольшое количество муравьев или медоносных пчел в какой-нибудь пустой закрытый сосуд. Сначала встревоженные насекомые беспорядочно рассеиваются в нем, блуждая туда-сюда. Но постепенно они успокаиваются и начинают собираться в тесные кучки. С течением времени они, скорее всего, образуют одно скопление на дне сосуда. Какие стимулы вызывают подобное поведение? Чаще всего это именно феромоны-аттрактанты. Привлечение участвует в качестве компонента и в других, более сложных системах коммуникации — мобилизации, сигнализации об опасности.

На поверхности тела общественных насекомых всегда есть феромоны-аттрактанты. Достаточно подробные данные о их химической природе и выделяющих их железах получены пока лишь для немногих видов. Так, в задней кишке желтошеего термита при переваривании древесины образуется несложное органическое вещество З-гексен-1-ол. Оно распространяется по всей поверхности тела и в значительной степени обеспечивает взаимную привлекательность термитов. Наибольшей привлекательностью обладают личинки, наименьшей — солдаты. Если термитов кормить чистой целлюлозой или лишить кишечных симбионтов, то привлекающий запах постепенно исчезает. Вероятно, аттрактант синтезируется в результате деятельности жгутиконосцев из каких-то компонентов древесины, отсутствующих в чистой целлюлозе.

У большинства муравьев специальный аттрактант выделяет железа Дюфура. Феромон железы Дюфура муравьи используют для привлечения других рабочих при мобилизации и в некоторых иных ситуациях.

Между пятым и шестым сегментами на верхней стороне брюшка медоносных пчел расположена железа Насонова, выделяющая аттрактант с очень приятным запахом. Он представляет собой смесь, основными компонентами которой являются гераниол, гераниевая кислота и цитраль. Пчелы применяют этот феромон в самых различных ситуациях. Стоящие у входа в улей пчелы-вентилировщицы, как правило, выпячивают железу Насонова. Запах ее феромона насыщает струю воздуха, вытекающую из летка, и помогает отыскивать улей возвращающимся из полетов рабочим. При роении пчелы концентрируются вокруг матки, привлекаемые запахом ее феромонов. Но этот запах они способны воспринимать только на близком расстоянии. Вот почему пчелы, окружающие матку, выделяют аттрактант из железы Насонова, побуждающий всех остальных пчел собраться вокруг матки плотным роем. Феромон железы Насонова пчелы используют и для мобилизации.

На нижней стороне лапок ос-веспин и медоносных пчел обнаружены небольшие железистые образования — так называемые железы Арнхардта. Природа выделяемого ими феромона неизвестна, но установлено, что поверхность, по которой передвигались пчелы и осы, вызывает пристальное внимание других особей того же вида. Поэтому вход в гнездо пчелы и осы отыскивают по знакомому запаху. Когда несколько пчел побывает на кормушке с не имеющим запаха сахарным сиропом, то она становится привлекательной для других пчел, поскольку их предшественники оставили на ней пахучие следы своих лапок.

Аттрактанты содержатся в так называемой линочной жидкости, выделяющейся между сбрасываемой шкуркой и телом термитов. Именно эти вещества привлекают грумов и заставляют их облизывать линяющих насекомых.

В некоторых случаях эффект привлечения могут обеспечивать не специальные феромоны, а иные вещества. Например, для многих муравьев очень притягателен углекислый газ. Если пустить в лабораторное гнездо рыжей мирмики слабую струйку углекислого газа, то муравьи сразу же устремятся к точке, откуда она исходит. В экспериментах Э. Вильсона с огненным муравьем было установлено, что рабочие этого вида отлично умеют ориентироваться по градиенту концентрации углекислого газа, двигаясь обычно в направлении ее увеличения. Это позволяет им присоединяться к группам муравьев, от которых во все стороны распространяется выделяющийся при дыхании углекислый газ. Если несколько муравьев засыпать тонким слоем песка, то другие рабочие начинают выкапывать пленников. Установлено, что землекопы ориентируются по запаху углекислого газа, просачивающегося сквозь песок от зарытых муравьев. Запах углекислого газа чувствуют медоносные пчелы и, вероятно, многие другие насекомые.

Феромоны, выделяемые царицей и царем, прежде всего обеспечивают репродуктивный контроль, о чем уже говорилось. Но одновременно они являются аттрактантами для рабочих. Синтетическая кетодеценовая кислота — феромон царицы медоносных пчел — позволяет создать муляж, заменяющий матку. Если смочить раствором этого вещества любой небольшой предмет в улье, то пчелы образуют вокруг него свиту и будут вести себя совершенно так же, как с настоящей царицей. Легко удается этот опыт и с синтезированным химиками феромоном царицы восточного шершня. Можно получить активные экстракты царских феромонов муравьев, термитов и безжалых пчел. Достаточно положить физогастричную царицу черного садового муравья, например, в пузырек с эфиром, чтобы через несколько дней проделать эффектный опыт: любой пористый предмет (сердцевина веточки бузины, губка и т. п.), смоченный этим экстрактом, будет долго «заставлять» муравьев обращаться с ним, как с царицей. Если царицу муравья-кочевника рода эцитон подержать некоторое время на кусочке дерева или картона, то он станет крайне привлекательным для рабочих муравьев. Такой опыт удается и с другими муравьями, в частности с кампонотусами. Вот насколько сильным аттрактантом является феромон царицы!

Царские феромоны способны очень долго сохраняться. В гнезде огненного муравья труп царицы не утратил привлекательности для рабочих девять недель. А рабочие муравья-портного продолжали «ухаживать» за высохшим трупом царицы полгода. Но рекорд здесь принадлежит, видимо, медоносной пчеле: сухая матка, свыше десяти лет находившаяся на булавке в коллекционном ящике, оказалась все еще в некоторой степени привлекательной для пчел!

У царицы муравьев-портных на верхней стороне брюшка Э. Вильсон и Б. Хеллдоблер обнаружили железы, открывающиеся отверстиями на небольших выростах перепонки между сегментами. Вот эти выросты и привлекают особенно рабочих, облизывающих их и все тело царицы. У огненного муравья царица, видимо, выделяет аттрактант из ядовитой железы. На верхней стороне брюшка находятся продуцирующие аттрактант железы у царицы безжалой пчелы паратригона субнуда. Царица очень часто вибрирует крыльями и потирает ножками брюшко, этим она способствует распространению по телу феромона.

Неодинаковое количество выделяемого аттрактанта может лежать в основе предпочтения рабочими одной из нескольких цариц. Эксперименты с огненным муравьем позволили установить, что царицы значительно различаются по привлекательности, а рабочие чаще всего предпочитают царицу, выделяющую больше феромонов, нередко убивая остальных. Как показывают некоторые данные, количество выделяемого царицей аттрактанта напрямую связано с ее плодовитостью. Поэтому выбор рабочими самой привлекательной царицы вполне оправдан. Различия в привлекательности цариц определяют очень интересный процесс смены царицы, в деталях прослеженный у вида паратригона субнуда. У этой безжалой пчелы вышедшие из куколок плодовитые самки прячутся в районе горшков с провизией и даже занимаются там разнообразной строительной деятельностью. Постепенно молодая «претендентка на престол» становится все более привлекательной для пчел. Она выделяет изо рта капельки секрета мандибулярных желез, которые поглощают рабочие. Пчелы поедают и экскременты царицы. Вероятно, в мандибулярном секрете и экскрементах тоже содержатся феромоны, но это пока не исследовано. Брюшко молодой царицы увеличивается, и вокруг нее появляется обширная свита пчел, которые облизывают царицу, особенно кончик ее брюшка, и вступают с ней в трофаллаксис — в процессе его царица издает характерный запах, хорошо ощутимый даже человеком. В это время молодая царица либо покидает гнездо и с роем пчел переселяется в новое, либо пытается сместить старую царицу.

В последнем случае молодая царица в сопровождении свиты приближается к старой и, возбужденно вибрируя крыльями, наносит на ее брюшко капельку мандибулярного секрета, а иногда еще и капельку из анального отверстия. Старая царица начинает отчищаться, ее облизывают и окружающие пчелы. Если старая царица еще плодовита, она, видимо, выделяет достаточно феромонов и сохраняет привлекательность для рабочих. В этом случае пчелы не позволяют молодой царице «обижать» старую, прогоняют и даже убивают ее, если она не может покинуть гнездо с роем. Но если феромоны у молодой царицы оказываются «сильнее», чем у старой, то она еще и еще раз пачкает старую царицу своим секретом. В конце концов это вызывает у пчел враждебность к старой царице, они нападают на нее и раздирают верхнюю сторону брюшка, где находятся кожные железы. Молодая царица становится единственной в гнезде. «Дворцовый переворот» завершился!

Есть у общественных насекомых и половые феромоны-аттрактанты. Трутни находят в воздухе летящую матку по сохраняющемуся запаху ее кетодеценовой кислоты, которая, таким образом, выполняет функции и полового аттрактанта. Самки и самцы термитов оставляют за собой пахучие следы с помощью той же железы, что выделяет следовой феромон у рабочих термитов (подробнее см. в подразделе «Мобилизация»). Самцы шмелей производят половой аттрактант в мандибулярных железах. Крылатые самки некоторых муравьев, в особенности эргатоидные царицы ряда видов (харпагоксенусы и др.), привлекают самцов, принимая призывную позу с поднятым кверху брюшком и выделяя аттрактант. Самцы муравьев-древоточцев, вылетая из гнезда, выделяют какой-то феромон, побуждающий самок присоединиться к их полету.

В очень редких случаях общественные насекомые используют для привлечения себе подобных не феромоны, а звуковые сигналы. Еще Э. Рубо установил, что «вибрация крыльев осы-няньки служит сигналом для личинки, которая для того чтобы получить корм, высовывает голову из ячейки... Достаточно бывает издать громкий свист или другой резкий звук возле гнезда белоногастера — и головы всех личинок показываются из отверстий».[12] Голодные личинки ос-веспин, двигая головой, скребут челюстями по стенкам ячеек, издавая характерный «шуршащий» звук. Личинка подает сигнал каждые несколько секунд. Осы воспринимают возникающую при этом вибрацию сота, быстро находят голодных личинок и кормят их. Интересно, что если таких личинок в гнезде несколько, то они скребут челюстями синхронно. Быть может, призывные сигналы в «хоровом исполнении» быстрее доходят до рабочих ос?

ВИЗИТНЫЕ КАРТОЧКИ

Этими наблюдениями, мне думается, установлен тот факт, что муравьи узнают не личность, или индивидуальность, каждого и что их согласие основано не на личном знакомстве каждого муравья со всеми остальными членами общины. Дж. Лаббок. Муравьи, пчелы и осы

 

 

 

Колонии большинства общественных насекомых — это замкнутые системы, вход в которые посторонним невозможен или, по крайней мере, затруднен. Осы, пчелы, муравьи и термиты обыкновенно не допускают в свои гнезда чужаков не только других, но и собственного вида, яростно набрасываясь на них, прогоняя, а нередко и убивая. Такая замкнутость колонии свойственна даже примитивным эусоциальным видам, например галиктам, у входа в норку которых всегда дежурит пчела-сторож, пропускающая внутрь только своих, пришлых же встречают разинутые челюсти сторожа или высунутое из норки брюшко с обнаженным жалом.

Уже давно ученые пришли к выводу, что насекомые различают своих и чужих по запаху. Они агрессивно реагируют на мертвых или усыпленных посторонних, которые не могут издавать никаких сигналов, кроме химических, и одинаково хорошо узнают находящихся в таком же состоянии насекомых из своего гнезда на свету и в темноте, следовательно, зрение не участвует в опознавании. После «купания» в органических растворителях, смывающих с тела запахи, чужаки вызывают гораздо меньшую враждебность и нередко их принимают миролюбиво. Напротив, насекомых, обмазанных экстрактом чужаков, встречает в собственном гнезде выраженная агрессивность. Подобные опыты, проводившиеся многими исследователями с самыми разнообразными видами общественных насекомых, привели к заключению о наличии специфического «общего запаха» семьи или колонии.

Чем же обусловлен этот общий запах? Вначале многие исследователи были уверены, что все дело в экзогенных (внешних) источниках. Общий запах гнезда, согласно их представлениям, формируется из запахов гнездового материала, почвы и доставляемой в гнездо пищи; обитающие в гнезде насекомые несут его на поверхности тела, что и позволяет им легко узнавать друг друга. Эксперименты подтверждали эту гипотезу. Если семью пчел расселить в два улья, поставив их рядом, то сборщицы будут постоянно путать их, залетая то в один, то во второй. Но когда пчел в одном улье накормили сиропом с запахом лаванды, а во втором — мятным сиропом, неразбериха прекратилась и пчелы стали отлично узнавать насекомых из своего улья и враждебно относиться к соседям. И наоборот, когда пчел разных семей кормили сиропом с одинаковым сильным запахом, агрессивность между ними уменьшалась, а иногда и вообще исчезала. Если пчелы длительное время собирают нектар на определенном растении, например вереске, они начинают путать ульи, стоящие слишком близко. Специальные опыты позволили установить, что кутикула пчел хорошо поглощает запах пищи. Когда нескольких шмелей посадили в клеточку и поместили ее на 2—3 часа в другое гнездо, то после этого в собственном гнезде их встретили весьма недружелюбно. Значит, на теле шмелей был запах чужого гнезда. Аналогичные эксперименты с тем же результатом были проведены и на многих муравьях. Рабочих малого лесного муравья из одного гнезда поселили в два формикария, изготовленных из разных материалов, и в течение нескольких месяцев кормили неодинаковой пищей. В результате оказалось, что муравьи из этих формикариев относятся друг к другу довольно враждебно.

Однако постепенно в науке накапливались данные о том, что у общественных насекомых существуют эндогенные (внутренние) источники специфического запаха колонии. Две семьи бурого лесного муравья разделили каждую пополам и содержали семь месяцев, как и в только что описанном опыте с малым лесным муравьем, в формикариях из разного материала и на различных диетах. После этого выяснилось, что муравьи проявляли некоторую агрессивность к рабочим из своей семьи, жившим в иных условиях, и несравнимо большую враждебность к рабочим из чужой семьи, обитавшим весь срок в точно таком же формикарии и питавшимся той же провизией. Значит, внутренние различия запахов в данном случае оказались важнее приобретенных.

Хорошо известно, что муравьи из моногинных семей, как правило, гораздо нетерпимее к посторонним, чем в обширных полигинных колониях. Логично предположить, что наследственно обусловленный индивидуальный запах насекомых в семье не столь изменчив, как в генетически менее однородной полигинной колонии. Поэтому по запаху моногинные колонии различаются отчетливей, чем полигинные.

Здесь нужно подчеркнуть одно обстоятельство: отсутствие выраженной агрессивности еще не означает, что насекомые расценивают запах чужака в качестве своего. Как теперь стало ясно, открытая враждебность проявляется только в случае явных различий между запахами чужака и хозяев гнезда. Когда различия меньше, насекомые ощущают их и ведут себя с посторонними без агрессивности, но иначе, чем с собратьями по гнезду. Проиллюстрируем это примером. В природных популяциях полигинных мирмик генетические различия обычно возрастают с увеличением расстояния между гнездами. Если мы пустим в гнездо мирмик рабочих, пойманных в нескольких километрах от данного места, то хозяева прогонят или убьют их. Если взять таких же рабочих на дистанции в десятки метров, то их примут весьма настороженно, окружив со всех сторон и возбужденно ощупывая усиками, и долго не позволят им ходить по гнезду. Ну, а муравьи из соседнего гнезда, отделенного промежутком в 1—2 м, будут встречены без всякой видимой реакции. Но когда мы внимательно присмотримся к поведению муравьев и посчитаем количество контактов между ними, то обнаружим, что хозяева гнезда «игнорируют» чужаков: почти не облизывают их и гораздо реже вступают с ними в трофаллаксис, чем с собратьями по гнезду. И так они будут вести себя до тех пор, пока не привыкнут к запаху чужаков.

Наблюдения за поведением насекомых при общении их друг с другом позволили установить, что наследственные различия запаха есть у всех изученных в этом отношении видов. Более того, впервые была доказана возможность индивидуального узнавания насекомых по запаху.

В лабораторных экспериментах американскими исследователями под руководством Ч. Миченера создавались искусственные колонии из куколок галикта диаликтус зефирус, вырытых из природных гнезд. Оказалось, что пчела-сторож запоминает каждую особь в группе и пропускает в гнездо только знакомых ей. Когда пчелу помещали на 2—3 дня в чужое гнездо или наносили на нее вещество с посторонним запахом, то сторож все равно принимал ее за свою. Но если пчела отсутствовала 8—10 дней, сторож забывал ее запах. В первые сутки после выхода из куколки пчелы еще не имеют характерного запаха и их могут принять в любое гнездо; вскоре запах появляется, даже если пчелу содержать в пробирке. Все это говорит о том, что узнавание своих и чужих основано у данного вида исключительно на наследственных различиях запаха каждого насекомого. Как было установлено в дальнейшем, самцы этого галикта при спаривании с самками также способны индивидуально различать их по запаху.

В экспериментах киевского энтомолога П. Г. Москаленко с медоносными пчелами, когда их приучали находить кормушку с сиропом по запаху матки, удалось доказать, что пчелы хорошо отличают запахи разных маток, но запахи маток-сестер иногда путают. Значит, царица медоносной пчелы обладает индивидуальным запахом. Аналогичное явление было недавно обнаружено и для цариц рыжей мирмики. Наблюдения за муравьями в небольших группах также позволяют утверждать, что они «знают друг друга в лицо» и ведут себя по-разному в зависимости от того, с кем имеют дело.

Все эти для многих совершенно неожиданные данные привели к подлинному перевороту в представлениях о социальной организации насекомых. Они окончательно убеждают нас в том, что общество насекомых не является «анонимным». Муравьи, пчелы, осы способны узнавать друг друга по запаху, если они «знакомы». До недавнего времени ученые были уверены, что индивидуальная специфичность запаха присуща человеку и млекопитающим, может быть, птицам и иным высшим позвоночным, но никак не насекомым. Теперь ясно, что это далеко не так.

В последние годы была обнаружена еще более поразительная способность насекомых различать по запаху степень генетической родственности. Оказалось, например, что пчела-сторож галикта диаликтус зефирус, встречаясь у входа в лабораторное гнездо с незнакомой пчелой, в среднем тем чаще пропускает ее в гнездо, чем теснее их родственные отношения. Почти всегда впускает она родных сестер, реже — полусестер по отцу, еще реже — двоюродных сестер и племянниц, еще реже — полусестер по матери[13] и т. д.

Самки полистов при закладке гнезда в лабораторных экспериментах явно предпочитают объединяться с сестрами, отвергая попытки неродственных ос примкнуть к их группе. Они отличают сестер от более дальних родичей, даже если никогда не встречались с ними в жизни. Когда самкам-основательницам вместо собственного гнезда предлагали чужое, они почти всегда принимали и продолжали воспитывать расплод своих сестер, но уничтожали неродственные яйца и личинок; в гнезде чужой самки они оставляли лишь куколок и несколько крупных личинок, откладывая в освободившиеся ячейки собственные яйца.

Подобные данные получены также для некоторых видов муравьев и медоносной пчелы. Муравьи рода кампонотус, например, отличают неродственных им рабочих, даже если они вышли из куколок в том же гнезде (в этих экспериментах куколок переносили из одной семьи в другую): они реже кормят и облизывают их по сравнению с рабочими-сестрами. Муравьи менее усердно ухаживают за личинками, если те принадлежат к посторонней семье.

Надо добавить, что до самого последнего времени о способности животных оценивать степень своей генетической близости с прочими индивидами говорили только в форме предположения. И нельзя не удивляться тому, что эта способность впервые была обнаружена и изучена именно у насекомых, а не среди высших позвоночных. Возможность различать степень родственности, по-видимому, играет немалую роль в эволюции социального поведения. Где же источник индивидуального запаха насекомых? Для ответа на этот вопрос пока мало данных. Ясно лишь, что запах создают вещества, находящиеся на поверхности тела. Для индивидуальной специфичности запаха таких веществ должно быть достаточно много. Тогда отдельные насекомые могли бы отличаться по составу пахучей смеси и по количеству компонентов в ней. Эти предположения удалось подтвердить в последние годы. В составе кутикулы муравьев родов кампонотус и одонтомахус методом газовой хроматографии было обнаружено множество углеводородов и других органических веществ, которые могут быть источником индивидуального запаха насекомого. Эти соединения плохо испаряются, а значит насекомые могут воспринимать их только при близком контакте; именно так и осуществляется, как мы знаем, процесс узнавания.

Удалось обнаружить и отчетливые различия в количественном составе смеси кутикулярных углеводородов не только между насекомыми из разных семей, но и между отдельными муравьями. При этом, как и следовало ожидать, муравьи из одной семьи различаются по углеводородам очень незначительно, а из разных — довольно существенно. Смеси кутикулярных углеводородов генетически близких семей оказались более сходными, чем у менее родственных и враждующих семей. Но какие железы выделяют кутикулярные углеводороды? Это пока неизвестно.

В последнее время выяснилось, что и некоторые другие феромоны общественных насекомых могут быть специфичными для семьи и даже для отдельных особей. В экспериментах П. Г. Москаленко по обучению медоносных пчел на запах удалось обнаружить не только индивидуальную специфичность феромона матки, но и различия между семьями по запаху следовых веществ, выделяемых железами Арнхардта на лапках. Рабочие муравья-понерины пахикондила тессеринода находят собственный запаховый след среди множества следов рабочих того же гнезда. Рабочие видов парапонера клавата и лептоторакс аффинис тоже различают следы своих собратьев. Значит, и следовые феромоны могут обладать индивидуальной специфичностью. У многих видов муравьев найдены специальные феромоны, используемые для мечения территории; их запах неодинаков у разных семей и колоний одного вида.

Итак, с современной точки зрения наследственные, т. е. эндогенные, различия запаха существуют у всех видов общественных насекомых и всегда участвуют в процессах узнавания. Экзогенные запахи играют определенную роль, но далеко не у всех видов. Например, у большинства муравьев их значение относительно невелико, а у медоносной пчелы — весьма важно. С представлением о том, что запах семьи медоносных пчел имеет целиком экзогенную природу, приходится расстаться. Точными экспериментами доказано, что даже в совершенно идентичных условиях содержания и кормления пчелы сохраняют способность к различению особей из своей и чужих семей; они не проявляют агрессивности к чужакам и в то же время не путают их со своими.

Но как быть с «общим запахом гнезда»? Существует ли он? В свете современных знаний гипотеза о том, что запахи отдельных насекомых смешиваются и образуют некий общий усредненный запах, не подтверждается. Трудно представить, как могут смешиваться нелетучие кутикулярные углеводороды разных насекомых. Если даже это в какой-то степени и происходит, то все равно невозможно образование их однородной смеси. Скорее всего, насекомое оценивает меру отличия запаха встреченной им особи от как бы «эталонного» запаха знакомых ему собратьев по гнезду.

Это не исключает тем не менее возможной роли отдельных общих запахов, например запаха пищи, в процессе узнавания, что и показано для медоносной пчелы. Существует интересная гипотеза о том, что феромон царицы, попадая на тела всех рабочих, может обеспечивать узнавание ими друг друга. Некоторые факты позволяют думать, что подобный механизм играет определенную роль у медоносной пчелы. На теле всех пчел есть феромон матки, который, как мы знаем, обладает индивидуальной специфичностью и поэтому может участвовать в определении их семейной принадлежности.

Проведенные в последнее время эксперименты с кампонотусами позволили подтвердить эту гипотезу. Оказалось, что кампонотусы враждебно относятся даже к сестрам, если те живут в гнезде с чужой царицей, но лояльны к неродственным рабочим, обитающим в гнезде с их царицей. Следовательно, специфичность запаха муравья не зависит от его происхождения и определяется только царицей. Но когда царица имеет пониженную плодовитость и, вероятно, выделяет недостаточно феромона, в узнавании главенствующую роль начинают играть собственные запахи рабочих.

Не исключено также, что источником каких-то запахов у рабочих могут быть и ароматические вещества собратьев. Это установлено, например, для тех же кампонотусов. В экспериментах рабочим-нянькам давали коконы из другой семьи, и они выводили из них рабочих. Через две-три недели этих муравьев поселяли вместе со старшими рабочими и наблюдали за их взаимоотношениями. Старшие рабочие, взятые из чужих семей, всегда агрессивно реагировали на неродственных молодых муравьев, но их враждебность проявлялась значительно меньше, если они были сестрами нянек, воспитывавших молодых рабочих. Аналогичные результаты получены и в сходных экспериментах с мирмиками.

Но вот у псевдомирмекс ферругинеа различия запаха рабочих не зависят ни от присутствия в гнезде той или иной царицы, ни от того, кто выкармливал этих муравьев; они определяются феромонами, выделяемыми самими муравьями. Следует полагать, что виды общественных насекомых значительно различаются по роли общих приобретаемых запахов в процессах узнавания своих и чужих.

Откуда же насекомое знает, какой именно запах присущ его семье, колонии, обладает ли оно «врожденным эталоном» запаха? Еще в 70-х годах XIX в. О. Форелю удалось создать смешанные группы муравьев, поместив в формикарий коконы разных видов рода формика. Выйдя из куколок в одном гнезде, муравьи вели себя в дальнейшем очень дружелюбно. Американская исследовательница муравьев А. Фильд в начале XX в. сумела таким способом получить группы даже столь далеких родов, как формика, афеногастер и амблиопоне. В дальнейшем выяснилось, что можно смешивать не только куколок, но и едва вышедших из куколок рабочих — они еще легко уживаются друг с другом. Точно так же создавали смешанные группы разных видов ос, шмелей, безжалых и медоносных пчел.

Иногда удается получить сборные группы муравьев и в более старшем возрасте. Когда смешивали крематогастеров из разных семей одного вида, между ними начиналось настоящее сражение, уносившее множество муравьиных жизней, но постепенно рабочие утихомиривались, драки прекращались, и в дальнейшем насекомые жили без всякой враждебности. Подобное выходит со многими муравьями. Сложнее «помирить» муравьев разных видов. В одном опыте соединили искусственные формикарий пахучего муравья-древоточца и обыкновенного лесного муравья. Насекомые вначале вели ожесточенные схватки, но позже «подружились» настолько, что сообща занимались строительством, облизывали и кормили друг друга. Однако древоточцы в конце концов все-таки убили царицу лесных муравьев.

Все эти эксперименты позволяют прийти к выводу: насекомые могут привыкать к чужому запаху и «признавать» имеющих его особей за «своих». Но это, конечно, не означает, что они не отличают видовых запахов. Как показали наблюдения за поведением групп муравьев, например, родов кампонотус и формика, лазиус и крематогастер, созданных методом смешивания куколок, муравьи, не проявляя враждебности к рабочим другого рода, все же явно предпочитают общаться с особями своего вида. В общем, чем более удалены по систематическому положению виды муравьев, тем меньше они общаются в смешанных группах. Не исключено, однако, что муравьи разных родов избегают друг друга еще и вследствие различия тактильных сигналов.

Теперь уже хорошо доказано, что общественные насекомые запоминают запах родного гнезда, так сказать, в самой ранней юности — в первые дни после выхода из куколки. Именно в это время у них осуществляется «запечатление» (импринтинг) того или иного запаха, который в дальнейшем становится для них «эталонным». Если рабочим волосистого лесного муравья в первые дни после выхода из куколок дать коконы обыкновенного лесного муравья, то впоследствии они будут отвергать и даже уничтожать коконы своего вида, предпочитая ухаживать за коконами обыкновенного лесного муравья. В других опытах волосистым лесным муравьям помогали выбраться из коконов и ухаживали за ними в первые дни жизни няньки обыкновенного лесного муравья. И оказалось, что когда эти волосистые лесные муравьи повзрослели, они проявляли несомненную враждебность к рабочим своего вида из того же гнезда, откуда были взяты куколки, но дружелюбно относились к обыкновенным лесным муравьям.

Не исключено, что запоминание запаха родного гнезда может происходить еще на стадии личинки. В экспериментах с черным бегунком яйца из одной семьи перенесли в другую, где из них развились личинки. Когда личинки окуклились, коконы вернули в родное гнездо и там из них вышли муравьи. Затем этих рабочих изъяли из гнезда и дали им личинок из обеих семей. И оказалось, что муравьи усерднее ухаживали не за личинками из собственной семьи, т. е. родными сестрами, а за личинками из гнезда, в котором были выкормлены, т. е. за «сводными сестрами». Но через 15—20 дней рабочие утрачивали «пристрастность» и уделяли одинаковое внимание родным и сводным сестрам. Если муравьев выращивали в чужой семье не с яйца, а со стадии крупной личинки, то они в дальнейшем предпочитали ухаживать за личинками-сестрами. Значит, запах родного гнезда бегунки могут запоминать, еще будучи крохотными личинками? Чтобы ответить на этот вопрос, нужны дополнительные исследования. Ведь экспериментаторы не проверяли реакции «приемышей» на взрослых муравьев из своей и чужой семей.

Общественные насекомые не только умеют отличать своих от чужих, но и знают, «кто есть кто» в собственном гнезде. Царицу и царя они узнают, как уже отмечалось, по их феромонам-аттрактантам. Вероятно, любое плодовитое насекомое обладает иным запахом, чем неспособное к яйцекладке. Царица полистов проявляет открытую враждебность к другим осам, пытающимся отложить яйца. При этом ее особенно привлекает кончик брюшка таких самок — наверное, там и выделяется специфический «феромон плодовитости». Сходную картину можно видеть у шмелей, ос-веспин. Пчелы-трутовки выделяют немного царского феромона, что и позволяет другим пчелам их узнавать. Плодовитые рабочие отличаются от бесплодных по запаху также у муравьев и, вероятно, у всех общественных насекомых. Пожалуй, по запаху насекомые могут распознавать все морфологические касты и возрастные группы. Однако эти вопросы пока исследованы совсем плохо.

Муравьи хорошо различают возраст личинок, скорее всего, по количеству и длине волосков на их теле, но не исключено, что и по запаху. Нередко личинки в муравейнике рассортированы как по возрастам, так и по размерам в пределах одного возраста. Никогда не путают муравьи кормовые и нормальные яйца, даже если они близки по размерам. А рабочие фараонова муравья отличают, кроме того, яйца, из которых появятся самцы (в них одинарный, гаплоидный, набор хромосом), от яиц, развивающихся в самок (с двойным, диплоидным, набором хромосом). Распознают муравьи и личинок, и куколок самок и самцов.

Вообще же основным фактором, позволяющим муравьям узнавать расплод, является не его внешний вид, а запах специального феромона, находящегося на теле личинок и куколок. Его муравьи могут ощущать только на близком расстоянии. Если личинок или куколок погрузить в гексан или иной органический растворитель, то мы получим экстракт феромона расплода. Теперь можно намочить им кусочки дерева, картона и прочие мелкие предметы и дать их муравьям. И выяснится, что эти кусочки не менее привлекательны, чем настоящие личинки и куколки: муравьи унесут их в гнездо и будут держать вместе с расплодом, облизывать и перетаскивать, как и личинок, до тех пор, пока не выветрится запах феромона. Значит, феромон расплода не только служит для узнавания, но и стимулирует поведение заботы о потомстве.

В последние годы установлено, что запах личинок и куколок, развивающихся в крылатых самок, отличается от запаха личинок и куколок рабочих. Рабочие мирмик, по данным М. Брайена, весной легко узнают личинок будущих крылатых самок по запаху, который наиболее силен в области нижней стороны их груди. Способны к этому и муравьи других родов. Рабочие шмели тоже хорошо отличают личинок будущих самок-основательниц от личинок рабочих и самцов. Вероятно, многие, если не все, общественные насекомые могут распознавать касты еще на стадии личинки.

Химические стимулы позволяют муравьям отличать мертвых насекомых от живых. Когда кто-нибудь из собратьев умирает внутри гнезда, то рабочие одних видов скармливают его личинкам, а других — выносят на специальные «свалки», т. е. в места скопления гнездовых отбросов. Муравьи выбрасывают трупы только после того, как в них начинаются процессы гниения и образуются специфически пахнущие вещества. Но если для нас неприятный трупный запах обусловлен в основном аминами, индолами, меркаптанами, то муравьи на эти вещества не реагируют. Э. Вильсон с коллегами обнаружил, что для них признаком гниения является присутствие жирных кислот с длинными углеводородными цепями (например, олеиновой) и их эфиров. Если удалить эти вещества из трупов специальными растворителями, то такие трупы муравьи оставят в гнезде. В то же время любой предмет, смоченный трупной вытяжкой, муравьи вынесут на свалку. Когда живых муравьев смазали этой вытяжкой и выпустили в гнездо, рабочие схватили их и, невзирая на попытки освободиться, отнесли на свалку «живые трупы». Заживо похороненные муравьи тут же снова вернулись в гнездо, но были опять вынесены ревностными поклонниками чистоты. И так происходило до тех пор, пока на теле муравьев оставался «трупный запах».

МОБИЛИЗАЦИЯ

...Только что на проталинах весенних  Показались ранние цветочки,  Как из чудного царства воскового,  Из душистой келейки медовой  Вылетела первая пчелка,  Полетела по ранним цветочкам  О красной весне поразведать... А. С. Пушкин. Еще дуют холодные ветры

 

 

 

 

 

Когда пчела-галикт, вылетевшая из гнезда за кормом, обнаружит где-нибудь заросли цветущих растений, богатых пыльцой и нектаром, то, постоянно посещая эти угодья, она не сможет сообщить о них пчелам своей семьи. Такая же картина у большинства общественных ос, шмелей, многих примитивных муравьев. Эти насекомые не умеют активировать своих собратьев и направлять их к найденному источнику корма, т. е. проводить мобилизацию на пищу. Появление такой способности дает огромные преимущества в конкуренции, поскольку с помощью мобилизованных фуражиров кормовой ресурс удается использовать раньше, чем он достанется соперникам. Поэтому мобилизация есть у всех высокоорганизованных общественных насекомых — безжалых и медоносных пчел, термитов, большинства муравьев. Среди муравьев ее нет у мирмеций, амблиопон, ряда других примитивных понерин, а также у отдельных видов высших муравьев с простой социальной организацией (маники, аллоформики, некоторые катаглифисы).

Общественные насекомые могут проводить мобилизацию не только на пищу, но и при переселении в другое гнездо, для освоения новой территории, на защиту колонии от врагов, для выполнения ремонтных работ в той или иной части жилища, при роении или отделении отводков. Способы мобилизации во всех этих случаях у каждого вида довольно сходны, но между видами нередко существуют значительные различия, и в целом у общественных насекомых мы находим удивительное разнообразие форм такой коммуникации. Как правило, мобилизация очень сложный процесс, в котором применяются все или почти все известные типы сигналов — химические, тактильные, зрительные, звуковые.

Простейшей формой мобилизации является привлечение к найденной пище оказавшихся неподалеку насекомых — так называемая ближняя мобилизация. Когда муравей-портной обнаруживает и атакует крупную добычу, его мандибулярные железы выделяют феромон тревоги, обладающий приятным кисловатым запахом. Попадая на жертву, этот феромон распространяется вокруг, привлекая других фуражиров с расстояния в несколько десятков сантиметров. Нередко муравей выделяет из кончика поднятого вверх брюшка капельку и еще одного феромона тревоги. Наличие феромона на теле добычи помогает мобилизованным муравьям ее обнаружить. Подобным образом поступают на охоте рыжие мирмики и многие другие муравьи. Американские жнецы новомессор, выделяя в воздух следовой феромон из ядовитой железы, могут привлекать к крупной добыче (они питаются не только семенами, но и насекомыми) рабочих с расстояния до 2 м; если же поблизости никого не оказывается, то проводят мобилизацию по следу из гнезда (об этом речь пойдет позже).

Медоносные пчелы используют для подобной цели душистый феромон железы Насонова: усевшись на кормушку, пчела выпячивает железу и работает крыльями, распространяя вокруг запах, привлекающий других сборщиц. Помимо этого, пчелы оставляют на кормушке пахучие следы лапок. Определенную роль в ближней мобилизации могут играть и звуки: установлено, что характерное жужжание пчел, прилетающих на кормушку и улетающих с нее, собирает рабочих с расстояния в несколько метров.

Когда охотник волосистого лесного муравья обнаружит на своем участке крупную добычу, которую ему в одиночку не осилить, он в возбуждении начинает довольно беспорядочно перемещаться вокруг нее: отбегает на 10—20 см в сторону и опять возвращается назад. Если он встречает на пути других муравьев, то вступает с ними в тактильный контакт, что заставляет и их искать неподалеку. Но и без тактильных сигналов муравей, совершающий быстрые пробежки, привлекает рабочих с расстояния прямой видимости. Установлено, что никаких феромонов при этом муравьи не выделяют. Такое чисто зрительное привлечение впервые описавший его Р. Штегер назвал кинопсисом. Он встречается у многих хорошо видящих муравьев — рыжих лесных, лугового, акантолеписов и др. У ос, шмелей и медоносных пчел можно наблюдать нечто сходное: заметив фуражиров своего или даже чужих видов и их характерные движения на соцветии, кормушке или возле иного источника пищи, насекомые могут устремляться туда же, присоединяясь к более удачливым.

Впервые это описал еще Дж. Лаббок. Но здесь, конечно, не стоит говорить о настоящей коммуникации, поскольку нашедшие корм оса или шмель не посылают специальных сигналов собратьям. Примером подобной межвидовой «коммуникации» являются взаимоотношения лугового и прыткого муравьев, исследованные в Западной Сибири Ж. И. Резниковой. Когда мелкие прыткие муравьи находят корм и прокладывают к нему тропинку, их быстрые движения нередко привлекают к источнику пищи более крупных, луговых муравьев. В этой ситуации хорошо видящие луговые муравьи фактически эксплуатируют более расторопных и чаще обнаруживающих корм прытких муравьев.

Когда одни насекомые направляют других к находящемуся на значительном удалении корму либо для иной цели из гнезда или с дороги, то речь идет о дальней мобилизации. Она играет гораздо большую роль, чем ближняя. Простейшей формой такой мобилизации является неспецифическая активация. Оса-сборщица, обнаружив богатый источник пищи, ведет себя в гнезде явно возбужденно; некоторые окружающие ее рабочие, заметив это, активируются и вылетают на поиски корма. Так же нередко ведут себя и шмели; они даже жужжат по-особому, когда возвращаются в гнездо с обильного медоноса. Хотя пока неизвестно, служит ли именно этот звук сигналом для рабочих, но неспецифическая активация иногда выражена у шмелей отчетливо. Фуражиры многих безжалых пчел рода тригона возбуждают в гнезде других рабочих движениями и звуковыми сигналами. Чем богаче источник корма, обнаруженный разведчицами, тем громче они жужжат и интенсивнее движутся и тем больше новых фуражиров вылетает на поиски пищи.

Широко распространена неспецифическая активация среди муравьев. Впервые ее обнаружил и исследовал Г. М. Длусский у кровавого муравья-рабовладельца, а затем у рыжей мирмики. Находящиеся в гнезде фуражиры могут отправиться на поиски корма, прореагировав на возбужденные движения вернувшегося с кормом муравья, его стридуляцию, тактильные сигналы, трофаллаксис с ним, вид и запах принесенной добычи. Как правило, каждый идет на свой постоянный участок, где охотится изо дня в день. Поэтому вследствие неспецифической активации возрастает количество фуражиров на всей площади кормовых угодий гнезда. Подобное же поведение фуражиров могут вызвать поступление в гнездо нового корма, запах феромонов тревоги, общее возбуждение муравьев и даже сотрясение лабораторного формикария. Более того, возбужденный муравей нередко активирует и рабочих других функциональных групп: няньки начинают усиленно перетаскивать и облизывать личинок, мусорщики — выносить отбросы, строители отправляются за стройматериалом. Поэтому-то активацию и называют неспецифической — она стимулирует каждого муравья к выполнению его обычной функции.

Неспецифическая активация не является еще мобилизацией в полном смысле, поскольку содержит только ее первый компонент — возбуждение насекомых. Активированные фуражиры не знают, где искать корм, и поступают по собственному усмотрению. Немногие из них найдут тот же источник пищи, хотя и это все же лучше, чем ничего. Для того чтобы возникла настоящая мобилизация, неспецифическая активация должна приобрести специфичность, т. е. дополниться информацией, позволяющей возбужденным фуражирам попасть в то место, где разведчик обнаружил пищу. Так на основе неспецифической активации в эволюции появлялись все более сложные формы дальней мобилизации. Но, как правило, специфическую активацию у большинства видов сопровождает и неспецифическая. Например, когда при мобилизации по следу муравей-разведчик возбуждает фуражиров, некоторые выходят из гнезда не с группой, а на свои индивидуальные поисковые участки. Мобилизующие сигналы разведчика могут приводить к неспецифической активации муравьев других функциональных групп.

В простейшем случае определенную специфичность активации может придать запах пищи, сохраняющийся на теле разведчика и воспринимаемый мобилизуемыми насекомыми. Покинув гнездо, они попытаются отыскать этот запах, что и приведет их к обнаруженному разведчиком источнику корма. Так иногда случается у ос рода веспула и, возможно, у шмелей. Медоносная пчела, нашедшая корм в 80—100 м от улья, кружится на сотах то в одну, то в другую сторону. Этот так называемый круговой танец не дает прочим пчелам информации ни о направлении, ни о расстоянии до корма, а лишь указывает, что он где-то недалеко. Мобилизованные сборщицы вылетают из улья и находят цветущие растения по запаху, принесенному разведчицей на теле и вместе с кормом.

Другой способ отыскать корм заключается в том, чтобы пойти вслед за обнаружившим его насекомым, когда оно вновь покинет гнездо. Некоторые муравьи-бегунки так и делают. Если в гнезде появляются рабочие с добычей, это возбуждает до того бездействовавших фуражиров. Они выходят из гнезда, смотрят, куда идут и откуда возвращаются муравьи с добычей, и устремляются в этом направлении, иногда останавливаясь в нерешительности и ожидая «дополнительных указаний» от спешащих фуражиров. Поскольку бегунки непосредственно не общаются с нашедшими корм муравьями и ориентируются только с помощью зрения, такая мобилизация была названа киноптической. Сходным образом поступают шершни и ряд безжалых пчел, прилетающих на кормушку вслед за разведчиком.

Некоторые муравьи используют для мобилизации свое умение переносить друг друга. Чаще всего мобилизация транспортировкой применяется при переселении. Разведчики, подыскавшие подходящее место для муравейника, захватывают в гнезде рабочих и переносят их в новое жилище. Многие из перенесенных муравьев возвращаются назад и в свою очередь перетаскивают еще рабочих. Постепенно между старым и новым гнездами возникает тропинка с интенсивным двусторонним движением. Вскоре муравьи уже транспортируют по ней молодых рабочих, расплод и цариц (у некоторых видов царицы переходят сами), и переселение довольно быстро заканчивается.

Подобную мобилизацию обнаружил у обитающего в степях муравья-рабовладельца россомирмекс проформикарум П. И. Мариковский. Когда разведчик отыскивает гнездо вида-хозяина (муравьи рода проформика), он возвращается домой, берет в челюсти другого рабовладельца и относит его к найденному гнезду. Затем оба бегут назад и притаскивают каждый по муравью, теперь уже четыре рабовладельца знают место расположения гнезда проформик. Понятно, что количество курсирующих между гнездами муравьев быстро увеличивается, и когда почти все рабовладельцы мобилизованы, начинается ограбление жилища проформик.

Еще один способ привести мобилизованных муравьев к цели — движение тандемом. Разведчик, нашедший корм, вступает в гнезде в тактильный контакт с другим фуражиром, активируя его. Затем он поворачивается и идет к выходу, а мобилизованный муравей следует за ним, постоянно прикасаясь усиками к брюшку лидера. Если ведомый муравей отстанет, лидер поджидает его и, как только почувствует прикосновение усиков к брюшку, опять возобновляет движение. Так разведчик приводит мобилизованного фуражира к корму. Движение тандемом, как и транспортировка, представляет собойиндивидуальную мобилизацию, поскольку разведчик каждый раз может привести в нужное место только одного рабочего.

Тандемная мобилизация широко распространена среди муравьев-понерин, встречается у некоторых родов мирмицин (лептоторакс, кардиокондила) и формицин (кампонотус, плагиолепис), отличающихся несложной социальной организацией. Движение тандемом муравьи чаще используют при переселениях, чем для мобилизации на пищу. Например, у понерины рода палтотиреус при эмиграции в новое гнездо можно наблюдать многочисленные тандемные пары, но к обнаруженным источникам пищи разведчики прокладывают пахучие следы. У понерины диакамма ругозум переселение начинается с движения тандемом, а мобилизации на пищу вообще нет.

Лишь у немногих видов контакт в тандемной паре поддерживается только тактильно — прикосновениями ведомого муравья к брюшку лидера. В этом случае муравьев легко обмануть. Уберем лидера — ведомый остановится в замешательстве. Но подсунем ему надетый на кончик иголки пластмассовый шарик, сходный по размерам с брюшком лидера, и он не обнаружит подмены: мы сможем увести его куда угодно, медленно перемещая шарик на кончике иглы. В другой раз уберем мобилизованного муравья — разведчик тут же остановится. Но если легонько прикасаться к его брюшку тонкой кисточкой, он двинется дальше и дойдет до цели, полагая, что за ним следует мобилизованный муравей.

У большинства муравьев наряду с тактильными сигналами сохранение тандемного контакта обеспечивают и феромоны-аттрактанты, присутствующие на брюшке лидера. Химическая связь, видимо, надежнее тактильной. Выделять аттрактанты могут различные железы, но чаще всего — пигидиальная железа, расположенная между двумя последними (шестым и седьмым) сегментами сверху брюшка.

Перед началом тандемной мобилизации при переселении разведчик южноамериканской понерины пахикондила обскурикорнис поочередно проводит задними ногами по верхней стороне брюшка, а затем потирает ими друг о друга. Так феромон пигидиальной железы попадает на задние ноги. Далее разведчик мобилизует какого-нибудь муравья, быстро поднимая и опуская перед ним голову с грудью, стоя на широко расставленных ногах, как бы кланяясь. Одновременно он несколько раз притрагивается челюстями к голове активируемого муравья. После этого разведчик поворачивается и подставляет мобилизуемому брюшко. Тот прикасается к брюшку, потом к задним ногам разведчика и начинает двигаться за ним, вступая в тандемную пару. При движении ведомый постоянно прикасается усиками к ногам лидера, на которых находится аттрактант. Интересно, что иногда мобилизуемый муравей «упрямится» и не желает идти за разведчиком. Тогда тот хватает упрямца челюстями, заставляет принять удобную для транспортировки позу и относит в новое гнездо. Как говорится, «не мытьем, так катаньем»!

При движении тандемной пары понерины диакамма ругозум лидер время от времени дотрагивается кончиком брюшка до почвы и оставляет на ней капельку жидкости из анального отверстия; в ней содержится следовой феромон — секрет желез задней кишки. Совокупность этих капелек образует пахучий след, который помогает ориентироваться ведомому муравью. Но бег тандемом в принципе возможен и без следа.

Некоторые тропические кампонотусы позволяют понять, как на основе движения тандемом возникла мобилизация по следу. У кампонотус серицеус можно видеть типичную тандемную мобилизацию и следового феромона нет. Разведчик кампонотус парна ведет за собой мобилизованного муравья, оставляя пахучий след. При этом лидер не всегда ожидает прикосновений ведомого, который нередко отстает от него на 5—10 см. А за разведчиком кампонотус компрессус на небольшом расстоянии по следу бегут цепочкой 10—20 мобилизованных муравьев.

Несомненно, что следовые феромоны возникали в эволюции независимо и неоднократно во многих подсемействах, трибах и родах муравьев. Поэтому мы находим у них огромное разнообразие следовых веществ и выделяющих их желез. У всех формицин, муравьев-кочевников и многих понерин (диакамма) следовые феромоны выделяют железы задней кишки; при прокладывании следа муравей прикасается к субстрату кончиком брюшка, оставляя капельки из анального отверстия. Все мирмицины и многие понерины выделяют феромон из ядовитой железы (атта, новомессор, тетрамориум, лептогенис, церапахис), из железы Дюфура (огненный муравей и другие виды рода соленопсис) или же из обеих этих желез (мирмика, мономориум, погономирмекс, феидоле), прокладывая след кончиком жала. Некоторые понерины (палтотиреус, пахикондила) используют для этой цели пигидиальную железу: они подгибают брюшко так, чтобы прикасаться к земле верхней стороной последнего его сегмента, куда вытекает следовой феромон. Долиходерины (иридомирмекс, тапинома) притрагиваются к субстрату продольным выступом-килем, находящимся на нижней стороне предпоследнего (четвертого) сегмента брюшка. На киле расположено выводное отверстие железы Павана, выделяющей следовой феромон.

72. Рабочий огненного муравья оставляет пахучий след, прикасаясь кончиком обнаженного жала к субстрату, по которому бежит (по Э. Вильсону, 1962 г.).

При любом способе нанесения пахучий след представляет собой пунктирную линию — серию точек или штрихов. В этом легко убедиться, дав возможность прокладывающему след муравью пробежать по закопченному стеклу. На поверхности стекла останутся не только отпечатки его лапок, но и короткие штрихи, так называемые треки — следы прикосновений кончика брюшка или жала. Кстати, этот метод, позволяющий увидеть пахучие следы муравьев, широко используют ученые.

Весьма оригинален источник следового феромона у муравьев рода крематогастер. Это железы, расположенные внутри голеней всех ног. Выводной проток такой железы находится на вершине голени, и феромон попадает прямо на лапку, а с нее при передвижении муравья — на субстрат. Крематогастеры — единственные известные муравьи, оставляющие пахучие следы не брюшком, а всеми шестью лапками!

В настоящее время известна химическая природа следовых феромонов у довольно многих видов муравьев. Они представляют собой сложные смеси различных летучих органических веществ, нередко содержащие несколько десятков компонентов. Но далеко не все вещества играют сигнальную роль. Обычно только соединения, присутствующие в наибольшем количестве, проявляют следовую активность, а остальные служат ничего не значащими добавками. Выяснить это можно, если разделить компоненты секрета той или иной железы методом хроматографии, -приготовить их экстракты и затем проверить реакцию муравьев на искусственные следы. Благодаря этому мы теперь немало знаем о следовых феромонах. Как правило, следовая активность любого компонента гораздо меньше, чем их смеси — составляющие феромона усиливают действие друг друга.

Виды одного рода обычно имеют сходные по химическому составу феромоны, но иногда достаточно совсем небольших отличий, чтобы феромоны приобрели видоспецифичность. Следовые феромоны рыжей, морщинистой и болотной мирмик практически одинаковы, и муравьи этих видов легко ориентируются по следам друг друга. Следами огненного муравья может воспользоваться близкий вид соленопсис ксилони, но они не привлекают более далекий вид соленопсис гемината. Рабочие соленопсис ксилони хорошо ориентируются по следам соленопсис гемината; значит, этот феромон содержит все необходимые для них компоненты. Но рабочие соленопсис гемината не реагируют на следы соленопсис ксилони, поскольку в них недостает нужных для них веществ. Такие ситуации — не редкость среди близких видов муравьев.

Следовые феромоны могут выполнять у муравьев две основные функции: вo-первых, привлекать рабочих и вызывать мобилизацию, а во-вторых, обеспечивать ориентацию при движении no-следу мобилизованных насекомых. Как правило, эти функции осуществляют разные компоненты. Следовой феромон огненного муравья содержит две группы веществ, отличающихся по скорости испарения. Более летучая фракция представляет собой очень сильный аттрактант, его даже иногда называют мобилизационным феромоном. Менее летучая фракция — это собственно следовой феромон; он не столь привлекателен, но удобен для ориентации, поскольку дольше сохраняется на субстрате.

У многих муравьев эти компоненты выделяют разные железы, что позволяет использовать их по усмотрению вместе или порознь. Собственно следовой феромон у мирмик продуцирует ядовитая железа. Ее секрет в основном состоит из белков и аминов, служащих ядом, и летучих веществ, выполняющих сигнальную функцию. Мобилизационный феромон выделяет железа Дюфура. Это смесь ацетальдегида, этанола, ацетона и бутанона в соотношении 35:3:40:25. Кроме того, в ней содержатся менее летучие терпеноиды и углеводороды, используемые при мечении территории. Смесь испаряется постепенно, начиная со спиртов, альдегидов и кетонов, которые возбуждают и привлекают рабочих; затем терпеноидов и кончая углеводородами. Такой порядок дает возможность муравьям определять свежесть следа. У американских муравьев-кочевников следовой феромон выделяется из задней кишки, а мобилизационный — из пигидиальной железы. Секрет расположенных в голенях желез крематогастеров играет в основном направляющую роль, т. е. является собственно следовым; есть ли у этих муравьев мобилизационный феромон, пока неизвестно.

В соответствии с двумя функциями следового феромона у муравьев бывают временные мобилизационные тропы, предназначенные для эксплуатации отдельных источников пищи, и постоянные дороги, существующие многие недели, месяцы и даже годы. Мобилизационный след одного муравья сохраняется всего несколько десятков секунд, в лучшем случае минуты. Для того чтобы возникла тропа, нужны усилия многих рабочих, оставляющих следы на том же маршруте. Постоянные дороги служат только для ориентации и передвижений по кормовому участку, муравьи метят их не мобилизационным феромоном, а следовым. Запах интенсивно используемых троп значительно устойчивее. У муравьев-портных, например, он сохраняется около трех суток. Именно такие пахучие тропинки обнаружил у муравьев в 1779 г. швейцарский натуралист Ш. Бонне. Когда он провел пальцем поперек тропы, движение прекратилось, муравьи толпились с обеих сторон от невидимой черты, не решаясь ее пересечь; прошло довольно много времени, прежде чем тропа восстановилась. С этого простенького опыта началось изучение следовых феромонов муравьев.

Как ориентируются муравьи, передвигаясь по запаховым тропинкам? Следовой феромон, испаряясь с субстрата и распространяясь в воздухе, создает вдоль следа «запаховый коридор», вне которого концентрация молекул феромона столь мала, что муравьи не могут его воспринимать. Когда муравей бежит внутри этого «коридора», обе его антенны ощущают одинаково сильный запах. Если он сворачивает со следа вправо, то его правая антенна начинает выходить из «запахового коридора». В ответ на это нервная система отдает команду «лево руля!», и муравей возвращается на «курс», но тут же отклоняется от него влево и левая антенна покидает «запаховый коридор», на что поступает команда «право руля!». Поэтому траектория движения муравья по следу обычно представляет собой волнистую линию.

Долгое время ученые считали, что пахучие дороги как бы поляризованы, т. е. муравьи могут по запаху определять, в какую, например, сторону идти, чтобы попасть в гнездо. Но многочисленные эксперименты с поворотом участка дороги на 180° отвергли эту гипотезу. Теперь ясно, что пахучая тропа играет роль рельсовой колеи, а в какую сторону идти по ней, муравьи определяют по солнцу, окружающим предметам и другим ориентирам.

Рассмотрим более подробно процесс мобилизации по следу. Разведчик рыжей мирмики, обнаружив кормушку с сиропом или труп крупного насекомого, в возбуждении несколько раз пробегает вокруг добычи, оставляя запаховые метки жалом и изредка стридулируя. Эти движения разведчика, пахучие метки и, вероятно, издаваемые им звуки могут привлекать к кормушке оказавшихся неподалеку муравьев, т. е. осуществлять ближнюю мобилизацию. Наполнив зобик кормом, разведчик устремляется к гнезду, оставляя пунктирный след феромоном ядовитой железы. Частота меток велика неподалеку от кормушки и уменьшается по мере приближения к гнезду. В гнезде разведчик совершает активирующие действия: быстрые пробежки по камерам с открытыми челюстями, наскоки на окружающих муравьев, контакты с ними усиками. Время от времени он отрыгивает и дает мобилизуемым муравьям принесенную пищу. Несколько раз разведчик выходит из гнезда и вновь возвращается. Некоторые окружающие рабочие возбуждаются, и сами начинают совершать активирующие движения, становясь вторичными активаторами. Получающие от разведчика корм муравьи стридулируют и в свою очередь передают его другим рабочим. Общее возбуждение в гнезде постепенно нарастает. Если потребности колонии в пище невелики, то разведчику надо совершить несколько рейсов к кормушке, чтобы возбуждение муравьев достигло нужного для мобилизации уровня. Но если муравьи голодны, то мобилизация осуществляется после первого же появления разведчика.

Активированные фуражиры скапливаются у выхода и, когда разведчик вновь направляется мимо них к кормушке, бегут вслед, выстраиваясь в цепочку. По пути к добыче разведчик оставляет короткие метки, выделяя уже не только ядовитый секрет, но и мобилизационный феромон железы Дюфура. Особенно много мобилизующих меток бывает в первой половине трассы. Значит, мобилизационный след в отличие от постоянных дорог все-таки может быть поляризован, и рабочие по частоте меток или количеству компонентов могут в принципе различать его начало и конец.

В цепочке, спешащей за разведчиком, иногда бывает до 30 рабочих, но обычно их не более 10. Все муравьи прикасаются усиками к брюшку бегущего впереди рабочего, но могут ориентироваться и по следу лидера группы. Далеко не всегда разведчик идет к кормушке по оставленным им меткам: если вокруг много ориентиров и он хорошо знаком с местностью, то путь его может не совпадать с прежним. Но в темноте разведчик ориентируется в основном по следу. Значит, метки по дороге к гнезду он ставит как бы на всякий случай.

Некоторые мобилизованные муравьи не справляются с ориентацией и отстают от группы по дороге. Самостоятельно по следу разведчика они не могут найти кормушку. Те же, что дошли, питаются сиропом или отрывают куски от добычи и возвращаются в гнездо. Теперь и они могут привести цепочки мобилизованных рабочих. Чем больше в кормушке сиропа и чем выше его концентрация, тем интенсивнее активирующие движения разведчиков в гнезде и тем больше феромона они выделяют, прокладывая след. Так же поступают и другие муравьи. Количество их увеличивается, поэтому запах тропы усиливается, но активация в гнезде проводится все менее оживленно. Когда муравьи в гнезде насыщаются и не принимают корм от фуражиров, те прекращают метить тропу и движение по ней затухает. Таким образом, количество мобилизуемых муравьев может изменяться в зависимости от размера и качества найденной добычи.

Мобилизация приводом группы, рассмотренная только что на примере мирмик, широко распространена среди муравьев. Ее практикуют тетрамориумы, многие кампонотусы и лептотораксы, некоторые мономориумы и понерины. В отдельных случаях для облегчения ориентации мобилизованных муравьев разведчик использует кроме следов специальные аттрактанты. Так, разведчик церапахиса время от времени поднимает кверху брюшко и выделяет феромон пигидиальной железы, помогающий мобилизованным рабочим бежать за ним. Австралийский кампонотус эфиппиум использует для той же цели феромон клоакальной железы, открывающейся в клоакальную камеру.

Разведчик бурого лесного муравья, обнаруживший пищу, возвращается в гнездо, оставляя за собой след из капелек, выделяемых из задней кишки, и совершает там перед рабочими характерные «шатающиеся» движения, поводя головой и грудью в горизонтальной плоскости, прикасается к ним усиками и предлагает принесенный корм. Это активирует многих муравьев, они выходят из гнезда и по следу разведчика добираются до найденной им пищи. Сам по себе след непривлекателен для муравьев и не обладает мобилизующим действием без активирующих движений разведчика. Приход активированных муравьев без разведчика иногда встречается и у мирмик. Подобную же мобилизацию по следу можно наблюдать у понерин (лептогенис, палтотиреус), мирмицин (мономориум), долиходерин (иридомирмекс, тапинома) и формицин (кампонотус, муравьи-портные, формика).

У многих видов след сам по себе обладает достаточным мобилизующим действием и обнаружившие его муравьи нередко способны добраться до цели без предварительной активации. Но все-таки активация значительно усиливает эффект мобилизации. Например, рабочие феидоле, австралийского мясного муравья или пенсильванского муравья-древоточца могут самостоятельно идти по запаховой тропе, но предварительная активация заметно повышает их стремление добиться при этом удачи.

Лишь немногие муравьи не используют активирующие движения. В частности, летучая фракция следового феромона огненного муравья является настолько сильным аттрактантом, что проложенный разведчиком след мобилизует множество муравьев и они успешно доходят до цели без всякой предварительной активации.

В некоторых случаях в качестве активирующего сигнала муравьи используют стридуляцию. Так, у обитающей на о. Шри-Ланка понерины лептогенис хинензис организующие переселение в новое гнездо разведчики громко стридулируют, эти сигналы подхватывает хор муравьев, и переселение начинается. Если замазать фрикционный аппарат разведчиков лаком, лишив их возможности издавать звуки, то организовать переселение им не удастся.

Мобилизация по следу осуществляется не только из гнезда. Когда фуражиры лугового или рыжих лесных муравьев отыскивают богатую добычу, они прокладывают след к дороге и мобилизуют на ней специальными движениями проходящих муравьев, направляя их к пище.

Следовые феромоны есть и у всех термитов. Суходревесные и влажнодревесные термиты, которые не ходят далеко за пищей, используют их для организации ремонта гнезда, прокладывая от места повреждения в глубь жилища пахучие следы, по которым прибывают многочисленные строители и охраняющие их солдаты. Вероятно, такая функция следовых феромонов первична у всех термитов, и только когда в процессе эволюции появилась фуражировка вне гнезда, термиты стали использовать запаховые тропы также для мобилизации на пищу и ориентации. Выделяют следовые феромоны стернальные железы, расположенные на нижней стороне брюшка термитов. У примитивного мастотермеса таких желез три — на третьем, четвертом и пятом сегментах брюшка; у всех остальных термитов — одна, она находится на четвертом сегменте у термитов-жнецов и некоторых влажнодревесных термитов и на пятом сегменте у прочих видов. Стернальные железы наиболее развиты у рабочих старших возрастов, которые участвуют в сборе корма.

При прокладке пахучего следа термит прижимает брюшко к субстрату и волочит его. В отличие от муравьев термит в одиночку не способен оставить достаточно длинный след — это сугубо коллективное дело. Рассмотрим его на примере фуражиров туркестанского или большого закаспийского термита, которые в пасмурную влажную погоду нередко выходят на поверхность почвы. Вот в земле появилось отверстие, и из него стали высыпать крупные рабочие. Сначала они бегают вокруг, а затем перемещаются в разных направлениях. Каждый термит, продвинувшись на несколько сантиметров вперед, тут же поворачивает назад, как будто его пугает незнакомая и не имеющая следового запаха поверхность почвы. Но, пройдя этот короткий путь, он уже пометил его следовым феромоном. Теперь термиты могут пробежать немного дальше. Так, двигаясь, подобно челноку, то вперед, то назад, термиты коллективными усилиями создают запаховую тропинку, которая постепенно удлиняется, изгибается и кое-где ветвится самым причудливым образом. От каждого выхода на поверхности протягивается несколько тропинок длиной 1—2 м.

73. Прокладка феромонного следа псевдоэргатами североамериканского влажнодревесного  термита зоотермопсис невадензис  (по А. Стюарту, 1969 г.).

1 — псевдоэргат при обычном передвижении;  2 — псевдоэргат, прижимая брюшко к субстрату,  оставляет за собой след феромоном стернальной  железы (зачернена), находящейся на нижней  стороне пятого сегмента брюшка.

Прокладываемые термитами в этом случае следы служат им только для ориентации и получили название исследовательских. Но вот термиты на одной тропинке наткнулись на желанную добычу — пучок сухой травы или кустик. И тут же несколько насекомых отправляется по тропинке к выходу, оставляя за собой совершенно иной, мобилизационный след. По нему из выхода быстро прибегают термиты и совместными усилиями разрезают стебельки на части, доставляемые в гнездо носильщиками. Вероятно, обнаружившие корм разведчики активируют других термитов какими-то тактильными сигналами, но у анакантотермесов это не установлено. Фуражирующие сходным образом тропические термиты-носачи тринервитермес беттонианус прокладывают мобилизационный след и привлекают к нему внимание других рабочих резкими подергиваниями головой, без этих активирующих сигналов мобилизация произойти не может. Для мобилизации сотен термитов достаточно одного-двух разведчиков. До тех пор пока не иссякнет источник корма, термитыподдерживают пахучую тропу, оставляя следы при движении как к пище, так и от нее.

Мобилизационная тропа в несколько раз привлекательнее для термитов, чем исследовательская. У большого закаспийского и туркестанского термитов стернальная железа состоит из двух частей. Задняя часть железы рабочих выделяет следовой феромон. Это малолетучее вещество они используют для прокладки исследовательских следов. В передней части железы выделяется довольно летучий аттрактант, привлекающий термитов со значительного расстояния. Это и есть мобилизационный феромон. Какое удивительное сходство в свойствах и функциях двух феромонов обнаруживается между муравьями и термитами!

Стернальная железа солдат анакантотермесов не выделяет ни следового, ни мобилизационного феромона (зато продуцирует феромон тревоги!), поскольку солдаты не прокладывают троп и не проводят мобилизации. Но они отлично умеют ориентироваться по пахучим следам. Кстати, солдаты муравьев, например феидоле, тоже не выделяя следовых феромонов, пользуются пахучими тропами. Наиболее многофункциональна стернальная железа крылатых: она продуцирует следовой и мобилизационный феромоны, которые молодые родители используют при добывании корма для потомства, и половые аттрактанты, помогающие самцам и самкам отыскивать друг друга после брачного лёта.

Какие железы выделяют мобилизационные феромоны у остальных термитов, пока неизвестно. Не исключено, что в некоторых случаях для мобилизации применяется исследовательский феромон, но в больших количествах. Постоянно существующие дороги термиты нередко покрывают экскрементами, поэтому их запах может значительно отличаться от запаха новых и временных троп.

Химическая природа следовых феромонов термитов довольно хорошо изучена. Основные их компоненты термиты извлекают из перевариваемой древесины. Они не являются видоспецифичными. Специфичность феромонов обеспечивают более летучие вещества, синтезируемые в организме термитов. Как правило, близкие виды положительно реагируют на феромоны друг друга и могут руководствоваться ими, хотя, вероятно, и отличают от собственных.

Следовые феромоны обнаружены и у общественных ос-веспин. Их выделяют железы Арнхардта на лапках. Запах их секрета помогает осам в ориентации. Возможность оставлять следы особенно необходима видам, устраивающим гнезда в земле. Если гнездо расположено в глубокой и нередко разветвленной почвенной норе, то найти его в темноте осам, должно быть, нелегко. В этом им помогает пахучая тропа, создаваемая многочисленными рабочими, пешком добирающимися до гнезда по подземным катакомбам. Точно такой же способностью обладают обитающие в норах шмели. Рабочие земляного шмеля, например, быстро отыскивают маршрут, которым в течение трех дней ходили шмели их семьи из гнезда и обратно, и точно повторяют его, хотя ориентиров, кроме запаха, не имеют. Пока неизвестно, какие железы у шмелей выделяют следовые вещества.

Многие виды ос-полибий используют следовые феромоны для ориентации в полете при переселении. Обычно это случается после нападения на гнездо муравьев-кочевников, уничтожающих расплод и запасы меда. Взрослые осы покидают разоренное гнездо и образуют рой неподалеку на ветке дерева или ином предмете. Осы-разведчицы начинают подыскивать удобное для строительства нового гнезда место. И вот, когда оно найдено, разведчицы прокладывают к нему от роя широкую дорогу из многочисленных пахучих меток на деревьях, кустах и травянистых растениях. Чтобы оставить метки, осы садятся на вертикальную ветку, стебель или лист и пробегают вверх до 80 см, прижимаясь к поверхности нижней стороной предпоследнего (пятого) сегмента брюшка. Здесь открывается проток стернальной железы, выделяющей секрет с характерным запахом, который даже человек может почувствовать. Пахучие метки, находящиеся на разной высоте, в совокупности образуют «запаховый коридор». По нему рой перелетит на новое место, когда разведчицы проведут мобилизацию на переселение, совершая на поверхности роя быстрые зигзагообразные пробежки. Точно так же полибии используют следовые феромоны и при роении. Но до сих пор неизвестно, могут ли они применять их и при мобилизации на пищу, да и сама способность к такой мобилизации у полибии пока не обнаружена.

А вот некоторые безжалые пчелы рода тригона успешно проводят мобилизацию на пищу по следу. Нашедшая корм разведчица совершает к нему два-три рейса, чтобы хорошенько запомнить дорогу, а затем, возвращаясь в гнездо, регулярно садится на растения и, широко раскрывая челюсти, оставляет капельки секрета мандибулярных желез. В гнезде она возбуждает и активирует других пчел зигзагообразными пробежками и жужжанием, а затем летит к источнику корма в сопровождении мобилизованных рабочих, которым пахучие метки помогут найти пищу, если они отстанут от лидера. Расстояние между метками видоспецифично и варьирует от 1 до 5 м. На некотором удалении от гнезда разведчица прекращает мечение, у вида тригона постика оно составляет около 8 м. Следовые феромоны близких видов сходны или даже одинаковы, но у далеких значительно различаются. Они представляют собой смеси разнообразных летучих органических соединений. Отдельная метка сохраняет запах до 15 минут. Такой способ мобилизации чрезвычайно эффективен в тропических джунглях, где скопления цветов могут вдруг появиться в любом направлении от гнезда, даже в кронах высоких деревьев.

Безжалые пчелы рода мелипона приобрели в эволюции своеобразную систему мобилизации на пищу. Разведчица, которой выпала удача, после освоения маршрута к источнику корма, начинает возбуждать пчел в гнезде зигзагообразными пробежками, издавая при этом характерное жужжание в форме отдельных импульсов продолжительностью от 0,2 до 2 секунд с интервалами в 0,1—0,2 секунды. Длительность звуковых импульсов возрастает с удалением источника пищи от гнезда. Когда немецкий исследователь К. Эш записал разные мобилизующие звуки разведчиц на магнитную ленту, он смог, проигрывая в гнезде ту или иную запись, направлять пчел на конкретную посещавшуюся ранее кормушку. Значит, звуковые сигналы действительно сообщают плечам о расстоянии до найденного корма! Но направление с их помощью указать невозможно.

Для этого пчелы «придумали» иной способ. Разведчица, увлекая за собой мобилизованных сборщиц, движется от гнезда в направлении найденного ею источника пищи очень специфическим зигзагообразным полетом. Так она пролетает 30—50 м у мелипона квадрифасциата, 10—20 м у мелипона семинигра и всего 3—5 м у мелипона мерилла. Мобилизованные новички далеко не сразу усваивают передаваемую им информацию, и разведчице приходится повторять указательный полет много раз, прежде чем пчелы устремятся дальше и, руководствуясь почерпнутыми из звуковых сигналов сведениями о дальности, найдут источник корма, к которому направляла их разведчица.

Мы видим, что разведчицы мелипон сообщают мобилизуемым пчелам информацию и о расстоянии до источника корма, и о направлении полета к нему. Подобную мобилизацию Г. М. Длусский назвалдистанционным наведением. Кроме мелипон она свойственна и медоносным пчелам, у которых осуществляется с помощью танцев — стереотипных ритмических и повторяющихся движений, совершаемых разведчицами в гнезде.

У всех видов медоносных пчел для дистанционного наведения используется так называемый восьмерочный виляющий танец. Сначала танцовщица совершает прямой пробег на несколько сантиметров, очень быстро виляя при этом брюшком, затем поворачивает направо или налево и, описав полукруг, возвращается в исходную точку, опять совершает виляющий пробег и вновь описывает полукруг. В результате она проходит траекторию в форме сдавленной сверху и снизу восьмерки.

Разведчицы карликовой пчелы танцуют всегда на горизонтальной восковой площадке, расположенной над сотом. Виляющим пробегом они указывают окружающим пчелам направление, в котором им следует лететь к корму. При этом и разведчица, и мобилизуемые пчелы ориентируются по солнцу. Вот почему карликовая пчела всегда выбирает для гнезда освещаемое солнцем место. Расстояние до источника пищи разведчица сообщает, изменяя продолжительность виляющего пробега в танце. Чем дальше нужно лететь к корму, тем медленнее и дольше движется пчела по участку виляющего пробега. Она как бы имитирует этим реальный путь к корму: чем он длиннее, тем продолжительнее и виляющий пробег. Довольно легко представить себе, как мог возникнуть в эволюции такой сложный символический сигнал. Вспомним пчел-мелипон, указывающих своим собратьям направление к источнику корма зигзагообразным полетом. Если этот полет будет все короче, то постепенно он «сконцентрируется в форме короткой пробежки, что, собственно, и произошло у медоносных пчел.

У гигантской пчелы разведчицы танцуют на вертикальной поверхности сота, но при этом ориентируют виляющие пробеги танцев по солнцу. Наиболее сложным дистанционное наведение становится у индийской и обыкновенной медоносных пчел, которые строят соты в темных помещениях, где их разведчицы лишены возможности видеть небесные ориентиры. Пчелы преодолели это затруднение очень просто и элегантно: они заменили солнце силой тяжести. Если за кормом следует лететь прямо к солнцу, то разведчица ориентирует виляющий пробег строго вверх, если от солнца, то она движется, виляя брюшком, вниз по соту; всем промежуточным румбам соответствуют определенные углы между направлением этого пробега и вертикалью.

74. Виляющий (восьмерочный) танец медоносных пчел (по Г. Куртис, 1968 г.).

А — на прилетной доске улья; Б — на соте. В данном случае пчела сигнализирует, что  обнаруженный ею корм находится на 20° (угол х) правее солнца  (остальные пояснения в тексте).

Продолжительность виляющего пробега у танцующих медоносных пчел итальянской расы составляет около двух секунд при расстоянии до корма 100 м, четырех секунд — при 2- и девяти секунд — при 9-километровом полете. Пчела сопровождает виляющий пробег характерным жужжанием, представляющим собой серию сигналов дальности. Такой сигнал включает несколько импульсов продолжительностью около 15 миллисекунд каждый, следующих с частотой около 30 герц. Чем дальше источник корма, тем больше импульсов в сигнале дальности.

Многие пчелы, окружающие танцующую на соте разведчицу, относятся к ее танцу с пристальным вниманием: они следуют за ней, повторяя все фигуры танца, и воспринимают заключенную в нем информацию. Как им это удается во мраке улья, когда танцующую пчелу невозможно увидеть, а двигается она очень быстро? Вероятно, им помогают электрические поля. На теле пчелы, как и любого другого насекомого, всегда есть электростатический заряд. Экспериментально установлено, что пчелы способны воспринимать движения небольших заряженных тел неподалеку от себя, очевидно, с помощью антенн. Значит, они могут таким образом определить положение и направление перемещения танцующей пчелы. Этому помогают виляющие движения брюшка танцовщицы, поскольку они создают переменные электрические поля, воспринимаемые усиками окружающих пчел. Перед учеными открылась новая обширная область исследований: быть может, и другие общественные насекомые общаются с помощью электрических полей?

Звуковые сигналы позволяют пчелам точнее определять расстояние до корма, это теперь хорошо доказано. В улей вводили модель пчелы и с помощью хитроумного привода заставляли ее совершать на сотах движения, очень близкие к танцу. Такая «безголосая» модель довольно плохо мобилизует пчел. Но если ее «озвучить», т. е. воспроизвести одновременно с «танцем» записанные на магнитной ленте сигналы дальности настоящих танцовщиц, то пчелы поймут сообщаемую им информацию и полетят туда, куда посылают их экспериментаторы. Это один из немногих случаев, когда человеку удалось настолько хорошо изучить язык животного, что он сумел даже «разговаривать» с ним!

Точность указаний, получаемых пчелами от танцовщиц, довольно высока: только 10% сборщиц ошибается по направлению более чем на 15°, и очень немногие заканчивают полет ближе или дальше цели более чем на 50 м. В естественных условиях такая точность удовлетворяет пчел, ведь они сообщают друг другу не о кормушках с сахарным сиропом, посредством которых их тайны выведывают ученые, а о протяженных в пространстве массивах цветущих растений. Здесь вполне достаточно примерно указать район нахождения медоносов. Прилетев туда, сборщица уверенно отыщет нужные ей растения по запаху, который она почувствовала на теле танцующей разведчицы. Запах пищи — это еще один фактор, участвующий в мобилизации. Чтобы лучше определить его, пчелы не только обнюхивают разведчицу, но и «снимают пробу» принесенного ею корма. Для этого они время от времени «останавливают» танцовщицу, издавая резкий отрывистый звук, как бы «вскрикивая». Разведчица послушно замирает и отрыгивает окружающим пчелам порцию корма из зобика.

Чрезвычайно интересным было обнаружение в языке пчел «диалектов». Оказывается, подвиды медоносной пчелы различаются по зависимости между расстоянием до источника корма и продолжительностью виляющего пробега. Так, при одинаковом расстоянии до корма медленнее всех танцует краинская пчела, а быстрее всех — африканская. Если пчел разных подвидов совместить в одном улье, то они не смогут правильно понять танцы друг друга. Совсем как разноязычные племена людей!

Танцы пчел были известны еще в античные времена. Но честь открытия их истинного значения в семье пчел принадлежит немецкому энтомологу, страстному исследователю К. фон Фришу. К его великолепной книге «Из жизни пчел», выдержавшей девять изданий за рубежом и три на русском языке, может обратиться читатель. Там он найдет множество интереснейших сведений о жизни этих удивительных насекомых.

Еще один занятный пример мобилизации с помощью дистанционного наведения дают нам некоторые виды муравьев-жнецов рода мессор, обитающие в пустынях Средней Азии. Правда, их разведчики умеют сообщать мобилизованным муравьям только о направлении к кормовым угодьям. Но в конкретных условиях обитания жнецов этого вполне достаточно.

Каждый день на рассвете или вечером, когда спадает полуденная жара, из гнезда жнецов появляются пассивные фуражиры. Вначале они беспорядочно бегают вокруг на площади около 13,25 м2. В этот момент приходят те активные фуражиры-разведчики (составляющие у жнецов лишь 3% всех фуражиров), которые уже нашли участки с богатым урожаем семян. Войдя в толпу пассивных фуражиров, разведчик возбуждает их резкими движениями и бежит в ту сторону, где им обнаружены угодья. За ним обычно устремляется несколько муравьев. Их целенаправленное перемещение побуждает и остальных двинуться вслед, и все скопление муравьев мало-помалу вытягивается в колонну. Муравьи в ее голове пробегают немного вперед и тут же поворачивают назад, а на смену им выдвигаются другие. Так благодаря постоянным челночным движениям находящихся в голове колонны муравьев она постепенно удлиняется. До сих пор окончательно не выяснено, используют ли муравьи при этом следовые феромоны, или же ориентируются только зрительно по движениям окружающих их рабочих.

Разведчики вскоре покидают движущуюся колонну и отправляются по своим делам — их присутствие больше не нужно. Они только задают пассивным фуражирам направление, а дальше те продвигаются сами почти по прямой и в конце концов выходят в кормовые угодья. Когда они натыкаются на семена, колонна рассыпается, муравьи начинают собирать корм и доставлять его в гнездо по уже пройденному ими пути. Так возникает временная дорога с двусторонним движением. В некоторых случаях разведчикам удается организовать две дороги в разных направлениях от гнезда. Но чаще они формируют на дороге ответвления, мобилизуя и уводя группу фуражиров в сторону, к обнаруженным в этом направлении скоплениям плодоносящих растений.

ХЛЕБ НАСУЩНЫЙ

Когда они отправляются на фуражировку, то самые большие муравьи идут, как генералы, впереди. И когда они приходят на поле, то младшие остаются внизу, а старшие и предводители влезают на стебли и сбрасывают ожидающему внизу народу откушенные куски колосьев. А эти освобождают зерна из пленок и удаляют мякину. Таким образом муравьи пользуются пищей людей, которые для них пашут и сеют; хотя они не молотят и не веют. К. Элиан. О природе животных

 

 

 

 

 

Каждое животное должно не только уметь избегать хищников и защищаться от иных врагов, но и обеспечивать себя достаточным для роста и размножения количеством пищи, воды, необходимыми условиями для гнездования, материалами для строительства убежищ и прочими ресурсами, за обладание которыми в природе нередко идет острая конкуренция. Чтобы добыть свой «хлеб насущный», общественные насекомые используют очень разнообразные стратегии фуражировки.

У летающих общественных насекомых — ос, пчел, шмелей — практически единственной стратегией является индивидуальная фуражировка. Лишь некоторые безжалые пчелы могут прилетать на источник корма группой, возглавляемой разведчицей. Фуражиры ос, галиктов, шмелей и других пчел, не обладающих развитой способностью к мобилизации, вынуждены отыскивать источники корма большей частью самостоятельно. Молодые шмели-фуражиры, впервые вылетающие из гнезда, сначала посещают множество видов цветущих растений, как бы «снимая с них пробу». Вскоре каждый шмель отдает предпочтение определенному растению, т. е. специализируется. Кроме того, он выбирает индивидуальный участок площадью от десятка до нескольких сотен квадратных метров в зависимости от плотности произрастания растений, обилия нектара, пыльцы и доступности корма. Каждый шмель летает в свои угодья одним и тем же путем и на участке пользуется довольно постоянными фуражировочными маршрутами. Если в данном месте или на каком-то растении уже трудится слишком много шмелей либо пчел, то нового фуражира может «не устроить» количество нектара в цветках и тогда он попытает счастья на другом участке или виде растения. Такое поведение обусловливает более равномерное распределение шмелей по кормовым угодьям и разным медоносам и ослабление конкуренции между ними.

Кроме основного растения, на котором шмель специализировался, он всегда имеет один-два, реже больше дополнительных видов и время от времени посещает их, проверяя, не стали ли их кормовые ресурсы богаче, чем у основного вида. Летая по цветкам, например, шалфея, шмель иногда задерживается на нескольких растениях чертополоха или мышиного горошка и вновь возвращается на шалфей. Когда количество нектара и пыльцы в цветках основного вида уменьшается, он чаще всего переключается на один из дополнительных видов. Для этого-то они и нужны. Ведь у шмелей каждый фуражир, сам добывающий пищу, должен быть постоянно в курсе «конъюнктуры рынка» медоносов.

Большинство фуражиров медоносных пчел, обладающих исключительно развитой пищевой мобилизацией, трудится «под руководством» разведчиц и самостоятельно корм не ищет. Такие пчелы неизменно посещают цветки одного и того же растения на ограниченном участке. Подобная «цветковая константность» позволяет им отлично освоиться и работать с наивысшей производительностью. Когда запасы пищи кончаются, пчелы переходят в другие угодья, сообразуясь с указаниями разведчиц. Но все же иногда отдельные пчелы собирают корм поодиночке, и тогда они сами отыскивают новые богатые медоносы.

Дальность полета фуражиров неодинакова у разных видов. Мелкие осы-полисты охотятся в радиусе около 50 м от гнезда, а осы покрупнее нередко улетают больше чем на 1 км. Шмели обычно отправляются за провизией не дальше полистов, хотя это исследовано недостаточно. Среди безжалых и медоносных пчел максимальная дальность полета за кормом, как правило, тоже связана с размерами тела. Мелкие безжалые пчелы фуражируют в радиусе 100 м от гнезда, а крупные — 1 км и дальше. Гигантская медоносная пчела имеет радиус полетов около 5 км, превосходя в этом отношении индийскую пчелу и фуражирующую ближе всех карликовую. Обыкновенная медоносная пчела, несмотря на то, что по размерам тела она лишь чуть крупнее индийской, является чемпионом по дальности фуражировки среди всех общественных насекомых: ее сборщицы могут трудиться в 11 км от улья. Более дальний полет экономически невыгоден: пчела затратит на него больше энергии, чем содержит провизия, которую она принесет в улей за один рейс.

Собирая корм на цветках, пчелы и шмели ведут себя в соответствии с требованиями стратегии оптимального фуражирования, т. е. так, чтобы получить максимальное количество пищи на единицу затраченной энергии. Каждый раз фуражир передвигается тем дальше и тем чаще сохраняет прежнее направление полета, чем меньше нектара он нашел в очередном цветке. Поэтому, когда фуражир попадает на истощенный участок, он движется в основном прямо и быстрее покидает его пределы. Но если насекомое отыщет богатый нектаром кусочек луга, оно чаще поворачивает то направо, то налево, перелетая главным образом на самые ближние цветки, и дольше остается среди растений с большим количеством нектара.

Посещая растения с вертикальными соцветиями, например аконит, шмель всегда опускается на один из самых нижних цветков и затем перелетает на расположенные все выше. При этом чем ближе к вершине соцветия находится шмель, тем больше цветков он пропускает и улетает, не добравшись до самого верхнего. Такое поведение наиболее оптимально, поскольку первыми распускаются нижние цветки и количество нектара убывает от основания к вершине соцветия. Одновременно такой характер передвижения шмелей выгоден и растениям. Дело в том, что цветки в нижней части соцветия имеют зрелые пестики и готовы к опылению, а более молодые верхние цветки богаты зрелой пыльцой. Поэтому шмели переносят пыльцу с верхних цветков одного соцветия на нижние другого, осуществляя перекрестное опыление растений.

Шмели, несомненно, имеют врожденную тенденцию садиться на нижнюю часть соцветия и двигаться вверх. Но все же во многом стратегия их фуражировки формируется в результате обучения. В экспериментах с искусственными соцветиями, распределение сахарного сиропа в которых имитировало ситуацию в природе, они вели себя как обычно, начиная посещение с самого нижнего цветка и не доходя до верхнего. Когда во всех цветках количество сиропа было одинаковым, шмели садились недалеко от нижнего цветка и покидали соцветие почти на его вершине. Ну, а если сиропа было больше в верхних цветках, то шмели опускались на середину соцветия и улетали с самого верхнего цветка. Характер передвижений шмеля по соцветиям зависит также от расстояния между ними. Если до следующего растения достаточно далеко, то шмель гораздо старательнее «обрабатывает» каждое соцветие, несколько раз возвращаясь к его основанию.

Муравьи многих видов тоже добывают корм в одиночку, причем нередко не только не стремятся к совместным действиям, но и всячески избегают друг друга. Если два фаэтончика, например, столкнутся на кормовом участке, то тут же разбегутся в разные стороны, не вступив даже в мимолетный контакт. Если их обоих привлечет какая-то добыча, то один мгновенно ретируется, а иногда убегают и оба, бросив трофей. Помимо фаэтончиков и бегунков одиночными сборщиками являются бурый лесной, прыткий, краснощекий муравьи и многие другие виды формик, кампонотусов, понерин и прочих муравьев. Одиночные фуражиры отличаются хорошей памятью, позволяющей им не только прекрасно ориентироваться на кормовом участке, но и возвращаться вновь и вновь в места удачной охоты.

Тактика охоты на живую добычу может очень различаться в зависимости от вида. Большинство муравьев в одиночку способно одолеть лишь малоподвижных насекомых миниатюрного размера (обычно не крупнее фуражира), но некоторые стали искусными охотниками и ловят быстрых и осторожных беспозвоночных. Многие мелкие тропические дацетиновые муравьи из подсемейства мирмицин живут в почве и питаются весьма подвижными ногохвостками, многоножками и другими беспозвоночными. Одни ловят всех мелких беспозвоночных, другие же специализируются на конкретных группах. Рабочие этих муравьев имеют длинные палочковидные челюсти, снабженные на концах острыми зубчиками и способные раскрываться более чем на 180°. Такой «зубастый» охотник основную часть времени проводит в засаде или же медленно бродит по почвенным ходам, полостям и трещинам, отыскивая добычу. Едва почувствовав ее запах, муравей начинает неторопливо подкрадываться. Оказавшись вблизи добычи, он широко раскрывает челюсти, делает еще несколько шагов и как только достанет до жертвы усиками, тут же захлопывает челюсти и подгибает брюшко, чтобы убить жалом тщетно пытающуюся вырваться ногохвостку или многоножку. Умертвленную добычу охотник тащит в гнездо. Некоторые дацетиновые муравьи обмазывают свое тело гниющими органическими веществами. Такой камуфляж помогает им незаметнее подкрадываться к жертве. Охотники рода смитиструма выделяют какой-то запах, привлекающий их основную добычу — ногохвосток с расстояния более 10 см. На столь ловкий обман способны не многие хищники!

Сходное строение челюстей и близкое охотничье поведение характерны для значительно более крупных, чем дацетиновые муравьи, понерин родов анохетус, одонтомахус и некоторых других муравьев. Очень маленькие муравьи-формицины рода мирмотерас — настоящие хищники-засадники. Они выбирают удобное место на земле, листе или стебле растения и поджидают добычу, раскрыв длинные прямые и усаженные острыми зубцами челюсти более чем на 270°. Как только перед охотником появляется какое-нибудь мелкое насекомое, он захлопывает свой живой капкан.

Групповая фуражировка свойственна многим муравьям, прежде всего тем, кто обладает способностью проводить мобилизацию из гнезда или на кормовом участке. Нередко можно наблюдать и коллективную охоту. Рыжие лесные муравьи организуют нападение на крупное насекомое с помощью кинопсиса. Первые подоспевшие рабочие хватают насекомое за ноги или усики и растягивают их, удерживая жертву на месте, в то время как другие кусают ее и обрызгивают муравьиной кислотой. Затем добычу совместно волокут в гнездо. При этом хотя некоторые муравьи и тянут ее не в ту сторону, куда следует, все-таки сообща они доставляют ношу в гнездо явно быстрее, чем это сделал бы один рабочий. К тому же крупное насекомое муравей в одиночку ни убить, ни притащить в гнездо не смог бы. Так что групповая фуражировка дает муравьям явные преимущества и расширяет их охотничий ассортимент.

Североамериканские новомессоры сообща охотятся на крупных кузнечиков. При этом первый нападающий муравей обычно прыгает жертве на спину и захватывает челюстями ее крылья, чтобы кузнечик не улетел. Остальные охотники растягивают ноги и усики жертвы и убивают ее. Муравьям удается одолеть не более трети атакованных кузнечиков, а прочие удирают. Некоторые муравьи способны коллективно притащить в гнездо очень крупную добычу. На о. Ямайка муравьи феидоле фаллакс быстро обнаруживают и перетаскивают к гнезду даже трупы ящериц длиной до 25 см! Возле гнезда муравьи раздирают эту гигантскую для них добычу и по кусочкам уносят в муравейник.

Некоторые муравьи организуют за добычей групповые рейды, во время которых разведчик приводит за собой колонну мобилизованных рабочих. Понерины родов лептогенис и онихомир-мекс охотятся таким образом на очень больших членистоногих, симопелта и церапахис грабят гнезда муравьев, мегапонера фетенс добывает термитов. У последнего вида разведчики, которыми бывают только крупные рабочие, разыскивают скопления фуражирующих термитов. Возвращаясь в гнездо, разведчик оставляет запаховый след и приводит по нему колонну из нескольких десятков рабочих. В голове ее, сразу за разведчиком, идет около десятка крупных рабочих, а затем рабочие всех размеров, бегущие неровными, но плотными рядами по четыре-пять муравьев. Охотники движутся сомкнутой колонной и по пути оставляют след жалом. Если разведчика убрать, колонна воз-вратится в гнездо. Добравшись до места, крупные муравьи проделывают отверстия в галереях термитов и проникают внутрь. Термитов убивают рабочие всех размеров, но в гнездо их уносят в основном крупные муравьи. Нагруженные добычей охотники возвращаются домой также организованно. При этом колонну возглавляет разведчик или один из муравьев-лидеров.

Немного упрощая и отвлекаясь от частностей, можно сказать, что у муравьев существует две стратегии использования кормового участка. При мобилизационной стратегии основную роль играет способность муравьев быстро проводить массовую мобилизацию фуражиров на обнаруженные разведчиками источники пищи и использовать их, опередив конкурентов. В наиболее простой форме такую стратегию реализуют различные мирмики. Разведчики этих муравьев постоянно обследуют участок радиусом 3—4 м и, обнаружив добычу, сразу приводят к ней фуражиров из гнезда. Но используемая мирмиками мобилизация приводом группы не эффективна на больших расстояниях. Это ограничивает возможности расширения кормового участка, а значит, и роста численности муравьев в колонии.

Тетрамориумы, феидоле и многие другие муравьи применяют более эффективную мобилизацию по следу, что позволяет направить к обнаруженной добыче многочисленных фуражиров. Колонии этих муравьев, несмотря на очень мелкие размеры рабочих, контролируют солидные участки и превосходят по размерам колонии мирмик.

Колонии тапином имеют постоянные кормовые дороги, по которым муравьи могут быстрее, чем по целине, достигнуть удаленных угодий. Это позволяет им использовать участок в радиусе до 15 м от гнезда и проводить в его пределах массовую мобилизацию на источники корма. Там, где обнаружено много добычи, тапиномы строят временные кормовые почки и фуражируют из них. Следовательно, дороги существенно расширяют возможности муравьев и облегчают добывание пищи. Поэтому мы находим их у самых разных видов. Американский муравей феидоле милитицида организует дороги длиной до 50 м. От гнезда на 30—40 м протягивается основная тропа, разделяющаяся затем на несколько ветвей, по которым муравьи попадают к местам скопления семян. Когда семена здесь будут собраны, муравьи проложат новую дорогу в другую сторону. Муравьи-жнецы в условиях пустыни используют одиночную фуражировку или массовую мобилизацию по временным дорогам. Но те же муравьи, поселяясь в полупустыне или предгорьях, где урожаи семян больше, создают постоянные дороги, нередко протяженностью в десятки метров.

Дороги муравьев могут быть не только на поверхности почвы, но и под землей, в специально вырытых тоннелях. С такой картиной мы встречаемся, например, у мономориумов (грациллимум, кузнецови), населяющих пустыни Средней Азии. От гнезда этих очень мелких муравьев в разные стороны проложены тоннели, достигающие в длину нескольких метров. Вдоль каждого тоннеля есть выходы на поверхность. Тоннели фактически являются продолжениями гнезда, и в них пребывают постоянные группы фуражиров. Разведчики, составляющие у этих муравьев 8—10% всех фуражиров, отыскивают пищу и проводят мобилизацию по следу из ближайшего выхода. Это позволяет фуражирам добираться до корма явно быстрее, чем из гнезда. Вокруг каждого входа муравьи работают обычно в радиусе около метра, что гораздо меньше, чем у мирмик. Но поскольку тоннелей и выходов много, общая площадь кормового участка нередко превышает 10 м2, что совсем немало для таких небольших муравьев.

Альтернативной стратегией использования кормовых угодий является вторичное деление территории. При этом за каждым фуражиром закреплен индивидуальный участок, на котором он и отыскивает корм. В самом простом случае все муравьи действуют как одиночные фуражиры, а разведчиков и мобилизации нет. Эта стратегия оправдывает себя, когда муравьи собирают небольшие пищевые объекты (трупы насекомых, семена), рассеянные на обширной территории. Такую картину мы находим у фаэтончиков и бегунков. Кормовые участки соседних гнезд этих муравьев сильно перекрываются и имеют приблизительно округлую форму радиусом 10—20 м у мелких и 20—30 м у крупных видов. Фуражиры щетинистоногого и красного фаэтончиков иногда могут уходить из гнезда на 60 м. Вторичное деление территории носит секторный характер. Каждый фуражир фаэтончиков имеет в пределах сектора индивидуальный участок площадью до 20 м2, на который бежит одним и тем же маршрутом и обычно не трогает добычу в других местах. Индивидуальные участки отдельных фуражиров перекрываются, но в целом все кормовые угодья муравьи эксплуатируют довольно равномерно. Сходным образом добывают пищу красногрудый муравей-древоточец и другие кампонотусы. Однако у них уже могут появляться тоннели или дороги и кормовые почки. Фуражиры неопонер, эктатомм и еще многих понерин тоже имеют индивидуальные поисковые участки. У маленьких колоний прыткого муравья и других мелких формик нет отчетливого вторичного деления территории, но оно возникает при возрастании численности населения гнезда.

Форма территории обитающих в Средней Азии акантолеписов зависит от характера распределения пищи и наличия соседей. В пределах территории можно выделить три зоны. В пригнездовой зоне радиусом 20—30 см действуют в основном муравьи-строители, выносящие почву из муравейника. В ближней зоне охоты, на расстоянии до 2—3 м от гнезда, муравьи нападают на добычу и уносят ее коллективно. При появлении здесь корма они проводят в гнезде неспецифическую активацию рабочих. В дальней зоне охоты (до 8—10 м) фуражиры ведут поиск пищи на индивидуальных участках площадью около 0,25 м2, которые у отдельных охотников перекрываются. При появлении крупной добычи в этой зоне муравьи привлекают соседей с помощью кинопсиса. Кроме того, среди фуражиров выделяется группа сборщиков пади, которые посещают тлей на растениях и не обращают внимания на насекомых. К местам сбора пади они движутся по постоянным маршрутам. Поэтому такие направленные потоки муравьев можно рассматривать как начальный этап формирования дорог. Сходную форму использования кормового участка имеют некоторые формики и другие муравьи.

В наиболее завершенном виде стратегия вторичного деления территории существует у рыжих лесных муравьев. Огромная численность населения их гнезд позволяет создать на кормовом участке очень высокую плотность фуражиров и охранять от конкурентов обширные площади. Стержнем структуры территории являются постоянные кормовые дороги, обслуживаемые отдельными колоннами фуражиров. Длина дороги может достигать 100 м, а общая протяженность дорожной сети крупных гнезд — 1 км. Основные дороги ветвятся. Одни тропы ведут к деревьям, на которых муравьи содержат тлей, другие — к охотничьим угодьям, где фуражиры рассеиваются по индивидуальным участкам. В некоторых местах муравьи строят кормовые почки, позволяющие повысить эффективность фуражировки.

Столь совершенное вторичное деление территории дает муравьям возможность равномерно использовать ресурсы кормового участка. Во всех его уголках постоянно разыскивают пищу многочисленные охотники. Поэтому нет необходимости в специальных разведчиках и проведении мобилизации из гнезда. Каждый муравей — и разведчик, и фуражир. Когда он обнаруживает на своем участке крупную добычу, то привлекает других с помощью кинопсиса, и они коллективно убивают и перетаскивают ее в муравейник. Мобилизацию с дороги или из гнезда рыжие лесные муравьи проводят только весной, когда пищи мало.

Не следует думать, что вторичное деление территории и мобилизационная стратегия использования кормового участка жестко разграничены. На самом деле в чистом виде их можно встретить редко и, как правило, эти стратегии в той или иной степени сочетаются. Даже у мирмик в зачаточной форме существует вторичное деление территории между активными фуражирами, каждый из которых предпочитает вести разведку на определенном участке. Крупные колонии прыткого муравья используют вторичное деление территории, но в средней зоне кормового участка (до 4 м от гнезда) рабочие проводят мобилизацию по следу. У японского кампонотуса, обитающего на юге Западной Сибири, существует отчетливое посекторное деление территории и постоянные немного углубленные в почву дороги.

В то же время разведчики приводят из гнезда группы мобилизованных муравьев в среднюю зону кормового участка.

Пахучий муравей-древоточец эффективно сочетает вторичное деление территории с массовой мобилизацией. От гнезда этих муравьев уходят наземные дороги и подземные облицованные картоном тоннели в зоны охоты и к деревьям с тлями. Во многих точках территории муравьи строят кормовые почки и проводят из них, а также из тоннелей массовую мобилизацию на обнаруженные источники пищи. Часть фуражиров постоянно находится на территории и ночует в кормовых почках. Они доставляют добычу в кормовые почки или к выходам из тоннелей, а в гнездо ее уносят другие рабочие. По наблюдениям польского мирмеколога Я. Добржанской, пахучие древоточцы используют и эстафетную передачу пищи. Когда фуражир обнаруживает добычу на индивидуальном участке, он тащит ее до границы соседнего и передает его «хозяину». Тот перетаскивает ношу через свой участок и «вручает» следующему фуражиру. Постепенно добыча оказывается в кормовой почке или у входа в тоннель. Поскольку каждый муравей действует на собственном, отлично знакомом ему участке, передача корма по цепочке происходит очень мобильно и эффективно.

Еще один подобный пример — организация фуражировки у лугового муравья, детально исследованная в западносибирской лесостепи Ж. И. Резниковой. В моногинной семье этих муравьев обычно не больше 100 тыс. рабочих. Площадь охотничьей территории семьи составляет в среднем около 700 м2. От гнезда отходят три-пять немного углубленных в почву и тщательно очищенных от мусора дорог. По ним охотники попадают на свои кормовые участки, а сборщики пади — к тлям, которых луговые муравьи чаще всего содержат в вырытых ими «пещерках» вокруг корней растений. Каждая семья владеет не менее чем сотней таких «пещерок», а также разводит тлей на растениях.

У маленьких семей лугового муравья вторичное деление территории почти не выражено, но развивается с ростом численности рабочих. В семьях, имеющих около 15 тыс. рабочих, только 2% муравьев, помеченных на одной дороге, в течение месяца переходит на другую. На дорогах кроме муравьев, следующих с какой-то целью от гнезда или к гнезду, есть еще и резервные фуражиры, составляющие около 40%. Они совершают челночные рейсы то вперед, то назад, все время оставаясь в пределах одной из зон, которых на дороге обычно три — ближняя, средняя и дальняя. Резервные фуражиры, курсируя по дороге, ожидают разведчиков, которые поведут их к пище. Разведчик, обнаружив корм, делает возле него несколько кругов, привлекая соседей с помощью кинопсиса, и кратчайшим путем направляется к дороге. Там он совершает резкие активирующие движения и дает корм подбегающим фуражирам. Затем он идет опять к добыче. Немногие муравьи устремляются за ним, но обычно теряют лидера и возвращаются назад. Только после нескольких появлений разведчиков на дороге общее возбуждение на участке возрастает настолько, что начинается мобилизация. При этом каждый разведчик приводит к добыче группу из 2—5 фуражиров. Лидер все время перемещается в пределах группы и не позволяет муравьям отклоняться в стороны. Образуется временная дорога, по которой новые фуражиры могут следовать к корму даже без предварительной активации. Неясно, используют ли при этом муравьи следовые феромоны?

Как установил А. А. Захаров, поведение муравьев при фуражировке во многом зависит от плотности фуражиров на кормовом участке. Когда он непреодолимыми для муравьев лавсановыми стенками сократил участок щетинистоногого фаэтончика до 12,5 м2, что увеличило плотность муравьев в 10—15 раз, фуражиры стали вести себя необычно. Они встречались друг с другом, обменивались тактильными сигналами и даже пищей, чего в нормальных условиях вне гнезда никогда не делают. Фаэтончики начали очень агрессивно относиться к посторонним муравьям, хотя обычно охраняют от чужаков только небольшую пригнездовую зону. Кроме того, эти робкие, всегда предпочитающие собирать трупы создания принялись сообща охотиться на крупных живых насекомых, растягивая их ножки и обрызгивая муравьиной кислотой, совсем как рыжие лесные муравьи. Убитых насекомых они уносили в гнездо также совместно. Но когда стенки убрали, фаэтончики опять стали необщительными одиночками. Значит, присутствие собратьев может столь сильно изменить поведение муравьев, что индивидуалисты превращаются в коллективистов! Не связано ли это удивительное явление с эффектом группы?

Оказалось также, что при существенном возрастании плотности муравьев на участке они стремятся образовать движущиеся потоки. Именно так возникают дороги. Они играют роль «дренажных систем», удаляющих излишних фуражиров на периферию участка. Без дорог плотность муравьев на значительной площади вокруг гнезда стала бы столь велика, что никакие насекомые не смогли бы здесь существовать, как отсутствуют они, например, в пригнездовой зоне, и эти охотничьи угодья пропали бы для муравьев. Но муравьи идут по дорогам и равномерно рассеиваются по большой площади. Поэтому они могут нормально охотиться даже возле самой дороги неподалеку от гнезда. Остается только позавидовать такой рациональной организации «природопользования», особенно, если вспомнить опустошенные и истоптанные толпами людей пригороды больших городов!

Кроме дренажной функции дороги, конечно, играют роль удобных скоростных путей сообщения. Муравьи многих видов тщательно отделывают их, очищают от мусора, углубляют в почву или даже создают муравьиный «метрополитен» из комфортабельных безопасных тоннелей. Рабочие волосистого лесного муравья в сырых местах строят насыпи, приподнимая дороги на 2—4 см над землей, и делают на них «мостовую» из плотно уложенных хвоинок.

Термиты добывают свой «хлеб насущный» только коллективно. Большинство видов делает это исключительно скрытно, избегая появляться на доступных солнечному свету местах. От гнезда термиты сооружают подземные тоннели, нередко достигающие нескольких десятков метров в длину. По ним фуражиры добираются к источникам пищи. Это могут быть живые или мертвые деревья и их части, деревянные изделия и строения. Термиты выедают их изнутри так, что снаружи ничего незаметно. При необходимости передвижения над поверхностью земли термиты строят из почвы или картонообразной массы крытые ходы и галереи, которые могут тянуться на десятки метров по стволам и ветвям деревьев в тропическом лесу и даже свисать между ветками или с дерева на землю.

Небольшие куски древесины, сухие кустики или стебли травянистых растений термиты покрывают плотной коркой из почвы и под нею съедают целиком. Такие земляные «лепки» можно во множестве видеть летом и осенью в полупустынях и пустынях. Зимой их разрушают дожди, а весной термиты вновь начинают строительство. Фуражиры туркестанского и большого закаспийского термитов выходят из тоннелей на поверхность почвы и сооружают «навесы» — тонкие земляные корочки, под прикрытием которых собирают и разрезают на части лежащие на земле соломинки, травинки, семена и другие растительные остатки. Постепенно наращивая край лепки, термиты продвигаются к следующим соломинкам. Кусты термиты одевают лепкой, начиная от основания. Вокруг нижней части каждой его веточки вскоре образуется земляная трубочка, стенки которой к ветке не прикасаются. Затем термиты перегрызают веточку у основания и понемногу втягивают в трубку, разрезая на кусочки, которые уносят в гнездо.

По всей вероятности, термиты не могут предварительно определить, где находятся источники пищи, и поэтому строят тоннели и галереи вслепую, случайно натыкаясь на кормовые объекты. Использовав весь корм в одном месте, они продолжают продвижение в каком-то направлении, пока не найдут его опять. Так образуется весьма хаотическая система тоннелей и галерей, расходящихся в стороны от каждого термитника.

Лишь немногие термиты открыто появляются на поверхности почвы для фуражировки. О некоторых из них мы уже рассказывали. Обитающий в Малайзии черный термит лонгипедитермес лонгипес обладает довольно длинными ногами, о чем свидетельствует его латинское название. Может быть, именно эта особенность помогает ему организовывать массовые фуражировочные походы, в которых одновременно участвует до 10 тыс. насекомых. Походы начинаются по утрам, если нет дождя. Термиты быстро бегут непрерывной лентой шириной 1—6 см. Почти весь маршрут пролегает над землей по живым и мертвым веткам и стволам деревьев. Он может иметь длину до 40 м и всегда заканчивается на каком-нибудь дереве, где термиты собирают мелкие округлые лишайники и уносят их в термитник. Около 80% участвующих в походе термитов — это рабочие; остальную часть составляют солдаты, охраняющие колонну. Любое беспокойство вызывает быструю реакцию насекомых: колонна распадается и термиты разделяются на плотные группы, окруженные агрессивными солдатами. После исчезновения опасности движение колонны восстанавливается. Каждый последующий поход пролегает по новому маршруту.

При поисках и добывании пищи перед общественными насекомыми неизбежно встает проблема ориентации. Покинув гнездо, необходимо в него вернуться. Только термитам сделать это несложно. Они передвигаются по тоннелям и галереям, которые фактически являются продолжением гнезда. Если же термиты выходят наружу, то бегают по запаховым тропинкам, неизменно держась группами. В таких условиях невозможно заблудиться. Очень мелкие и плохо видящие муравьи, обитающие в основном в почве, ориентируются примерно так же, как термиты. Для большинства же муравьев и летающих общественных насекомых огромную роль играет зрительная ориентация. Даже когда муравьи бегут по запаховой тропе, они определяют, в какую именно сторону двигаться, главные образом с помощью зрения. Поэтому химическая ориентация у хорошо видящих общественных насекомых всегда занимает подчиненное положение по сравнению со зрительной.

В 1911 г. известный мирмеколог Ф. Санчи, наблюдая в пустынях Туниса за поведением красного фаэтончика, задался вопросом: как удается муравьям, удалившимся на десятки метров от гнезда, найти дорогу обратно? Здесь, действительно, есть чему удивляться. Фаэтончик в поисках добычи движется отнюдь не по прямой, многократно поворачивает, кружит и петляет. Но вот добыча обнаружена, и с нею муравей бежит к гнезду по прямой линии. Получается, что он все время «знает» направление к гнезду. Но как? Санчи выбрал спешащего домой муравья, затенил его от солнца непрозрачным экраном, а с другой стороны пустил на него зеркалом солнечный зайчик, Фаэтончик тут же развернулся на 180° и двинулся от гнезда. А когда Санчи убрал зеркало и экран, муравей вновь изменил направление на противоположное и опять стал приближаться к дому. Так впервые была открыта солнечно-компасная ориентация у животных. Санчи проделал этот же эксперимент и с муравьем-жнецом мессор барбарус. В дальнейшем способность ориентироваться по солнцу была обнаружена у многих других муравьев, медоносных пчел и различных необщественных насекомых. В 1923 г. Санчи доказал, что активные ночью пустынные муравьи, например некоторые мономориумы, используют для ориентации луну. А в 50-х годах такая же способность была выявлена у формик.

Чтобы найти гнездо по солнцу, муравей и пчела при передвижениях должны учитывать углы всех своих поворотов и измерять все проходимые расстояния. Лишь в этом случае насекомое может «вычислить» направление, по которому надо возвращаться в гнездо. Пока мы совершенно не представляем, каким образом мозг насекомого осуществляет такие расчеты. Известно только, что пчелы измеряют расстояние по количеству энергии, затрачиваемой ими на его преодоление. Если пчелу заставить при возвращении в улей пройти часть пути пешком по длинному коридору, то в танце она укажет большее, чем на самом деле, расстояние до кормушки. При этом 4 м пешего пути пчела расценивает как 100 м полета. Измерение энергетических затрат показало, что пчелы действительно расходуют при ходьбе в 25 раз больше энергии на метр пути, чем в полете. Возможно, и муравьи измеряют пройденный путь сходным образом.

Но ведь солнце не висит в небе неподвижно, а перемещается со скоростью 15° в час. Оказалось, что пчелы и муравьи умеют это учитывать. Если пчелу закрыть на цветке темным колпаком и. выпустить, положим, через два часа, то она полетит прямо к улью, будто видела, как солнце передвинулось за это время на 30° западнее. Так же ведут себя в подобном случае фаэтончики и другие муравьи. Удалось выяснить, что эти насекомые благодаря наличию внутренних «часов» умеют учитывать суточное движение солнца по небосводу и в каждый данный момент «знают», где оно должно находиться. Способность «вычислять» положение солнца требует обучения. Молодые пчелы и муравьи не умеют этого делать. Пчеле необходимо совершить несколько сотен вылетов из улья, чтобы «уловить закономерность» в солнечном круговороте. Когда улей с пчелами перевезли на самолете из Северного полушария в Южное, где солнце движется в обратную сторону, то обнаружилось, что старые пчелы не способны переучиваться — они все время блуждали на новом месте; а их молодые коллеги быстро «уловили» движение солнца против часовой стрелки и ориентировались по нему ничуть не хуже, чем местные уроженки.

Еще в первых экспериментах Ф. Санчи обнаружил, что находящийся в тени муравей уверенно бежит к гнезду, если может видеть хотя бы небольшую часть голубого неба. Как доказал в дальнейшем К. фон Фриш, пчелы способны различать плоскость поляризации света и поэтому видят на голубом небе характерный узор, однозначно свидетельствующий о положении солнца. Поляризованный свет видят и муравьи. Это делает солнечно-компасную ориентацию чрезвычайно надежной, пригодной даже в тех нередких случаях, когда солнце закрыто плотными облаками.

Но одной навигации, т. е. ориентации по небесным объектам, насекомым, конечно, недостаточно; они широко применяют и пилотирование по наземным вехам. Фаэтончики, например, запоминают кусты, бугорки, впадины и другие заметные предметы и по ним с огромной точностью отыскивают вход в гнездо. Медоносные пчелы используют две формы ориентации. Дальняя ориентация — это в основном навигация по солнцу. Она позволяет пчелам добираться до цели, преодолевая расстояние в несколько километров. Иногда при дальней ориентации пчелы «держат курс» по крупным, хорошо заметным и удобным наземным вехам: дорогам, заборам, границам леса, берегам водоемов. Когда пчела прибывает в район цели, включаются механизмы ближней ориентации, основанной на пилотировании. При этом пчелы руководствуются не отдельными предметами, а всем ландшафтом, окружающим цель. Эти насекомые — великолепные пилоты. Если, например, убрать улей с привычного места, то можно видеть, как пчелы, прилетающие с разных сторон, опускаются с большой высоты точно туда, где он стоял, и только тогда обнаруживают отсутствие своего жилища. В этот момент происходит, так сказать, самая ближняя ориентация, в которой пчелы используют кроме зрения еще и обоняние.

Лесные муравьи лишены возможности широко применять навигацию, поскольку редко хорошо видят солнце и голубое небо. Поэтому они полагаются в большинстве случаев на наземные вехи. Рыжие лесные муравьи ориентируются в основном по крупным предметам: стволам деревьев, характеру расположения их ветвей, форме кроны. Кустики, пучки трав, веточки и другая мелочь на поверхности земли не имеют для них особого значения: уберем их — и муравьи не заблудятся. А вот если их лишить возможности видеть кроны деревьев, то они теряют правильное направление. Способность ориентироваться по пологу леса недавно была экспериментально доказана и для понерины палтотиреус тарзатус. Такая ориентация по сравнению с навигацией обладает явным недостатком: использующий ее муравей может находить путь только на знакомых участках. Если рыжего лесного муравья перенести далеко от района, где он обычно работает, то он заблудится и будет долго бегать из стороны в сторону, пока случайно не выйдет в знакомые места.

МЕЖВИДОВЫЕ ОТНОШЕНИЯ

 

 

 

 

Сходство муравьиных обществ с человеческими становится особенно разительным, если обратить внимание на взаимные отношения отдельных колоний. Здесь и войны, и миры, союзы, грабежи, воровство, внезапные нападения, тактика, военные хитрости — все, одним словом, что мы привыкли видеть у себя. О. Форель. Муравьи Швейцарии

 

 

МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ

Муравьи представляют нам первый пример собственности. Низшие животные обладают только тем местом, которое они занимают; муравьи же, искрещивая вдоль и поперек обширное пространство, владеют им, не занимая его непосредственно. Это пространство принадлежит им потому, что они на нем основались и имеют здесь свое жилище. А. Эспинас. Социальная жизнь животных

 

 

 

 

 

 

Любой организм обитает в природе в окружении живых существ. Одни из них являются врагами, другие чем-то полезны, третьи безразличны для данного вида. Четвертую группу составляют виды, питающиеся тем же кормом и использующие те же ресурсы, т. е. конкуренты. Естественно, чем ближе виды, тем более сходны, их потребности и тем сильнее они будут конкурировать. Муравьи особенно конкурируют именно с муравьями, пчелы — с пчелами, термиты — с термитами. Поэтому такие животные образуют в природе сообщества — группы организмов, населяющих одно местообитание и связанных конкурентными взаимоотношениями. Между членами сообщества возникают также хищничество, паразитизм, нахлебничество, взаимовыгодный симбиоз. Но все-таки именно конкуренция является той основой, на которой формируется структура сообщества.

Животные каждого вида занимают в экосистеме вполне определенное место — экологическую нишу. Любую нишу характеризует местообитание, вернее, та область пространства, которую занимают животные, их пища и прочие необходимые для жизни ресурсы. Чем разнообразнее питание и другие потребности животных данного вида, чем больше их «жизненное пространство» в экосистеме, тем шире их экологическая ниша. Конкуренция между видами тем суровее, чем сильнее перекрываются их ниши. Не все члены сообщества непосредственно конкурируют друг с другом, но все они связаны опосредованно — образуют ряды, в которых ниши соседствующих видов перекрываются; поэтому изменение обилия и активности одного вида влечет за собой увеличение или уменьшение численности всех остальных членов сообщества. Разумеется, в сообществе конкуренция существует не только между разными видами, но и среди животных одного вида. Внутривидовая конкуренция нередко бывает самой острой, поскольку потребности животных одного вида наиболее сходны.

Известны две основные формы конкуренции. Прямая конкуренция проявляется в том, что животные физически вытесняют друг друга из мест питания или гнездования, нередко обнаруживая при этом агрессивность. Косвенная конкуренция осуществляется через объект, из-за которого она происходит. Например, животное, быстрее обнаруживающее и поедающее пищу, получает преимущество перед менее расторопным конкурентом, которому корма будет не хватать.

Сообщества шмелей организованы преимущественно на базе косвенной конкуренции. Виды, обитающие в одной местности, всегда различаются по наборам посещаемых ими растений. Шмели с более короткими хоботками предпочитают открытые цветки с близко расположенными нектарниками, а длиннохоботковые виды — цветки с длинной трубочкой венчика. К этому добавляются и различия в местообитаниях. В Англии, например, полевой и луговой шмели собирают корм на лесных полянах и в редколесье, а обыкновенный и садовый — на открытых местах. При этом у лугового шмеля хоботок короче, чем у полевого, а у обыкновенного — короче, чем у садового. Все это сильно уменьшает конкуренцию между видами, нередко сводя ее к минимуму. Но все же ниши разных видов шмелей частично перекрываются, поэтому если конкуренты исчезают, кормовой «рацион» других видов расширяется. Когда с участка в Скалистых горах США удалили всех длиннохоботковых шмелей бомбус аппозитус, посещавших в основном дельфиниум с длинной трубкой венчика, то короткохоботковые бомбус флавифронс, которые летали до этого преимущественно по цветкам аконита с короткой трубкой венчика, начали с огромным рвением работать на цветках дельфиниума. Когда же изымали всех шмелей флавифронс, то рабочие аппозитус тут же включали в свой «рацион» цветки аконита. Значит, поведение собирающих корм шмелей сильно зависит от наличия и численности конкурирующих видов. Такого рода взаимодействия между шмелями, вероятно, встречаются чаще, чем принято думать.

В ряде случаев между шмелями возникают и отношения прямой конкуренции. Рабочие крупного американского шмеля бомбус террикола всегда садятся на нижние и центральные части соцветий золотарника и «не любят» бывать на верхних цветках, видимо, из-за своей тяжести. Более мелкие шмели бомбус тернариус посещают все цветки соцветий, но когда появляются рабочие террикола, то, избегая контактов с ними, фуражиры тернариус опускаются только на вершины соцветий. Агрессивных стычек между этими шмелями не бывает, но если к соцветию подлетает фуражир террикола, то находящийся там рабочий тернариус тут же ретируется. Не всегда отношения между шмелями складываются так мирно. Например, рабочие лугового шмеля весьма агрессивны и нередко нападают на фуражиров других видов, прогоняя их с цветков. Однако довольно крупного обыкновенного шмеля эти задиры атаковать не решаются.

В сообществах безжалых пчел агрессивность — более обычное явление. В Коста-Рике пчелы тригона фусципеннис ищут источники корма дольше других видов, но мобилизуют с помощью феромонов много фуражиров и прогоняют конкурентов. Демонстрируя агрессивность, пчела зависает в воздухе на расстоянии около метра от цветка, на котором трудится конкурентка, и сохраняет эту позицию до тех пор, пока та не улетит. Реже пчелы вступают в драки. Крупные пчелы тригона сильвестриана громким жужжанием изгоняют фуражиров фусципеннис и других пчел, но не используют мобилизацию, а поэтому не могут, как рабочие фусципеннис, целиком захватывать цветущие кусты. Мелкие безжалые пчелы неагрессивны, стараются незаметно, проникнуть на кормушку и улетают, едва их присутствие обнаружат. Гнезда агрессивных безжалых пчел обычно удалены друг от друга и довольно равномерно распределены в пространстве, что указывает на сильную конкуренцию между ними. Наблюдали, как такие пчелы нападали на рабочих иных видов, не позволяя им устроить гнездо поблизости. Возможно, они метят свою территорию следовыми феромонами, вынуждая конкурентов ее избегать.

В Юго-Восточной Азии очень маленькая тригона иридипеннис всегда прогоняет с кормушек карликовую медоносную пчелу, которая в свою очередь доминирует над индийской пчелой; наиболее робкой и всеми третируемой является гигантская пчела. Это довольно удивительно, поскольку по размерам тела четыре названные вида располагаются в обратном порядке!

Среди общественных ос также наблюдается агрессивность при конкуренции, но иногда между видами складываются положительные отношения. В тропиках Южной Америки осы родов мисхоциттарус, протополибия, метаполибия и др. стараются, расположить свои небольшие гнезда в непосредственной близости от крупных гнезд полибий. Агрессивные и многочисленные полибии защищают своих «подопечных» от ящериц и птиц. Между самками-основательницами идет даже борьба за место, возле строящегося гнезда полибий.

Взаимоотношения между видами в сообществах термитов исследованы пока недостаточно. Ясно, что их экологические, ниши зачастую не перекрываются. В тропических лесах, например, одни термиты питаются гумусом, вторые — мертвой древесиной, третьи — опавшими листьями, четвертые — лишайниками и т. д. Есть термиты, обитающие в почве, на почве, в стволах деревьев и их кронах. Известно также, что термиты, добывающие одинаковый корм; обычно стараются избегать друг друга, хотя иногда между ними и возникают стычки. Однако насколько развиты у термитов территориальность, агрессивное вытеснение и иные формы прямой конкуренции, пока трудно сказать.

Куда лучше исследована организация сообществ муравьев, которые нередко именуют многовидовыми ассоциациями. Агрессивные взаимодействия и прямая конкуренция играют в них немалую роль. Особое место в отношениях между муравьями занимает территориальность, т. е. охрана отдельных участков и более обширных кормовых угодий от рабочих из других колоний своего и чужих видов.

Американские медовые муравьи защищают лишь тот небольшой участок, где они в данный момент собирают корм. Это вполне оправдано, поскольку тратить силы на охрану обширных пространств бесплодной пустыни, где они живут, неблагодарное занятие. При появлении на участке муравьев из соседнего гнезда между ними и хозяевами происходят забавные «турниры», впервые описанные Б. Хеллдоблером. Противники на вытянутых ногах приближаются друг к другу и соприкасаются антеннами, а затем встают бок о бок головой к брюшку партнера и начинают кружиться и топтаться на месте, изо всех сил стараясь приподняться «на цыпочки» как можно выше. Вероятно, они «хотят» выглядеть более внушительно. И действительно, в таком ритуальном турнире чаще всего побеждает крупный муравей, а его недруг ретируется или вступает в поединок с другим противником. В турнирах нередко участвуют сотни муравьев. Побеждает колония, выставившая больше «бойцов». Она и завладевает участком, из-за которого вышел спор. Такие ритуальные схватки позволяют медовым муравьям решать территориальные вопросы «без крови». Лишь иногда бывают столкновения посерьезней, когда более сильная «армия» врывается в чужое гнездо, убивает царицу и уносит расплод и молодых рабочих к себе.

75. Территориальный турнир у североамериканского медового муравья мирмекоцистус мимикус (по Б. Хеллдоблеру, 1976 г.).

Очень похожие турниры при возникновении конфликтов из-за богатых кормом участков обнаружил у черного садового муравья польский мирмеколог В. Чеховский. А вот у австралийского мясного муравья ритуальные стычки происходят несколько иначе. Противники, стоя с раскрытыми челюстями, головами друг к другу, приподнимаются на вытянутых ногах и начинают быстро двигать передними ножками, как бы «боксируя». Один из партнеров постепенно опускает усики вниз. Это признак смирения. Победитель хватает его за мандибулу, что напоминает рукопожатие боксеров после поединка, и противники расходятся. Но иногда после раунда боксеры становятся бок о бок и кружатся, совсем как медовые муравьи.

Большинство муравьев, подобно медовым, охраняет только найденную добычу или участки с обильным кормом. Так поступают, например, жнецы, не допускающие соседей в район, где они в данный момент собирают семена. Кроме того, от чужаков всегда защищается пригнездовая зона. Некоторые погономирмексы окружают ее мелкими кусочками древесного угля, остающимися от нередких в прериях пожаров. Возможно, они метят эти кусочки каким-нибудь специфическим феромоном, создавая своеобразную запаховую границу. Когда частички угля убрали, муравьи за неделю восстановили окружение вновь. Значит, эта «угольная линия» им действительно нужна. Во многих случаях муравьи охраняют границы кормового участка лишь в областях соприкосновения охотничьих угодий разных колоний. Такое положение дел можно наблюдать у черного садового муравья, акантолеписа, тапином.

Только некоторым видам муравьев свойственна абсолютная территориальность, когда фуражиры охраняют весь или почти весь кормовой участок. Такое поведение мы находим у рыжих лесных, лугового, песчаного, обыкновенного тонкоголового муравьев, пахучего муравья-древоточца, муравьев-портных, иридомирмексов. Муравьи не допускают на участок посторонних рабочих своего вида, а также других крупных территориальных видов. Мелкие нетерриториальные муравьи могут поселяться на охраняемых угодьях, но занимают при этом подчиненное положение, о чем мы еще поговорим немного позже. Нужно сказать, что многие нетерриториальные в обычных условиях муравьи могут защищать свой охотничий надел, если их колония достигла солидного размера, а вокруг много конкурентов. Так, например, начинает охранять территорию прыткий муравей из очень крупных гнезд. На травянистых равнинах Великобритании между гнездами дернового муравья при достаточно большой их платности возникают охраняемые границы, а бледноногий садовый муравей может селиться в этих условиях только на нейтральных пространствах.

Наилучшим образом изучено территориальное поведение рыжих лесных и лугового муравьев. Они отлично знают границы своих владений и никогда не заходят в чужие. В этом им помогают зрительные ориентиры. Но не исключено, что какое-то значение имеет и запах, оставляемый муравьями на своем участке. Обычно между территориями соседних гнезд есть небольшие нейтральные пространства, куда муравьи не забегают, Муравьи-«пограничники», т. е. рабочие, постоянно фуражирующие вблизи рубежей, явно предпочитают не сталкиваться с соседями без особой нужды. У лугового муравья, например, «пограничники» в зоне контакта различаются по ритму суточной активности: рабочие из одного гнезда бывают на своих участках, предположим, в основном по утрам, а их соседи больше фуражируют в вечерние часы. Интересно, что «пограничники» из двух гнезд, «несущие службу» на определенном участке, «знакомы» друг с другом и поддерживают лояльные отношения. Но если на это же место выпустить муравьев с других участков территории, то «пограничники» из соседнего гнезда встретят их неприветливо.

Весной, когда муравьи вновь осваивают свои владения после зимовки, нередко вспыхивают «пограничные конфликты». В это время происходит «передел» охотничьих угодий. Ослабевшие за зиму колонии несколько сдают позиции, уступая часть территории более многочисленным соседям. Случается, что в эту пору разыгрываются сражения, в которых участвуют многие тысячи муравьев. Их даже называют муравьиными войнами. Причина войн кроется не только в необходимости передела территории, но и в «продовольственной проблеме», встающей перед муравьями ранней весной, когда насекомых еще мало, а растущие в гнездах личинки крылатых требуют очень много корма. Недаром муравьи всегда уносят захваченные ими трупы противников и собственных «павших воинов» в муравейник и там поедают, выбрасывая только твердые остатки. Постепенно муравьиные войны сменяются мирным сосуществованием, и все лето вмешательства в дела соседних колоний практически не наблюдается.

Охраняемая территория африканского муравья-портного может достигать 1600 м2 и занимать кроны 15—17 крупных деревьев. Владения смежных гнезд разделены нейтральными зонами. Муравьи защищают их от рабочих из соседних гнезд и других крупных муравьев. Встретив чужака, муравей принимает характерную позу угрозы: с поднятым вертикально брюшком и раскрытыми челюстями он совершает быстрые скачки то в сторону противника, то от него. Если «нарушитель границы» не испугался, муравей его атакует. В тех случаях, когда чужак явно сильнее, обнаруживший его рабочий проводит ближнюю мобилизацию, чтобы привлечь других на подмогу. При этом муравей обычно бежит за нарушителем, оставляя след феромоном стернальной железы. Подоспевшие по следу несколько рабочих догоняют чужака, убивают его и утаскивают в гнездо. Если границу нарушил отряд муравьев, владельцы территории проводят дальнюю мобилизацию, прокладывая к гнезду след секретом ректальной железы. По нему за полчаса в месте конфликта собирается более сотни защитников, восстанавливающих неприкосновенность своих владений. Такую реакцию у муравьев-портных вызывают только те муравьи, вторжение которых действительно угрожает их «территориальной целостности». Появление рабочих нетерриториальных видов не представляет особой опасности и не сопровождается мобилизацией из гнезда.

76. Мечение и оборона территории у африканского муравья-портного (по Б. Хеллдоблеру и Э. Вильсону, 1978 г.).

Вверху рабочий метит территорию секретом ректальной железы, прикасаясь кончиком брюшка к субстрату. Внизу рабочий прокладывает след феромоном стернальной железы, прижимаясь нижней стороной брюшка к субстрату. Этот след обеспечивает ближнюю мобилизацию, привлекая окружающих муравьев к обнаруженному врагу. 1 — выставленная ректальная железа; 2 — выставленная стернальная железа.

Когда муравьи-портные осваивают новый участок, они метят его капельками жидкости из анального отверстия. В ней содержится специальный территориальный феромон. Такими пахучими метками обозначена вся охраняемая портными территория. Они хорошо отличают запах собственного феромона от запахов феромонов соседних семей. Муравьи, конечно, ориентируются в своих владениях и с помощью зрения, но пахучие метки тоже очень важны, особенно для определения границ территории. Интересно, что, попав в чужие земли, муравьи ведут себя довольно неуверенно и предпочитают уступить хозяевам без боя. Но на своем участке, ощущая знакомый запах, они становятся неустрашимыми бойцами и в стычках почти всегда побеждают чужаков. Можно сказать, что дома и запах помогает!

Территориальные феромоны найдены у многих муравьев. Муравьи-понерины рода одонтомахус выделяют территориальный феромон тоже из задней кишки, листорезы атта — из специальной железы, расположенной в основании жала, соленопсис гемината — из заднегрудных желез. Мирмики, как и многие другие муравьи, не охраняют кормовой участок, но метят зону вокруг гнезда секретом железы Дюфура. Его медленно испаряющиеся компоненты и представляют собой территориальный феромон. Муравьи отличают свой феромон от феромонов близких видов и, вероятно, даже других колоний того же вида.

Разделение экологических ниш в сообществах муравьев основано прежде всего на пространственной разобщенности фуражиров разных видов, добывающих корм в различных ярусах экосистемы. Виды муравьев, приспособленные к обитанию в почве, называют геобионтами. Примером может служить желтый земляной муравей, рабочие которого находят пищу исключительно в почве и разводят тлей на корнях растений в гнезде и вокруг него. Стратобионтами именуют муравьев, фуражирующих преимущественно среди мертвых листьев и стеблей растений, покрывающих почву в лесу или на лугу, т. е. в подстилке. В средней полосе СССР к ним относятся различные мирмики. Большинство муравьев умеренного климата является герпетобионтами и собирает корм на поверхности почвы. Фуражиры некоторых видов проводят значительную часть времени в толще травостоя, отыскивая добычу на листьях и стеблях травянистых растений; в условиях лесостепи Западной Сибири так ведет себя прыткий муравей. Это хортобионты. И наконец, многие виды муравьев приспособились к обитанию на деревьях, где и находят себе пищу. Их называют дендробионтами. Ясно, что между видами из разных экологических групп конкуренция гораздо слабее, чем в пределах каждой из них.

Наиболее сложной и наименее изученной является структура сообществ муравьев тропических лесов. Здесь очень много гео- и стратобионтов, никогда не покидающих почву или подстилку. Настоящие геобионты — крохотные бледноокрашенные муравьи, нередко длиной всего 1—3 мм, с сильно уменьшенными или полностью утраченными глазами. Среди гео- и стратобионтов нередко наблюдается узкая специализация по питанию: одни ловят ногохвосток, другие — многоножек, третьи — термитов и т. д. Такие узкие экологические ниши снижают межвидовую конкуренцию и позволяют сосуществовать множеству разных видов. В частности, В. Вилер нашел на 0,36 м2 почвы тропического леса в Бразилии 89 муравьев, представлявших 16 видов, причем 8 видов (55 особей) были настоящими геобионтами и лишь два муравья — герпетобионтами, которых вообще немного в тропических лесах. Большинство муравьев-кочевников, например, это настоящие гео- или стратобионты, и только отдельные виды относятся к герпетобионтам и появляются на поверхности.

Добрая половина видов муравьев в тропическом лесу поселяется на деревьях. На одном дереве может быть более полусотни их гнезд! Муравьи-дендробионты в тропиках чрезвычайно разнообразны. Дело в том, что огромное дерево, обвитое лианами и увешенное многочисленными эпифитами, дает приют муравьям с очень разным образом жизни. Многие муравьи строят на деревьях висячие гнезда из картона, на стенках которых нередко растут эпифиты, сооружают гнезда из листьев или шелка или же поселяются в полостях растений-мирмекофитов. Некоторые виды обладают сильно удлиненными ногами и усиками и отлично приспособлены к передвижению по веткам и среди листьев. Примером могут служить муравьи-портные. Другие поселяются в древесине, эпифитах, отмирающих сучьях и ветках. Они часто имеют крепкие челюсти, короткие конечности и цилиндрическую голову — все это приспособления к прокладыванию ходов в древесине. В эпифитах и мертвой гнилой древесине может жить часть тех видов, что обычно поселяются в подстилке.

В пустынях нет густой и высокой растительности, а в почве обитает совсем мало беспозвоночных животных, которые могли бы служить пищей муравьям. Поэтому все пустынные муравьи являются герпетобионтами, но им удается тем не менее успешно делить между собой «сферы влияния». Во-первых, одни виды плотоядны, а другие в основном питаются семенами растений. Ясно, что они не конкурируют. Во-вторых, среди плотоядных муравьев есть виды, добывающие пищу только по ночам, и виды, активные лишь в дневное время. В пустынях Средней Азии ночью фуражируют различные виды кампонотусов, они охотятся преимущественно за живыми насекомыми — это ночные зоофаги. Днем собирают мертвых или малоподвижных насекомых фаэтончики и бегунки, акантолеписы, тапиномы, плагиолеписы — их называют дневными зоонекрофагами. В дневное и ночное время в пустыне активны разные виды насекомых, и поэтому за добычу ночные и дневные плотоядные муравьи тоже не конкурируют.

Третий путь разделения экологических ниш муравьев связан с размерами их тела. Оказывается, средние размеры предпочитаемой муравьями добычи зависят от величины самих муравьев. Чем крупнее муравьи, тем более солидных насекомых они выбирают в качестве жертв, а на всякую мелочь и внимания не обращают. Примером могут служить четыре вида дневных зоонекрофагов, часто встречающихся вместе в Средней Азии. Крупный щетинистоногий фаэтончик приносит в гнездо самую тяжелую добычу, бледный бегунок — насекомых полегче, акантолеписы — еще более легких, ну, а малютки плагиолеписы охотятся на такую мелюзгу, что ее и взвесить-то трудно! В результате экологические ниши этих видов перекрываются незначительно. Лишь 3,2% добываемых щетиностоногим фаэтончиком насекомых могло бы стать объектом фуражировки бледного бегунка и только 0,13% — добычей акантолеписов. В питании бледного бегунка 26% общих с акантолеписами пищевых объектов, и это максимальное в данной ситуации перекрывание ниш.

Зерноядные муравьи, обитающие совместно, тоже всегда неодинаковы по величине тела и поэтому собирают семена разных растений. Наиболее мелкие в среднем семена приносят в гнезда самые маленькие фуражиры рода кардиокондила. К следующему размерному классу принадлежат мономориумы, феидоле и многие тетрамориумы, они собирают семена покрупнее. Особенно крупный среди видов своего рода тетрамориум шнейдери относится уже к третьему размерному классу. Муравьи-жнецы рода мессор (следующий размерный класс) намного превосходят всех этих муравьев, но между собой сходны по величине, к тому же их рабочие очень полиморфны. Поэтому жнецы собирают разные семена, кроме самых мелких. Разделение их экологических ниш обусловлено своеобразием стратегий фуражировки. Одни виды жнецов — индивидуальные сборщики, другие же организуют массовую мобилизацию по временным дорогам. Поэтому первые используют преимущественно рассеянные повсюду семена, а вторые фуражируют большими группами на участках, где растут солянки или пустынные травы-эфемеры и где созревает множество семян. Ясно, что фуражирующие индивидуально и группами жнецы практически не конкурируют.

Сообщества муравьев в пустынях Средней Азии, хорошо исследованные Г. М. Длусским, могут состоять из разных видов, но всегда имеют сходную структуру. Как правило, в любой трофической группе (дневные зоонекрофаги, ночные зоофаги, зерноядные) каждый размерный класс представлен только одним видом, очень редко — двумя. Жнецов бывает один-три вида, но чаще два — соответственно с индивидуальной и групповой стратегиями фуражировки. Следовательно, экологические ниши всех этих муравьев в большинстве случаев хорошо разделены. По такому же принципу построены сообщества муравьев пустынь на всем земном шаре.

Пустынные муравьи обычно не охраняют своих кормовых участков, и прямая конкуренция между ними наблюдается редко. Вероятно, это объясняется небольшой численностью соперников. Кормовые угодья жнецов из соседних гнезд широко перекрываются. Но муравьи фуражируют не ежедневно, каждый раз в новом направлении и используя одновременно лишь около 20% территории. Вот почему потоки фуражиров из разных гнезд редко сталкиваются. Когда же это случается, между муравьями разных видов возникают драки и даже сражения. Иногда рабочие осаждают на некоторый срок гнездо соседей-конкурентов и не позволяют им выходить за кормом. Но в конце концов нейтральные отношения восстанавливаются. При встрече фуражировочных потоков жнецов одного вида столкновения между ними ограничиваются демонстрацией угрожающих поз и выпадами в направлении друг друга, а схваток не бывает. Этот ритуал продолжается 10—15 минут, после чего муравьи расходятся и между группами фуражиров из разных гнезд появляется нейтральная зона. В пустынях Северной Америки фуражировочные дороги жнецов погономирмексов из соседних гнезд. тоже обычно не пересекаются и драки бывают нечасто.

77. Сбор семян аралокаспийским муравьем-жнецом в пустыне Каракум (по Г. М. Длусскому, 1981 г.).

Внизу слева два муравья в угрожающих позах, которые они обычно принимают, встретив на кормовом участке фуражиров из других гнезд. Внизу справа рабочий щетинистоногого фаэтончика — основного собирателя трупов жнецов. В центре муравьи с семенами направляются к фуражнровочной дороге. Вверху справа жужелица антия маннергейми — важнейший истребитель муравьев-жнецов в Каракумах — в характерной позе при ловле муравьев на этой дороге (изображен мелкий экземпляр, крупные в полтора раза больше).

Сообщества муравьев в лесах, степях и на лугах в странах с умеренным климатом, как правило, организованы по иерархическому принципу. Основой сообщества (ассоциации) является вид-доминант. Доминантами становятся крупные муравьи, имеющие многочисленных рабочих в гнезде и большую охраняемую территорию. В наших условиях это рыжие лесные, луговой, черноголовый муравьи, пахучий муравей-древоточец. Иногда на травянистых равнинах доминантами могут быть тетрамориумы, лазиусы, прыткий муравей. В непосредственной зависимости от доминанта находятся виды-субдоминанты. Самый низкий иерархический ранг занимают виды-инфлюэнты. Рассмотрим в качестве примера такое сообщество «во главе» с луговым муравьем, подробно изученное в Западной Сибири Ж. И. Резниковой.

Охраняемые территории отдельных гнезд лугового муравья разграничены небольшими нейтральными зонами. Субдоминанты (прыткий муравей и моховая мирмика) и инфлюэнты (дерновый и бледноногий садовый муравьи) поселяются в нейтральных зонах и на территории лугового муравья, но только не рядом с его гнездами и дорогами. Если выставить в пределах сообщества кормушки с сахарным сиропом, то по поведению муравьев можно быстро выяснить ранги, которые они занимают в ассоциации. Доминант — луговой муравей — без труда прогоняет с кормушек рабочих всех остальных видов, но сам крайне редко становится объектом нападений. На особей лугового муравья набрасываются, только если они слишком приближаются к чужому гнезду. Прыткий муравей является субдоминантой I порядка, т. е. выше рангом, чем моховая мирмика — субдоминант II порядка. Поэтому два-три прытких муравья легко изгоняют с кормушки 10 моховых мирмик и 15 дерновых муравьев. Инфлюэнты же могут быть инициаторами столкновений с субдоминантами лишь при численном превосходстве над ними в 10—15 раз. Бледноногий муравей находится в максимально подчиненном положении и вынужден уступать даже дерновому муравью. Но больше всех достается прыткому муравью. Он представляет самое напряженное звено в этой иерархической цепи, и на него в первую очередь направлена агрессивность и доминанта, и инфлюэнтов.

«Хозяином» сообщества, конечно, является луговой муравей. Он «диктует» свои условия, а все остальные вынуждены подстраиваться к нему. В летнее время рабочие луговые муравьи активны на территории в первой половине дня, а в жаркие послеполуденные часы почти не выходят из гнезда; вечером их активность возобновляется, но не бывает столь интенсивной, как утром. У прыткого муравья, если он живет вне территории лугового муравья, почти такой же ритм суточной активности. Но когда на него «давит» агрессивный доминант, прыткий муравей начинает наиболее активно фуражировать в послеполуденные часы, предпочитая жару столкновениям с луговым муравьем. Моховая мирмика «на свободе» тоже имеет утренний и вечерний периоды активности, а в ассоциации с луговым муравьем в основном фуражирует в вечерние часы, когда доминантов гораздо меньше, чем поутру. Ну, а дерновый муравей в присутствии лугового почти полностью переходит с утренне-дневной активности на вечернюю. Разумеется, изменение суточной активности не позволяет муравьям избегать друг друга, но сильно уменьшает количество агрессивных столкновений.

Луговой муравей, как и вообще виды-доминанты, охотится во всех ярусах, хотя и проводит больше времени на поверхности почвы. Прыткий муравей склонен забираться на травянистые растения, но все-таки чаще бегает по поверхности почвы. А вот в ассоциации с луговым муравьем прыткий муравей становится настоящим хортобионтом и фуражирует преимущественно в травостое. Моховая мирмика, бледноногий и дерновый муравьи собирают корм и на поверхности почвы, и в подстилке. Но когда они живут на территории лугового муравья, то явно предпочитают отыскивать пищу в подстилке и почве. Если же лугового муравья в данном районе нет, все эти виды ведут себя как гер-петобионты, фуражируя в основном на поверхности. Вот какое сильное влияние оказывает доминант на ярусное размещение фуражиров подчиненных видов!

Но не все взаимоотношения между видами в сообществе столь антагонистичны. В некоторых случаях возникает и сотрудничество. Говоря о мобилизации, мы уже обсуждали коммуникацию между луговым и прытким муравьями. Вполне оправдывая свое название, прыткие муравьи являются очень способными разведчиками и быстро находят корм. Поднятая ими возня вокруг источника пищи зрительно привлекает луговых муравьев, которые забирают корм себе. Луговые муравьи как бы эксплуатируют прытких. Но, оказывается, прыткие муравьи тоже получают кое-какие выгоды. Дело в том, что луговые муравьи «в награду» за помощь «умеряют свой гнев» и относятся к соседям довольно дружелюбно, знают их запах и не нападают на них без серьезных причин. Более того, ориентируясь по этому запаху, луговые муравьи обнаруживают скопления прытких муравьев на приманках и, может быть, даже умеют ходить по их следам в поисках пищи. Если же на территорию луговых муравьев поместить незнакомых им прытких муравьев из удаленного гнезда, то хозяева быстро их уничтожат. «Покровительство» и «позволение» жить поблизости — единственная, пожалуй, выгода, которую извлекают прыткие муравьи. Не слишком ли этого мало для того, чтобы отношения между прытким и луговым муравьями можно было вслед за Ж. И. Резниковой назвать взаимовыгодными?

МОЙ ДОМ — МОЯ КРЕПОСТЬ

Если пчела ужалила вас... или всего лишь вцепилась в вашу одежду, особенно в жаркую погоду, вам лучше закутаться как можно скорее, поскольку другие пчелы, почуяв неприятный запах яда, выброшенного вместе с жалом, обрушатся на вас, подобно обильному граду. Потому-то когда хотят образно и живо отразить многочисленность и свирепость своих врагов, говорят: «Они налетели на меня, как пчелы». Ч. Батлер. Женская монархия

 

 

 

 

 

 

Гнезда общественных насекомых привлекают множество любителей поживиться за чужой счет. Еще бы! Ведь в них можно найти нежнейший корм — личинок, а нередко запасы меда и пыльцы. Барсуки, медведи, куницы, муравьеды, броненосцы, дятлы, вертишейки... Какие только звери и птицы не разоряют гнезда муравьев, пчел, шмелей, термитов в поисках ежедневного пропитания или лакомства! Не только расплод, но и сами муравьи, осы, пчелы служат кормом многочисленным насекомоядным и в гнездах, и вне их. Их поедают и беспозвоночные хищники. И наиболее опасными нередко оказываются муравьи-кочевники.

Как уберечься от всего этого сонма врагов? Конечно же, самым главным способом защиты у общественных насекомых является строительство надежного и легко обороняемого гнезда. Даже простая земляная норка, как, например, у галиктов, становится неприступной крепостью для большинства незваных гостей, когда у входа в нее дежурит пчела-сторож. Заметив постороннего, она раскрывает челюсти и выдвигает вперед брюшко с обнаженным жалом; если же противник не отступает, сторож ныряет головой в норку, закрывая вход брюшком и пытаясь жалом поразить или прогнать врага.

Гнезда общественных насекомых, имеющие плотную оболочку и небольшой хорошо охраняемый вход, противнику трудно взять штурмом, если только он не разрушит стены такой «крепости». Поэтому серьезными врагами безжалых пчел и ос-полибий, сооружающих достаточно крупные гнезда с оболочкой, могут среди беспозвоночных быть лишь муравьи-кочевники, способные сломить сопротивление охраны огромной численностью своих «вооруженных отрядов». Размножаются пчелы и осы этих групп роением, а рой на новом пристанище быстро строит гнездо с оболочкой, что решает проблему обороны новой колонии. Безжалые пчелы стремятся также сооружать гнезда в труднодоступных для различных позвоночных местах.

Лишенные оболочки гнезда полибий защищены от нападения муравьев иначе. Попасть в гнездо нелетающие враги могут только по длинному стебельку, на котором подвешен сот (реже стебельков несколько). Но осы покрывают поверхность стебелька специальным секретом, отпугивающим муравьев, т. е. репеллентным для них. Этот секрет выделяет стернальная железа, находящаяся на нижней стороне последнего сегмента брюшка. Самка-основательница, а после и рабочие осы регулярно пробегают вверх и вниз по стебельку, плотно прижимая к нему кончик брюшка и нанося отпугивающий муравьев секрет, а затем облизывают стебелек, распределяя язычком репеллент равномерно по его поверхности. Так поступают не только тропические полибий, но и полисты, обитающие в умеренном климате. Появление возле гнезда муравьев и запах муравьиной кислоты заставляют ос особенно старательно смазывать стебелек отпугивающим секретом. Конечно, такая защита, как и покрытый липкими смолами раструб-вход в гнездо некоторых безжалых пчел, эффективна только против обычных муравьев, но не кочевников, преодолевающих это препятствие своей численностью. Хотя и это уже кое-что!

Многочисленные насекомоядные птицы отыскивают лишенные оболочки гнезда полибий и выклевывают из сотов расплод. Поэтому осы стараются размещать гнезда скрытно: под широкими листьями растений, среди ветвей. Кроме того, гнезда многих видов имеют покровительственную форму, а иногда и окраску, так что увидеть их на фоне ствола, под веткой или среди листьев очень трудно. Маскируют вход в гнездо также многие шмели и муравьи.

Еще один пассивный способ защиты от врагов сводится к избеганию встреч с ними. В экспериментах с североамериканским муравьем-жнецом погономирмекс бадиус ежедневно возле нескольких гнезд отлавливали по 50 рабочих. Такой пресс «хищничества» уже через неделю заставил муравьев закрыть входы в гнезда и «затаиться». Только через месяц они возобновили фуражировку.

Африканские термиты-жнецы ходотермес моссамбикус в тех местах, где ими питаются многочисленные насекомоядные птицы, выходят на поверхность для сбора сухой травы лишь ночью и в середине дня, когда крылатые хищники спят. В районах, где к птицам добавляются пауки и другие хищные членистоногие, активные в основном по ночам, термиты собирают корм в полуденные часы, несмотря на то, что это слишком жаркое для них время. При нападении хищников термиты выделяют из анального отверстия зеленое пастообразное вещество, содержащее феромон тревоги. Ощутив его запах, рабочие прекращают сбор корма и быстро возвращаются в гнездо.

Активно обороняться от врагов можно, не допуская их в гнездо, отпугивая или вступая с ними в сражение. В «Кастах и разделении труда» мы уже говорили о защитном поведении солдат муравьев и термитов, затыкающих входы в гнездо собственными головами или использующих против врагов сильные челюсти. Еще одним мощным оружием у общественных перепончатокрылых является жало. Предки их применяли его для парализации добычи, и хотя такое употребление жала до сих пор свойственно некоторым примитивным муравьям, у множества видов оно стало исключительно органом защиты.

Яд ос и пчел содержит вызывающие боль амины, а также ферменты, понижающие свертываемость крови и способствующие проникновению яда в глубь тканей. Даже одно ужаление бывает настолько болезненным, что пострадавшее животное теряет охоту вмешиваться в жизнь пчел или ос. А для беспозвоночных ужаление обычно смертельно. Жало медоносных пчел снабжено направленными назад зазубринками и прочно застревает в коже позвоночных. Когда ужалившая пчела взлетает, жало отрывается вместе с последним члеником брюшка, в котором находятся ядовитая железа, мышцы, приводящие в действие жало, и нервный узел, управляющий этими мышцами. В теле врага остается автономно работающий ядовитый аппарат. Стилеты жала движутся — и оно углубляется в кожу, а ядовитая железа продолжает впрыскивать яд. Ясно, что эффективность такого ужаления гораздо выше единственного укола жалом. Но это стоит жизни ужалившей пчеле.

Точно такое же произвольное отделение жала независимо возникло в эволюции у четырех родов ос-полибий. Побеспокоенные южноамериканские осы синоека суринамус принимаются ритмично барабанить изнутри по оболочке гнезда. Если пришелец не унимается, осы высыпают наружу, начиная поднимать и опускать крылья в такт ударам по гнезду. Они как бы честно предупреждают врага, что ему не поздоровится. И действительно, когда осы нападают на невнявшего их предостережениям противника, эффект воздействия их отрывающихся жал бывает потрясающим. Такое поведение, видимо, нередко позволяет прогонять врагов без единого ужаления и сохраняет жизнь многим осам.

Отрывается при вкалывании в кожу позвоночных и жало североамериканских муравьев-жнецов рода погономирмекс. Эти муравьи «прославились» своими исключительно болезненными ужалениями. Среди насекомых их яд — самый сильнодействующий, и для человека он даже более опасен, чем яд медоносной пчелы или шершней. Но на беспозвоночных он почти не действует. Очень сильный яд имеют многие муравьи-понерины, например американская динопонера гигантская, парапонера и др. Весьма болезненные ужаления причиняет завезенный в США огненный муравей, яд которого содержит алкалоиды, вызывающие ощущение жжения у атакованного этими муравьями человека. Африканские муравьи рода тетрапонера, заселяющие акации и небольшие деревья-мирмекофиты бартерия, своим прочным и длинным жалом способны причинять боль даже слонам.

Резкая боль от их ужалений не спадает несколько дней. Недаром люди и травоядные животные быстро приучаются избегать деревья, населенные этими муравьями. А вот обитающие в акациях псевдомирмексы жалят значительно слабее. Среди наших муравьев очень болезненны ужаления маник и крупных мирмик.

Однако множество высших муравьев утратило способность применять жало и на охоте, и для защиты от врагов. Этой цели у них служат мощные челюсти, особенно развитые у крупных рабочих — солдат. Американские муравьи-кочевники еще используют жало на охоте, но уже не в состоянии причинить им боль человеку. А у афро-азиатских кочевников жало настолько редуцировано, что не употребляется. Муравьи-листорезы атта кусают врагов до крови, но никогда не жалят; своим небольшим и слабым жалом они только прокладывают пахучие следы. Вообще у многих муравьев-мирмицин жало превратилось в своеобразное «перо» для нанесения на поверхность следового феромона.

У некоторых видов из жала выделяются отпугивающие врагов репелленты. Солдаты феидоле фаллакс обладают очень крупной ядовитой железой, продуцирующей в данном случае уже не яд, а дурно пахнущее вещество — скатол, которое солдаты наносят на окружающие предметы и на тело врагов кончиком жала. У рабочих этого вида скатола нет и ядовитая железа нормального размера, а железа Дюфура, напротив, увеличена и выделяет следовой феромон. Репелленты содержатся также в секрете ядовитой железы фараонова муравья и других видов. Жало муравьев рода крематогастер имеет лопатообразную форму и используется для выделения и нанесения репеллентов, отпугивающих даже больших муравьев. Но если враг все же приближается, крематогастер выбрызгивает ему в голову порцию секрета, превращающегося в клейкую массу.

У муравьев подсемейств формицин и долиходерин жала нет, но связанные с ним железы сохранились. Все формицины выделяют из ядовитой железы самую простую органическую кислоту — муравьиную. Кусая противника, они подгибают брюшко и вводят в ранку капельку кислоты, вызывающей сильное жжение. Многие формицины умеют выбрызгивать из кончика брюшка тонкую струйку кислоты, попадая во врага на расстоянии 15—20 см. К муравьиной кислоте примешивается секрет железы Дюфура, состоящий из ундекана, разнообразных алканов и других углеводородов. Эти вещества сами по себе ядовиты для насекомых даже в небольших дозах. Кроме того, они увеличивают смачивание кутикулы муравьиной кислотой, которая в чистом виде почти безвредна, а с углеводородными добавками становится крайне ядовитой и убивает врагов, проникая в их тело в основном через дыхальца.

Муравьи-долиходерины выделяют репеллентный и ядовитый секрет из анальной железы, соответствующей по положению пигидиальной железе других видов. Ее резервуар открывается возле анального отверстия. Рабочие выбрызгивают этот секрет на противника и убегают. Подсыхая, секрет становится вязким и липким и сковывает движения врагов. В нем содержатся ядовитые вещества долиходиаль и иридомирмецин, получившие названия от соответствующих родов муравьев и не встречающиеся более нигде в животном мире. Репеллентный и ядовитый секрет выделяет также пигидиальная железа тропического феидоле биконстрикта. Он отпугивает противников с расстояния не менее 5 см, а при попадании на тело склеивает усики и ножки и раздражает врага. Некоторые крематогастеры имеют крупные заднегрудые железы и выпускают из них похожий на смолу секрет, отпугивающий врагов и склеивающий их. А у жнецов рода мессор беловатый защитный секрет выбрасывается из кончика брюшка. Рабочие пахучего муравья-древоточца обрызгивают врагов секретом мандибулярных желез, содержащим ядовитое вещество дендролазин.

Солдаты некоторых обитающих в Малайзии видов подрода колобопсис выплевывают, защищаясь, лишенную запаха желтую маслянистую жидкость, которая становится на воздухе липкой и склеивает врагов. Эта жидкость — секрет чрезмерно развитых мандибулярных желез, заполняющих основную часть тела солдата, включая и брюшко. При очень сильном возбуждении, когда появляется сразу множество врагов, мышцы брюшка солдата сокращаются столь резко, что оно разрывается, и защитный секрет разбрызгивается во все стороны, поражая уйму неприятелей. Настоящий солдат-камикадзе, живая бомба!

Защитные секреты применяют не только муравьи, но и прочие общественные насекомые. Шмели, охраняющие гнездо, выделяют репелленты из мандибулярных желез. У каменного шмеля, например, он содержит остро пахнущую масляную кислоту и два кетона. Многие другие шмели при проникновении врага в гнездо переворачиваются на спину и, угрожающе жужжа, выставляют жало, из которого распространяется неприятный запах. Безжалые пчелы, кусая врага, выделяют из мандибулярных желез раздражающие, вызывающие боль и даже ядовитые вещества, а некоторые научились выбрызгивать их во врага, летая вокруг.

Огромного разнообразия достигло «химическое оружие» у термитов. Солдаты вида мастотермес дарвиниензис, кусая врагов, выбрасывают из слюнных желез бесцветную жидкость, которая на воздухе быстро темнеет и застывает, приобретая каучукоподобную консистенцию и обездвиживая противника. Солдаты грибоводов-макротермитин имеют огромные слюнные железы, их резервуары занимают почти все брюшко. Эти железы продуцируют липкий, репеллентный, а нередко и ядовитый секрет. Но у большинства термитов защитный секрет выделяет фронтальная, или лобная, железа. У всех ринотермитид и многих высших термитов, кроме макротермитин, лобная железа занимает почти все тело солдата, сильно потеснив прочие внутренние органы. Ее липкий, немного ядовитый, а иногда и репеллентный секрет, которым солдаты обливают врага, склеивает его ноги и усики, залепляет глаза и иные органы чувств, лишая возможности ориентироваться и передвигаться. При этом солдаты и сами приклеиваются к покрытому им врагу и гибнут, выполнив свою задачу с честью! Солдаты некоторых ринотермитид обладают длинным носом — вытянутой верхней губой со щеткой волосков на конце. По желобку на верхней стороне этого органа из лобного отверстия стекает липкий секрет, и солдаты размазывают его по телу врага, как кистью.

78. Продольный разрез солдата термита рода коптотермес (по Э. Бюньону, 1912 г.).

1 — лобная железа; 2 — голова; 3 — лобная пора, через которую выбрызгивается  защитный секрет; 4 — ротовые органы.

Солдаты рода глобитермес в отличие от других представителей подсемейства амитермитин вырабатывают защитный секрет в огромных слюнных железах, как и грибоводы. Нападая на врага, они столь сильно сокращают мускулатуру брюшка, содержащего резервуары слюнных желез, что брюшко лопается и липкий ядовитый секрет разбрызгивается в стороны. Какая удивительная параллель с «взрывающимися» солдатами муравьев-колобопсисов!

Во многих родах подсемейства термитов-носачей возник совершенно иной способ применения химического оружия. Передняя часть головы вытянулась у них в длинный отросток-рострум с отверстием лобной железы на конце. Сокращая мускулатуру брюшка, солдат выбрызгивает из такого «носа» тонкую струйку защитного секрета, попадающую во врага на расстоянии до 20—30 см. Абсолютно слепые солдаты умеют ориентироваться по слабым движениям воздуха, порождаемым врагом, и очень точно направляют в него «выстрелы». Исчерпав запас секрета, солдат уходит в гнездо, уступая место на переднем краю обороны другим носатым защитникам, поднимающимся из глубины термитника. Жидкий секрет на воздухе быстро становится вязким и липким, обволакивает, обездвиживает врагов. Кроме того, в нем содержатся вещества с отпугивающим, раздражающим и даже ядовитым действием. Рострум позволяет носачам поражать врагов и не гибнуть самим. Это очень выгодно. Недаром рострум возникал в эволюции носачей вполне независимо не менее восьми раз. Интереснейший пример так называемой параллельной эволюции!

79. Солдат термита-носача рода  тринервитермес (по П. Грассе, 1949 г.).

Солдаты наиболее примитивных родов (синтермес) этого подсемейства не имеют рострума и пускают в ход против врагов челюсти, вводя раздражающий секрет в ранку. У солдат «несовершенных» носачей (армитермес, ринхотермес) рострум еще невелик и челюсти развиты, но защитный секрет их уже ядовит даже при попадании не в ранку, а на поверхность тела и является репеллентным для муравьев. Наконец у представителей высших родов этого подсемейства (назутитермес, тринервитермес) рострум очень длинный, а челюсти маленькие, рудиментарные и совсем непригодны для нападения. Мышцы челюстей приспособлены у них к выполнению иной функции: они сжимают резервуар фронтальной железы, выбрасывая защитный секрет. Такие солдаты челюстями не пользуются, превратясь в химические пушки!

Оборона гнезда требует от общественных насекомых определенной организованности и прежде всего умения сообщить друг другу об опасности. Для этого существует целый ряд сигналов и способов их применения. В наиболее простом случае насекомые используют сигнальные движения.

Оса-полист, первой заметившая опасность, совершает резкий бросок по соту в направлении врага. При этом она толкает других ос, прикасается к ним. Находящиеся на соте осы моментально реагируют на сигнал, замирая и поворачиваясь в ту сторону, куда устремилась обнаружившая угрозу оса. Этот комплексный сигнал осы могут воспринимать зрительно, тактильно, а также по сотрясению сота.

Рабочие красногрудого муравья-древоточца при возникновении опасности мобилизуют в гнезде и вне его других муравьев, совершая быстрые движения головой и грудью вверх-вниз и прикасаясь при этом челюстями к партнеру. Подобные активирующие движения используют в аналогичных ситуациях и другие виды. Они очень разнообразны по форме и нередко существенно отличаются от сигнальных движений, применяемых теми же видами для мобилизации на пищу.

Муравьи родов кампонотус и лазиус, сообщая об опасности, сильно ударяют по субстрату брюшком или челюстями. Удары следуют обычно серией, так что получается «барабанная дробь». Если муравьи находятся при этом на листе бумаги, то сигнал тревоги хорошо слышит человек. Как установлено, окружающие муравьи воспринимают сигналы через колебания субстрата и реагируют на них общим возбуждением и стремлением найти источник опасности. Но, может быть, и сами резкие движения; муравья, ударяющего о землю челюстями или брюшком, служат сигналами? Это пока неизвестно.

Сходную «барабанную дробь», извещающую о тревоге, используют многие термиты. Еще К. Эшерих в вышедшей в 1910 г. книге «Термиты, или Белые муравьи» описывал, как солдаты некоторых видов при повреждении гнезда начинают барабанить головами по стенкам ходов и камер, издавая звук, различимый и человеком. Но лишь совсем недавно при воспроизведении этого звука, записанного на магнитную ленту, было установлено, что в гнезде термитов в самом деле постепенно нарастает общее возбуждение и возникает неориентированная тревога. Солдаты термитов зоотермопсис, сигнализируя об опасности, ударяют головой о стенки примерно 24 раза в секунду, производя звук частотой около 1000 Гц. Именно на эту частоту приходится максимальная чувствительность их подколенных органов. Давно замечено, что зоотермопсисы — весьма обычные в США вредители, поселяющиеся в домах, никогда не живут в зданиях, где работают трансформаторы, электромоторы и другие приборы или установки, создающие вибрацию низкой частоты. Наверное, термитам невыносимо постоянное пребывание в состоянии тревоги!

В некоторых случаях сигналом опасности может служить стридуляция, издаваемая с помощью фрикционного аппарата. Когда разведчик муравья-понерины пахикондила коммутата ведет по следу группу мобилизованных в гнезде рабочих к обнаруженному им скоплению термитов, то его удаление дезориентирует муравьев и они возвращаются. Но стоит им при этом услышать стридуляцию испуганного разведчика, как они начинают стридулировать сами и быстро прячутся под сухие листья.

Муравьи-листорезы атта и акромирмекс стридулируют, если лишены возможности передвигаться, например засыпаны почвой. Издаваемые при этом сигналы в основном приходятся на область ультразвука. Окружающие муравьи хорошо «слышат» их через вибрацию почвы с расстояния до 10 см, отыскивают и откапывают попавших в беду собратьев. В данном случае стридуляция является скорее сигналом бедствия, а не общей тревоги.

Все пчелы, шмели и осы в момент опасности издают специфичное жужжание. Этот сигнал имеет у каждого вида характерный акустический спектр и сильно отличается от обычного, так сказать, спокойного жужжания. Эксперименты с воспроизведением записанных на магнитную ленту звуков позволили доказать, что это действительно сигнал опасности, «понятный» всем насекомым в гнезде. У индийской медоносной пчелы сигнал тревоги мало похож на жужжание и напоминает шипение продолжительностью около секунды. Услышав его, пчелы на некоторое время перестают вылетать из гнезда и подготавливаются к защите.

Известны также сигналы угрозы, служащие не для сообщения об опасности, а для отпугивания врагов. Шмели при прикосновении к ним издают резкий короткий звук, как бы «вскрикивают». Такие же звуки можно услышать, когда шмель пытается вытолкнуть из входа в гнездо постороннего. Медоносные пчелы воспроизводят похожий резкий отрывистый звук при попытке жалить. Пчелы-сторожа не реагируют на эти звуки; по-видимому, их единственная цель — напугать врага.

При сотрясении улья живущие в нем индийские пчелы «хором» издают резкий и довольно громкий звук. Исследовавшие это явление немецкие ученые предположили, что так пчелы пытаются отогнать от гнезда непрошеных гостей, например медведей, предупреждая их о возможной атаке с использованием жал. Для проверки этой догадки звук записали на магнитофон и воспроизводили через громкоговоритель, расположенный в деревянном ящике, в тот момент, когда ящик старались открыть медведи, содержавшиеся в зоопарке. Оказалось, медведи явно остерегались этого звука и обычно уходили от ящика, а один гималайский медведь в испуге забрался на дерево и долго не слезал. Видно, в своей жизни он имел не очень приятный опыт общения с пчелами.

Особенно широко распространена среди общественных насекомых химическая сигнализация об опасности, основанная на выделении феромонов тревоги. Не найдены они пока у галиктов, полистов, шмелей, многих примитивных муравьев. Но у высокоорганизованных эусоциальных видов феромоны тревоги есть всегда.

Наличие запаха тревоги у медоносной пчелы было известно еще Ч. Батлеру. По сути, это первый пример химической коммуникации у общественных насекомых, ставший достоянием науки. Тогда думали, что пчел возбуждает запах яда. Но, как оказалось, феромон тревоги выделяет железа, расположенная в основании жала. Поэтому он попадает в воздух всякий раз, когда пчела обнажает жало, т. е. в первую очередь при ужалении. Феромон тревоги представляет собой смесь ацетатов, спиртов, алканов и алкенов. Главная роль в нем принадлежит изопентилацетату, но он не обладает столь сильным действием, как вся смесь. Ощутив запах феромона тревоги, пчелы подлетают к месту, откуда исходит запах, и если обнаруживают врага, то нападают на него. Отрывающиеся жала пчел, оставаясь в коже врага, продолжают выделять феромон и привлекать все новых защитниц. Так организуется массовое нападение, если только нарушитель спокойствия не поспешит благоразумно ретироваться. Самые «злые» подвиды пчел, например африканская пчела, приходят в возбуждение уже при незначительной концентрации феромона тревоги в воздухе, а более мирные, например итальянская, становятся агрессивными при гораздо больших концентрациях.

80. Характерные позы тревоги и угрозы (слева) у насекомых в сравнении с позами в состоянии покоя (справа) (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Рыжие лесные муравьи (вверху), как и очень многие формицины, при возникновении опасности приподнимаются на ножках и подгибают брюшко вперед, направляя его вершину в сторону врага; из отверстия на кончике брюшка они могут выбрызгивать в неприятеля тонкую струйку муравьиной кислоты. В аналогичной ситуации муравьи рода крематогастер (в центре) поднимают брюшко вверх и выделяют на кончике жала капельку ядовитого и отпугивающего врага секрета, который при необходимости муравей может нанести и на тело врага. В обоих случаях в секрете муравьев содержатся феромоны тревоги.усигнализирующие окружающим рабочим об опасности. Медоносная пчела (внизу) поднимает брюшко с обнаженным жалом, из сумки которого выделяется феромон тревоги; нередко она при этом машет крыльями, чтобы ускорить распространение феромона.

При необходимости вызвать тревогу пчела принимает характерную позу, приподнимая брюшко с обнаженным жалом и покачивая им из стороны в сторону. Пчелы имеют еще и второй феромон тревоги, выделяемый из мандибулярных желез. Главный компонент его 2-гептанон. Этот феромон действует на пчел на близком расстоянии. Его выделяют сторожа у летка, заметившие рядом врага. И сразу же множество пчел выходит из улья и набрасывается на нарушителя их покоя.

Феромонами тревоги у общественных насекомых могут быть самые разные органические вещества. Но всегда это очень летучие соединения с молекулярной массой не более 200 единиц. В большинстве случаев насекомые близких видов и даже родов имеют сходные по составу феромоны. Несомненно, понимать сигналы тревоги соседей неплохо! Выделять феромоны тревоги могут разнообразные железы в зависимости от вида. У ос-веспин феромон тревоги входит в состав секрета ядовитой железы. Основным компонентом этого феромона у обыкновенного шершня оказался 2-метил-3-бутен-2-ол. Он вызывает вылет полчища ос из гнезда и характерное защитное поведение, сопровождаемое громким жужжанием. У муравьев феромоны тревоги чаще всего выделяют мандибулярные железы, реже — железа Дюфура, еще реже — ядовитая железа.

Ученые полагают, что феромоны тревоги возникали в эволюции на основе ядовитых или отпугивающих секретов, когда отдельные их компоненты приобретали сигнальное значение. Поэтому при наличии у вида защитных секретов в их состав всегда входят и феромоны тревоги. У безжалых пчел их продуцируют мандибулярные железы, у термитов — фронтальная или лабиальные железы солдат, у муравьев-долиходерин — анальная железа и т. д. Некоторые углеводороды и другие органические вещества, выделяемые железой Дюфура у муравьев-формицин в качестве добавки к муравьиной кислоте, служат феромонами тревоги. Кроме того, и сама муравьиная кислота может играть такую же роль. Это очень удобно, когда при использовании против врагов отпугивающего или ядовитого секрета одновременно подается сигнал тревоги. У термитов-носачей рода назутитермес феромонами тревоги служат пинены, входящие в состав липкого секрета, выбрызгиваемого ими из «носов». Один из видов сосны в Австралии эти термиты не повреждают по той причине, что в древесине содержатся пинены. Термитов легко понять: нельзя же спокойно питаться, если чувствуешь нестерпимый «запах тревоги»! Но другие виды термитов охотно поедают древесину этой сосны, поскольку у них иные феромоны тревоги.

Способ применения феромонов тревоги у всех общественных насекомых в общем сходен. Обнаружившее опасность насекомое выделяет небольшую порцию феромона, который распространяется вокруг путем диффузии, образуя запаховое облако. Так формируется активное пространство, т. е. область, в которой насекомые могут ощущать запах феромона. Область эта обычно мала. У муравьев она имеет диаметр 10—20 см, реже бывает больше.

На периферии запахового облака концентрация молекул феромона невелика. У оказавшихся здесь насекомых возникает лишь реакция ориентации: они стараются двигаться в сторону усиления запаха, пока не находят места, где был выделен феромон. Когда они попадают в область с более интенсивным запахом, то приходят в возбуждение и становятся агрессивными. Но только если насекомое обнаружит самого врага или иную угрозу, оно выделяет собственный феромон тревоги. Все это позволяет точно локализовать источник тревоги в пространстве. Если опасность серьезна, то подоспевшие на помощь насекомые выделяют новые порции феромона и активное пространство расширяется, привлекая все больше защитников. Если же враг ретировался или был оперативно обезврежен, то насекомые перестают выделять феромон, запаховое облако быстро рассеивается и тревога прекращается.

Во многих случаях привлечение и возбуждение осуществляют разные компоненты одного секрета или даже феромоны разных желез. Например, огненный муравей привлекает других рабочих, выделяя аттрактант из железы Дюфура, а для повышения агрессивности использует феромон тревоги из мандибулярных желез, который сам по себе непривлекателен для огненных муравьев. Муравьиная кислота привлекает рабочих рыжих лесных муравьев и увеличивает скорость их движения, а выделяемый железой Дюфура ундекан действует на близких расстояниях и вызывает агрессивное поведение.

Очень сложная система сигнализации о тревоге существует у африканского муравья-ткача. Рабочий, обнаруживший врага или крупную добычу, кусает ее, оставляя на теле капельку секрета мандибулярных желез. Содержащийся в нем гексаналь возбуждает других муравьев в радиусе около 10 см, а второй компонент — 1-гексанол — привлекает их к меченому феромоном насекомому с несколько меньшего расстояния. Два углеводорода этого секрета (2-бутил-2-октеналь и 3-ундеканон) являются стимуляторами атаки и «заставляют» приблизившихся муравьев нападать на врага и кусать его. Интересно, что мелкие рабочие выделяют все компоненты феромона тревоги, кроме стимуляторов атаки, но для них эти вещества служат репеллентами. Это означает, что они могут привлечь к врагу крупных рабочих, но сами быстро покидают зону тревоги и не участвуют в сражении.

81. Битва между муравьями феидоле дентата и огненными муравьями (по Э. Вильсону, 1976 г.).

Солдаты и немногочисленные рабочие феидоле прибывают на место схватки по запаховому  следу, оставленному рабочими, обнаружившими врагов.

Если враждебные действия продолжаются, то крупные рабочие выделяют на кончике высоко поднятого брюшка капельку яда — смеси секретов ядовитой и железы Дюфура, в которую входят муравьиная кислота и разнообразные углеводороды. Запах этих веществ дополнительно собирает муравьев с расстояния около 10 см и заставляет их многократно кусать врага а также проводить ближнюю мобилизацию крупных рабочих к месту сражения, прокладывая след феромоном стернальной железы.

Во многих случаях муравьи организуют борьбу с врагами, мобилизуя дополнительные отряды воинов из гнезда. Когда рабочие феидоле дентата встречают неподалеку от муравейника наиболее опасных противников — огненных муравьев, то одни особи вступают в схватку, другие же быстро возвращаются в гнездо, прокладывая жалом след. Там они совершают резкие движения, вибрируя брюшком, возле солдат, мобилизуя их на защиту. Солдаты отправляются по следу и бросаются в битву с огненными муравьями. Мобилизация солдат осуществляется еще быстрее, если они почувствуют на теле вернувшихся рабочих запах огненных муравьев. На поле сражения солдаты приходят в большем числе, чем рабочие. Кроме того, многие рабочие вскоре ретируются, так что дерутся в основном солдаты. Если огненные муравьи подавляют численностью солдат феидоле, то бой перемещается все ближе к гнезду. Тогда рабочие быстро организуют переселение, покидая гнездо и унося расплод под прикрытием сражающихся солдат. Царица уходит самостоятельно по следу рабочих. В тех случаях, когда разведчики обнаружат неподалеку явно превосходящие неприятельские силы, они не проводят мобилизацию солдат, а сразу же организуют переселение семьи в безопасное место. Никакие иные враги не вызывают столь быстрой оборонительной реакции.

У других видов феидоле, обитающих на юге США, обнаружена подобная безусловная реакция на присутствие муравьев-кочевников рода нейвамирмекс. Воевать с кочевниками этим муравьям бессмысленно. Единственным надежным способом защиты является немедленная эвакуация всего населения гнезда в безопасное место. Поэтому достаточно хотя бы одному кочевнику оказаться неподалеку от муравейника феидоле, чтобы началось срочное переселение, которое организуют по следу встретившие врага рабочие. Солдаты в этой ситуации совершенно пассивны: они не способны наладить переселение и не вступают в сражение с кочевниками.

Многие виды феидоле, обитающие в гнилой древесине, разворачивают быструю эвакуацию при появлении воды в гнезде. Один-два рабочих при этом, совершая характерные пробежки по муравейнику, способны за 30 секунд возбудить большинство населения и направить его по следу в противоположную от воды сторону. Так муравьи избегают затопления и гибели.

ВОРИШКИ, НАХЛЕБНИКИ И ПАРАЗИТЫ

Если бы мы вели себя сходным образом, мы жили бы совсем, как Алиса в Стране Чудес. Мы с восхищением содержали бы в своих домах дикобразов, аллигаторов, ракообразных и прочих тварей, настаивая, чтобы они сидели с нами за одним столом, и потчевали их с ложечки столь заботливо, что наши собственные заброшенные дети вырастали бы рахитичными уродами. В. Вилер. Общественные насекомые.  Их происхождение и эволюция

 

 

 

 

 

 

Бесчисленные враги угрожают общественным насекомым не только извне, множество их пробирается в гнездо, чувствуя себя в нем, как в собственном доме. Жилище общественных насекомых привлекает этих непрошеных гостей обилием пищи, ровным микроклиматом и возможностью получить убежище. Особенно много сожителей-симбионтов в крупных гнездах муравьев и термитов. Кого только ни увидишь здесь: мокрицы, клещи, пауки, многоножки, ногохвостки, тараканы, жуки, мухи... Известно несколько тысяч видов членистоногих, регулярно встречающихся в гнездах общественных насекомых; они относятся к более чем 120 семействам из 17 отрядов. Их систематическое изучение впервые начал уже знакомый нам Э. Васманн в конце прошлого столетия. Он же предложил сохранившуюся до сих пор классификацию этих обитателей чужих жилищ.

Наименее уютно чувствуют себя в гнездах общественных насекомых синехтры. Хозяева непримиримо враждебны к ним и, заметив, стараются их прогнать или убить. Питаются синехтры мусором, отбросами, трупами или же хищничают, нападая на расплод и взрослых обитателей гнезда. Таковы многие жуки-стафилиниды, прячущиеся в закоулках муравейников или термитников и при встречах с хозяевами обороняющиеся с помощью репеллентных секретов, выделяемых железами брюшка.

Синойки добывают пропитание примерно так же, но хозяева гнезда обычно не обращают на них никакого внимания. Ногохвостки, например, носятся и прыгают столь быстро, что муравьи даже не успевают их заметить. Многие микроскопические клещи чувствуют себя в полной безопасности среди мусора и отбросов, служащих им пищей. Гусеницы вощинной моли проедают внутри сотов длинные опутанные паутиной ходы, в которых они малодоступны для пчел. Преспокойно питаются гнездовым материалом, а иногда и расплодом гусеницы других видов молей и огневок, поселяющиеся в бумажных и картонных гнездах ос и муравьев. Личинки некоторых листоедов и пластинчатоусых жуков прячутся от муравьев в специальных чехликах или в заброшенных участках гнезда. Личинки мух-журчалок рода микродон имеют полусферическую форму, покрыты сверху плотной кутикулой и не привлекают муравьев вследствие медлительности и нейтральности запаха. Разнообразные паразиты поселяются на поверхности тела или в трахеях и питаются гемолимфой насекомого, как многие клещи, или живут внутри личинок, куколок и даже взрослых особей, как черви-нематоды, личинки некоторых мух и наездников.

Трофобионты привлекают к себе муравьев, ос и пчел сладкими выделениями. Чаще всего они живут вне гнезда, но иногда — в сооружаемых для них укрытиях. О трофобионтах уже шла речь в этой книге. В основном это тли, щитовки и мелкие цикадки.

Наиболее интересны симфилы, которых в прошлом называли «истинными гостями» общественных насекомых, чтобы выделить среди прочих сожителей. Симфилов, обитающих в муравейниках, именуютмирмекофилами, а живущих в гнездах термитов — термитофилами. Отношение к ним хозяев, как правило, положительное, часто весьма радушное. Нередко с ними обращаются, как с собратьями, — облизывают, кормят, переносят с места на место и выращивают их потомство. Этим и привлекают симфилы специалистов, изучающих общественных насекомых. Как удается им включаться в социальные взаимоотношения между насекомыми совершенно неродственного им вида и даже общаться с хозяевами на чужом языке? В случае с трофобионтами для такого общения есть взаимовыгодная основа и мы подробно рассмотрели ее на примере отношений муравьев и тлей. Но подавляющее большинство симфилов наносит своим радушным хозяевам ощутимый вред. Одни отбирают у них добычу, поедают запасы корма или получают пищу от самих хозяев, ничего не давая взамен; другие же просто-напросто пожирают яйца, личинок, куколок и взрослых обитателей приютившего их гнезда. Хороши «истинные гости»! Почему же хозяева не только терпят присутствие приживалок, нахлебников и кровожадных разбойников, но и кормят их, окружают вниманием и заботой?

Это обстоятельство особенно поражало первых исследователей симфилов. Как полагал Э. Васманн, муравьи и термиты заботятся о своих «гостях» благодаря особым «симфильным инстинктам», необъяснимым с точки зрения теории Ч. Дарвина, но являющимся частью плана всемогущего Творца, создавшего гармоничную Вселенную. В. Вилер, К. Эшерих и другие биологи доказывали, что, напротив, теория естественнного отбора легко справляется с этой задачей. Животное может стать симфилом, если сумеет «обмануть» хозяев, использовать в своих корыстных целях их каждодневные социальные взаимоотношения. Естественный отбор совершенствует «обманные» приспособления симфилов, но не может защитить от них хозяев, жизненно важные поведенческие реакции которых эксплуатируют симфилы. Как же симфилы «обманывают» хозяев?

Прежде всего очень многие симфилы выделяют вещества, привлекающие хозяев и уменьшающие их агрессивность. Они так порой и называются — «успокаивающие секреты». Их продуцируют специальные железы, находящиеся в самых различных частях тела в зависимости от вида симфилов. С железами нередко связаны похожие на кисточки пучки волосков — трихомы, на которые и попадают привлекательные секреты желез. Трихомы симфильных жуков могут быть расположены на боках, в основании или на вершине брюшка, на груди, разных частях надкрыльев, на шее и даже голове. Муравьи и термиты тщательно облизывают трихомы и не трогают их обладателей. До сих пор неизвестно, какие вещества входят в состав успокаивающих секретов и каков характер их воздействия на хозяев. Имеют ли они пищевую ценность или просто тонко имитируют запах феромонов-аттрактантов, выделяемых хозяевами? К сожалению, пока об этом можно только догадываться. Но зато на многих видах симфилов прослежено, как успокаивающие секреты помогают им уживаться с хозяевами.

Наиболее известны среди мирмекофильных жуков-стафилинид виды родов атемелес и ломехуза. Они живут в гнездах формик, мирмик и других муравьев, выпрашивая пищу у хозяев и пожирая их расплод. В муравейнике, где слишком расплодились атемелесы или ломехузы, совсем не появляются крылатые или же вырастают недоразвитые, хилые самки, неспособные основать новые гнезда. Когда атемелес пробирается в хозяйское гнездо, он подставляет первому же встреченному муравью кончик брюшка с «успокаивающими железами». Муравей тщательно облизывает их, и агрессивность его исчезает. Затем он вылизывает трихомы желез, находящихся на боках брюшка, и все более проникается к жуку самыми теплыми чувствами. Кончается эта сцена тем, что муравей хватает атемелеса и уносит в гнездо. Но иногда жуку почему-то не удается прельстить муравья. В этом случае, чтобы избежать нападения, он выделяет сильно действующий репеллент из желез, расположенных на верхней стороне брюшка, и удирает, воспользовавшись испугом муравья. Многие другие симфилы, например термитофильный жук-стафилин термителла, тоже имеют и защитные, и привлекающие железы, что позволяет им управлять поведением хозяев, так сказать, «методом кнута и пряника».

В некоторых случаях привлекательный секрет может оказывать на хозяев наркотизирующее действие. В частности, жуки целиком мирмекофильного семейства клавигерид буквально одурманивают своими выделениями муравьев и те теряют ориентацию и даже плохо держатся на ногах. Исследователи описывали подобное же воздействие на муравьев секрета ломехузы. Но это недостаточно доказано.

Многие симфилы не обладают привлекающими железами, но научились «маскироваться», приобретая запах своих хозяев. Они вступают с муравьями или термитами в возможно более тесный контакт, долго и тщательно облизывают их, прижимаясь к ним всем телом. При этом вещества, обусловливающие узнавание, попадают с кутикулы хозяина на поверхность тела симфила. Так поступают щетинохвостки грассиелла и трихателура, мигрирующие вместе с колоннами американских муравьев-кочевников, таракан аттафила, обитающий в гнездах высших листорезов, сверчок мирмекофила, встречающийся в гнездах различных видов муравьев, и очень многие мирмекофильные и термитофильные жуки. Некоторые стафилины, являющиеся симбионтами муравьев-кочевников, время от времени крепко захватывают хозяина челюстями за основание антенны, взбираются на него и, плотно прижимаясь к нему, долго потирают всеми шестью ногами поочередно то по телу муравья, то по своему собственному. Так они «облачаются в пахучий наряд» хозяина. Муравья, которого подобным образом обрабатывает жук, охватывает как бы временный паралич, и он далеко не сразу после экзекуции выходит из неподвижности.

В ряде случаев «запаховая мимикрия» возможна и без облизывания хозяев. Личинки атемелеса и ломехузы живут в муравейнике среди расплода, которым питаются. Муравьи обращаются с ними, как с собственными личинками, — облизывают, кормят, переносят с места на место. Сами по себе личинки этих жуков совершенно беспомощны и даже ползать не могут. Оказалось, что мелкие предметы, смоченные экстрактом личинок атемелеса, столь же привлекательны для муравьев, как и их собственный расплод. Вероятно, эти симфилы приобрели способность синтезировать «псевдоферомон» — вещество, сходное или идентичное по запаху с феромоном расплода муравьев. Но не исключено, что личинки атемелеса, все время соприкасаясь с расплодом, абсорбируют на поверхности тела его запах, который увеличивает их привлекательность для муравьев.

Когда личинки атемелеса приступают к окукливанию, муравьи формики забрасывают их всяким мусором, как и собственных личинок, а потом уносят вместе со своими коконами в хорошо прогреваемые и самые сухие камеры муравейника.

Особенно интересна в поведении симфилов их способность вступать в общение с хозяевами и получать от них пищу. Но далеко не все они умеют выпрашивать корм и попросту воруют его. Мирмекофильная щетинохвостка ателура формикариа пристраивается сбоку от обменивающихся кормом муравьев и сосет из той же капельки. Точно так же ведут себя некоторые ногохвостки, обитающие в гнездах термитов. Пчелиная вошь браула, которая на самом деле является маленькой бескрылой мухой, живет на теле медоносных пчел, всегда стремясь перебраться на матку. Еще бы, ведь пчелы кормят свою царицу очень питательным молочком! Браула пробирается на нижнюю сторону головы матки и урывает толику молочка, передаваемого матке пчелами свиты.

А вот крошечный жук-блестянка амфотис маргината, который живет поблизости от гнезда пахучего муравья-древоточца, уже немного освоил язык хозяев. Притаившись возле муравьиной дороги, он поджидает фуражира, возвращающегося домой с наполненным зобиком, подскакивает к нему и прикасается передними ножками к его нижней губе. Это напоминает тактильный сигнал выпрашивания, используемый древоточцами, и заставляет муравья остановиться и отрыгнуть капельку корма, которую начинает высасывать попрошайка. Но вскоре муравей соображает, что происходит что-то не то, проглатывает капельку и нападает на жука-обманщика, а тот спасается бегством или затаивается, плотно прижав ножки и усики к нижней стороне тела.

Клещ антеннофорус гораздо лучше умеет выпрашивать корм. Он живет на теле муравьев рода лазиус, но ведет себя так, чтобы как можно меньше мешать хозяину и не нарушать его равновесия при передвижениях. Когда на муравье только один клещ, он обычно сидит под его головой. Два клеща чаще всего устраиваются по бокам брюшка. Третий опять располагается под головой. Четыре клеща размещаются симметрично по бокам головы и брюшка. Время от времени каждый клещ пробирается к ротовым органам муравья и поглаживает его голову длинными и похожими на антенны передними ногами, заставляя отрыгнуть капельку корма. Кроме того, клещи питаются, наподобие браулы, во время трофаллаксиса между муравьями.

Атемелесу легче всего получить корм от только что плотно наевшегося муравья, который нередко реагирует на любое прикосновение отрыгиванием и предложением пищи из зобика. Сначала жук прикасается к муравью усиками и передними ногами, а когда тот повернется к попрошайке головой, слегка постукивает передними лапками по его нижней губе — и муравей отрыгивает корм. Сходным образом поступают ломехузы, ощупники, клавигеры и другие симфильные жуки. Выпрашивать корм научились и некоторые бескрылые комары и мухи, обитающие в муравейниках. Этим занимаются небольшой комарик харпагомийа, поселяющийся в гнезде крематогастеров, мухи лепидоприя и соленопсия, потомство которых паразитирует в личинках муравья-вора и тетрамориумов, муха-горбатка метопина и др.

В подавляющем большинстве случаев симфилы только получают пищу от хозяев, но никогда не отдают ее. А вот жук аморфоцефалус коронатус, поселяющийся в гнездах многих видов кампонотусов на юге Европы, участвует в трофаллаксисе с хозяевами почти на равных. Опыты с радиоактивной пищей показали, что эти жуки отдают муравьям по крайней мере часть полученного от них корма. Это единственный известный пока факт некоторого альтруизма со стороны симфила.

Многие симфилы понимают химический язык хозяев, хорошо знают их запахи, отличают и следовые феромоны. Все симбионты муравьев-кочевников — разнообразные многоножки, щетинохвостки, мухи-горбатки, стафилины, карапузики и другие жуки, вынужденные регулярно переселяться вместе с хозяевами, ориентируются по их пахучим тропам. Тараканы аттафила находят муравейники листорезов по их фуражировочным дорогам. Гусеницы бабочки-голубянки макулинея телейус первых трех возрастов живут в тканях растений, а после линьки на четвертый возраст становятся мирмекофилами и разыскивают гнезда рыжих мирмик по их запаховым следам. Там они питаются расплодом и завершают развитие. Для привлечения и подавления агрессивности муравьев гусеницы имеют специальные железы.

Атемелесы летом размножаются в гнездах формик. Но молодые жуки через 6—40 дней после выхода из куколок покидают муравейники хозяина и отправляются на поиски гнезд мирмик, где проводят осень и зиму. Поступать так их, вероятно, заставляет то обстоятельство, что формики зимуют без расплода, а в гнездах мирмик этой необходимой жукам пищи осенью и зимой вполне достаточно. Весной жуки совершают обратное переселение, чтобы отложить яйца в гнездах формик, которые почему-то более пригодны для размножения этих симфилов. Во всех своих путешествиях атемелесы ориентируются по запаховым следам мирмик и формик. Кроме того, находясь с подветренной стороны неподалеку от гнезда муравьев, они отлично чувствуют их запах и потому отыскивают муравейник, двигаясь против ветра.

Очень интересной особенностью многих термитофилов является непомерное разрастание брюшка. В термитниках можно встретить толстых и неповоротливых созданий, в которых только специалист узнает жуков, бескрылых комариков или мух. Нередко на теле у них выступают специальные придатки, где выделяются привлекающие термитов секреты желез. До сих пор неясно, почему возникает физогастрия у термитофилов. Может быть, это позволяет им существенно увеличить плодовитость или количество выделяемых привлекательных секретов? Или же термитофилы почему-то озабочены накоплением собственных пищевых ресурсов?

В роли воришек, нахлебников и паразитов выступают и сами общественные насекомые. Подобные отношения между их видами О. Форель предложил называть социальным паразитизмом. Это самое обычное явление в природе. Но начинается все нередко с безобидного сожительства. В холмике желтого земляного муравья часто можно найти гнездо какого-либо вида мирмик. Его камеры изолированы от помещений хозяев муравейника. Мирмики практически не сталкиваются с лазиусами. Оба вида питаются различной пищей, собираемой в разных местах, и не мешают друг другу. Мирмики просто используют часть холмика лазиусов, без которой хозяева вполне могут обойтись. Такого рода сосуществование, т. е. плезиобиоз, между муравьями широко распространено в природе.

Но нередко отношения между поселяющимися по соседству видами теряют нейтральность и основываются на односторонней выгоде. Возле муравейников североамериканских жнецов погономирмексов поселяются мелкие муравьи кономирма пирамика, питающиеся «кухонными отбросами» крупных соседей, а также их трупами. Некоторые индийские крематогастеры подстерегают фуражиров других видов у их гнезд и, угрожая нападением, отбирают их ношу. Американские медовые муравьи зачастуя грабят аналогичным образом погономирмексов. Подобное существование за счет обворовывания иных видов называют клептобиозом, или клептопаразитизмом. Это явление встречается и у некоторых пчел. Медоносные пчелы при отсутствии взятка могут наведываться в чужие ульи за медом. Пчеловоды знают, сколькими неприятностями грозит им пчелиное воровство, и стараются его не допускать. Воровство наблюдалось и у ряда видов безжалых пчел. Но для всех этих видов оно лишь случайный промысел. А вот у безжалых пчел рода лестримелитта воровство превратилось в единственный способ добывания «хлеба насущного».

Известны три вида этого рода — два в Южной Америке и один в Африке. Эти удивительные пчелы стали профессиональными грабителями и целыми отрядами нападают на гнезда мелипон и тригон. Хозяева, как правило, не в состоянии дать организованный отпор, поскольку атакующие выделяют из мандибулярных желез феромон (основной его компонент — цитраль), обладающий сильным запахом лимона. Он вызывает среди обитателей гнезда такую панику, что они и не помышляют о защите. Это один из редких случаев использования химического оружия для «психической атаки». Ворвавшись в чужое гнездо, грабители наполняют зобики смесью меда и пыльцы и уносят в собственное жилище. Самостоятельно собирать корм на цветках эти пчелы не могут, поскольку, приспособившись к клептопаразитизму, утратили корзиночки и щеточки на ножках. Живут они исключительно за чужой счет. Кстати, по этой причине в их гнездах не бывает медовых и пыльцевых горшков, а все емкости заполнены смесью меда и пыльцы.

Когда нахлебники и воришки поселяются в гнезде своих хозяев, то такие отношения именуют лестобиозом. В земляных муравейниках лазиусов, формик и других муравьев или поблизости от них устраивает гнездо очень мелкий муравей-вор. Камеры его соединены ходами с хозяйскими помещениями, но ходы эти столь узки, что владельцы гнезда не могут в них проникнуть, и поэтому воришки чувствуют себя в полной безопасности. Они совершают набеги в гнездо хозяев и воруют их пищу, уносят яйца и мелких личинок. Дело обстоит так, как если бы в стенах наших домов поселились небольшие гномики или менее приятные существа, которые по ночам выходили бы из дыр и щелей, чтобы полакомиться вареньем, а то и утащить младенца. Не позавидуешь хозяевам муравья-вора! Воришки нередко действуют открыто, поскольку отлично защищены от хозяев. Подскочив к личинке, муравей-вор выделяет из жала каплю яда, содержащего настолько сильный репеллент, что муравьи-хозяева разбегаются во все стороны, бросая личинок на произвол судьбы. Муравьи рода каребара устраивают гнезда в термитниках. Гнездо имеет плотные стенки, диаметр до 40 см и населено десятками тысяч муравьев (иногда более 100 тыс.), которые выходят в термитник, парализуют термитов и уносят к себе.

Еще более тесные взаимоотношения, складывающиеся при гнездовом паразитизме, когда муравьи-нахлебники получают корм от хозяев путем трофаллаксиса, а нередко и облизывают их тело, называютксенобиозом. Блестящий муравей-крошка поселяется во внутренних стенках гнезд рыжих лесных муравьев, лугового муравья, реже других видов формик и даже тетрамориумов. Живет он там примерно так же, как муравей-вор, но в отличие от него умеет выпрашивать пищу у хозяев гнезда. Муравьи-крошки способны и самостоятельно добывать корм, уходя более чем на 10 м от гнезда формик, что для таких малюток совсем не ближний конец. При этом они мастерски ориентируются по запаху дорог хозяина. Самцы этого вида бескрылые, эргатоидные, а самки нормальные. Спаривание происходит на вершине купола хозяйского муравейника. При переселении формик муравьи-крошки перебираются вместе с ними в новое гнездо. Вообще отношения между обоими видами довольно тесные, хотя муравьи-крошки и не облизывают хозяев. А вот американский лептоторакс прованшери, поселяющийся в гнездах вида мирмика бревинодис, не только существует почти исключительно за счет выпрашивания корма у хозяев, но и постоянно занимается их облизыванием. Возможно, как и у многих симфилов, это помогает муравьям приобрести запах своих хозяев. Так же поступают муравьи рода мегаломирмекс, поселяющиеся в грибных садах листорезов серикомирмекс и питающиеся лишь грибами, разводимыми хозяевами.

Гнездовой паразитизм распространен и среди термитов. Многие мелкие виды этих насекомых поселяются внутри крупных термитников других видов, где питаются картонными стенками гнезда или запасами корма. В гнездах большого закаспийского и туркестанского термитов часто можно найти мелких туркменского и корневого термитов. Они устраивают камеры в заброшенных участках термитника и в основном питаются запасенным хозяевами кормом, но могут и самостоятельно его добывать.

В некоторых случаях гнездовой паразитизм приобретает обязательный характер. Австралийские термиты рода ахамитермес могут жить только в крупных термитниках коптотермесов, занимая довольно обширный участок, куда хозяева не проникают, и питаясь картонными стенками термитника. Чтобы выпустить крылатых, ахамитермесы прокладывают специальный ход к небольшому округлому куполу на одной из сторон термитника коптотермеса, из отверстия этого купола и вылетают их самцы и самки. А вот термиты очень близкого рода инколитермес не строят выхода, и их крылатые вылетают вместе с самцами и самками хозяина. Сходные этапы эволюции гнездового паразитизма можно найти и у различных видов африканского рода термес.

УЗУРПАТОРЫ И РАБОВЛАДЕЛЬЦЫ

Анергатес представляют нам последнюю ступень этой печальной истории. Мы можем безошибочно предположить, что в давнее время их предки существовали так же, как существуют многие муравьи теперь, частью охотой, частью медом. Постепенно они становились смелыми мародерами и мало-помалу принялись содержать рабов. В течение известного времени они сохраняли свою силу и ловкость, хотя понемногу лишались действительной независимости, трудолюбия и даже многих инстинктов. Постепенно исчезала даже их телесная сила под развращающим влиянием, которому они отдавались, пока наконец они не опустились до настоящего унизительного состояния. Бессильные телом и умом, крайне немногочисленные, они близки к полному вымиранию и являются жалкими представителями предков, стоявших некогда неизмеримо выше их, и презренными паразитами своих прежних рабов, у которых они в полной зависимости. Дж. Лаббок. Муравьи, пчелы и осы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мы только что рассмотрели разнообразные случаи социального паразитизма, когда хозяин и паразит нередко живут совсем рядом, в так называемых сложных (т. е. двухвидовых) гнездах, но все-таки отдельно друг от друга. Их расплод никогда не перемешивается, а социальные отношения ограничены, как максимум, грумингом и трофаллаксисом. Но еще шире распространен социальный паразитизм иного рода, когда два вида обитают вместе, образуя смешанные колонии. При этом социальные отношения между хозяином и паразитом становятся куда более тесными и заслуживают наименованияистинного социального паразитизма.

У истоков этого интереснейшего явления несомненно лежит агрессивность плодовитых самок общественных насекомых друг к другу, стремление отстранить конкуренток от размножения и даже воспользоваться плодами их трудов. Вспомним, как присоединившаяся к группе основательниц более крупная самка ос-полистов занимает среди них доминирующее положение, т. е. фактически захватывает строящееся гнездо. Подобного рода поведение получило название узурпирования. Оно может проявиться не только при основании гнезда, но и гораздо позже. Это дает самке-завоевательнице серьезные преимущества: она сразу получает обустроенное гнездо, выкормленных личинок, а иногда и молодых рабочих и может оставить больше собственных плодовитых потомков. Ясно, что если узурпирование будет успешным, то такое поведение поддержит естественный отбор.

Узурпирование уже готовых гнезд наблюдалось у ряда полистов, полибий и веспин. Самки-основательницы обыкновенного шершня, которым почему-то не удалось построить гнездо в положенное время, иногда проникают в чужое, убивают царицу и подчиняют рабочих ос. Чрезвычайно широко распространено такое поведение у шмелей. Некоторые самки (возможно, преимущественно наиболее крупные) многих видов не основывают гнезд, но отыскивают чужие и пытаются их занять. Это происходит всегда до появления первых рабочих. Между хозяйкой гнезда и непрошеной гостьей завязывается жестокая схватка, кончающаяся гибелью одной из них.

По данным К. Ричардса, полученным в Канаде, крупные самки побеждают почти в два раза чаще, чем мелкие. Далеко не всегда, лишь примерно в половине случаев, верх одерживает пришелица. Так что узурпирование — дело опасное, связанное с риском. Но зато почти в 90% узурпированных гнезд в конце лета появляются плодовитые самцы и самки, в то время как их удается вырастить лишь примерно половине нормальных семей. Значит, «овчинка стоит выделки»! Поэтому-то в Канаде такая участь постигает примерно каждое десятое гнездо. Ф. Слейден насчитал как-то в одном гнезде земляного шмеля 20 трупов самок. Вот сколько раз происходили в нем жестокие схватки, кончавшиеся узурпированием! Иногда оно наблюдается позже, уже после появления рабочих, и тогда захватившая гнездо самка подчиняет их, а всех недовольных убивает.

В несколько раз реже встречается у шмелей межвидовое узурпирование, когда самка одного вида проникает в гнездо другого. Это возможно только между близкими видами шмелей. Так, самки земляного шмеля завладевают гнездами обыкновенного, подземного — гнездами бомбус дистингвендус, конского шмеля — гнездами лесного, малого каменного, бомбус дистингвендус. Обычно узурпаторами становятся виды, самки которых вылетают весной, когда гнезда вида-хозяина уже построены.

Такой паразитизм называется временным, поскольку за счет другого вида осуществляется только основание гнезда, а в дальнейшем семья живет самостоятельно.

У большинства шмелей паразитическое основание гнезд совсем необязательно и самки главным образом строят гнезда сами. То же самое мы находим и у некоторых ос. Самки-основательницы распространенной в Восточной Азии и у нас в Приморском крае крупной темноокрашенной осы веспа дыбовски весной появляются довольно поздно. Многие из них строят собственные гнезда, но отдельные проникают в готовые жилища обыкновенного шершня и некоторых других видов рода веспа, убивают царицу и подчиняют ее рабочих. Вскоре вместе с желто-коричневыми рабочими шершнями из захваченного гнезда начинают вылетать темные и более крупные осы — потомство новой царицы. Но во второй половине лета, когда все старые рабочие уже погибли, эти гнезда не отличить от заложенных самостоятельно. Такой же необязательный временный социальный паразитизм обнаружен у североамериканской осы веспула сквамоза. Примерно в 80% гнезд этого вида центральная часть заметно отличается по структуре и цвету материала, размерам ячеек от остальных сотов и принадлежит видам веспула макулифронс и видуа, которыми были заложены гнезда.

Среди муравьев социальный паразитизм возникал в эволюции неоднократно. В основе его несомненно лежит характерное для многих муравьев стремление оплодотворенных самок проникнуть в гнезда своего вида, результатом чего является вторичная полигиния. Ясно, что иногда молодые самки могут невзначай попадать и в гнезда других видов. Если такие случайности хотя бы изредка будут заканчиваться удачно, естественный отбор может поддержать зарождение нового способа основания гнезда путем временного социального паразитизма, который вначале не обязателен.

Молодые оплодотворенные самки рыжих лесных муравьев обычно возвращаются в гнездо своего вида. У них нет развитых жировых тканей в брюшке, и при изоляции они быстро погибают, не в силах самостоятельно вырастить первый расплод. Некоторые пытаются основать гнезда путем временного социального паразитизма, пробираясь в муравейники бурого лесного, краснощекого, прыткого и иных мелких муравьев рода формика. Процесс проникновения самки в муравейник другого вида прослежен на примере обыкновенного тонкоголового муравья, как и все виды тонкоголовых муравьев, использующего временный социальный паразитизм для основания гнезд. При встрече с рабочими возле обнаруженного гнезда, например прыткого муравья, самка поджимает ножки и «притворяется» мертвой. Муравьи внимательно осматривают самку и тащат в гнездо. Они и не подозревают, что их находка, как и знаменитый троянский конь, сулит неминуемую гибель их «городу-государству», поскольку доставленная в гнездо самка замещает царицу обитающих в нем муравьев. Не совсем ясно, как это происходит. Одни специалисты полагают, что самка может проникнуть в гнездо, где по каким-то причинам погибла собственная царица. Другие же утверждают, что захватчица уничтожает царицу хозяина или это делают рабочие. Не исключена, однако, возможность обоих вариантов. Но как бы там ни было, вскоре из яиц новоявленной царицы выйдут личинки, которых неразумно принявшие ее прыткие муравьи станут прилежно выкармливать. Со временем в гнезде будет все больше тонкоголовых муравьев, которые перестроят его по стандартам своего вида. А муравьи-хозяева постепенно вымрут, и через два-три года ничто уже не будет говорить о существовании на этом месте гнезда прыткого муравья.

82. Самка муравья лазиус регинэ — временного социального паразита, проникнув в гнездо хозяина — бледноногого садового муравья, отыскивает царицу, вцепляется в ее горло и, методично действуя челюстями, отгрызает голову (по В. Фаберу, 1967 г.).

Основание гнезд за чужой счет, вероятно, сулит немало выгод, и поэтому у видов, вступивших на этот путь, паразитизм нередко становится обязательным, они теряют способность к независимому образованию новых семей. Среди ос и шмелей пока неизвестны виды, находящиеся на этом этапе эволюции, а вот таких муравьев достаточно много. В роде лазиус почти 20 видов основывают гнезда за счет других видов того же рода. Это пахучий муравей-древоточец, желтый пахучий муравей и проч. Самки этих муравьев значительно меньше тех, что самостоятельно закладывают гнезда, не имеют жировых запасов и чрезвычайно агрессивны. Если посадить несколько самок в одну пробирку, то на следующий день все, кроме одной, наверняка будут убиты. После спаривания злобная самка отыскивает гнездо черного или бледноногого садовых муравьев, реже других видов лазиусов, пробирается в него, находит единственную царицу и мертвой хваткой впивается ей в горло. Хотя разбойница гораздо легче царицы-хозяйки, но она ловко переворачивает ее на спину и отгрызает голову. «Гильотинировав» несчастную царицу, узурпаторша занимает ее место. Ну, а все, что случается дальше, нам уже известно. Но почему же рабочие столь приветливо принимают чужую самку и позволяют ей совершить свое черное дело? Еще О. Форель, открывший в конце прошлого века временный социальный паразитизм у муравьев, предположил, что запах чужой самки может быть привлекателен для муравьев или похож на их собственный. Совсем недавно его догадку удалось подтвердить экспериментально.

Это было сделано на муравьях-долиходеринах рода ботриомирмекс. Существует более десятка видов этих муравьев, и все они основывают гнезда путем паразитизма на различных видах рода тапинома. В 1920 г. Ф. Санчи наблюдал, как это происходит. Когда молодая самка ботриомирмекса приближается к гнезду тапиномы, ее обнаруживают муравьи-хозяева, которые сами втаскивают пришелицу в гнездо. Самка не оказывает им сопротивления, а в гнезде отыскивает царицу-хозяйку, забирается к ней на спину и перегрызает шею. Санчи заметил, что мелкие самки ботриомирмексов сходны с рабочими тапиномы не только размерами, внешним видом и окраской, но и запахом, и предположил, что это помогает самкам проникать в гнезда хозяев, поскольку муравьи принимают их за таких же, как и они сами, рабочих. Когда в 1985 г. группа американских ученых исследовала химический состав секрета анальной железы, то у самок ботриомирмекса и рабочих тапиномы основным компонентом этого секрета (а он выполняет защитную функцию и является феромоном тревоги) оказалось одно и то же вещество — б-метил-5-гептен-2-он. Предположение Санчи блестяще подтвердилось: перед нами первый строго доказанный случай запаховой мимикрии при социальном паразитизме. Интересно, что у рабочих ботриомирмексов секрет анальной железы имеет иной состав, чем у самок, и совсем не похож на секрет тапиномы. Следовательно, у самок ботриомирмексов химический состав анального секрета сформировался в эволюции как прямое приспособление к социальному паразитизму. Вероятно, запаховая мимикрия — весьма обычное явление среди социально-паразитических видов, но об этом мы пока можем только догадываться.

Путь временного социального паразитизма нередко ведет избравшие его виды ко все большей зависимости от хозяина, к постоянному социальному паразитизму, или инквилинизму. Действительно, если появилась возможность жить в гнезде другого вида, эксплуатируя его рабочих, то почему бы не сделать это постоянным образом жизни? И к чему собственные рабочие, если есть чужие? Не выгоднее ли вместо рабочих вырастить за чужой счет побольше плодовитых самок и самцов? Именно такая логика легла в основу эволюции множества видов, ставших инквилинами и полностью утративших касту рабочих. Паразитизм привел их к потере главного признака эусоциальности — разделения на касты. Но мы продолжаем считать инквилинов общественными насекомыми, поскольку они включаются в социальные отношения других видов.

Инквилином является один из самых северных видов шмелей — бомбус гипербореус, распространенный на севере Америки, Европы и Азии, а также в Гренландии и на иных полярных островах. Самки-основательницы этого шмеля узурпируют гнезда другого северного вида — бомбус полярис, когда в них созревают куколки первых рабочих или чуть позже. С помощью этих рабочих они выращивают свое потомство, состоящее исключительно из плодовитых самок и самцов. Самки гипербореус имеют на задних ножках корзиночки и регулярно вылетают для сбора пыльцы и нектара, особенно пока в захваченном гнезде нет рабочих. Значит, они еще не полностью перешли «на иждивение» хозяев.

А вот шмели-кукушки (род пситирус) — законченные нахлебники. Они не приносят в гнездо ни одного пыльцевого зерна, ни миллиграмма нектара. Корзиночки на задних голенях у кукушек неразвиты, а волоски на теле довольно редкие, между ними на брюшке хорошо виден блестящий хитин. С таким «снаряжением» пыльцу не соберешь! Подобное упрощение строения тела и поведения — прямое следствие паразитизма. Есть у кукушек и специальные приспособления для проникновения в чужие гнезда. Это сильно развитое жало и очень твердые покровы тела, защищающие кукушку от рассерженных хозяев.

Кукушки весной появляются намного позже, чем настоящие шмели, и летают в поисках чужих гнезд в конце весны — начале лета. По наблюдениям Ф. Слейдена, существует два основных метода узурпирования в зависимости от вида кукушки. Пситирус вариабилис, например, когда ее атакуют хозяева гнезда, замирает, поджимая ножки и целиком полагаясь на твердость своей кутикулы. Она ведет себя незаметно, стараясь не раздражать шмелей, и постепенно «втирается к ним в доверие». И, как писал Слейден, «рабочие вскоре уже не проявляют к ней какой-либо враждебности. Даже царица постепенно привыкает к присутствию посторонней и больше не тревожится, но ее охватывает какое-то уныние. Кажется, что она уже меньше интересуется своим потомством, не радуется ему и столь подавлена, что можно вообразить, будто она предчувствует тот удел, который ее ожидает. Перед нами уже отнюдь не счастливое семейство, и мрак надвигающегося несчастья словно нависает над ним. Но по мере того, как царица становится все более удрученной, кукушка ведет себя все веселее и проявляет возрастающий интерес к соту, ползая вокруг с необычайной живостью и обследуя его поминутно»[14]. За этим эмоциональным описанием стоит знакомый нам процесс лишения царицы доминирующего положения, которое занимает кукушка.

Некоторые североамериканские кукушки также не убивают покоренную царицу-хозяйку и «позволяют» ей жить в захваченном гнезде. Но всякие попытки ее оставить потомство кукушка жестоко пресекает, уничтожая все отложенные бывшей царицей и рабочими шмелями яйца. В гнездах, узурпированных кукушками, вырастают исключительно их самки и самцы, у которых в конце лета наступает брачный сезон. Многие другие виды кукушек не проявляют подобной деликатности. Самки пситирус весталис и пситирус рупестрис вступают в сражение с хозяевами захватываемого гнезда, убивают царицу и сопротивляющихся рабочих, а остальных «запугивают» и подчиняют. Но иногда, когда рабочих много, им удается ликвидировать кукушку, ужалив ее в шею или между сегментами брюшка.

Известно около двух десятков видов кукушек. Внешность их довольно различна и, как правило, напоминает облик тех видов шмелей, на которых они паразитируют. Например, пситирус рупестрис — черный с красными волосками на кончике брюшка, совсем как каменный шмель — единственный хозяин этой кукушки. Такая мимикрия под хозяев помогает кукушкам проникать в их гнезда.

Среди европейских полистов три вида полистес — атримандибулярис, семенови, сульцифер — являются инквилинами. Самки их в начале лета находят гнезда других полистов, где еще нет рабочих, и захватывают их, подчиняя самок-основательниц. При этом почти никогда не бывает драк и самка-инквилин ограничивается демонстрацией хозяйке гнезда угрожающих доминирующих поз, которые практически не отличаются от используемых непаразитическими полистами во внутривидовых отношениях. С легкостью занять доминирующее положение самке-инквилину помогает более крупная голова, придающая ей, вероятно, внушительность в глазах хозяйки. Реже самка-инквилин овладевает гнездом уже после появления рабочих, которых ей в этом случае тоже приходится подчинять. Самка полистес сульцифер обычно прогоняет хозяйку гнезда прочь, а захватчицы двух других видов «позволяют» ей оставаться в гнезде, но в подчиненном положении, фактически в роли рабочего. Полисты-инквилины совершенно утратили способность строить гнездо и выкармливать личинок, и самка-агрессор в праздности ожидает появления из куколок рабочих хозяина, которые принимают ее как свою царицу и выращивают плодовитых самок и самцов из откладываемых ею яиц.

В других частях света полисты-инквилины пока не обнаружены. Но вот в Новом Свете найдено более 20 видов-инквилинов, относящихся к роду мисхоциттарус. Они захватывают гнезда прочих видов этого рода совершенно так же, как это делают полисты-инквилины, и отличаются от хозяев более крупными головой и грудью.

У ос-веспин тоже есть несколько инквилинов. В Старом Свете австрийская оса захватывает гнезда рыжей, в гнезда саксонской и норвежской ос внедряются самки веспула адультерина, а в гнезда лесной осы — веспула омисса. Самки видов-инквилинов отличаются более твердыми покровами тела и плотно входящими друг в друга сегментами брюшка; жало у них мощное и слегка изогнутое, а голова и челюсти крупнее, чем у обычных видов ос. Все это, вероятно, помогает им в драках с хозяевами гнезд. Но пока это только догадки, поскольку процесс проникновения инквилина в гнездо хозяина для европейских видов никем не прослежен. Известно лишь, что внедрение происходит обычно до появления первых рабочих и царица-хозяйка обязательно погибает.

Когда самка арктической осы — североамериканского вида-инквилина — проникает в гнездо веспула аренария, то хозяйка атакует незваную гостью, пытаясь сбросить ее с сота. Та вначале принимает подчиненную позу, но постепенно смелеет и через несколько дней уже занимает главенствующее положение, а «свергнутая» ею царица, потеряв былую уверенность, прячется в уголке гнезда. У самок арктической осы железа Дюфура в 4—8 раз длиннее, чем у самок аренария. Наверное, ее секрет и помогает инквилину подавлять агрессивность царицы-хозяйки. Недаром «претендентка на престол» в первые дни усиленно облизывает брюшко, видимо, распространяя по нему секрет железы Дюфура, а позже часто бегает по гнезду, волоча за собой брюшко и, вероятно, оставляя на субстрате свой феромон. После появления рабочих царицу-хозяйку убивают, но неизвестно, кто это делает: самка-инквилин или рабочие? Самки арктической осы сохранили умение кормить личинок и строить соты, но делают это редко. Они никогда не покидают занятых ими гнезд и получают пищу от рабочих и бывших цариц до тех пор, пока те еще живы, а сами корм не отдают никому. Арктическая оса нередко захватывает более 2/3 гнезд веспула аренария. Интересно, что между самками арктической осы существует напряженная конкуренция за гнезда хозяина и часто происходит повторное узурпирование, когда новая самка-инквилин проникает в то же гнездо, убивая его прежнюю захватчицу. Как говорится, вор у вора...

Очень много видов-инквилинов среди муравьев. Некоторые виды, находящиеся на начальных этапах развития социального паразитизма, имеют еще рабочих. Новогвинейский муравей киидрис йалеогина живет в гнездах вида струмигенис лориа, располагающихся в гнилой древесине. С первого взгляда и не заметишь, что он выступает в роли нахлебника. Рабочих киидриса в гнезде нередко лишь немного меньше, чем струмигениса. Здесь же несколько цариц обоих видов. Киидрисы выходят из гнезда вместе со струмигенисами, но редко охотятся, и все их поползновения поймать мелких ногохвосток или многоножек оказываются напрасными — жертвы вырываются и ускользают. Неумелые охотники даже не пытаются их жалить. Смешанную колонию обеспечивают пищей рабочие струмигениса. Они же несут бремя и всех прочих дел. Киидрисы совсем не участвуют в строительстве, изредка и без особого результата проявляют внимание к личинкам. Они получают корм путем трофаллаксиса от струмигенисов, а сами им пищу не отрыгивают. Значит, рабочие у киидриса еще существуют как каста, но уже утратили вследствие паразитизма почти все свои былые способности и навыки. Точно так же рабочие пока есть у американского муравья маника паразитика, обитающего в гнездах других видов маник, эпифеидоле инквилина, живущего за счет феидоле пилифера, и европейского вида мирмика лемаснеи, встречающегося в гнездах мирмика сабулети. А вот у плагиолепис грассеи, являющегося инквилином муравья-пигмея, рабочие крайне редки; всего лишь шаг отделяет его от множества видов инквилинов, полностью утративших бесплодную касту.

Инквилины, не имеющие рабочих, есть почти во всех подсемействах муравьев. Среди понерин они пока не найдены, но один из видов мирмеций (мирмеция инквилина) живет за счет других видов этого рода. В гнездах моховой мирмики можно встретить самок сифолиния караваеви, на мирмика сабулети паразитирует мирмика хирзута, на маника — симмирмика, на феидоле — анергатидес, брухомирма, симфеидоле и прочие роды. Самки большинства инквилинов, проникая в гнездо хозяина, не трогают его цариц. Такое поведение вполне оправданно, ведь если устранить царицу-хозяйку, то вскоре вымрут и все ее рабочие — единственный источник средств к существованию инквилина. При паразитировании только некоторых видов царица не выживает. Например, рабочие дернового муравья сами уничтожают свою царицу, когда в их гнезде поселяется самка анергатес атратулюс. Она быстро становится физогастричной и откладывает множество яиц, чтобы муравьи-хозяева успели вырастить из них как можно больше самок и самцов.

Хотя самки инквилинов, казалось бы, мирно уживаются бок о бок с царицами-хозяйками, они, как правило, не позволяют им оставлять плодовитых потомков. Все яйца, откладываемые царицами-хозяйками, развиваются только в рабочих и никогда — в крылатых. Понятно, что это очень выгодно паразиту, поскольку все ресурсы колонии хозяина идут на выкармливание рабочих, необходимых паразиту; выращивать же крылатых хозяина с точки зрения инквилина просто расточительство. Вероятно, самка-инквилин выделяет какой-то феромон, препятствующий развитию личинок хозяина в крылатых самок и подавляющий плодовитость его рабочих. Именно такое влияние инквилина обнаружил Л. Пассера в экспериментах с плагиолепис грассеи и другими видами. Самка инквилина легко проникает в гнездо хозяина потому, что ее феромоны весьма привлекательны для рабочих, которые в дальнейшем постоянно облизывают поселившуюся у них приживалку, однако пока феромоны инквилинов никто не выделил и не исследовал.

Инквилины встречаются в гнездах хозяина очень редко. Их находки — либо счастливая случайность, либо результат титанической работы по раскопке и очень внимательному осмотру сотен и сотен муравейников. Кроме того, распространены инквилины в природе пятнисто, т. е. живут лишь в некоторых, нередко сильно удаленных друг от друга и ограниченных по размеру районах. В связи с этим у большинства инквилинов исчез брачный лёт, и самки их спариваются с самцами непосредственно в гнездах хозяина или рядом с ними, причем обычным является скрещивание сестер с братьями. Отсутствие необходимости летать и вообще передвигаться на значительные расстояния вызвало исчезновение крыльев и упрощение строения у самцов. Поэтому самцы большинства инквилинов эргатоидные, и в строении их тела видны явные признаки недоразвитости: брюшко их утолщено и сходно с брюшком куколки, отчего их и называют куколковидными самцами. Самки многих видов нередко тоже имеют недоразвитые крылья или вовсе бескрылы и отыскивают новые гнезда хозяина, куда проникают после оплодотворения, пешком. Частенько они остаются в том гнезде, где появились на свет. Поэтому в гнездах, зараженных паразитом, почти всегда бывает несколько самок.

Явные черты упрощения и регресса в строении тела инквилинов, как самцов, так и самок, — нередкое следствие паразитического образа жизни и связанного с ним резкого обеднения поведенческого репертуара. Самки инквилинов значительно мельче родственных им непаразитических муравьев. У них упрощены жилкование крыльев, ротовые органы, антенны, стебелек, строение груди и брюшка, центральной нервной системы и органов чувств; покровы тела мягкие и светлые, многие железы редуцированы или отсутствуют. Эти насекомые не способны не только строить, добывать пищу и выкармливать личинок, но и заниматься своим туалетом и даже съесть находящийся перед ними готовый корм, питаясь лишь путем трофаллаксиса с рабочими-хозяевами.

Один из крайних случаев подобного приспособления к паразитизму представляет интереснейший муравей телейтомирмекс шнейдери. Кстати, его родовое название именно об этом и свидетельствует, поскольку означает «окончательный муравей». Этот «совершеннейший» паразит живет в гнездах дернового муравья. Его полуслепые самки имеют длину всего 2,5 мм и немного меньше даже рабочих их хозяев. Уникальной чертой поведения этого инквилина является то, что его оплодотворенные самки всю жизнь проводят в роли «наездников», восседая неподвижно на груди или брюшке царицы дернового муравья. Нижняя поверхность брюшка самки вогнута, чтобы было удобнее прижиматься к «оседланной» царице, а коготки и подушечки на ее лапках необычайно велики и позволяют крепко удерживаться «в седле». Если царицы поблизости нет, самка телейтомирмекса прицепится к крылатой самке, рабочему или даже влезет на куколку. Но при любой возможности она переберется на царицу. Вероятно, верхом на царице самка получает больше внимания и ухода со стороны рабочих, которые почти непрерывно облизывают ее тело. Нередко одну царицу обременяет несколько таких «наездниц». Груз бывает для царицы еще более ощутим, когда усиленно питающиеся самки-инквилины становятся физогастричными. При этом каждая откладывает одно-два яйца в минуту! Если на царице восседает всего две-три самки, она чувствует себя относительно неплохо, но 6—8 полновесных «наездниц» окончательно лишают царицу возможности передвигаться.

83. Муравей-инквилин телейтомирмекс шнейдери, паразитирующий в гнездах дернового муравья (по Р. Штумперу, 1950 г.).

Две самки инквилина, одна из которых еще сохранила крылья, сидят на груди царицы дернового муравья, а физогастричная самка прицепилась к ее брюшку. Рядом — рабочий дернового муравья.

Наиболее поразительной формой социального паразитизма является рабовладение, или дулозис, муравьев. Его открыли независимо П. Гюбер и П. Латрейль в начале XIX в., но широко известным оно стало благодаря знаменитой книге Гюбера «Исследования нравов местных муравьев» (1810), потрясшей воображение как ученых, так и всей читающей публики описаниями рабовладельческих набегов муравьев.

«17 июня 1804 г., — рассказывал Гюбер, — гуляя в окрестностях Женевы между четырьмя и пятью часами вечера, я заметил у самых моих ног целый легион багровых муравьев, пересекающий дорогу.

Они двигались толпой довольно быстро и занимали пространство длиной от восьми до десяти, и шириной от трех до четырех дюймов. Через несколько минут они покинули дорогу, прошли через густую изгородь и вступили на пастбище, куда я последовал за ними. Они пробирались через траву, не отставая друг от друга, и колонна оставалась сплоченной, несмотря на препятствия, которые им приходилось преодолевать. Наконец они приблизились к гнезду, населенному муравьями темно-пепельного цвета, купол которого возвышался над травой на расстоянии около двадцати футов от изгороди. Некоторые жители гнезда стерегли его вход, но при виде приближающейся армии бросились на ее авангард. В этот же момент тревога распространилась в глубь гнезда, и их товарищи в значительном числе стали выходить наружу из своего подземного убежища. Багровые муравьи, ядро армии которых находилось на расстоянии всего двух шагов, ускорили ход, чтобы приблизиться к подножию муравейника. Все войско мгновенно набросилось и смяло муравьев пепельного цвета, которые после короткой, но энергичной схватки ретировались в глубь своего гнезда. Багровые взобрались тогда на муравейник, собрались кучками на его верхушке и завладели главными ходами, оставив некоторых своих товарищей проделывать челюстями отверстие с боку муравейника. Предприятие их увенчалось успехом, и через вновь устроенную брешь остатки армии вошли внутрь гнезда. Их пребывание там было недолгим, и три или четыре минуты спустя они стали возвращаться через те же отверстия, в которые и вошли, неся каждый во рту личинку или куколку».[15] Багровые разбойники, так ярко описанные Гюбером, — это европейские муравьи-амазонки, наиболее удивительные из всех рабовладельцев.

Европейские амазонки достаточно крупные муравьи коричнево-рыжей окраски. Обитают они в земляных гнездах, устроенных точно так же, как и жилища их рабов — мелких по сравнению с амазонками муравьев рода формика. В гнезде одна царица, 300—500 рабочих (иногда их свыше тысячи) и значительно больше рабов, которыми могут быть бурый лесной, краснощекий, прыткий, реже песчаный муравьи, еще реже другие виды. Как правило, в каждом гнезде амазонок одновременно бывает только один вид рабов, обычно широко распространенный в окрестностях. Рабами эти муравьи названы потому, что амазонки похищают их в гнездах вида-хозяина на стадии куколок. Когда из них выходят рабочие, они, естественно, воспринимают гнездо амазонок как собственное, а рабовладельцев — как равноправных с рабами членов своей колонии. Они кормят личинок, заботятся о царице, строят и добывают пищу точно так же, как делали бы это в материнском гнезде. Но поскольку все их усилия оказываются направленными на благо муравьев другого вида, колонии, из которых они были похищены, терпят ущерб. Поэтому рабовладение — социальный паразитизм. Конечно же, рабы не сознают своего «невольничьего положения», а их хозяева отнюдь не жестокие эксплуататоры, силой принуждающие работать на себя беззащитных рабов, как об этом писали многие авторы прошлого столетия. Никто не заставляет рабов трудиться в гнезде амазонок, и отношения у них с хозяевами самые дружелюбные.

Наблюдая за амазонками в искусственном гнезде, Гюбер с удивлением обнаружил, что они совершенно бездеятельны и эгоистичны. Целыми днями они только чистятся да выпрашивают корм у рабов, но никогда не займутся чем-нибудь общественно полезным, даже к царице и расплоду абсолютно равнодушны. Когда Гюбер удалил из гнезда всех рабов, наступил полный упадок. Голодные амазонки слонялись из угла в угол, личинки были разбросаны и оставлены без внимания, хотя корма в гнезде было в избытке. Оказалось, амазонки не в силах даже поесть из открытой кормушки! И они умерли бы с голоду, если бы Гюбер не пустил к ним несколько рабов, которые сразу же навели порядок, почистив и накормив личинок и праздно шатающихся амазонок. Значит, амазонки так «вошли в роль» рабовладельцев, настолько приспособились к социальному паразитизму, что утратили практически все «трудовые навыки»!

Об исключительно узкой поведенческой специализации амазонок говорят нам и их острые серпообразные, лишенные зубчиков челюсти. Такими орудиями нельзя ни строить, ни обрабатывать добычу, ни кормить личинок. Но они служат великолепным смертоносным оружием, пронзающим тела и головы врагов. И это их единственное предназначение.

«Полиергус руфесценс,[16] — писал Дж. Лаббок, — представляют поразительный пример развращающего влияния рабства, так как эти муравьи стали вполне зависимы от своих рабов. Даже в строении их тела произошла перемена... Они потеряли большую часть своих инстинктов: своего искусства, т. е. умения, строить жилища; своих семейных привычек, потому что не выказывают никакой заботы о детях, предоставляя это всецело рабам; своего трудолюбия, не участвуя в доставлении дневного пропитания. Если община меняет местожительство, то рабы несут господ на своих спинах в новое жилище...»[17]

Если внутри гнезда амазонки — беспомощные иждивенцы, то вне его это бесстрашные воины и дерзкие грабители, отлично владеющие своим ремеслом. Летом, с конца июня — начала июля, они почти каждый день, за исключением дождливых и холодных, совершают набеги за куколками. Набегу, который происходит всегда после полудня, предшествует утренняя разведка с целью обнаружить гнездо формик. Разведчики, вернувшиеся в муравейник, организуют выход на поверхность почвы всей массы амазонок. Некоторое время армия мечущихся во все стороны муравьев остается возле гнезда. Но вот она, как по команде, устремляется в определенном направлении, постепенно вытягиваясь в узкую ленту, движущуюся со скоростью около метра за полминуты. Во главе колонны идет группа лидеров, которые первыми выбежали из гнезда. Вперед выдвигаются то одни, то другие муравьи, а «главнокомандующего армией» у европейских амазонок нет. Установлено, что разведчик североамериканской амазонки полиергус бревицепс, возвращаясь в муравейник, не прокладывает запахового следа и ведет колонну мобилизованных им рабовладельцев к гнезду формик, ориентируясь с помощью зрения. Но при этом он метит феромоном путь, по которому бегут ведомые им муравьи. Если разведчика убрать, амазонки не найдут гнездо формик и вернутся назад. Приблизившись к цели, разведчик начинает регулярно останавливаться, и амазонки совершают широкие круговые пробежки, чтобы отыскать гнездо формик. Роль разведчиков и следовых феромонов при движении колонны европейских амазонок пока менее ясна.

Но вот голова колонны подступила к заранее намеченному поселению формик. Расстояние, которое прошли до него амазонки, может измеряться несколькими десятками метров. Первые муравьи, достигшие цели, не мешкая, ныряют в глубь гнезда и вскоре появляются с куколками в челюстях. Постепенно подтягиваются остальные амазонки и тоже просачиваются сквозь небольшие входы в жилище формик. Они не встречают практически никакого сопротивления. Лишь некоторые хозяева гнезда рискуют напасть на более крупных и хорошо вооруженных грабителей, и если это случается, то амазонки легко расправляются с защитниками, пронзая серповидными челюстями их головы. Ограбление продолжается недолго, и вот амазонки бегут назад по той же дороге с коконами, а отдельные с личинками в челюстях, как банда разбойников, уносящих узлы с награбленным добром. Кое-кому, впрочем, не хватает куколок, и они возвращаются порожняком. На обратном пути колонна движется уже не так быстро, сильно растягивается, и проходит немало времени, прежде чем все войско доберется до дома. Колонна полиергус бревицепс при возвращении в гнездо ориентируется с помощью зрения, а также по следу, оставленному ею при продвижении к гнезду формин.

84. Набег муравьев-амазонок на гнездо бурого лесного муравья, расположенное под камнем (по Э. Вильсону, 1975 г.). Внизу слева амазонка пронзает серповидными челюстями голову бурого муравья. Остальные амазонки уносят в свое гнездо коконы хозяев.

Совершая набеги, почти каждый день до тех пор, пока в гнездах видов-хозяев продолжается окукливание, амазонки приносят очень много куколок, облагая окрестные гнезда формик тяжелой данью. По подсчетам В. Вилера, одна крупная семья амазонок похитила за лето в общей сложности около 40 тыс. куколок. Немало куколок грабители по дороге повреждают своими острыми челюстями. Такие идут в пищу. Рабы поедают также всех куколок иных видов, поддерживая тем самым «чистоту своей расы». Но все-таки огромное количество куколок выживает, из них выходят муравьи. Поэтому в гнездах амазонок рабов всегда неизмеримо больше, чем хозяев.

Известный итальянский мирмеколог К. Эмери в 1911 г. подсадил молодую оплодотворенную самку амазонки к небольшой семейке бурого лесного муравья. Самка, оставаясь неподвижной, позволила муравьям унести себя в гнездо и там в течение недели вела себя тихо и незаметно. А потом вдруг пронзила челюстями голову царицы и заняла ее место, подчинив себе и рабочих. Значит, амазонки могут основывать новые гнезда путем социального паразитизма, который, однако, нельзя называть временным, поскольку его сменяет рабовладение. Кроме того, возможно размножение отделением отводков. Оплодотворенные самки, сбросив крылья, возвращаются в материнское гнездо. Сопровождая колонны амазонок в их набегах, они остаются затем в ограбленных гнездах вместе с частью рабочих-амазонок. Так возникают отводки.

Рабовладение у муравьев довольно редкое явление. Но все-таки уже известно более 30 видов рабовладельцев, распространенных почему-то только в умеренной зоне Северного полушария. Как могло возникнуть рабовладение? Впервые на этот вопрос попытался ответить Ч. Дарвин. Он предположил, что хищные предки рабовладельцев грабили гнезда других видов и поедали добытый расплод. Некоторые куколки могли случайно избежать этой участи, и из них выходили муравьи, становившиеся рабами. Поскольку наличие рабов оказалось выгодным, муравьи постепенно начали совершать специальные набеги за куколками и перестали их поедать. Затруднением в гипотезе Дарвина явился тот факт, что все муравьи-рабовладельцы основывают гнезда путем социального паразитизма на видах-хозяевах. Как его объяснить в рамках предложенной схемы? Э. Васманн в 1905 г. выдвинул гипотезу о происхождении рабовладельцев от видов, для которых характерен временный социальный паразитизм. По его мнению, когда рабочие-хозяева в гнезде вымирали, предки рабовладельцев не начинали вести независимую жизнь, а грабили соседние гнезда, добывая себе рабов. Но не на пустом же месте возникли способности совершать такие набеги? Вероятно, более правильное объяснение может дать совмещение обеих гипотез.

Многие специалисты наблюдали, что при территориальных конфликтах между муравьями нередко более сильный противник захватывает чужое гнездо, убивает взрослых, а расплод уносит к себе и обрекает на съедение. Однако, как и предсказывал Дарвин, изредка отдельные куколки выживают. Поэтому, например, среди тысяч гнезд лептотораксов можно найти несколько таких, где есть 1—2 или даже 7—8 рабочих другого вида, появившихся из захваченных в чужих гнездах куколок. Отсюда может возникнуть рабовладение, но, вероятно, лишь у видов, основывающих гнезда путем временного паразитизма на иных муравьях, поселяющихся в тех же местах. Наверное, временный паразитизм делает муравьев более лояльными к присутствию в их гнезде рабочих другого вида, и так возможно появление настоящих рабов.

На первых этапах этой эволюции рабовладение еще необязательно. Примером может служить кровавый муравей-рабовладелец, впервые исследованный также П. Гюбером. На положении рабов у этого муравья состоят в основном те же виды формик, которых эксплуатируют амазонки. В маленьких семьях кровавого муравья-рабовладельца рабов всегда много, до 98% всех рабочих. Но по мере увеличения численности собственных рабочих надобность в рабах уменьшается, и крупные семьи могут жить совсем без них. Таким образом, эти муравьи еще не вступили на путь паразитической деградации поведения, а лишь подошли к его началу. И в строении их тела нет пока специальных приспособлений к рабовладению.

Набеги кровавые муравьи-рабовладельцы совершают всего несколько раз за лето и всегда по утрам. Разведчики ведут остальных муравьев по следу иногда на расстояние до 100 м. Такой след бывает не один, и тогда «войско» муравьев расходится от гнезда веером и движется порой несколькими отрядами. Подойдя к намеченному муравейнику, рабовладельцы осаждают его, ожидая подхода основных сил. В это время хозяева, заметившие неприятеля, бьют тревогу и пытаются организовать отпор, баррикадируя изнутри входы. Некоторые из них хватают куколок и уносят из гнезда. Но их перехватывают рабовладельцы и отбирают ношу. Спасаются только те, кто, не выпуская куколок, забирается высоко на стебли трав. После набега они спускаются и относят в гнездо сбереженное таким образом потомство.

И вот рабовладельцы бросаются в атаку. Хозяева гнезда отчаянно обороняются. И если осаждаемое гнездо может выставить многочисленную армию защитников, то иногда рабовладельцы отступают ни с чем, ведь вооружены они несравненно хуже амазонок. Но в большинстве случаев рабовладельцы имеют значительный перевес в численности и сражение завершается разграблением гнезда формик.

В Северной Америке обитает несколько видов муравьев, очень близких к европейскому кровавому муравью-рабовладельцу по строению тела и образу жизни. Поведение при набегах на гнезда вида-хозяина подробно изучено у одного из них — формика субинтегра. Оказалось, что ворвавшиеся в ряды противников или их гнездо рабовладельцы выделяют из железы Дюфура смесь трех ацетатов (децил, додецил и тетрадецил). «Химическая атака» вызывает среди защитников гнезда панику и неразбериху и позволяет рабовладельцам, которые сами не реагируют на эти вещества, с меньшими потерями добраться до куколок. Железа Дюфура у этого рабовладельца в несколько раз крупнее, чем у других видов формик.

Молодые самки кровавого муравья-рабовладельца и его американских сородичей основывают новые гнезда за счет видов-хозяев. Но ведут себя при этом намного бесцеремоннее амазонок. Самка врывается в небольшое гнездо, убивая всех нападающих на нее рабочих, а также царицу и стаскивая в одно место куколок. В конце концов она уничтожает почти всех рабочих и победно восседает на кучке захваченных куколок. Когда из них выйдут рабочие, они станут первыми рабами в новом гнезде рабовладельцев. Кроме того, семьи кровавых муравьев-рабовладельцев могут отделять отводки.

85. Головы муравьев-рабовладельцев (по Г. Куттеру, 1969 г.).

1 — европейский муравей-амазонка; 2 — стронгилогнатус  альпинус; 3 — стронгилогнатус тестацеус;  4 — кровавый муравей-рабовладелец; 5 —  харпагоксенус сублевис.

Для большинства исследованных видов рабовладение является обязательным образом жизни, но далеко не все они столь же специализированы, как муравьи-амазонки. Очень интересный американский муравей лептоторакс дулотикус похищает куколок в гнездах некоторых видов того же рода. В строении его тела можно обнаружить частичные приспособления к рабовладению: более длинные антенны облегчают муравью ориентацию, когда он несет куколку, прочный, укороченный стебелек брюшка и несколько более крупные размеры тела дают преимущество в драках. Поведенческий репертуар этих рабовладельцев столь же беден, как и у амазонок. Однако, если убрать из гнезда всех рабов, хозяева обнаруживают умение самостоятельно питаться и даже кормить личинок, но за кормом из гнезда не выходят, строительством не занимаются и не помогают линяющим личинкам освобождаться от шкурки. Значит, этот муравей не можетжить без рабов, но поведенческая деградация не зашла у него так далеко, как у амазонок.

Муравьи-рабовладельцы рода харпагоксенус существуют за счет различных видов лептотораксов. Европейский и канадский харпагоксенусы во время набега организуют мобилизацию движением тандемом, а разведчик американского приводит за собой группу рабовладельцев по следу. Рабы этих муравьев участвуют в «налетах» наравне с хозяевами. Челюсти харпагоксе-нусов не серпообразные, но расширены и лишены зубчиков. Край челюстей заострен, и столь эффективными щипчиками Харпагоксенусы ловко отстригают ножки и усики противников. Когда в экспериментах этих рабовладельцев лишали рабов, то наиболее способным к самостоятельной жизни оказался канадский харпагоксенус: его поведенческий репертуар восстанавливался почти полностью. А вот у американского харпагоксенуса практически все навыки, свойственные независимо живущим муравьям, необратимо утрачены.

Возможно ли в дальнейшей эволюции изменение образа жизни муравьев-рабовладельцев? Оказывается, некоторые виды переходят от рабовладения к инквилинизму. Распространенный в Европе стронгилогнатус альпинус является типичным рабовладельцем и совершает набеги на гнезда тетрамориумов. Его челюсти лишены зубчиков и заострены, но поведение не столь упрощенно, как у харпагоксенусов. Стронгилогнатусы не добывают пищу и не заботятся о потомстве, но умеют самостоятельно питаться и в некоторой степени участвуют в строительстве гнезда. В набегах их сопровождают рабы, рьяно нападающие вместе с хозяевами на гнезда своего вида. Из ограбленного муравейника они приносят не только весь расплод, включая личинок и яйца, но и оставшихся в живых молодых рабочих. Здесь, таким образом, осуществляется «порабощение» взрослых муравьев. Сходное поведение наблюдалось и у некоторых других видов стронгилогнатуса.

А вот стронгилогнатус тестацеус никогда не совершает набегов за куколками, хотя челюсти его имеют типичное для рабовладельцев строение. Дж. Лаббок, повествуя о муравьях этого вида, указывает, что «их образ жизни во многих отношениях остается до сих пор загадкой. Они тоже держат рабочих тетрамориумов в состоянии, так сказать, рабства, но как они добывают себе рабов, является все еще тайной для нас. Они сражаются, как и полиергус, но Шенк, фон Хагенс и Форель единодушно признают, что они далеко уступают тетрамориуму — виду, отличающемуся храбростью и живущему большими общинами. Однажды Форель принес гнездо тетрамориума и поместил его вблизи гнезда стронгилогнатус тестацеус, в котором были рабы тетрамориумы. Тотчас же началась битва между этими двумя общинами. Стронгилогнатусы бодро ринулись в бой, и хотя на их стороне оказалась победа в этот день, но ею они обязаны были всецело рабам; сами Стронгилогнатусы были почти все перебиты, энергия их атаки вначале смутила, по-видимому, врагов, но тем не менее, как утверждает Форель, им не удалось убить ни одного тетрамориума. Действительно, как остроумно замечает Форель, стронгилогнатусы представляют "жалкую карикатуру" полиергусов и почти немыслимо, чтоб самостоятельно они успешно могли нападать на гнездо тетрамориумов. К тому же у стронгилогнатуса рабочих сравнительно немного».[18] У этих муравьев, продолжает Лаббок, «развращающее влияние рабства пошло еще дальше и отозвалось даже на их телесной силе. Они уже неспособны брать в плен своих рабов в честном неоткрытом бою, но они все-таки сохранили подобие авторитетности и если их задеть, будут драться храбро, хотя и бесплодно».[19]

Откуда же берутся новые тетрамориумы в гнездах стронгилогнатус тестацеус? Оказывается, бок о бок с его царицей живет царица тетрамориумов, она и откладывает яйца, из которых появляются новые рабочие. Значит, эти тетрамориумы уже не рабы, а. бывший рабовладелец стронгилогнатус находится в их гнезде на положении инквилина. Его рабочие пребывают в совершенной праздности, не выполняют абсолютно никаких общественно полезных функций и даже пищу получают только непосредственно от хозяев путем трофаллаксиса. Переход от рабовладения к инквилинизму фактически не так уж сложен: достаточно сохранить жизнь царице-хозяйке и можно больше не утруждать себя добыванием чужих куколок! Но этот путь с неизбежностью ведет к утрате ставшей излишней касты рабочих. У стронгилогнатус тестацеус и некоторых других сходных с ним видов бездельников рабочих еще много, хотя они и малозаметны среди сильно превосходящих их по численности тетрамориумов. Но существуют и иные примеры.

Муравьи-рабовладельцы рода эпимирма грабят различных лептотораксов. Их самка проникает в гнездо хозяина, «душит» и убивает его царицу. Семьи редко включают более 20—30 рабовладельцев. Разведчик приводит мобилизованных рабовладельцев к найденному жилищу лептотораксов по следу. У эпимирма крауссеи в гнезде бывает лишь несколько рабочих, которые в природных условиях, вероятно, никогда не отправляются в походы за куколками. Но если в лаборатории поселить их поблизости от небольшого гнездышка лептотораксов, то эпимирмы «вспоминают» заброшенное ремесло и успешно организуют рабовладельческий набег. Можно сказать, что этот вид фактически вступил в инквилинизм, но одной ногой еще стоит в рабовладении. Наконец, вид того же рода эпимирма корейка, обитающий в Югославии и на о. Корсика, уже совершенно не имеет рабочих. Так завершается эволюция от рабовладения к инквилинизму. Интересно, что самки крауссеи и корсика, встав на путь инквилинизма, почему-то сохранили «рабовладельческую привычку» к «удушению» царицы-хозяйки в отличие от самок стронгилогнатусов-инквилинов. Поэтому самки эпимирм могут прожить «на иждивении» лептотораксов лишь два-три года, до тех пор пока все их хозяева не перемрут.

Заканчивая разговор о социальном паразитизме, стоит обратить внимание на очень интересную закономерность, подмеченную в 1909 г. К. Эмери и получившую впоследствии название «правило Эмери». Оно звучит так: «Все истинные социальные паразиты возникают в эволюции от очень близких к их хозяевам видов». Справедливость этого обобщения подтверждает накопленный наукой фактический материал. Социальные паразиты либо принадлежат к тому же роду, что и хозяева, либо происходят от него. Так, роды эпимирма и харпагоксенус, несомненно, возникли из лептотораксов, а анергатес, стронгилогнатус и телейтомирмекс — из тетрамориумов; предками полиергусов, вероятно, были какие-то формики, а род сифолиния очень близок роду мирмика. Осы и шмели узурпируют гнезда только близких к ним видов. Для австрийской осы, например, наиболее близким видом является ее хозяин — рыжая оса, а бомбус гипербореус и его хозяин — бомбус полярис относятся к одному подроду. Предполагают, что даже различные шмели-кукушки произошли от видов шмелей, очень близких к их хозяевам.

Современные знания о поведении и биологии социальных паразитов позволяют понять, что лежит в основе правила Эмери. Как мы знаем, паразит полностью включается в социальные взаимоотношения вида-хозяина, должен адекватно воспринимать его язык и уметь воспроизводить его сигналы. Вероятно, это доступно лишь достаточно сходным видам. Кроме того, проникая в гнездо близкого вида, будущий паразит скорее найдет подходящую для себя пищу, температуру, влажность и прочие условия, чем в гнезде насекомых, относящихся к далекой от него систематической группе. Все это делает возможным возникновение истинного паразитизма только между родственными видами, обитающими в похожей экологической обстановке.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СПОСОБНОСТИ И ГРУППОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ

 

 

 

 

Муравей обладает не только ощущениями, но и рассудком, разумом, памятью. Цицерон. О природе богов Я отметил, сколь счастливо, кажется, живут вместе члены одного сообщества. Высшая гармония царит повсюду. Маленький народец даже помогает друг другу при нужде или затруднении. Когда один голоден, другой кормит его. Когда один нездоров, другой помогает ему. Рабочих поменьше... переносят, нежно захватывая, их более выносливые собратья. У. Уайт. Муравьи и их обычаи

 

ГРАНИЦЫ ИНТЕЛЛЕКТА

Человекообразные обезьяны, без сомнения, больше других животных приближаются к человеку по строению тела, но, рассматривая жизнь муравьев, их общественную организацию, их обширные сообщества, тщательно устроенные жилища и дороги, их владение домашними животными, а в некоторых случаях даже и рабами, нельзя не признать, что по своей разумности они имеют полное право занимать место сразу же после человека. Дж. Лаббок. Муравьи, пчелы и осы Иначе у муравьев. У них нет ни разума, ни самосознания, и поэтому они вовсе не способны копаться в темных вопросах «откуда» и «зачем». Э. Васманн. Итоги сравнительной психологии

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть ли разум у насекомых? В течение многих столетий большинство ученых отвечало на этот вопрос положительно. В науке господствовал антропоморфизм — наделение животных человеческими свойствами. Истоком этого было обыденное сознание людей, объяснявших поступки животных, исходя из собственных мотивов и побуждений. Казалось очевидным, что насекомое может радоваться и огорчаться, любить и испытывать неприязнь, рассчитывать свои действия и строить планы, приобретать опыт и делать выводы. Тем более общественные насекомые — пчелы, термиты, муравьи — с их удивительно сложными жилищами, разведением грибов и домашнего скота и даже рабовладением. Конечно же, их поведение разумно! Примером такого натурфилософского подхода может служить первый эпиграф.

Но уже в XVI в. возникла и прямо противоположная точка зрения, впервые высказанная испанским врачом Г. Перейрой и получившая развитие в трудах известного философа Р. Декарта. Согласно этому взгляду, животное — машина, действующая чисто автоматически. Французский натуралист Ж. Бюффон в своей 36-томной «Естественной истории» (1749—1804) описывал муравьев, пчел и других общественных насекомых как механизмы, неспособные мыслить и анализировать, однотипно реагирующие на внешние стимулы. На рубеже XIX и XX вв. известный физиолог и исследователь поведения А. Бете создал на основе этих взглядов детальную теорию поведения общественных насекомых, в которой рассматривал их как «рефлекторные машины», автоматы, действующие, повинуясь только внешним стимулам, реагируя на них строго определенным образом.

Две эти крайние точки зрения долго существовали в науке, поскольку обе стороны ограничивались общими рассуждениями и не пытались опытными данными обосновать их. Только со второй половины XIX в. началась эра экспериментального изучения поведения животных. В 80-х годах в научной среде развернулась бурная дискуссия о наличии разума у общественных насекомых. Ее участники — Э. Васманн, А. Бете, Дж. Лаббок, О. Форель, К. Эмери и др. — приводили все новые и новые полученные ими фактические данные. Выяснилось, что муравьи и пчелы, как и высшие позвоночные, способны быстро обучаться и использовать приобретенные навыки в своей жизни. Но в то же время оказалось, что поведение насекомых в значительной степени определяется инстинктами, т. е. является врожденным. Было установлено, что общественные насекомые способны передавать друг другу некоторые сообщения, но не могут использовать свой «язык» как средство мышления, создавать понятия и представления.

Что же касается разумности, то одни ученые (Бете, Васманн) продолжали считать ее прерогативой человека, имеющей божественное происхождение, другие же (Форель, Эмери), придерживаясь позиций дарвинизма, утверждали, что у высших, животных, в том числе и у муравьев, являющихся вершиной эволюции насекомых, есть некоторые элементы разумной деятельности. Но убедительных доказательств своих позиций обе стороны привести не могли. Дискуссия в основном завершилась к началу XX в., хотя многие разногласия существуют в науке до сих пор.

Одно из расхождений касалось соотношения между врожденными (инстинктивными) и приобретенными формами поведения у насекомых. А. Бете и Ж. Леб, например, утверждали, что в жизни насекомых все определяется инстинктами и роль обучения незначительна, а выдающийся американский психолог и энтомолог Т. Шнейрла доказывал, что инстинктов в чистом виде не существует и все формы поведения насекомых создаются под воздействием внешней среды в течение жизни. Теперь этот спор представляет чисто исторический интерес. Развитие генетики показало, что нельзя противопоставлять врожденные и приобретенные формы поведения. Все признаки и свойства организма, в том числе и специфические особенности его поведения, имеют генетическую основу, но появляются и формируются у развивающегося организма при обязательном участии окружающих условий. Нельзя найти такую форму поведения, на которую генетические задатки, т. е. генотип животного, или, напротив, внешняя среда не оказывали бы никакого влияния.

Можно говорить только о степени обусловленности той или иной формы поведения генотипом и средой. Рассмотрим с этой точки зрения поведение общественных насекомых.

Прежде всего надо сказать, что поведение общественных насекомых, в том числе и самых высокоорганизованных, в значительно большей степени определяется наследственными факторами, чем влиянием внешней среды. Многие формы социального поведения не требуют для своего развития какого-либо обучения, передачи навыков от сородичей. Возьмем, например, соты медоносной пчелы с запечатанными куколками и поставим в пустой улей. Вскоре в нем появятся молодые пчелы. Они начнут чистить ячейки, строить новые соты, заботиться о личинках (если мы дадим им соты с яйцами), вылетать за кормом, хотя никогда не встречались со старыми и опытными особями, от которых могли бы научиться делать все это. Увидим мы в экспериментальном улье и танцы, ими пчелы будут сообщать друг другу о найденном корме. Значит, способность пчел передавать и понимать сигналы тоже инстинктивна и не приобретается в течение жизни от сородичей. Ведь нельзя же серьезно говорить о том, что пчелы учатся танцевать, сигнализировать об опасности, просить и предлагать корм, будучи еще личинками. Какой контраст с поведением человека! Мы с вами получаем практически все социальные навыки поведения и общения путем обучения и подражания другим людям. Язык человека развивается тоже только при общении со взрослыми с первых лет жизни (вспомните не выдуманного, а настоящих маугли — детей, выросших в полной изоляции и потому по уровню психического развития стоящих ниже пещерного человека!).

Эксперименты, подобные описанному, хорошо удаются и с пчелами других видов, и с муравьями. Иногда их проделывает сама природа. Например, муравьи-рабы, попавшие в гнездо рабовладельцев на стадии личинки или куколки и не общавшиеся со взрослыми насекомыми своего вида, проявляют видоспецифичное поведение во всех отношениях. Поэтому гнезда муравьев-амазонок находящиеся в рабстве бурый лесной, прыткий или песчаный муравьи строят по-разному, но в строгом соответствии со стандартами своего вида.

Когда в гнездо одного из видов безжалых пчел поместили несколько сотен коконов другого вида, то вскоре возникла колония со смешанным населением рабочих. И оказалось, что подсаженные на стадии куколок пчелы строят ячейки для провизии и соты, типичные по форме и размерам для своего вида. В результате получилось «гибридное» по структуре гнездо. Значит, строительное поведение тоже врожденное, ведь не учатся же пчелы строить на стадии личинки! В этом гнезде обнаружилось еще одно интересное явление. Пчелы, развивающиеся в ячейках большего размера, сооруженных рабочими другого вида, были крупнее, но сами возводили ячейки, типичные для своего вида и по размеру, и по форме. Вот насколько устойчив врожденный видовой стереотип строительного поведения!

Еще в одном эксперименте сот с яйцами, отложенными маткой краинской расы медоносной пчелы, поставили в улей итальянской расы. Светлоокрашенные итальянки выкормили гораздо более темных краинских пчел — возникла смешанная семья. Тогда исследователи стали наблюдать за танцами, строго фиксируя их параметры. И выяснилось, что краинские пчелы танцевали в полном соответствии с «диалектом» своей расы. А надо сказать, что краинская раса — наиболее живо танцующая среди всех исследованных рас: при одном и том же расстоянии до кормушки ее разведчицы совершают виляющий пробег на 15—20% быстрее, чем пчелы-итальянки. Звуковые сигналы дальности, издаваемые во время танца, у выкормленных итальянками краинских пчел тоже ничем не отличались от типичных для этой расы. Значит, основные параметры танца определяются наследственностью и не изменяются при выращивании личинок пчелами другой расы.

Ну, а как обстоит дело с восприятием информации, заключенной в танце? Краинским пчелам из смешанной семьи предложили кормушку, удаленную на 500 м от улья. Их танцы совершенно правильно поняли другие краинские пчелы, вскоре появившиеся на той же кормушке. Но вот итальянки ошиблись, и почти все прилетели на пустую контрольную кормушку, находившуюся в 300 м от улья. Дело в том, что на их «диалекте» темп, в котором танцевали краинские пчелы, указывает расстояние в 300, а не 500 м. Когда же танцевали итальянки, то просчет допускали краинские пчелы, но уже в большую сторону! Значит, и способность «расшифровывать» танцы врожденная и не зависит от воспитания и обучения.

Преобладание у общественных насекомых врожденных: элементов поведения, повторим, не свидетельствует, что внешняя среда и опыт не играют в их жизни никакой роли. Напротив, они оказались очень способными учениками, нисколько не хуже, чем птицы и млекопитающие. Особенно подробно исследовано обучение у медоносной пчелы. Условные рефлексы образуются у нее нередко сразу, т. е. при единственном сочетании безусловного стимула (пищи) с условным, в качестве которого могут выступать цвет, форма и расположение предметов, запахи, звуки, осязательные сигналы и даже время. Да, да, пчелы легко обучаются прилетать на кормушку в определенное время суток и помнят об этом в течение многих дней. Пчеле достаточно всего три секунды пососать сахарный сироп, чтобы запомнить цвет или запах кормушки, на которой она получила пищевое подкрепление. Ничуть не хуже образуются условные рефлексы у муравьев, ос и шмелей.

Очень хорошо обучаются муравьи, пчелы и шмели находить правильный путь в запутанных лабиринтах, причем иногда муравьи решают эту задачу столь же быстро, как и крысы, славящиеся своей сообразительностью. У муравьев удается выработать даже довольно сложные инструментальные рефлексы. В эксперименте А. Рехштайнера возле дороги малого лесного муравья был установлен аппарат, две нити которого соединялись со шторками. Если муравьи тянули первую нить, то получали в качестве вознаграждения сахарный сироп за шторкой; потягивание второй нити не поощрялось. Муравьи скоро уловили эту закономерность и дергали за первую нить свыше 60 раз в час, а за вторую — не более 20. Причем нередко за нить тянули одни муравьи, а сахарный сироп поедали другие.

Высокоорганизованные общественные насекомые значительно, быстрее обучаются, чем многие одиночные. Недаром у муравьев и пчел заметно лучше по сравнению с близкородственными, но ведущими одиночный образ жизни насекомыми развиты так называемые грибовидные тела — отделы мозга, отвечающие за высшую нервную деятельность, в том числе и за обучение. У медоносной пчелы грибовидные тела составляют примерно 1/6 объема мозга, а у муравьев рода формика — 1/3 часть. Да и сам головной мозг занимает у общественных видов гораздо большую часть от объема тела, чем у одиночных насекомых.

Во всех экспериментах по образованию условных рефлексов и обучению в лабиринте оказывается, что насекомые вовсе не одинаковы по своим способностям: среди них есть очень сообразительные и довольно тупые, но основную массу составляют середнячки. Этот факт заслуживает особого внимания, поскольку подтверждает представления о неравноценности психических качеств и склонностей насекомых, которые мы уже обсуждали в связи с вопросом о разделении труда.

Как же используют общественные насекомые свои способности к обучению в повседневной жизни? Прежде всего, конечно, при ориентации на кормовом участке и добывании пищи. Пчелы улетают от гнезда на многие километры, осы и шмели — на сотни метров. Муравьи уходят не так далеко, но передвигаются пешком, что несравненно сложнее. Для того чтобы вернуться в гнездо, нужно обладать отличной топографической памятью, знать множество ориентиров на кормовом участке и вокруг гнезда. Если улей с пчелами ночью перевезти на новое место, то утром его обитатели, вылетая за пищей, совершат несколько все расширяющихся кругов над своим жилищем и отлично запомнят все ориентиры, необходимые им для возвращения. Феноменальные способности! Очень многие люди в такой ситуации непременно заблудились бы.

Обнаружив солидный источник корма, пчела или муравей прочно удерживают в памяти это место и способны вновь найти его. Нередко насекомое «берет на заметку» множество таких «перспективных участков» и периодически посещает их в надежде на появление там пищи. Способность к образованию условных рефлексов на время позволяет пчелам прилетать к тем или иным медоносам как раз тогда, когда они начинают выделять нектар (а у разных растений это происходит в разную пору суток).

Поведение насекомых при поисках и добывании корма в основном является врожденным. Но приспособление к конкретным условиям местности, определенной пище или виду добычи, оказывается, невозможно без накопления индивидуального опыта. Теперь известно, что шмели и пчелы-новички, впервые вылетающие за кормом, ведут себя на цветках неуверенно, возятся дольше, чем опытные сборщицы, и работают, так сказать, с меньшей производительностью труда. Ловкость они приобретают довольно быстро. Но и искушенные пчелы, попадая на еще незнакомый им вид растения, затрачивают некоторое время на знакомство с устройством его цветка и освоение эффективных приемов сбора пыльцы и нектара. Как мы уже знаем, общественные пчелы в отличие от большинства одиночных насекомых не имеют узкого круга кормовых растений и берут взяток практически со всех медоносов в данной местности. Цветки растений устроены настолько разнообразно, что невозможно обладать правилами поведения, пригодными для всех видов. Поэтому пчелы от рождения владеют только основными приемами сбора нектара и пыльцы и приспосабливают их к конкретным цветкам путем тренировки и накопления опыта.

Некоторые наблюдения позволяют предполагать, что и для муравьев, по крайней мере отдельных видов, индивидуальный опыт может играть существенную роль в «овладении профессией» охотника, сборщика семян или пади, строителя, водоноса или няньки. К сожалению, пока мы практически ничего не знаем об этой стороне жизни общественных насекомых. Такие вещи гораздо легче принимать на веру или отрицать, чем доказать их существование или отсутствие. Лишь в последние годы стали появляться первые работы в этом направлении.

Я. Добржанская, наблюдая за поведением муравьев-амазонок и их рабов, выяснила, что при взаимодействии между ними важное значение имеет приобретение опыта, приспособление друг к другу. В начале лета, при первых набегах за куколками, поведение амазонок и рабов еще не скоординировано. Это и понятно, ведь и среди рабов, и среди хозяев больше всего рабочих, появившихся из куколок прошлым летом и потому неопытных. Выход колонны амазонок влечет за собой сильное возбуждение рабов, которые бестолково мечутся вокруг муравейника и становятся крайне агрессивными. Когда рабовладельцы возвращаются с добычей, возле гнезда возникает жуткая давка — многочисленные амазонки с куколками не могут сразу все войти внутрь через узкие отверстия. Рабы — бурые лесные муравьи — бросаются срочно расширять входы, чтобы постепенно пропустить в гнездо все полчище амазонок. С каждым новым походом рабы приступают к строительным работам все раньше и раньше и примерно после десятого набега начинают расширять входы сразу же, как только амазонки уйдут за куколками. Они уже не носятся беспорядочно около гнезда, проявляя бессмысленную агрессивность, а занимаются нужным делом. И когда армия рабовладельцев возвращается, все уже подготовлено к встрече и амазонки быстро и без сутолоки входят в гнездо.

Несколько иначе складываются взаимоотношения амазонок с песчаными муравьями. В этом случае рабовладельцы поначалу бросают доставленных ими куколок на муравейник, а рабы подбирают их и уносят внутрь. Отдельные рабы пытаются взять коконы непосредственно у хозяев, но те не отдают свою ношу; иногда рабы даже втаскивают в гнездо вместе с куколкой упирающуюся амазонку. С каждым набегом взаимодействия песчаных муравьев с хозяевами все более отлаживаются. И вот примерно после десятого похода почти все амазонки сразу передают куколок рабам «из рук в руки», а те уносят их в гнездо.

Ж. И. Резникова и Л. Л. Васильева изучали процесс «взросления» вышедших из куколок рабочих прыткого муравья и кровавого муравья-рабовладельца. Первый вид характеризуется несложным социальным поведением, простыми формами коммуникации, фуражиры его в основном охотятся в одиночку. Социальное поведение рабовладельца гораздо более развито: муравьи совершают организованные набеги за рабами, коллективно добывают корм, владеют разнообразными формами сигнализации. Оказалось, что прыткие муравьи почти сразу после освобождения из коконов начинают ухаживать за расплодом и уже на третий день по поведению практически не отличаются от взрослых рабочих. Рабовладельцы взрослеют медленнее. В первые дни после появления из коконов они беспомощны и нуждаются в уходе более взрослых собратьев. Вначале они даже неспособны координировать движения усиков и полностью овладевают ими только к шестому дню. Примерно с этого же срока молодые муравьи начинают самостоятельно питаться сахарным сиропом. Известно, что чем сложнее социальное поведение животных, тем более растянуто у них детство и юность, во время которых потомство приобретает индивидуальный опыт. Как это ни удивительно, но и у муравьев действуют те же закономерности. Чемпионом же по продолжительности периода взросления является, конечно, человек.

Дальнейшие эксперименты продемонстрировали, как муравьи приобретают опыт в процессе взросления. Выяснилось, что основные поведенческие реакции быстрее всего формируются у муравьев, живущих с момента выхода из коконов в материнском гнезде, несколько медленнее — у муравьев, «воспитывавшихся» в отдельных садках взрослыми рабочими, и еще медленнее — у муравьев, изолированных от старых рабочих с самого начала. В последнем случае молодые муравьи длительное время неспособны даже к трофаллаксису и не реагируют на соответствующие сигналы собратьев. Но когда молодых муравьев, содержавшихся в изоляции группами по 10 особей, регулярно «выгуливали», т. е. давали им возможность побродить по открытой площадке, встречаясь с разнообразными объектами, взросление их значительно убыстрялось по сравнению с лишенными этого моциона муравьями. Таким образом, все основные формы поведения у муравьев являются врожденными, не требуют специального обучения и определяются процессом созревания. Но созревание намного ускоряется, если молодые муравьи живут вместе со взрослыми или имеют более широкие возможности для приобретения индивидуального опыта.

Роль опыта в формировании социального поведения подчеркивают и результаты экспериментов по обучению в раннем возрасте — импринтингу. Мы уже говорили о том, что муравьи запоминают запах окружающих их рабочих и царицы в первые дни после выхода из куколок, а может быть, даже и на стадии личинки. Оказывается, и запах расплода своего вида они узнают именно в это время. Когда вышедших из куколок обыкновенных лесных муравьев итальянский энтомолог Ф. Ле Моли додержал первые две недели вместе с куколками своего вида, то они в дальнейшем хорошо их узнавали и ухаживали за ними, а куколок других видов поедали. Если же они проводили это время вместе с куколками волосистого лесного муравья, то потом считали «своим» его расплод, а куколок собственного вида пожирали. Такие же результаты были получены и в опытах с мирмиками.

Выяснилось даже, что импринтинг не только влияет на способность узнавать расплод, но и участвует в формировании стремления заботиться о потомстве. Если рабочих обыкновенного лесного муравья первые три недели их жизни содержать без расплода, то в дальнейшем они не то что не будут отдавать предпочтение своим или чужим куколкам, но и вообще перестанут заботиться о них, бросив на произвол судьбы. И вот что интересно. Если к таким муравьям подсадить опытных рабочих, которые унесут в гнездо валяющиеся на арене коконы и начнут ухаживать за ними, то нерадивые няньки через несколько дней «одумаются» и постепенно будут оказывать коконам все больше внимания. В конце концов врожденные элементы заботы о потомстве у них полностью восстановятся. Не является ли это приобретением опыта путем подражания? Или активная деятельность взрослых рабочих просто пробуждает врожденные способности молодых?

Импринтинг, вероятно, широко распространен у общественных насекомых. Если рабочие рыжей мирмики в первые дни после выхода из куколок встречаются с царицами, то позже, будучи няньками, они станут активно препятствовать развитию личинок в крылатых самок в присутствии царицы. Но если муравьи «повзрослеют», не ведая о существовании цариц, то в дальнейшем будут гораздо слабее реагировать на них в гнезде и изменять в соответствии с этим свое отношение к личинкам. Значит, у мирмик происходит импринтинг царицы. Молодые самки муравьев-амазонок, основывая новые гнезда путем временного социального паразитизма, предпочитают проникать в гнезда того вида, который содержался в их родном гнезде в качестве рабов. Наверное, они запоминают запах рабов и затем ориентируются на него в своих поисках.

Мы говорили уже о том, что коммуникация посредством танцев у медоносных пчел является врожденным поведением. Но все-таки обучение играет и здесь некоторую роль. Эксперименты ленинградской исследовательницы Н. Г. Лопатиной позволили установить, что молодые пчелы, начиная танцевать, немного занижают расстояние, а параметры их танца довольно изменчивы. Однако по мере того, как они осваивают путь к кормушке, танец их приобретает все большую устойчивость и указание расстояния становится правильнее. В дальнейшем опытные пчелы танцуют стабильно, точно сообщая о дистанции. Следовательно, пчеле необходимо некоторое время, чтобы научиться безошибочно соотносить темп своего танца с путем, который она пролетает от кормушки к улью. Сама же по себе способность танцевать, изменять темп и ориентацию танца в соответствии с расстоянием до корма и направлением полета к нему является врожденной.

Восприятие информации, сообщаемой в танцах, тоже требует опыта. Оказалось, что пчелы, которые в течение своей жизни не встречались с танцующими разведчицами, почти индифферентны и к настоящим танцам, и к модели танцующей пчелы. Они не расценивают танец как сигнал. Нужно время, чтобы пчела уловила связь между танцами и наличием корма и стала проявлять специфическое внимание к танцующим пчелам. Например, ко многим запахам молодые пчелы относятся нейтрально. Но стоит пчеле хотя бы один раз получить от танцующей разведчицы или просто сборщицы капельку нектара с определенным запахом, и она будет отныне воспринимать этот запах как сигнал о наличии пищи. Так же она будет относиться к этому запаху и на теле танцующих пчел. Конечно, способности пчел следовать за танцовщицами, оценивать темп и другие параметры их танцев и руководствоваться этими указаниями в полете к источнику корма являются врожденными. Но для того, чтобы эти способности обнаружились и были правильно использованы, необходимо обучение, приобретение опыта.

Еще более интересные результаты были получены Г. М. Длусским при изучении значения предшествующего опыта в мобилизации на пищу у рыжей мирмики. Экспериментальные группы составляли молодые, еще не занимавшиеся фуражировкой рабочие, а также царицы и расплод из одной крупной природной колонии мирмики. Группы получали равное количество корма, но были поставлены в разные условия фуражировки. В первой (контрольной) группе пищу муравьям давали в кормушках на неограниченное время. Во второй группе кормление проводили так же, но в полной темноте. В третьем варианте кормушку выставляли только на один час каждый день и муравьям приходилось поторапливаться, чтобы успеть обеспечить себя и расплод пищей. И, наконец, в четвертой и пятой группах животную пищу (куколки лазиусов или капельки бульона) равномерно распределяли по арене, так что проводить мобилизацию не имело смысла, пищу должны были собирать одиночные фуражиры; в качестве кормушки с сиропом использовали пипетку, из которой одновременно могли пить не более пяти муравьев, что делало бесполезной мобилизацию и на эту кормушку.

Через один-два месяца, когда муравьи привыкли к предложенным им режимам, провели экзамен, проследив за реакцией муравьев на кормушку, выставленную на арену при свете, т. е. как в контрольной группе. Вот тут и выяснилось, что хотя муравьи во всех группах были генетически близкородственными, но вели они себя совершенно по-разному. В контрольной группе они проводили типичную мобилизацию, обычно не пользуясь при этом пахучим следом, оставляемым разведчиком по пути в гнездо. Муравьи второй группы привыкли проводить мобилизацию в темноте и поэтому на экзамене старательно шли по проложенному разведчиком следу, повторяя все его изгибы, чего в природе мирмики не делают; нередко муравьи даже добирались до кормушки по следу без разведчика. В третьей группе поставленные в жесткие рамки по времени муравьи научились проводить мобилизацию значительно оперативнее, чем в естественных условиях. Они бурно реагировали на первый же приход разведчика, и уже через несколько минут число муравьев на кормушке достигало максимума; вторичные мобилизации муравьи обычно не практиковали, ведь они привыкли, что кормушка всегда исчезает через час. Ну и, наконец, муравьи в последних двух группах оказались абсолютно неспособными провести мобилизацию, поскольку условия их жизни не требовали такого умения. Они не воспринимали след разведчика как сигнал и плохо шли за лидером, в результате образующиеся цепочки муравьев чаще всего распадались, не достигнув кормушки.

Результаты этих экспериментов говорят о том, что мирмики и, вероятно, многие другие муравьи не имеют жестких врожденных систем мобилизации, но способны создавать их применительно к конкретным условиям обитания. Несомненно, поведение при прокладке следа, движении по следу, тактильные и прочие активирующие сигналы основаны на врожденных механизмах. Но то, как эти элементы будут сочетаться друг с другом в системе мобилизации, зависит от конкретной ситуации, определяется обучением и приобретением опыта муравьями-фуражирами. Например, след разведчика может играть очень важную или незначительную сигнальную роль. Муравьи могут бурно реагировать на активирующие сигналы разведчика или почти не замечать их, могут старательно бежать цепочкой за лидером или предпочитать индивидуальную фуражировку. Мы пока не знаем, как происходит такое обучение, каким образом формируются различные системы мобилизации. Для того чтобы это установить, нужны кропотливые исследования. Но теперь совершенно ясно, что многие коммуникативные системы у общественных насекомых достаточно подвижны, лабильны, могут перестраиваться, приспосабливаться к окружающим условиям.

Несомненно, что общественные насекомые используют способности к обучению, приобретению опыта гораздо шире, чем принято думать. Это позволяет им эффективно приноравливаться к различным изменениям среды обитания, расселяться и процветать даже в очень суровых условиях. Такая пластичность поведения — одно из преимуществ социального образа жизни по сравнению с одиночным.

Иногда на основе приобретения опыта у общественных насекомых может возникать некоторое подобие «культурных традиций» — передачи сведений из поколения в поколение. Например, у рыжих лесных муравьев сеть дорог и тропинок на территории, размещение охотничьих участков удивительно стабильны и сохраняются практически неизменными многие годы; тлей муравьи также разводят всегда на одних и тех же деревьях. Удалось установить, что эта стабильность базируется на зрительной памяти муравьев, не утрачивающейся у них в течение долгой зимы. Весной первыми из муравейника выходят самые старые фуражиры, которые помнят все ориентиры и прочие особенности участков. Они и восстанавливают дорожную сеть. Молодые муравьи, только приступающие к работам вне гнезда, постепенно осваивают территорию, запоминают ориентиры и так приобщаются к «традициям» своей колонии.

Если отловить с дороги и поверхности примыкающего к ней сектора купола всех фуражиров, то когда через несколько дней из гнезда выйдут молодые рабочие, они не смогут восстановить прежнюю дорожную сеть, поскольку не обладают необходимой информацией. Но если убрать только муравьев с дороги, оставив тех, кто находится на куполе, то муравьи во всех деталях реконструируют всю систему дорог. Оказывается, самые старые фуражиры остаток своей жизни проводят на куполе в должности так называемых наблюдателей. Они несут постоянную вахту и первыми сообщают о приближении врагов. Кроме того, они являются хранителями «общественных традиций» — информации об охотничьих угодьях, удобных для разведения тлей деревьях и системе дорог, созданной предшествующими поколениями рабочих. В экстремальных условиях, когда исчезали все фуражиры колонны, наблюдатели, покинув свои посты на куполе, выходили на территорию и помогали «новобранцам» восстановить дорожную сеть. Конечно, подобая «передача традиций» не предполагает непосредственного обучения молодых муравьев старыми, но все же свидетельствует о социальной преемственности, основанной не на биологической наследственности, а на приобретении индивидуального опыта новыми поколениями насекомых.

Ну, а как же все-таки насчет разума у общественных насекомых? Современная наука обладает несравненно большим количеством экспериментальных данных по этому вопросу, чем ученые начала XX в. Сразу нужно сказать, что огромное множество фактов подтверждает значительную ограниченность интеллектуальных способностей общественных насекомых по сравнению не только с человеком, но и с высшими позвоночными. Очень многое в поведении муравьев, пчел, ос, термитов определяется врожденными реакциями на довольно простые стимулы и не предполагает способностей к сопоставлению и анализу ситуации в целом. О каком разуме может идти речь, когда муравей выносит из гнезда на свалку живого и здорового собрата на том лишь основании, что от него пахнет, как от трупа? То, что этот «живой покойник» сопротивляется, вырывается и вновь возвращается в гнездо, его непреклонные могильщики игнорируют. Для них важен только один признак — запах, а все остальное не существует.

Разве способен рассуждать и сопоставлять факты муравей, заботливо облизывающий и снабжающий кормом личинку жука-атемелеса, которая безнаказанно пожирает муравьиный расплод? Не ближе к разумному и поведение муравьев, проявляющих «нежную привязанность» к кусочку картона, смоченному экстрактом личинок, или пчел, образующих свиту вокруг ватного тампона, пропитанного раствором кетодеценовой кислоты. Можно продолжить ряд подобных примеров, когда насекомые действуют, слепо подчиняясь одним стимулам и абсолютно не принимая в расчет все остальные. Все это показывает, что насекомые в целом не в состоянии рассуждать, сравнивать и поступать в соответствии с анализом, т. е. Разумно.

Когда в опытах Т. Шнейрлы муравьям, научившимся хорошо ориентироваться в лабиринте, предложили преодолеть его в обратном направлении, они совершенно растерялись и им пришлось изучать его заново. То же самое получилось и в экспериментах известного русского зоопсихолога В. Вагнера со шмелями. Медоносные пчелы продемонстрировали ничуть не лучшие способности. В то же время крысы, например, скоро соображают, что лабиринт прежний, и на основе опыта быстро находят в нем путь. Муравьи оказались еще более ограниченными. Когда они научились проходить через лабиринт от гнезда к кормушкеу возвращаясь обратно по прямому пути, Шнейрла предложил им вернуться в гнездо по знакомому уже лабиринту. Муравьи восприняли эту ситуацию как целиком новую и не смогли воспользоваться своей памятью о лабиринте лишь потому, что встретились с ним в иной обстановке. А ведь с точки зрения человека задача эта совсем проста, здесь не нужно даже «раскручивать» память в обратном направлении — лабиринт следовало пройти привычным курсом.

Значит, общественные насекомые не умеют использовать накопленный опыт в новой ситуации? Да, во многих случаях для них это непосильно. Но, оказывается, не всегда. В опытах Н. Г. Лопатиной пчел обучали отыскивать корм в лабораторном лабиринте, ориентируясь на свет расположенных в определенной последовательности цветных светофильтров. Затем обученным пчелам предлагали найти корм на открытом воздухе. В этой ситуации они четко избирали и входили в тот из четырех боковых коридорчиков прибора, в котором были видны через стекло кружки из бумаги такого же размера и цвета, расположенные в той же последовательности, что и светофильтры при обучении в лабиринте. Стало быть, перенос опыта в новые условия все-таки иногда возможен? Жаль, что этому интереснейшему явлению пока посвящено так мало исследований.

Здесь мы подходим к удивительнейшему факту: наиболее высокоорганизованные общественные насекомые — медоносные пчелы и муравьи, — несмотря на явное преобладание в их поведений инстинктов и интеллектуальную ограниченность, все же обладают зачатками рассудочной деятельности. Это проявляется в способности к элементарному обобщению, синтезу. В экспериментах Лопатиной пчел научили находить кормушку по запаху амилового спирта, а затем добавили еще один стимул — карточку красного цвета под кормушкой; она свидетельствовала, что кормушка пуста, хотя и пахнет амиловым спиртом. И вот после 15 безуспешных попыток найти пищу пчелы уловили значение красного цвета и не прилетали на кормушку, когда видели под ней карточку. Но если карточки не было, запах амилового спирта по-прежнему привлекал их. Еще поразительнее то, что красный цвет приобрел для этих пчел значение «условного тормоза» и в других ситуациях, в частности, когда кормушка пахла бутиловым спиртом или была иной формы и цвета. Получается, пчелы сделали элементарное обобщение: в присутствии красного цвета кормушка всегда пуста.

В других опытах удалось выработать у пчел представление о комплексе стимулов. Например, они научились выбирать кормушку с запахом октилового спирта на синем фоне, но отвергали кормушку с тем же запахом на белом фоне и кормушку без запаха на синем фоне. Сумели пчелы запомнить и различить также последовательности разных стимулов. В одном эксперименте они должны были подлетать сначала к синему экрану, затем к желтому и наконец к розовому и только тогда получали корм. Чтобы научиться делать это, пчелам потребовалось от 40 до 100 попыток, но они все-таки решили задачу!

Когда пчелы научились различать желтый и синий треугольники, опускаясь всегда на синий, где их ждала пища, экспериментаторы изменили ситуацию на обратную, положив подкрепление на желтый треугольник. Пчелам пришлось переучиваться, и вскоре они безошибочно выбирали желтый цвет. И опять перемена — подкрепление вновь на синем треугольнике. Пчелам снова надо переучиваться. Но вот что интересно: с каждым разом они делали это все быстрее и быстрее. Они как бы уловили закономерность: если кормушка пуста, значит, подкрепление ждет на соседнем столике.

Такой же способностью обладают и муравьи. А. Я. Карась и М. И. Жуковская обучали рыжую мирмику отыскивать куколку в симметричном лабиринте, она могла быть либо в правой, либо в левой его половине. Когда муравей привыкал сразу приходить, предположим, в левую половину, куколку перемещали в правую. После того как он научился поворачивать безошибочно направо, куколку опять перекладывали в левую половину, и т. д. В начале опыта муравьям требовалось большое время, чтобы научиться бежать сразу в противоположную сторону и не заглядывать в симметричную часть лабиринта. Но с каждой переменой муравьи решали задачу все быстрее. Некоторые проявили просто удивительную сообразительность: если куколки не было на привычном месте, они сразу же устремлялись в противоположную половину лабиринта. Выходит, пчелы и муравьи могут создавать представление об «альтернативной ситуации».

В экспериментах московского энтомолога Г. А. Мазохина-Поршнякова медоносные пчелы продемонстрировали поразительную способность к так называемому инвариантному опознаванию фигур и предметов. Что это означает? Пчелы сумели узнавать геометрические фигуры вне зависимости от их краски, формы, размеров, расположения в пространстве и цвета окружающего фона. Следовательно, они могут после предварительного обучения различать треугольник, квадрат или четырехугольник как таковые, т. е. как геометрические фигуры. Кто бы подумал, что пчелы столь способные геометры! В дальнейших опытах пчелы показали еще более удивительные результаты. Они, например, узнавали фигуры по признаку двуцветности вне зависимости от самих цветов и формы фигуры и даже научились «считать»: выбирали карточку с двумя темными пятнами из таких же карточек с одним или тремя пятнами, хотя форма, размеры и взаимное расположение пятен во всех повторениях опыта были различными.

Немного позже инвариантное опознавание геометрических фигур обнаружили и у кровавого муравья-рабовладельца. Выходит, что пчелы и муравьи могут создавать элементарные отвлеченные представления о треугольнике, круге, квадрате, количестве (в пределах двух-трех) цветов или объектов. На такое способны только наиболее высокоорганизованные позвоночные животные. Золотые рыбки, в частности, не узнают ту же фигуру, если она изображена иной краской или иначе повернута. Как поразительно у общественных насекомых это сочетание способности к элементарному обобщению и быстрому обучению в одних ситуациях с крайней ограниченностью и невозможностью простейшего сопоставления в других, а также с несомненным преобладанием врожденных форм поведения!

Высшим интеллектуальным достижением среди животных нередко считают использование простейших орудий. Подобное поведение в некоторых случаях наблюдали и у общественных насекомых. Рабочие североамериканских муравьев рода афеногастер, обнаружив раздавленную гусеницу, гнилую ягоду или другой источник полужидкой пищи, подбирают вокруг кусочки древесины, листьев, сухую грязь и бросают на добычу. Когда эти частицы пропитаются полужидкой кашицей, муравьи уносят их в гнездо, где тщательно облизывают и высасывают все съедобное. Употребление посторонних пористых предметов в качестве «сосудов» позволяет муравьям ускорить транспортировку корма в гнездо. В зобике муравей может принести в среднем около 0,13 мг пищи, а в «сосудах» — 1,38 мг, т. е. в 10 раз больше. Немаловажно и то, что такое поведение дает возможность «обманывать» муравьев-конкурентов. Кампонотусы, формики и другие более сильные муравьи прогоняют робких афеногастеров с добычи. И тогда их выручают примитивные «сосуды». Подкравшись к добыче, муравей бросает на нее листик или кусочек грязи и тут же ретируется. А через минуту-две тихонечко возвращается и уносит свой «сосуд» с желанной провизией в гнездо. Набрать корм в зобик в присутствии враждебных муравьев никак невозможно, а с помощью «сосудов» афеногастеры воруют корм из-под самого носа конкурентов.

Рабочие завезенного в США дернового муравья охотятся на пчел-галиктов, охраняющих входы в норки, бомбардируя их мелкими камешками. Без этого пчелу, закрывающую отверстие своей «бронированной» головой, не выманить. Муравьи собирают вокруг камешки и сбрасывают в норку на голову сторожа. Такая наглость крайне злит пчелу. Сначала она пытается прогнать муравьев, раскрывая челюсти, выставляя вперед брюшко с обнаженным жалом, но бомбардировка продолжается. Тогда потерявшая всякое терпение пчела выходит из норки, и тут на нее набрасывается целая орда муравьев, которые только этого и ждали. Теперь участь пчелы печальна. Вот как подводит пчелу невыдержанность, а муравьям помогает их «оружие»! Обитающие в пустынях Аризоны муравьи кономирма биколор аналогичным образом борются с конкурентами. Они осаждают находящиеся неподалеку гнезда медовых муравьев, муравьев-жнецов и непрерывно бросают во входы камешки, вынуждая обитателей прекратить фуражировку и забаррикадироваться в гнезде.

Конечно, орудийная деятельность муравьев очень проста, но все же представляет для нас огромный интерес. Являются ли эти действия врожденными, или муравьи обучаются им, тогда каким путем? Используют ли орудия все муравьи данного вида или лишь некоторых популяций? На эти вопросы у нас пока нет ответов. Будем надеяться, что их принесут новые исследования.

Таким образом, хотя наука обладает солидным багажом экспериментальных данных об интеллектуальных способностях общественных насекомых и об их поведении мы знаем гораздо больше, чем сто лет назад, надо признать, что наши общие, теоретические представления по этой проблеме недалеко ушли вперед. И сегодня вполне современно звучит точка зрения О. Фореля, К. Эмери и многих других ученых прошлого о том, что поведение общественных насекомых в основном инстинктивно, но у них имеются элементы разумной деятельности. Смогут ли будущие поколения ученых прибавить к этой формулировке что-нибудь существенное?

ФЕНОМЕН КОЛЛЕКТИВА

Пойди к муравью, ленивец, посмотри на действия его и будь мудрым. Нет у него ни начальника, ни приставника, ни повелителя, но он заготовляет летом хлеб свой, собирает во время жатвы пищу свою... Книга притчей Соломоновых Что же такое этот «дух улья», где он находится?.. Он безжалостно располагает здоровьем и счастьем, свободой и жизнью всех этих крылатых созданий и вдобавок с благоразумием, будто управляет самим собою с сознанием величайшего долга. М. Метерлинк. Жизнь пчел

 

 

 

 

 

 

 

 

Поведение отдельного муравья, пчелы или термита нередко может быть очень сложным, особенно, если оно связано с приобретением опыта или элементарной рассудочной деятельностью. Но все-таки наиболее интересны общественные насекомые тем, на что они способны все вместе. В большинстве случаев каждое насекомое выполняет лишь ничтожную часть общего дела, приводящего к результату вследствие суммирования усилий десятков, сотен и даже тысяч его собратьев. Благодаря коллективной деятельности насекомые строят удивительные по архитектуре гнезда, регулируют в них микроклимат, запасают пищу, зачастую специально перерабатывая и даже консервируя ее, обороняются от врагов, осваивают и охраняют от конкурентов обширные кормовые угодья, расселяются и порой мигрируют на значительные расстояния. Как организовано коллективное поведение насекомых? Как на основе интеграции действий множества отдельных особей достигается целесообразный результат? Кто управляет ими?

Из глубокой древности идет сохранившееся до наших дней представление о бесконечном трудолюбии пчел и муравьев, с готовностью жертвующих личным благополучием и отдающих все силы ради общественного блага. П. Латрейль в книге «Естественная история муравьев» ярко выразил этот традиционный взгляд: «Можно ли найти другое такое общество, члены которого обладали бы большей любовью к окружающим? Были бы более заинтересованными? Проявляли ли бы в работе столь упорное и неослабное рвение? Какой уникальный феномен!»[20] Не менее распространено и мнение об исключительно рациональной организации общества насекомых, действующих всегда согласованно, целесообразно и в соответствии с коллективными нуждами. Однако наука постепенно развенчала эти красивые мифы. Оказалось, что дело обстоит не так. Чтобы лучше понять это, приглядимся внимательней к коллективной деятельности общественных насекомых на нескольких примерах.

Вот муравьи переселяются из ставшего непригодным старого гнезда. Разведчики уже нашли подходящее место, проложили туда пахучую тропинку и провели мобилизацию в гнезде. Живой ручеек из муравьев постепенно перетекает к месту новоселья. Многие переселенцы несут яйца, личинок, куколок, молодых рабочих. Доставив груз в новое гнездо, они возвращаются за следующей ношей. Но что это? Некоторые муравьи тащат тот же груз в обратном направлении, в старый муравейник, а затем опять и опять возвращаются за личинками и куколками, только что размещенными в новом гнезде другими носильщиками, чтобы водворить их на прежнее место. Их действия явно не координируются с поведением остальных муравьев и мешают скорейшему достижению общей цели. Есть в потоке муравьев и такие, что бегают безо всякой ноши туда и обратно. Даже если принять во внимание необходимость дополнительного усиления пахучего следа, все равно количество порожних рейсов столь велико, что никак не согласуется с представлением об исключительной целесообразности происходящего. В конце концов муравьев, конечно, можно будет поздравить с новосельем: весь расплод и все взрослые окажутся в новом гнезде. Причина этого проста: муравьев, таскающих расплод в обратном направлении, немного. Но так ли уж рационально было организовано переселение?

Попробуем теперь в процессе переселения муравьев из одного лабораторного формикария в другой открыть доступ свету в новое помещение, уменьшить в нем влажность или как-нибудь иначе ухудшить «жилищно-бытовые условия». Количество муравьев, таскающих расплод в обратном направлении, сразу возрастет, и на некоторое время может установиться равновесие между числом приносимых и уносимых куколок и личинок. Если же обстановка в новом помещении окажется еще хуже и не будет устраивать многих муравьев, переселение повернет вспять и вскоре все вернутся в прежнее гнездо. Значит, все решает большинство и процесс организован по принципу плебисцита — всеобщего и равного голосования. Естественно, что из «голосования» исключены «несовершеннолетние» — расплод и молодые муравьи, которых транспортируют носильщики; царица тоже подчиняется большинству, как это и должно быть при конституционной монархии!

Аналогичным образом происходит выбор места для поселения роем медоносных пчел. Вспомним «диспут пчел-квартирмейстеров», во время которого пчелы «принимают решение большинством голосов» и перелетают туда, куда направляет их основная масса танцующих на поверхности роя разведчиц. В одном опыте М. Линдауэра семью пчел перевезли на маленький и пустынный островок в Балтийском море. Когда началось роение, экспериментаторы поставили на разных концах острова два одинаковых пустых улья. Это привело пчел в совершенное замешательство. Поскольку оба помещения были равноценными, примерно половина квартирмейстеров танцами указывала пчелам на один улей, а другая половина не менее усердно призывала их поселиться во втором. Так продолжалось три дня — и пчелы все не могли выбрать себе жилище. В конце концов рой взлетел, но разделился на две части и каждая направилась к своему улью, возглавляемая когортой неуступчивых квартирмейстеров. В естественных условиях никогда не бывает абсолютно одинаковых помещений и поэтому система «демократического выбора» пчел не испытывает затруднений.

Вернемся опять к муравьям и попытаемся выяснить, насколько рационально организовано у них, например, кормление личинок. Для этого возьмем 10 личинок и дадим им одного муравья-няньку. Взвесив личинок до опыта и, допустим, через два часа, мы узнаем, сколько корма получили они от няньки. Другой группе личинок выделим двух нянек, третьей — трех и т. д. Когда все личинки будут взвешены, выявится очень любопытная картина. Пока нянек немного (2—4), вклад каждой в кормление личинок примерно одинаков. Но когда их больше (5—7), средний привес личинок в пересчете на одного муравья становится меньше и продолжает снижаться при дальнейшем росте числа нянек. Значит, каждая нянька в среднем дает личинкам меньше пищи. Почему же так происходит?

Дело в том, что муравьи кормят личинок по методу «проб и ошибок». Рабочий заранее не знает, какая из них готова принять пищу, и определяет это во время тактильного контакта с личинкой, постукивая антеннами по ее ротовым органам. Когда нянек немного, каждая может встретить голодную личинку с большей вероятностью, чем только что накормленную, и поэтому почти любая ее попытка кормления окончится успешно. Но если нянек больше, они значительно чаще будут предлагать корм сытым личинкам, не желающим некоторое время питаться. Коэффициент полезного действия каждого муравья будет в этих условиях меньше. В результате все личинки получат необходимое им количество пищи, но сколько усилий муравьев-нянек окажется растраченным впустую! Можно ли после этого считать организацию кормления личинок у муравьев исключительно рациональной?

Эффективность рабочих уменьшается не только потому, что они напрасно дублируют друг друга, есть и иные причины. Личинки в гнезде нередко сложены кучками. Это затрудняет нянькам доступ к тем, кто находится внизу, и уменьшает продуктивность их деятельности. Недаром муравьи стараются размещать личинок в камерах гнезда как можно более равномерно. Но далеко не всегда это у них получается. Вот почему система выращивания расплода у пчел и ос, при которой каждая личинка занимает отдельную ячейку, значительно рациональнее, чем у муравьев.

Вторая причина неэффективности рабочих связана с их численностью и распределением. Если муравьев в данном месте слишком много, то они мешают друг другу, затрудняют доступ к личинкам и коэффициент их полезного действия снижается. Так происходит не только при кормлении личинок, но и в иных случаях. Например, когда муравьи роют ход, количество выкапываемой в пересчете на одного рабочего почвы максимально при 3—5 работающих. При большем количестве землекопов их индивидуальная выработка намного уменьшается, поскольку они путаются под ногами друг у друга. Получается, что реальный вклад рабочих в общественное благосостояние зависит от очень многих факторов и далеко не всегда так высок, как можно было бы предполагать.

Рассмотрим еще один пример — строительство воскового сота медоносными пчелами. Если внимательно приглядеться к происходящему, то прежде всего бросается в глаза хаотичность, беспорядочность действий отдельных пчел. Вот строительница прилепила к краю сота кусочек воска, придала ему определенную форму и отошла в сторону. Другая пчела, появившаяся на этом месте, тут же оторвала кусочек и пристроила его неподалеку. То же самое совершается и вокруг: одни строят, другие ломают и переделывают на свой лад. Пчелы действуют в полном смысле слова наперекор друг другу. Но поскольку строят они все же больше, чем разрушают, сооружение постепенно увеличивается и вот — о чудо! — перед нами великолепно изготовленный, геометрически правильный сот. Очень похожую картину строительных работ можно увидеть в гнездах ос, шмелей, термитов — любых общественных насекомых. Как же возникает порядок из хаоса?

Прежде всего из уже сказанного ясно, что в колонии общественных насекомых нет какого-либо управляющего центра, механизма, регламентирующего деятельность каждого ее члена. Если регуляция и осуществляется, как, например, в случае репродуктивного контроля царицы, то она носит исключительно общий характер и не затрагивает конкретной деятельности отдельных насекомых. Коллективное поведение формируется путем суммирования действий множества индивидуумов, т. е. является стохастическим процессом. При этом отдельные насекомые могут действовать неправильно, нерационально, вхолостую и даже во вред коллективу. Но поскольку большинство прилагает усилия в определенном направлении, при усреднении возникает целесообразный результат. Следовательно, наблюдающийся порядок является исключительно статистическим. В этом и заключается феномен коллективного поведения общественных насекомых.

Хорошей его иллюстрацией служит прокладка пахучей тропы термитами или продвижение вперед фуражировочных колонн муравьев — жнецов и кочевников. По наблюдениям Т. Шнейрлы, перемещение фуражировочного скопления эцитонов определяется двумя процессами. Во-первых, муравьи стараются покинуть участки со слишком высокой плотностью особей. Поскольку сзади по тропам подходят все новые контингенты рабочих с бивуака, фуражиры в скоплении вынуждены постепенно перемещаться вперед. Во-вторых, как только муравьи, продвигаясь, освобождают хоть какое-то пространство, его тут же заполняют рабочие из соседних участков с повышенной плотностью; этот механизм обеспечивает непрерывность, связанность фуражировочного скопления. Его фронт продвигается вперед благодаря челночным движениям множества прокладывающих следы муравьев. Хотя траектории движения особей хаотичны, фуражировочное скопление перемещается как единое целое в определенном направлении.

Вероятно, одним из первых понял суть коллективного поведения общественных насекомых создатель кибернетики Н. Винер. Согласно его идее, колония общественных насекомых состоит из элементов (особей) с простым стереотипным поведением, а сложность ее коллективной деятельности определяется связями и взаимодействиями между элементами. Но от подобного понимания еще очень далеко до настоящего объяснения. Попытаемся хотя бы немного прояснить эту проблему.

Если внимательно понаблюдать за поведением отдельных пчел или муравьев внутри гнезда, хронометрируя их деятельность за длительный период, легко убедиться в том, что более половины, а нередко и свыше двух третей всего времени насекомые заняты «ничегонеделанием» — бродят без видимой цели по гнезду или пребывают в неподвижности, как бы «отдыхают». Эта картина не очень-то согласуется с тезисом о всепоглощающем трудолюбии общественных насекомых! Но свидетельствует ли она об их лености?

До сих пор неизвестно, необходим ли насекомым отдых как средство восстановления сил и есть ли у них нечто подобное сну высших позвоночных. Поэтому трудно сказать, отдыхают ли пчелы или муравьи, когда неподвижно сидят в гнезде. Возможно, отчасти это действительно так. Но все-таки основное значение пассивного времяпрепровождения, видимо, состоит в том, что оно позволяет насекомому, не находящему применения своим силам, не тратить впустую энергию пищи, являющейся достоянием всей колонии. Поэтому, когда нет дел, в гнезде «отдыхают» и фуражиры, и строители, и рабочие других функциональных групп. Мы уже говорили о наличии в гнездах общественных насекомых так называемых резервистов — длительный период ничем не занятых рабочих. Резервисты вместе с временно неактивными насекомыми составляют запасную «армию труда», которая при потребности может быть мобилизована на те или иные работы. Но если «отдыхающих» фуражиров направляют за добычей разведчики, то внутригнездовые рабочие сами озабочены поисками себе дела.

Для этого они и бродят туда-сюда по гнезду. Эти «прогулки», которые М. Линдауэр назвал патрулированием, несмотря на внешнюю праздность, имеют определенную цель — поиски работы. Проследим за поведением отдельной пчелы в улье. В «Кастах и разделении труда» мы уже говорили о том, что пчелы в улье выполняют различные функции без какой-либо четкой последовательности. Вот пчела идет по соту, обнаружила покинутую молодой пчелой ячейку, вычистила ее, отправилась дальше. Патрулирование продолжается некоторое время. Иногда его прерывают короткие периоды «отдыха». А когда снова найдено дело, пчела ремонтирует поврежденный сот, кормит личинку, запечатывает ячейку с куколкой или запасом корма. И опять пчела патрулирует в поисках работы. Никто не сообщает пчеле, где нужна ее деятельность, никто не направляет ее в тот или иной конец улья. Она сама находит применение своим силам. Значит, патрулирование ничего общего с бездельем не имеет, а представляет собой форму организации работ у общественных насекомых.

Теперь мы можем сделать очень важный вывод. Своевременное и быстрое выполнение всех дел в гнезде общественных насекомых обеспечивается отнюдь не тем, что они детально согласуют между собой свои действия или тщательно планируют работы. Напротив, насекомые трудятся практически независимо друг от друга. Но в гнезде, как правило, существует большой избыток непрерывно отыскивающих занятие насекомых и благодаря этому все необходимые дела бывают выполнены незамедлительно. Можно сказать, что эффективное ведение хозяйства здесь, как и в капиталистических странах, обеспечивает временная или постоянная «безработица» значительной части насекомых! Можно ли назвать подобную систему наиболее рациональной? Видимо, нет. Но как бы то ни было, факт остается фактом: одним из основных принципов организации коллективного поведения у общественных насекомых являетсяизбыточность трудовых ресурсов и самостоятельный поиск рабочими задач, которые требуется выполнить. Альтернативным путем организации работ служит мобилизация, но ее используют далеко не все виды и преимущественно во внегнездовой деятельности. Таким образом, на «бирже труда» общественных насекомых существует два главных метода повышения занятости: индивидуальное и самостоятельное «трудоустройство» в той же местности и «коллективные контракты» на работу в отдаленных районах.

Мы уже неоднократно подчеркивали, что во многих случаях общественные насекомые действуют практически независимо друг от друга. Эту фундаментальную особенность их поведения впервые понял П. Гюбер. В своей книге «Исследования нравов местных муравьев» (1810), рассказывая о строительстве гнезда бурым лесным муравьем, он писал: «На основании этих наблюдений и тысячи подобных им я убедился, что каждый муравей действует независимо от своих товарищей. Первый муравей, который изобретает легкий план выполнения работы, сейчас же начинает его осуществлять; другим остается только продолжать начатое, и они решают, что им следует предпринять, на основании осмотра первых результатов работы...»[21] Однако этот глубокий вывод Гюбера, не понятый его современниками, надолго забыли. Явление было переоткрыто почти через 150 лет известным французским энтомологом П. Грассе. Он пытался отыскать пути к решению труднейшего вопроса: как удается муравьям, термитам, пчелам строить огромные и очень сложные гнезда, если каждое насекомое может внести лишь небольшой вклад в работы и не в силах даже «окинуть взглядом» все сооружение? Короче говоря, у кого находятся чертежи гнезда?

Грассе изучал строительное поведение африканских термитов родов кубитермес и макротермес в крайне простых условиях. Определенное количество термитов заключали в небольшой контейнер с почвой и наблюдали, что они будут делать. Сначала термиты в возбуждении бегали в разных направлениях, обследуя помещение, затем начали строить. Но на первом этапе в их деятельности царил полный хаос: они смачивали экскрементами комочки почвы, несли и пристраивали их кто куда сможет по всей площади контейнера, нередко один и тот же комочек несколько раз перетаскивали с места на место разные термиты. Но вот случайно термиты прилепили два-три комочка друг на друга. Это маленькое возвышение сразу же оказалось очень привлекательным для насекомых. Наталкиваясь на него, они пристраивали здесь свои комочки и быстро отправлялись за новыми порциями. Так постепенно вырос столбик. В случае, когда комочки первоначально лежали цепочкой, термиты сооружали на этом месте вал, форма которого определялась конфигурацией цепочки. Если поблизости не было подобных конструкций, термиты прекращали строительство и переходили на иные участки. Но когда по соседству шли такие же работы, строители продолжали приносить новые комочки почвы, надстраивая свой столбик или вал. Едва их высота достигала определенной величины, как поведение термитов вновь менялось. Теперь они приклеивали строительный материал не в центре столба, а ближе к краю, постепенно загибая его вершину по направлению к ближайшей колонне. Их соседи поступали точно так же. Поэтому вскоре обе изогнутые колонны соединились, образовав арку. Два соединенных соседних вала становились коридором. Мало-помалу термиты объединяли и ближайшие арки так, что возникала система тоннелей и навесов, в которых скрывались от внешнего мира маленькие строители.

86. Строительство арки термитами макротермес наталензис (по Э. Вильсону, 1971 г.).

Рабочие сооружают колонны из комочков почвы и экскрементов. Одни прилепляют строительный материал сбоку, другие прикрепляют комочки на вершине. Затем строители  начинают изгибать колонну по направлению к соседней. В результате получается арка, показанная на заднем плане.

До сих пор неизвестно, как удается слепым термитам в полной темноте совмещать концы обеих половинок арки наверху. Возможно, они ориентируются по запаху, хотя не исключено, что они руководствуются электростатическими полями, существующими вокруг тела любого насекомого. В данный момент для нас это не имеет значения. Важно уловить основной принцип организации строительства. Он заключается в том, что термиты, сообразуя свое поведение с уже построенным, продолжают работу предшественников. Каждый термит ведет себя так, будто он трудится один в соответствии со своими врожденными навыками. Но поскольку все термиты обладают одинаковыми или, по крайней мере, очень сходными наследственными программами поведения, они создают общими усилиями определенную структуру. Можно в какой-то момент убрать из контейнера всех термитов, заменив их новыми. И это ничего не изменит: новички окажутся достойными преемниками и будут в основном продолжать начатое их предшественниками.

87. Принцип стигмэргии в строительной деятельности муравьев-портных (по Дж. Садду, 1963 г.).

1 — начало сворачивания листа; 2 — все рабочие присоединились к муравью, достигшему  наибольшего успеха на вершине листа; 3 — совместное завершение работы.

Грассе назвал такой способ организации строительства принципом стигмэргии, в переводе с греческого это означает «побуждение к работе». Суть его заключается в том, что результаты работы одних насекомых могут служить стимулом для последующей деятельности других. Как показывают внимательные наблюдения за строительным поведением муравьев, ос, пчел, и у них оно основано на этом же принципе. Например, муравьи-ткачи начинают сближать и сворачивать листья сразу во многих местах. Но как только в какой-либо точке достигнут существенный успех, окружающие муравьи бросают участки, где они трудились, и присоединяются к более результативным строителям, что позволяет быстро завершить работу.

Стигмэргическая организация деятельности принципиально отличает общественные виды от одиночных. Еще Ж. Фабр установил, что поведение насекомых представляет собой цепь действий, последовательность которых жестко фиксирована. Пчела-каменщица сначала строит ячейку, затем носит в нее пыльцу и нектар, а потом откладывает яйцо. Если ей предложить уже наполненную провизией ячейку, то она не отложит яйцо сразу, а будет еще некоторое время приносить в нее излишний в данном случае корм. Возникновение социального образа жизни требует формирования поведения нового типа с нефиксированными последовательностями действий. На это обстоятельство впервые обратил внимание ученых немецкий энтомолог Г. Легеви в 1925 г. Например, уже у самых примитивных в социальном отношении пчел-галиктов каждая особь может включиться в общую работу на любом ее этапе, продолжая то, что начато другими.

Конечно, один принцип стигмэргии не в силах объяснить весь процесс строительства обширного гнезда. Для того чтобы это сделать, нужно по меньшей мере выяснить, от чего зависят правила работы, почему они неодинаковы в разных частях «стройплощадки». Ведь не всегда же термиты, например, возводят столбики и арки, в других ситуациях они ведут себя иначе. Неясно также, отчего начинается строительство именно в том, а не в ином месте, и почему оно заканчивается через некоторое время. Мы не знаем, какие особенности общественных насекомых определяют значительные различия в строении гнезд нередко даже очень близких видов. Мы не можем сказать, почему в зависимости от внешних условий муравьи, термиты и другие насекомые могут сооружать разные гнезда. В последние годы появились попытки компьютерного моделирования процессов строительства у общественных насекомых. Но это еще только начало, и ответить на поставленные выше и многие другие вопросы предстоит в будущем. Хотя дать ответ на самый первый вопрос мы уже в состоянии: чертежи будущего гнезда находятся у каждого строителя. У насекомых нет инженеров и прорабов, любое из них строит в соответствии с врожденными «чертежами», ориентируясь на то, что уже сооружено.

Стигмэргия является одним из важнейших принципов организации коллективного поведения общественных насекомых не только при строительстве, но и во многих иных формах их деятельности. Мы уже неоднократно повторяли, что общественные насекомые нередко действуют совершенно независимо друг от друга, сообразуясь с ситуацией. Именно такая деятельность и соответствует принципу стигмэргии. Насекомые кормят личинок, обрабатывают принесенную провизию, выбрасывают мусор из гнезда и занимаются многими иными делами, сообразуясь в основном с объектом своей деятельности и не нуждаясь в получении какой-либо информации непосредственно от собратьев.

Вот еще один пример. Высыпем на открытую арену муравьев вместе с расплодом. Вначале там будет царить полная неразбериха. Муравьи станут таскать личинок туда-сюда, складывая их в разных местах без всякого порядка. Но как только где-нибудь случайно появятся небольшие кучки расплода, они сразу окажутся организующими элементами, обладающими стигмэргическим действием. Муравьи начнут носить расплод в эти кучки, причем нередко одни будут притаскивать, а другие забирать личинок и куколок и транспортировать в «свою» кучку. Постепенно в результате всех этих несогласованных действий муравьи соберут весь расплод в несколько кучек. Но те, что крупнее, окажутся привлекательнее, и сюда перенесет личинок и куколок большее число муравьев. Поэтому в конце концов расплод, как правило, сосредоточится в одном месте, и муравьи успокоятся, прикрывая его своими телами.

Конечно, принцип стигмэргии далеко не всегда лежит в основе коллективного поведения общественных насекомых. Нередко в его организации ведущая роль принадлежит механизмам коммуникации, многие из которых мы уже рассматривали. Привлечение, сигнализация об опасности, мобилизация позволяют общественным насекомым действовать достаточно согласованно во имя достижения какой-либо цели. Огромное значение в управлении коллективным поведением имеет так называемая массовая коммуникация, представление о ней сформулировал в 1962 г. известный американский биолог и мирмеколог Э. Вильсон. Массовая коммуникация по сути своей коллективна и заключается в распространении внутри группы такой информации, которую не могут сообщить друг другу отдельные насекомые. Чтобы понять сущность этого явления, рассмотрим несколько примеров.

При мобилизации по следу количество прибегающих к кормушке муравьев обычно тем больше, чем обильнее и доступнее пища, когда же она иссякает, уменьшается и поток курсирующих по тропе фуражиров. Каким образом происходит подобная регуляция фуражировки? Это впервые было исследовано Вильсоном на примере огненного муравья. Рабочий, возвращающийся от кормушки в гнездо, может оставлять за собой пахучий след или не делать этого. Если пищи много и фуражир быстро наполнил зобик, то он проложит след на всем пути к гнезду. Но если он долго не мог протолкнуться к окруженной плотным кольцом муравьев кормушке или с трудом заполнил зобик, слизывая крохи сахарного сиропа, то следа не оставит и, скорее всего, больше сюда не придет. Поэтому в начальный период мобилизации, когда пищу брать легко, пахучий след усиливается, привлекая новый контингент фуражиров. Вскоре количество фуражиров становится достаточным для эксплуатации данного источника корма. Вновь появившиеся у кормушки рабочие попадают в невыгодное положение, поскольку к пище не могут проникнуть, и возвращаются в гнездо, не оставляя следа. Наступает равновесие, при котором сохраняется интенсивность следа, обеспечивающая эксплуатацию кормушки примерно постоянным числом фуражиров. По мере того как количество пищи убывает, все меньше возвращающихся муравьев оставляют за собой след, а многие прокладывают след лишь на. некоторых участках пути или сокращают длину и частоту меток феромоном. Движение по тропе становится менее оживленным и совсем прекращается по исчерпании запаса корма.

В данном случае каждый отдельный муравей ничего не сообщает собратьям. Определенная интенсивность следа создается в результате суммирования зачастую совершенно различных, реакций множества муравьев, т. е. чисто статистически. Получается, что информация о количестве и доступности корма существует и на ее основе происходит довольно точная регуляция фуражировки, хотя отдельные муравьи этой информацией не обладают и непосредственно не передают ее собратьям. У других видов муравьев в массовой коммуникации при мобилизации по следу участвуют еще тактильные активирующие сигналы: чем больше количество и доступность корма, тем интенсивнее проводят активацию новичков возвращающиеся в гнездо фуражиры.

Второй пример касается деятельности пчел, доставляющих в улей воду для разбавления меда и охлаждения сотов. Если потребности в воде возрастают, например при перегреве улья, водоносы начинают трудиться усерднее и даже мобилизуют танцами помощников. Но когда воды нужно меньше, многие особи прекращают полеты, невольно пребывая в безделье на сотах, пока их услуги вновь не понадобятся семье. Исследования М. Линдаузра показали, что поведение водоносов определяется тем, насколько легко им удается сбыть принесенную в улей воду. Если потребность велика, к возвратившемуся водоносу тут же подскакивает две-три пчелы, с жадностью забирающие у него воду. Но когда сильной «жажды» у ульевых пчел нет, водоносу приходится долго бродить по сотам в попытках пристроить принесенный груз. Оказалось, что если водоносы затрачивают на «сбыт воды» более минуты, то интенсивность их полетов начинает снижаться. Но если воду забирают максимум через сорок секунд, водоносы прилежно трудятся сами и почти каждый раз танцуют, мобилизуя других пчел себе на подмогу. Такая зависимость приводит к тому, что частота вылетов водоносов возрастает при уменьшении среднего промежутка времени от их возвращения до передачи воды ульевым пчелам.

Можно подумать, что при этом каждый водонос точно осведомлен о потребностях семьи в воде. Но нет, на деле все совсем не так и многое зависит от случая. Один водонос отдает свою ношу сразу же по прилете в улей, а другой, возвратившийся вместе с ним, долго не может избавиться от нее. Значит, первая пчела должна «подумать», что семью обуяла непомерная жажда, а вторая «решить», что вода не нужна. На самом деле не права ни та, ни эта. Информация об истинной потребности в воде, заключенная в среднем промежутке времени, необходимом водоносам для сбыта принесенной воды, не может быть достоянием отдельного насекомого. Эта информация распространяется только при взаимодействии групп насекомых, передается от ульевых пчел водоносам, тонко управляя вылетами последних. Лишь в предельных ситуациях — при очень сильном перегреве или полном отсутствии потребности в воде, когда все водоносы либо работают в максимальном темпе, либо отдыхают, можно считать, что они обладают истинной информацией о положении дел.

По такой же схеме у общественных насекомых происходит регуляция фуражировки, особенно, если речь идет о жидкой пище, передаваемой фуражирами гнездовым рабочим путем трофаллаксиса. Чем быстрее в среднем фуражиры отдают принесенную ими пищу, тем усерднее они добывают ее, тем активнее проводят мобилизацию новичков. Массовая коммуникация управляет коллективным поведением насекомых часто, но лишь в немногих случаях эти процессы хорошо изучены.

Все сказанное выше позволяет нам подчеркнуть еще одну важнейшую особенность коллективного поведения общественных насекомых. Как правило, его организация такова, что отдельное насекомое не в состоянии оценивать ход различных процессов в колонии и не имеет о них представления. Муравей, пчела или термит не могут знать, как много в их гнезде личинок, каковы запасы и потребности в пище, сколько необходимо воды или строительных материалов и т. д. Они просто реагируют на те конкретные ситуации, в которые попадают, и на те стимулы, с которыми встречаются, в соответствии с врожденными программами поведения, приобретенным в течение жизни опытом, физиологическим состоянием организма и информацией, полученной от собратьев по гнезду. Организация всех этих процессов такова, что при суммировании, усреднении нередко противоречивых, бессмысленных и нерациональных действий множества насекомых возникает вполне целесообразный результат. Отнюдь не обязательно, чтобы коллективное поведение было наиболее оптимальным с нашей точки зрения. Вспомним, так ли уж рационально устроено все в человеческом обществе? И тем не менее человечество живет. И общественные насекомые должны вести себя таким образом, чтобы этого было достаточно для выживания в процессе естественного отбора. Не более того.

Итак, наука пока располагает лишь самыми общими представлениями о принципах организации коллективного поведения общественных насекомых. В будущих исследованиях этой проблемы специалистам, несомненно, поможет теория неравновесных процессов, созданная недавно известным бельгийским физиком и математиком И. Пригожиным. Она-то и позволяет понять, как возникает порядок из хаоса. В последние годы достигнуты определенные успехи в компьютерном моделировании поведения муравьев при мобилизации по следу на основе некоторых положений этой теории. Но это еще самые первые шаги в данном направлении. Намеченный путь заманчив, хотя и нелегок. Хочется верить, что он привлечет внимание молодых, влюбленных в науку исследователей, которые смогут пройти его до конца.

НА УРОВНЕ СВЕРХОРГАНИЗМА

Колония муравьев проходит те же стадии, как и жизнь организма: она возникает, развивается и погибает. Ф. Кнауер. Муравьи

 

 

 

 

В 1911 г. вышла из печати статья В. Вилера «Колония муравьев как организм». В ней автор впервые сформулировал и отстаивал идею, получившую в дальнейшем наименование концепции суперорганизма, или сверхорганизма. Согласно этой концепции, семья, колония общественных насекомых представляет собой настоящий организм, вполне сопоставимый по составу, opганизации и основным жизненным функциям с обыкновенным организмом животного или растения.

Действительно, организм многоклеточного животного слагается из клеток, специализирующихся на выполнении определенных функций и объединяющихся для этого в ткани и органы. В сверхорганизме — колонии, где «клетками» являются насекомые, мы также находим подобную специализацию — это разделение на касты и функциональные группы. И в организме, и в сверхорганизме налажена передача информации между элементами: нервные импульсы, гормоны, вещества-метаболиты — в организме; химические, зрительные, тактильные сигналы — в колонии общественных насекомых. Именно эти механизмы коммуникации и связывают все части как организма, так и сверхорганизма в единое целое, позволяют поддерживать стабильность их основных свойств. Обе системы обладают выраженной индвидуальностью и своеобразием строения. Все знают, например, что каждый из нас уникальное творение природы, любой человек неповторим и чем-то отличается от остальных людей. Это справедливо и по отношению ко всем живым существам — организмам. Но такими же свойствами обладает и колония общественных насекомых. Специалистам известно, что каждая семья, колония муравьев, пчел, термитов отличается от других таких же по составу, численности, строению гнезда, размерам, особенностям поведения и даже по «характеру» насекомых. Сверхорганизм способен реагировать на внешние воздействия вполне целесообразно и вести себя как единое целое, т. е. так же, как и организм.

Сверхорганизм, подобно организму, сооружает убежище, добывает корм, защищается от врагов, растет и, проходя этапы «детства» и «юности», достигает «зрелости», когда становится возможным его размножение. При этом заметим, что назначение большинства насекомых — бесплодных рабочих, как и множества клеток в организме, заключается в обеспечении выращивания максимального числа плодовитых самок и самцов, аналогичных половым клеткам организма. Жизнь рабочих, как и телесных клеток, важна только постольку, поскольку она способствует продолжению рода. При необходимости рабочих, как и клетки, приносят в жертву и они гибнут для достижения этой цели.

Сверхорганизм, как и организм, является единицей естественного отбора. Семьи, колонии, которые успешнее других обеспечивают себя пищей и противостоят неблагоприятным внешним воздействиям, быстрее растут и оставляют больше потомков. Так на основе отбора семей и колоний осуществляется эволюция общественных насекомых.[22]

Размножается сверхорганизм примерно так же, как и обычный организм. Ведь закладка гнезд самками или брачными парами у термитов вполне аналогична половому размножению многоклеточных животных: самка-основательница после спаривания с самцом — это эквивалент оплодотворенной яйцеклетки. Многие водные животные — морские ежи, звезды, коралловые полипы и даже рыбы — выпускают половые клетки в воду, где и происходит оплодотворение, а затем из каждой оплодотворенной яйцеклетки развивается новый организм. Сходным образом из гнезда общественных насекомых вылетают самцы и самки, и после спаривания каждая самка основывает свое гнездо.

Да и развитие новой колонии от одной самки с постепенным возрастанием количества насекомых в ней и все большим разделением труда очень напоминает развитие нового организма из яйцеклетки путем непрерывного увеличения числа клеток, возникновения различий между ними, формирования тканей и органов. Размножение роением, отделением отводков, разделением колонии вполне аналогично бесполому размножению животных: почкованию у гидры и других полипов, развитию целого животного из части тела у червей, морских звезд.

Подобных аналогий между сверхорганизмом и организмом можно привести много. С точки зрения концепции сверхорганизма колония общественных насекомых — это почти то же самое, что и колония коралловых полипов, сифонофор или мшанок. Все это сверхорганизмы, состоящие из обычных организмов, между которыми происходит разделение функций и специализация. Вспомним, что многоклеточные организмы возникли в эволюции из одноклеточных: дочерние клетки, образующиеся при делении материнской, остались вместе и сформировали единый организм. Точно так же возникают и сверхорганизмы: потомки самки-основательницы (или, например, дочерние коралловые полипы) остаются вместе с ней в колонии. Можно представить себе иерархическую систему из трех уровней организации: одноклеточный организм — многоклеточный организм — сверхорганизм. На каждом следующем уровне организмы состоят из элементов, которые самостоятельно существуют на предшествующем уровне (организмы первого уровня — клетки сложены неживыми элементами — молекулами).

В первой половине XX в. многие ученые поддерживали и развивали концепцию сверхорганизма и очень увлекались поиском все новых аналогий между колонией насекомых и организмом животного или растения. Постепенно, однако, отношение к этой концепции начало меняться. Прежде всего стала ясной ошибочность утверждения Вилера, что колония животных именно организм, а не просто аналог индивида. На самом деле это системы двух разных уровней организации. Сверхорганизм сам образован из организмов и никак не может быть эквивалентом своих составных частей. Это противоречило бы современным представлениям об устройстве природы. Мы всегда должны помнить, что за множеством далеко идущих аналогий в организации и жизнедеятельности организма и сверхорганизма может скрываться совершенно иная суть явлений и процессов, глубоко различных по происхождению и организации.

К тому же помимо аналогий мы при внимательном анализе находим и множество существеннейших различий между сверхорганизмом и организмом. Наиболее важные из них связаны с генетикой. В организме все клетки в норме имеют одинаковый набор генов, т. е. генетически идентичны, поскольку происходят от одной яйцеклетки, многократно разделившейся бесполым путем. А вот в колонии общественных насекомых каждый ее член генетически уникален, обладает собственным генотипом, отличающим его от собратьев, поскольку появляется на свет в результате полового размножения. При моногинии все рабочие — сестры, а при полигинии могут быть менее родственными друг другу. Кстати, колонии кораллов, мшанок и сифонофор в этом отношении гораздо ближе к настоящим организмам. Ведь они образуются путем бесполого размножения, и все их члены генетически идентичны.

Сверхорганизм в отличие от организма состоит из особей, по крайней мере, двух (а может быть, и более) генетически различных поколений — материнского и дочернего. Рабочие в колонии общественных насекомых нередко могут оставлять потомство, причем оно появляется на свет в результате полового процесса и значительно отличается по генетическим свойствам от потомства царицы. Все это оказывается чрезвычайно важным при анализе происхождения и эволюции социального поведения насекомых.

Во второй половине XX в. всеобщее увлечение концепцией сверхорганизма сменилось другой крайностью — ее почти полным забвением. Но перегибы в науке вредны! И постепенно в научном сообществе восторжествовало более здравое отношение к концепции. Стало ясно, что во многих случаях она может быть полезной. Например, при изучении экологии общественных насекомых и их связей с другими компонентами экосистем удобно рассматривать колонии как сверхорганизмы. При этом в экологических взаимоотношениях с прочими животными и растениями они во многом эквивалентны обычным организмам. Мы можем легко представить себе семью медоносных пчел, ос, колонию муравьев как своеобразный организм, обитающий в построенном им гнезде, но добывающий корм на большой территории вокруг, посылая за ним составляющих его насекомых. Этакое огромное животное, некое подобие морской лилии или актинии, вылавливающей из окружающей воды добычу щупальцами, либо одноклеточной корненожки, выпускающей во все стороны ложные ножки — псевдоподии! При исследовании потребления питательных веществ, процессов почвообразования, участия в пищевых цепях и круговороте вещества понятие о колониях общественных насекомых как о сверхорганизмах очень продуктивно.

Концепция сверхорганизма может пригодиться и при изучении развития насекомых разных каст, разделения функций между ними, сохранения целостности и единства колонии. Ведь все эти процессы во многом сходны с тем, что мы наблюдаем в обычном организме. Как и организм, представляющий собой нечто большее, чем сумму клеток, колония не просто совокупность насекомых. Ее члены связаны многочисленными взаимодействиями, зависят друг от друга, и это придает колонии как организованному целому совершенно новые свойства, которыми не обладают составляющие ее насекомые. Мы уже рассматривали примеры возникновения новых свойств при объединении насекомых в «Феномене коллектива», обсуждали способы коммуникации, пути распределения пищи, механизмы регуляции развития и другие формы взаимозависимости общественных насекомых. Теперь же остановимся на так называемом эффекте группы, т. е. влиянии присутствия особей своего вида на физиологическое состояние и поведение отдельного насекомого.

Оказывается, подобные взаимодействия нередко значительны. Многие формы поведения могут проявляться только при определенной минимальной численности группы насекомых. Так, для того чтобы пчелы начали сооружать сот, их должно быть не менее 50, если среди них есть матка, а при ее отсутствии строительство развернется только при наличии 10 тыс. рабочих. Образование роя возможно, когда пчел не менее 200. Изолированное общественное насекомое зачастую ведет себя совершенно иначе, чем в группе. Пчелы и муравьи, например, в одиночестве становятся неагрессивными и даже не реагируют на феромоны тревоги. Для проявления нормальных оборонительных реакций тоже необходима минимальная численность группы. Недаром О. Форель еще в 1874 г. писал: «Всякий обитатель большого муравейника значительно смелее своего такого же собрата из маленького муравейника. Всякий муравей пойдет десять раз на смерть, если он окружен товарищами, и, напротив, будет выказывать чрезвычайную робость, избегая малейшей опасности даже перед самым слабым противником, если он находится в каких-нибудь тридцати шагах от своего гнезда»[23]. Объединение насекомых в группу стимулирует многие физиологические процессы. У рабочих муравьев и шмелей, если их содержать хотя бы небольшими группами, в отсутствие подавляющего влияния царицы яичники развиваются значительно скорее, чем у изолированных насекомых, к тому же во втором случае это происходит лишь у немногих особей. А находящиеся в «одиночном заключении» медоносные пчелы вообще не откладывают яиц, хотя обеспечены всем необходимым. Самки-основательницы черного садового муравья начинают откладывать яйца на третий-четвертый день, если они живут поодиночке, и в первый же день при содержании группами по две, три или пять. Самки в группах быстрее, чем одиночки, выращивают первых рабочих и меньше при этом теряют в весе. Но при объединении основательниц возникают и отрицательные эффекты: каждая самка в группе откладывает меньше яиц и среди них выше доля кормовых. Хотя это, вероятно, связано не с эффектом группы, а с иерархией доминирования между самками и подавлением плодовитости низкоранговых членов группы.

Эффект группы проявляется и в социальных взаимоотношениях. При увеличении числа муравьев, термитов, пчел в группе они чаще вступают в трофаллаксис, кормят личинок, усерднее занимаются строительством и другой деятельностью. Еще в начале XX в. русский зоолог В. Караваев установил, что муравьи, когда их не более 10 в формикарии, слабо реагируют на освещение, тогда как в группах с численностью 50—100 они тут же приступают к эвакуации личинок из освещенной камеры в темную. В 1937 г. китайский энтомолог Чи Занчен обнаружил эффект группы при строительстве у японского кампонотуса. Посаженные по одному в баночки с песком рабочие «раскачивались» два-три часа и за шесть часов выкапывали очень немного песка. Но в группах по двое и по трое они принимались за дело уже через полчаса и иногда увеличивали производительность труда более чем в 3000 раз! Кстати, среди муравьев были и ретивые землекопы-«трудяги», и «лодыри». Так вот, если их сажали вместе, то «трудягам» в некоторой степени удавалось «перевоспитать» ленивых муравьев и те тоже брались рыть песок.

В дальнейшем было установлено, что не всегда производительность труда при группировке повышается. Так случается, как правило, только в группах старых рабочих. Молодые внутригнездовые рабочие склонны собираться по нескольку вместе и столь долго заниматься взаимным туалетом, что для работы времени почти не остается. Кроме того, производительность труда зависит от размера садка и числа муравьев: в небольшом сосуде или же когда рабочих слишком много, они тратят много времени на контакты друг с другом, а в процессе работы мешают своим товарищам, что снижает эффективность их совместной деятельности.

Эффект группы зачастую обусловлен простым присутствием других насекомых своего вида, и для его проявления необязательны контакты между членами группы. Вероятно, насекомые узнают о наличии собратьев в основном по запаху. Когда муравьев формика йессензис разделили непрозрачной сеткой, они продолжали стимулировать друг друга к рытью почвы, а разграниченные стеклом вели себя так, будто находятся в одиночестве. Возможно, при рытье из-за движений челюстей мандибулярные железы выделяют свой секрет, он и оказывает на муравьев группы стимулирующее действие. В экспериментах с рабочими лазиуса они, отделенные от большой группы муравьев своего гнезда сеткой, значительно чаще кормили личинок, чем оказавшиеся за стеклом.

В опытах автора с самками-основательницами черного садового муравья им предоставляли различные «жилищно-бытовые» условия. Каждая самка в первом варианте получала «отдельную квартиру» — прикрытую стеклом гипсовую камеру 10X15 мм, высотой 10 мм. Во втором варианте самки жили в «коммунальных квартирах» — камерах 20X30 мм той же высоты, разделенных пластиковыми перегородками на четыре одинаковые «комнаты», в каждой из которых обитала одна «квартиросъемщица». Площадь и объем «комнат» были точно такими же, как и «отдельных квартир». Но жильцы «коммуналок» могли ощущать присутствие соседей по запаху, проникавшему сквозь тонкие щели над и под перегородками, а также, возможно, по сотрясению перегородок. Оказалось, что эффект группы полностью обнаружился в «коммунальных квартирах». Там быстрее, чем в «отдельных квартирах», появились первые яйца и их в сумме было гораздо больше, а за 40 дней опыта не погибла ни одна самка. Среди обитательниц «отдельных квартир» 40% до конца эксперимента не отложило яиц и половина из них умерла.

Значит, для возникновения эффекта группы и в этом случае нет необходимости в контактах между самками, достаточно лишь восприятия присутствия других особей на расстоянии.

Эффект группы ярче всего проявляется, конечно, у наиболее высокоорганизованных эусоциальных видов. В изоляции от собратьев муравей, пчела или термит не только ведет себя совершенно иначе, но и нередко не выживает. Взаимозависимость отдельных насекомых, составляющих сверхорганизм, у этих видов столь же велика, как и клеток обычного организма.

Колония общественных насекомых, как и организм, является системой, перерабатывающей добываемую во внешней среде пищу в те специфические вещества, из которых построена сама, чтобы обеспечить свой рост, достичь необходимой для размножения величины и оставить возможно больше плодовитых потомков. Естественный отбор, которому подвергаются семьи и колонии общественных насекомых, способствует успешному решению этой задачи, совершенствуя стратегии роста и размножения у разных видов.

Для галиктов, шмелей, очень многих ос и других насекомых с ограниченным циклом развития колонии характерен взрывной тип роста численности. При этом сначала быстро нарастает количество рабочих, затем колония переключается на выращивание плодовитых насекомых, затрачивая на них все доступные ей ресурсы, и наконец распадается по мере гибели рабочих. При осциллирующем ростевначале тоже быстро увеличивается количество рабочих, а затем колония вступает в стационарное состояние, т. е. численность рабочих подвержена довольно правильным циклическим колебаниям, которые могут быть вызваны двумя причинами. У большинства муравьев и термитов число рабочих немного уменьшается в период выращивания крылатых, поскольку оно поглощает значительную часть ресурсов колонии и на появление новых рабочих их остается мало. После вылета самцов и самок количество рабочих постепенно увеличивается вплоть до нового сезона размножения. У медоносных и безжалых пчел, многих ос, размножающихся роением, у муравьев и термитов, образующих новые гнезда путем отделения отводков или делением материнской колонии примерно пополам, колебания численности вызваны потерей части рабочих (иногда свыше 50%), уходящих в отводок или улетающих с роем.

Для того чтобы число рабочих увеличивалось, вновь появляющихся насекомых должно быть больше, чем погибших за то же время. Продолжительность жизни и смертность рабочих неодинаковы у разных видов. Рабочие обыкновенной осы в среднем живут около девяти дней, а смертность среди них достигает 10% в сутки. Количество рабочих в гнезде может к концу лета превысить 2 тыс., но для этого осы выращивают в сумме более 10 тыс. рабочих. У лесной осы смертность рабочих меньше и они живут в среднем 14 дней, однако цикл развития вида значительно короче, чем у обыкновенной осы. Поэтому максимальное число рабочих в гнезде составляет 150—200, а всего их выращивают 300—350. Средняя продолжительность жизни рабочих полевого шмеля около 25 дней при смертности 4% в сутки. Смертность медоносных пчел летом примерно 3% в день. В колонии фараонова муравья ежедневно погибает около 2% рабочих, а у муравья-кочевника эцитон хаматум приблизительно 1 %.

Что определяет максимально возможную величину колонии общественных насекомых? Прежде всего, конечно, продуктивность царицы. Чем больше она откладывает яиц, тем больше новых рабочих может быть в гнезде. Поэтому при развитии колонии она сначала растет быстро, но со временем рост постепенно замедляется и совсем прекращается, когда количество появляющихся за определенный промежуток рабочих уравнивается с числом погибающих. Продуктивность царицы, как правило, сильно повышается при увеличении количества рабочих в гнезде, что задерживает остановку роста колонии и позволяет ей достигнуть предельных размеров. Следует учитывать, что гибнут не только взрослые насекомые, но и яйца, личинки, куколки. У полевого шмеля, например, личинки появляются из 71% яиц, 73% личинок доживает до стадии куколки и из 90% куколок выходят рабочие, т. е. лишь 47% яиц развивается во взрослых насекомых. Для рыжей мирмики эти цифры соответственно 50, 74 и 89%, т. е. у нее рабочие муравьи развиваются в среднем из 33% отложенных яиц. Гибнут личинки чаще всего при очередной линьке.

Высокая смертность части расплода связана, конечно, с пониженной жизнеспособностью отдельных яиц, личинок, куколок, но, кроме того, зависит от обеспеченности колонии пищей. Царицы многих видов откладывают больше яиц, чем можно вырастить личинок при наличных ресурсах. Когда не хватает провизии, рабочие-няньки уничтожают часть яиц или личинок. При этом они оставляют личинок покрупнее, на выкармливание которых нужно уже немного пищи, и поедают мелких и слабых, выделяющих, вероятно, меньше специфических феромонов. Муравьи в случае возникновения «продовольственной проблемы», как уже говорилось, нередко просто не кормят мелких личинок, а те не растут, ожидая лучших времен, или же впадают в диапаузу и остаются зимовать, чтобы продолжить развитие следующим летом. Все это позволяет «подгонять» количество выращиваемых личинок под доступные пищевые ресурсы и увеличивать скорость «оборота капитала», т. е. вкладывать усилия и корм таким образом, чтобы скорее получать новых рабочих, которые сами станут выращивать личинок и добывать пищу.

Итак, максимально возможный размер колонии зависит от продуктивности царицы, выживаемости расплода и взрослых насекомых. Эту предельную величину можно повысить, например, совершенствуя стратегию добывания корма, используя более эффективные формы мобилизации, коллективную охоту, вторичное деление территории и т. д. Можно улучшить и эффективность выращивания личинок. Наибольших результатов в этом направлении добились, вероятно, медоносные пчелы, у которых из 85% отложенных яиц развиваются взрослые рабочие. Наконец, третий путь заключается в повышении продуктивности единственной царицы или увеличении их числа. Полигиния в принципе позволяет колонии достичь огромных размеров. Но по мере возрастания численности рабочих уменьшается их эффективность, во-первых, потому, что скученность приводит к столкновениям и взаимным помехам в деятельности, а во-вторых, из-за того, что рабочие вынуждены отправляться все дальше от гнезда за пищей для приумножающегося населения. Одним выходом из этого положения является уменьшение численности насекомых в колонии путем роения, отделения отводков, а вторым — возникновение полидомности, федераций и других развитых форм социальной структуры, которые мы уже рассматривали.

Переход к размножению, т. е. созревание колонии общественных насекомых, совпадает с тем моментом, когда численность рабочих достигает такой величины, что царица или царицы уже не в силах эффективно сдерживать выращивание плодовитых самок и подавлять плодовитость всех рабочих. В это время многие рабочие, правда, далеко не у всех видов, откладывают яйца, из которых появляются самцы.

Рост и размножение организма и колонии общественных насекомых, или сверхорганизма, как мы видим, могут быть описаны в сходных понятиях. И тот и другая являются объектами изучения общей теории систем. В последние 10—15 лет достигнуты серьезные успехи в математическом и компьютерном моделировании процессов роста, развития и размножения колоний ос, шмелей, пчел, муравьев.

Очень интересно также сравнение способностей организма и сверхорганизма к поддержанию своей устойчивости. Известно, что в организме существуют сложные физиологические механизмы, направленные на стабилизацию химического состава крови и лимфы, кровяного давления, температуры тела и других параметров внутренней среды. Процесс поддержания постоянства всех этих параметров в организме называется гомеостазом. У общественных насекомых есть аналогичное явление — социальный гомеостаз. Он выражается прежде всего в поддержании неизменных численных соотношений между насекомыми разных каст, между взрослыми рабочими и личинками. Конечно, это возможно в стабильных условиях, когда колония достигла стационарного состояния. Мы уже говорили о том, что доля солдат среди всех насекомых бесплодной касты у термитов и муравьев величина довольно постоянная, и обсуждали механизмы, которые ее регулируют. В природных колониях рыжей мирмики весной отношение количества рабочих к числу личинок в среднем составляет 0,88. Лабораторные эксперименты показали, что эффективность выкармливания личинок максимальна, когда на 50 личинок приходится 42 рабочих, т. е. при соотношении рабочих и личинок 0,84, которое очень близко к величине, наблюдающейся в природе. Значит, в естественных условиях производительность труда рабочих близка к максимальной, а гомеостатические механизмы (какие — мы пока не знаем) поддерживают оптимальные соотношения между численностью рабочих и личинок.

У моногинных видов существуют те или иные способы сохранения моногинности: агрессивность царицы или рабочих к лишним плодовитым самкам, феромоны, препятствующие развитию новых цариц, роение или почкование и т. д. А для полигинных колоний характерны определенные численные соотношения между царицами и рабочими. В частности, у рыжей мирмики на одну царицу приходится в среднем 76 рабочих.

Если кормить термитов пищей с малым содержанием азота, то они прибегнут к каннибализму и будут поедать часть личинок и взрослых собратьев, в тканях которых азота достаточно. Конечно, это временная мера, которая дает термитам возможность продержаться без поступления азота извне. Точно так же при голодании муравьи поедают яйца, личинок и даже куколок. Эти гомеостатические механизмы сверхорганизма напоминают то, что происходит в обычном организме. Например, при недостатке пищи используются резервные жировые запасы, а потом и другие ткани; если не хватает кальция, организм добывает его из собственных костей. Многие термиты съедают оставшихся крылатых после окончания благоприятного для вылета сезона. То же самое наблюдается у животных, когда рассасываются их половые клетки, не использованные во время брачного периода.

Можно привести и другие примеры социального гомеостаза. Пожалуй, больше всего мы знаем о регулировании микроклимата и иных параметров среды в гнездах общественных насекомых.

Самые примитивные общественные насекомые неспособны активно изменять физические условия в гнездах и полностью зависят от внешней среды. В жилище пчел-галиктов температура и влажность воздуха такие же, как и в норке, вырытой поблизости одиночной пчелой. Единственное, что могут делать галикты, это выбирать для гнездования участки, которые достаточно, но не чрезмерно прогреваются солнцем и имеют подходящую влажность почвы (только некоторые виды умеют вентилировать свои норки крыльями). По сути, так же поступают аллодапиновые пчелы, стеногастрины и другие примитивные осы и даже муравьи и термиты некрупных семей, сооружающие подземные гнезда. Но большинство видов общественных насекомых способно в той или иной мере регулировать микроклимат своих жилищ и в первую очередь температуру. Для этого они используют два принципа. Долговременная регуляция основана на устройстве самого гнезда, его теплоизолирующих свойствах, возможностях вентиляции и, конечно, на выборе для строительства наиболее подходящего участка. Кратковременные регулирующие механизмы реализуются через поведение насекомых, способных либо переносить расплод в оптимальные в данный момент по микроклимату зоны гнезда, либо активно изменять в нем температуру, влажность и газовый состав воздуха.

Осы-полисты, несмотря на невысокую численность рабочих, довольно эффективно регулируют температуру. Они строят гнезда в хорошо прогреваемых местах, поскольку для развития их личинок благоприятна температура около 34—35°С. Но в жаркий летний день сот может перегреться. Как только его температура достигает 35°С, осы начинают быстро махать крыльями, обдувая и охлаждая сот воздухом. Чем больше приток тепла к гнезду, тем интенсивнее эта вентиляция. Но при сильном перегреве ее уже недостаточно. И тогда осы приносят воду и распределяют капельки по соту. Вода при активном обдувании сота вмиг испаряется и охлаждает его. В результате осам удается в течение всего солнечного дня поддерживать на соте температуру не ниже 34 и не выше 37,5°С, что позволяет расплоду успешно развиваться. Разумеется, ночью и в прохладные дни температура гнезда опускается значительно ниже оптимума, ведь осы не могут его согревать. Интересно, что во время дождя, когда на сот попадает вода, полисты резко изменяют поведение. Только что они приносили в гнездо воду, чтобы защитить его от полуденной жары. Но вот грянул гром и забарабанили первые капли грозового ливня. И в жилище полистов «объявляется аврал», ведь дождь может намочить осиную бумагу и гнездо разрушится. Поэтому все осы дружно борются с «наводнением». Обнаружив каплю воды на соте, оса тут же выпивает ее, а затем, свесившись вниз с сота, выплевывает ее из зобика. Только так им удается спасти свое жилище. Некоторые полибии в дождь сидят на открытом соте, свесив брюшки вниз, и вода стекает по их телам и крыльям.

У ос, строящих гнезда с теплоизолирующей оболочкой, терморегуляция гораздо совершеннее. Эти осы умеют не только охлаждать жилище посредством вентиляции и разбрызгивания воды по сотам, но и согревать его теплом собственных тел. Любое насекомое в процессе жизнедеятельности выделяет тепло (оно называется метаболическим), но его так мало, что насекомые являются холоднокровными животными. Интенсивное сокращение мышц дает значительно больше тепла. Поэтому в полете многие насекомые благодаря работе мощной крыловой мускулатуры становятся по существу теплокровными. Например, температура груди летящего шмеля достигает 35—37°С даже при температуре воздуха всего 10—15°С. Общественные насекомые научились коллективно использовать метаболическое тепло для обогрева гнезда, и многие высокоорганизованные их виды на уровне сверхорганизма являются по-настоящему «теплокровными». Это позволяет им содержать расплод в стабильных условиях, что увеличивает выживаемость потомства. Кроме того, повышенная температура ускоряет развитие яиц, личинок, куколок, а следовательно, и рост всей колонии. Но «теплокровность» имеет место только в гнезде. Покидая его, насекомое вновь становится холоднокровным (это не относится к шмелям).

«Теплокровность» семьи обыкновенной осы еще не совсем совершенна. Температура в жилище этих насекомых в некоторой степени зависит от погоды. Когда наружная температура опускается до 9—10°С, в гнезде она остается выше 26°С. В жаркую погоду соты никогда не перегреваются выше 34°С даже при внешней температуре воздуха до 40°С. Среднесуточная температура окружающего гнездо воздуха в течение всего северного лета не превышает 18—20°С, в то время как на сотах она в среднем составляет 30—32°С, обеспечивая оптимальные условия для развития расплода.

Примечательно, что даже самка-основательница веспин способна согревать гнездо вскоре после его постройки. Свернувшись «калачиком» вокруг стебелька сота под защитой оболочки и попеременно втягивая и растягивая брюшко для усиления дыхания, она выделяет тепло и повышает температуру в гнезде в среднем на 1°С по сравнению с окружающей. Когда появляются личинки, благодаря их метаболическому теплу температура в гнезде становится уже на 4°С выше.

Шмели и многие безжалые пчелы тоже используют метаболическое тепло для согревания гнезд, а вентиляцию крыльями — для охлаждения. Но понижать температуру путем испарения воды они не умеют. Безжалые пчелы, живущие некрупными семьями, не могут регулировать микроклимат и довольствуются тем, что выбирают для поселения наиболее подходящие места. Другие же виды, гнезда которых окружены толстой оболочкой или иными теплоизолирующими материалами, способны поддерживать в них температуру 33—36°С даже при похолоданиях до 8—10°С. Это позволило отдельным из них заселить в Южной Америке районы с морозными зимами. В жаркие дни пчелы усиленно вентилируют жилище крыльями, создавая громкий шум. Иногда они даже проделывают в оболочке гнезда дополнительное отверстие напротив входа, чтобы обеспечить воздухообмен.

Приуроченные в основном к странам с умеренным и даже холодным климатом шмели прежде всего, конечно, сталкиваются с необходимостью обогрева гнезд. Этому способствует гнездование в почве, дуплах и использование значительных количеств утепляющих материалов. Рабочие шмели обогревают личиночники и коконы, плотно прижимаясь к ним всем телом и совершая быстрые дыхательные движения брюшком. Даже одиночная самка-основательница может путем такого «насиживания» повысить температуру личиночника более чем на 5°С. На личиночнике постепенно образуется канавка, в которую плотно входит тело самки. В крупном же гнезде, где рабочих много, терморегуляция приближается к почти идеальной «теплокровности». Например, при наблюдениях за большой семьей полевого шмеля было установлено, что температура в ее жилище поддерживалась на уровне 30°С с колебаниями в обе стороны на полградуса и очень мало зависела от наружной температуры. Открытые соты гигантской и карликовой пчел почти постоянно покрыты плотным «одеялом» из двух-трех, а иногда и более слоев рабочих, защищающих расплод от солнечных лучей, капель дождя и способствующих сохранению тепла. В жаркое время пчелы охлаждают сот, вибрируя крыльями и разбрызгивая по нему воду, а при похолодании сбиваются в кучу и усиливают выделение тепла. Это позволяет им поддерживать на соте температуру 30—31°С у гигантской и 33—37°С у карликовой пчелы.

Наиболее совершенной терморегуляцией среди летающих общественных насекомых обладают, конечно, обыкновенная и индийская медоносные пчелы. С ранней весны до осени они поддерживают на сотах температуру от 34,5 до 35,5°С, как в очень точном термостате! Каждая пчела выделяет в среднем около 0,4 Дж метаболического тепла в минуту, а вся семья — больше 10 кДж. Этого вполне достаточно в теплую погоду. При похолоданиях пчелы усиливают теплопродукцию, вибрируя крыловой мускулатурой. В это время, приложив ухо к улью, можно услышать равномерное и довольно громкое гудение. Сохранению тепла в гнезде способствует его конструкция: дупло обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, а пчелы тщательно заклеивают прополисом все трещины и щели, сужают вход, сводя потери тепла к минимуму. Зимой пчелы сбиваются в шарообразный клубок, что позволяет им расходовать еще меньше тепла и поддерживать в центре клуба температуру выше 20°С.

Пчелы почти постоянно вентилируют свое жилище. Возле летка и снаружи, и внутри гнезда стоят пчелы, быстро машущие крыльями. У одного края летка они обычно обращены головами к нему, а у другого — от него. Поэтому возникает правильный ток воздуха: он входит в леток, омывает соты и выходит с противоположной стороны летка. Поддержанию этого круговорота способствуют и вентилирующие пчелы на сотах. Такое проветривание нужно не только для охлаждения улья, но и для удаления образующейся там углекислоты и пополнения запасов кислорода. Кроме того, при вентиляции улей освобождается от воды, испаряющейся при приготовлении меда из нектара.

88. Охлаждение улья за счет испарения воды у медоносной пчелы (по М. Линдауэру, 1961 г.). При перегреве рабочие подвешивают на стенки ячеек маленькие капельки воды.

Когда становится слишком жарко, пчелы, продолжая вентилировать свое жилище, начинают распределять по сотам капельки воды. Обычно они подвешивают их внутри пустых ячеек, а также ячеек с яйцами или маленькими личинками, реже капли помещают между крышечками запечатанных ячеек. До тех пор пока пчелы имеют свободный доступ к воде, они способны поддерживать в улье нормальную температуру, несмотря на любую жару. В опыте, проведенном на юге Италии, улей с пчелами поставили в полдень на раскаленную солнцем бетонированную площадку, температура поверхности которой достигала 70°С. И что же? Температура в улье ничуть не изменилась и в течение нескольких часов, пока длился опыт, оставалась 35°С! Вереницы пчел-водоносов летали при этом из улья к находящемуся неподалеку фонтану, и доставляемая ими вода позволила семье пчел выдержать сверхэкстремальные условия.

Муравьи и термиты лишены возможности вентилировать жилища крыльями, но метаболическое тепло выделяют, как и все животные. Терморегуляция в их гнездах осуществляется иначе, чем у пчел и ос. Большинство видов муравьев умело использует для этих целей градиент температуры, создающийся в их гнездовых холмиках, или помещает расплод под камнями, играющими роль аккумуляторов солнечного тепла. Только благодаря этому муравьи способны процветать в странах с умеренным климатом, хотя, как правило, для их нормального развития требуется температура не ниже 25°С. Некоторые муравьи смогли проникнуть даже в районы Крайнего Севера, где всегда поселяются на хорошо прогреваемых солнцем участках и строят гнезда так, чтобы максимально использовать достигающую их поверхности солнечную радиацию. А вот в густых лесах умеренной зоны и горных тропических лесах очень мало видов муравьев, и они живут там всегда на прогалинах или полянах, согреваемых солнечными лучами.

Лишь немногие виды муравьев достигают такой численности рабочих в колонии, что способны заметно повышать температуру в гнезде. Наилучшим образом исследована эта терморегуляция у рыжих лесных муравьев. Во внутреннем конусе их муравейника с ранней весны до конца лета существует так называемое тепловое ядро — область повышенной температуры, где находится основная масса куколок и личинок. Температура теплового ядра слабо изменяется в связи с колебаниями внешней температуры. Самая высокая температура, до 30—32°С, бывает в теплые ночи, когда в муравейнике собираются почти все фуражиры и выделение метаболического тепла увеличивзется. Ниже 25—26°С температура в тепловом ядре не опускается даже при очень холодной погоде.

Долгое время среди специалистов шли споры о том, каким образом рыжие лесные муравьи поддерживают температуру в своих гнездах. Постепенно выяснилось, что терморегуляция у них — очень сложное, комплексное явление, включающее множество факторов. Муравейник рыжих лесных муравьев обладает плотной оболочкой с хорошими теплоизоляционными свойствами. Муравьи никогда не поселяются в сильно затененных местах, и солнечный свет, издающий на купол, приносит довольно много тепла. Недаром муравейники всегда располагаются с южной стороны деревьев, а их более длинный скат тоже обращен на юг! Значительное количество тепла выделяют также микроорганизмы, размножающиеся в перегнивающем растительном материале, из которого состоит купол муравейника. По оценкам специалистов, микроорганизмы дают иногда до 1/2 и даже 2/3 тепла, необходимого для поддержания температуры в гнезде.

Но все-таки выделение тепла самими муравьями играет наибольшую роль. Это становится очевидным, если проследить, как сделал Г. М. Длусский, за разогреванием муравейников ранней весной. Как только стает снег на куполе, масса муравьев высыпает туда и «нежится» на весеннем солнце. Раньше думали, что, нагревшись, муравьи уходят в муравейник и, остывая, согревают гнездо. Их даже назвали теплоносцами. Простейшие подсчеты показывают, однако, что таким путем много тепла не перенесешь и муравейник существенно не обогреешь. Значит, «солнечные ванны» муравьи принимают с какой-то другой целью.

Разогревание муравейника происходит в течение нескольких часов, причем нередко ночью или в плохую погоду, когда солнца нет. Температура в центре купола быстро повышается от 10—12 до 25—30°С. Ясно, что это возможно лишь за счет выделения муравьями метаболического тепла. Недаром разогреваться весной способны только достаточно крупные муравейники, в которых много муравьев с обширными запасами сладкой пади в зобике и жировых клеток в брюшке, накопленными еще прошлым летом. Именно сахара в первую очередь «сгорают» в организме насекомых, согревая муравейник. После исчерпания их в ход идут жиры. Маленькие или малонаселенные муравейники не могут разогреться ранней весной. Когда температура в гнезде повысится, начинают размножаться и микроорганизмы, выделяя тепло «в помощь» муравьям. Способность к разогреву гнезд и поддержанию высокой и довольно стабильной температуры в тепловом ядре позволяет рыжим лесным муравьям приступать к зктивной жизнедеятельности и выращиванию расплода уже ранней весной, когда все остальные виды муравьев еще находятся в неактивном состоянии, и продолжать его до конца лета.

Однако ведь муравейник может и перегреваться в жаркую погоду и особенно на солнце. Тогда муравьи усиливают вентиляцию, открывая на куполе новые отверстия. Зарывая в купол муравейника слабые электрические нагреватели, немецкий исследователь К. Хорстманн с удивлением обнаружил, что муравьи обладают неожиданно высокими способностями к охлаждению гнезда. Муравейники, лишенные их обитателей, перегреваются уже при мощности нагревателя 2—5 Вт, а населенные муравьями сохраняют нормальную температуру даже при подогреве изнутри мощностью 20 Вт. Как же муравьям удается избавляться от излишнего тепла? Оказалось, что муравьи эвакуируют из купола вглубь расплод, освобождая все пустоты, и это значительно улучшает вентиляцию. Кроме того, рабочие, испаряя при дыхании много воды, активно охлаждают муравейник.

Согревание жилища метаболическим теплом возможно и у муравьев других видов, сооружающих гнезда с хорошими теплоизолирующими свойствами и имеющих достаточную численность рабочих в колонии. Так обстоит дело, например, у строящих картонные гнезда пахучего муравья-древоточца и желтого пахучего муравья. А вот у муравьев-кочевников терморегуляция осуществляется и без гнезда. Измерения температуры внутри скопления муравьев, где находились расплод и царица, на бивуаке эцитонов показали, что она практически постоянна и сохраняется на уровне 29°С, хотя температура воздуха в этот период колебалась от 24 до 25,5°С. Конечно, муравьям-кочевникам проще поддерживать необходимую температуру, ведь им «помогает» тропический климат!

Гнездовые холмики термитов во многих случаях устроены так, чтобы улавливать и сохранять солнечное тепло, а выделение метаболического тепла обитателями термитников не играет существенной роли в терморегуляции. Таково, например, положение дел у большого закаспийского термита. Термитник амитермес меридионалис имеет форму эллипса, длинная ось которого направлена с севера на юг, что позволяет достичь равномерного поглощения тепла в течение всего дня. Кстати, примерно такие же форма и ориентация гнездовых холмиков у желтого земляного муравья в Европе и огненного муравья в США. Каким образом термиты и муравьи сооружают гнездо нужной конфигурации и правильно ориентируют его по сторонам света, совершенно неясно.

Среди тропических термитов возможности терморегуляции существенно различаются. Виды, сооружающие небольшие термитники с тонкими внешними стенками (роды амитермес, микроцеротермес), неспособны поддерживать в них постоянную температуру — она практически равна внешней и испытывает такие же суточные колебания. Напротив, виды, обитающие в крупных термитниках с толстыми, хорошо изолирующими от наружного воздуха стенками, обладают весьма совершенной терморегуляцией. Например, в термитниках рода цефалотермес температура неизменна и составляет около 29°С, в то время как внешняя температура колеблется от 22 до 26°С. В обитаемых холмиках термитов рода назутитермес температура почти на 10°С выше, чем в «мертвых» термитниках. В гнездах австралийских термитов рода коптотермес, расположенных в центре древесных стволов, температура колеблется от 33 до 38°С, что на 13—20° выше, чем в таких же деревьях, но без термитов.

Особенно удивительная система «кондиционирования воздуха» существует у термитов рода макротермес. В их огромных термитниках тепло выделяют как грибные сады, так и сами термиты. Поэтому температура в центре гнезда, где больше всего термитов, поддерживается на уровне 30°С. Теплый, обогащенный углекислотой воздух поднимается в полости над садами и «башни», где начинает охлаждаться. Затем он поступает в тончайшие каналы, вплотную подводящие к поверхности термитника, и поры наружных стенок и по ним медленно опускается к основанию гнезда. В это время воздух дополнительно охлаждается до температуры 24°С и путем диффузии сквозь стенки отдает в атмосферу углекислоту и обогащается кислородом. Более прохладный и богатый кислородом воздух попадает в нижнюю часть термитника — так называемый погреб, а из него опять поднимается к грибным садам и основной массе обитателей гнезда. Этот круговорот позволяет термитам не только поддерживать необходимую температуру в гнезде, но и эффективно обновлять его атмосферу. На уровне земли термиты проделывают в оболочке гнезда отверстие. Если его закрыть, стенки термитника станут очень влажными и он может разрушиться. Вероятно, сухие послеполуденные ветры способствуют удалению излишней влаги сквозь отверстие и одновременно охлаждению термитника. О такой роли этого отверстия свидетельствуют кристаллы солей, обычно обнаруживаемые в погребах и скорее всего выпадающие из почвенных растворов при испарении воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Завершилось наше знакомство с многообразным миром общественных насекомых. Удивительнейшие его тайны раскрыла наука в своем непрестанном движении вперед. Как много мы знаем о жизни этих занятных созданий по сравнению с учеными XVIII—XIX вв.! Но разве не остались нерешенные вопросы? Конечно же, их немало. Даже виды ос, пчел, муравьев и термитов пока не все известны и описаны. Несметное число увлекательных проблем таят в себе физиология, экология и поведение общественных насекомых. Все они по-своему важны. Но наибольшее внимание ученых в ближайшие годы, несомненно, сосредоточится на двух магистральных научных направлениях.

Первое из них — разработка теории организации коллективного поведения общественных насекомых. Мы еще очень далеки от того, чтобы разложить такое поведение на элементарные кирпичики и строго описать все его механизмы. Это дело будущего.

Второе направление, особенно бурно развивавшееся в последние 15 лет, — изучение эволюции общественного поведения. В книге мы уделили недостаточно внимания эволюционным проблемам из-за сложности и противоречивости подходов к их решению. И если ответ на вопрос о происхождении общественных насекомых в первом приближении найден, то многие другие еще ожидают своей очереди. Почему, скажем, не появились эусоциальные виды у млекопитающих с их чрезвычайно тесной физиологической зависимостью детенышей от матери? Или у птиц? Какие факторы препятствуют возникновению каст у этих животных? Мало пока ясности и в понимании путей и закономерностей эволюции эусоциальных видов. По какой причине, например, одни из них моногинны, а в колониях прочих всегда множество цариц? Отчего в некоторых группах появился значительный полиморфизм, а у остальных рабочие мономорфны? Может быть, кто-нибудь из молодых читателей, воодушевленный проблемами и перспективами социобиологии насекомых, решит посвятить себя решению этих, а также и других интереснейших вопросов, поставленных на страницах этой книги? Тогда автор будет считать свою основную задачу выполненной. В добрый путь, друзья и коллеги!

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Научная

Брайен М. Общественные насекомые. Экология и поведение /Под ред. Г. М. Длусского. М.: Мир, 1986.

Гречка Е. О. Регуляция сезонного развития и кастовой детерминации у ос-полистов//Чтения памяти Н. А. Холодковского. Л.: Наука, 1986.

Длусский Г. М. Муравьи пустынь. М.: Наука, 1981.

Длусский Г. М. Муравьи рода формика. М.: Наука, 1967.

Длусский Г. М. Принципы коммуникации у муравьев//Чтения памяти Н. А. Холодковского. Л.: Наука, 1981.

Длусский Г. М. Принципы организации семьи у общественных насекомых//Поведение насекомых. М.: Наука, 1984.

Дмитриенко В. К., Петренко Е. С. Муравьи таежных биоценозов Сибири. Новосибирск: Наука, 1976.

Еськов Е. К. Акустическая сигнализация общественных насекомых. М.: Наука, 1979.Еськов Е. К. Микроклимат пчелиного жилища. М.: Россельхозиздат, 1983.

Жужиков Д. П. Термиты СССР. М.: Изд-во МГУ, 1978.

Захаров А. А. Внутривидовые отношения у муравьев. М.: Наука, 1972.

Захаров А. А. Поведенческая организация семьи у муравьев//Чтения памяти Н. А. Холодковского. Л.: Наука, 1981.

Кипятков В. Е. Механизмы регуляции процессов развития у муравьев// Там же.

Кипятков В. Е. Проблема происхождения общественных насекомых: обзор и синтез//Чтения памяти Н. А. Холодковского. Л.: Наука, 1986.

Лаврехин Ф. А., Пешкова С. В. Биология пчелиной семьи. М.: Колос, 1975.

Левченко И. А. Передача информации о координатах источника корма у пчелы медоносной. Киев: Наук. Думка, 1976.

Лопатина Н. Г. Сигнальная деятельность в семье медоносной пчелы. Л.: Наука, 1971.Мариковский П. И. Муравьи пустынь Семиречья. Алма-Ата: Наука, 1979.

Пчела и улей/Под ред. Т. И. Губиной. М.: Колос, 1969.

Резникова Ж. И. Межвидовые отношения у муравьев. Новосибирск: Наука, 1983.

Тарбинский Ю. С. Муравьи Киргизии. Фрунзе: Илим, 1976.

2. Научно-популярная

Длусский Г. М., Букин А. П. Знакомьтесь: муравьи! М.: Агропромиздат, 1986.

Жизнь животных: В 7 т. 2-е изд. Т. 3. Членистоногие/Под ред. М. С. Гилярова и Ф. Н. Правдина. М.: Просвещение, 1984.

Захаров А. А. Муравей, семья, колония. М.: Наука, 1978.

Кипятков В. Е. Происхождение общественных насекомых. М., Знание, 1985.

Фабр Ж.-А. Жизнь насекомых. Рассказы энтомолога. М.: Учпедгиз, 1963.

Фриш К. Из жизни пчел/Под ред. И. А. Халифмана. М.: Мир, 1980.

Фройде М. Животные строят/Под ред. А. А. Захарова. М.: Мир, 1986.

3. Научно-художественная

Васильева Е., Халифман И. Пчелы. Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах. М.: Мол. Гвардия, 1981.

Халифман И. А. Муравьи. М.: Мол. Гвардия, 1963.

Халифман И. А. Операция «лесные муравьи». М.: Лесн. пром-сть, 1974. 

Халифман И. А. Отступившие в подземелье. М.: Детгиз, 1961.

Халифман И. А. Трубачи играют сбор. М.: Дет. Лит., 1971.

Халифман И. А. Четырехкрылые корсары. М.: Дет. Лит., 1978.

АЛФАВИТНО-СИСТЕМАТИЧЕСКИИ СПИСОК РУССКИХ И ЛАТИНСКИХ НАЗВАНИИ НАСЕКОМЫХ[24]

Отряд Перепончатокрылые — Hymenoptera  Надсем. Сфекоидные осы — Sphecoidea  Сем. Роющие осы, сфециды — Sphecidae Стелополибия флавипеннис — Stelopolybia flavipennis  Хартергус хартариус — Chartergus chartarius  Эпипона — Epipona Бембикс — Bembix Микростигмус комес — Microstigmus comes Песчаная оса — Ammophila  Церцерис рубида — Cerceris rubida Подсем. Веспины — Vespinae Надсем. Складчатокрылые осы — Vespoidea  Сем. Пилюльные осы, эвмениды — Eumenidae Веспа дыбовски — Vespa dybowskii  Веспула адультерина — Vespula adulterina — аренария — V. arenaria — видуа — V. vidua — макулифронс — V. maculifrons — макулята — V. maculata — омисса — V. omissa — сквамоза — V. squamosa Oca австрийская — Vespula austriaca — арктическая — V. arctica — германская — V. germanica — лесная — V. sylvestris — норвежская — V. norwegica — обыкновенная — V. vulgaris — рыжая — V. rufa — саксонская — V. saxonica — средняя — V. media  Провеспа — Provespa  Шершень восточный — Vespa orientalis — обыкновенный — V. crabro Зетус цианоптерус — Zethus cyanopterus Синагрис корнута — Synagris cornuta Надсем. Пчелиные — Apoidea  Сем. Галиктиды — Halictidae  Подсем. Настоящие галикты, пчелы-галикты — Halictinae Сем. Общественные складчатокрылые осы, бумажные осы, веспиды — Vespidae Подсем. Стеногастрины — Stenogastrinae Галикт окаймленный—Evylaeus marginatus  Галиктус квадрицинктус — Halictus quadricinctus  Диаликтус верзатус — Dialictus versatus — зефирус — D. zephyrus — имитатус — D. imitatus — умбрипенне — D. umbripenne Эвилеус бимакулятус — Evylaeus bimaculatus — дуплекс — E. duplex — калцеатус — E. calceatus — малахурус — E. malachurus — цинктус — E. cinctus Парисхногастер — Parischnogaster  Стеногастер миканс — Stenogaster micans Сем. Антофориды — Anthophoridae  Подсем. Ксилокопины — Xylocopinae Подсем. Полистиновые осы, полистины — Polistinae  Триба Полисты — Polistini Пчела-плотник, ксилокопа — Xylocopa Цератина — Ceratina Полистес атримандибулярис — Polistes atrimandibularis — галликус — P. gallicus — гоелди — P. goeldii — канадензис — P. canadensis — майор — P. major — нимфа— P. nympha — семенови — P. semenovi— сульцифер — P. sulcifer — флавус — P. flavus Триба Ропалидии — Ropalidiini Ропалидия вариегата — Ropalidia variegata Триба полибии — Polybiini Апоика — Apoica  Белоногастер — Belonogaster  Брахигастра — Brachygastra  Мисхоциттарус лабиатус — Mischocyttarus labiatus  Метаполибия — Metapolybia  Полибия окциденталис — Polybia occidentalis Протополибия — Protopolybia  Синоека суринамус — Synoeca surinamus Аллодапиновые пчелы; аллодапины — корвина — Т. corvina — латитарзис — Т. latitarsis — пелфата — Т. pelfata — постика — Т. postica — сильвестриана — Т. sylvestriana — тестацеа — Т. testacea — фусципеннис — Т. fuscipennis  Фриезеомелитта — Frieseomelitta Аллодапе — Allodape  Аллодапула — Allodapula  Браунзапис саутериелла — Braunsapis sauteriella  Галтерапис — Halterapis  Экзонеура — Exoneura  Экзонеурелла тридентата — Exoneurella tridentata Подсем. Медоносные пчелы, апины — Apinae Сем. Настоящие пчелы, апиды — Apidae Подсем. Эуглоссины — Euglossinae Подсем. Шмели — Bombinae Апис — Apis  Пчела медоносная гигантская — Apis dorsata — — индийская — A. indica — — карликовая — A. florea — — обыкновенная — A. mellifera — — — африканская — A. m. adansonii — — — итальянская — A. m. ligustiса — — — кавказская — A. m. caucasica — —— капская — A. m. capensis — — — краинская — A. m. carnica — — — среднеевропейская — A. m. mellifera  — — — южнорусская — A. m. acervorum Синапис — Synapis*  Электрапис — Electrapis* Бомбус аппозитус — Bombus appositus — атратус — В. atratus — гипербореус — В. hyperboreus — дистингвендус — В. distinguendus — йонеллюс — В. jonellus — невадензис — В. nevadensis — полярис — В. polaris — тернариус — В. ternarius — террикола — В. terricola — флавифронс — В. flavifrons  Пситирус вариабилис — Psithyrus variabilis — весталис — P. vestalis — рупестрис — P. rupestris Шмели — Bombus  Шмель городской — В. hypnorum — земляной — В. terrestris — каменный — В. lapidarius — конский — В. equestris — лесной — В. sylvarum — луговой — В. pratorum — малый каменный — В. derhamellus — моховой — В. muscorum — обыкновенный — В. lucorum — подземный — В. subterraneus — полевой — В. agrorum — садовый — В. hortorum  Шмели-кукушки — Psithyrus Надсем. Формикоидные — FormicoideaСем. Арманииды — Armaniidae* Подсем. Безжалые пчелы, мелипонины — Meliponinae Армания — Armania* Гипотригона — Hypotrigona  Дактилурина — Dactylurina  Лестримелитта — Lestrimelitta  Мелипона квадрифасциата — Melipona quadrifasciata — мерилла — М. merillae — псевдоцентрис — М. pseudocentris — семинигра — М. seminigra  Мелипонула — Meliponula  Окситригона — Oxytrigona  Паратригона субнуда — Paratrigona subnuda  Тригона иридипеннис — Trigona iridipennis Сем. Сфекомирмиды — Sphecomyrmidae* Сфекомирма — Sphecomyrma* Сем. Муравьи — Formicidae Подсем. Нотомирмеции — Nothomyrmeciinae Нотомирмеция макропс — Nothomyrmecia macrops Подсем. Мирмеции — Myrmeciinae Мирмеция гулоза — Myrmecia gulosa — инквилина — М. inquilina — регулярис — М. regularis Подсем. Понерины — Ponerinae Амблиопоне — Amblyopone Анохетус — Anochetus  Ботропонера — Bothroponera  Брахипонера — Brachyponera  Диакамма ругозум — Diacamma rugosum  Динопонера гигантская — Dinoponera grandis Дискотиреа — Discothyrea  Мегапонера фетенс — Megaponera phoetens Неопонера — Neoponera  Одонтомахус — Odontomachus Онихомирмекс — Onychomyrmex  Палтотиреус тарзатус — Paltothyreus tarsatus  Парапонера клавата — Paraponera clavata  Пахикондила коммутата — Pachycondyla commutata — обскурикорнис — P. obscuricornis  — тессеринода — P. tesserinoda  Понера европейская — Ponera coarctata Процерациум — Proceratium  Ритидопонера металлика — Rhytidoponera metallica  Симопелта — Simopelta  Сфинктомирмекс — Sphinctomyrmex  Церапахис — Cerapachys ктатомма руидум — Ectatomma ruidum — болотная — M. gallieni — лемаснеи — M. lemasnei — морщинистая — M. ruginodis — моховая — M. scabrinodis — рыжая — M. rubra — сабулети — M. sabuleti — хирзута — M. hirsuta  Мономориум грациллимум — Monomorium gracillimum — кузнецови — M. kusnezowi  Муравей-вор — Diplorhoptrum fugax — дерновый — Tetramorium caespitum — жнец аралокаспийский — Messor aralocaspius — крошка блестящий — Formicoxenus nitidulus огненный — Solenopsis invicta — фараонов — Monomorium pharaonis Муравьи дацетиновые — Dacetini — -листорезы — Attini  Новомессор — Novomessor  Олигомирмекс — Oligomyrmex  Оректогнатус — Orectognathus  Паракриптоцерус — Paracryptocerus  Погономирмекс бадиус — Pogonomyrmex badius Серикомирмекс — Sericomyrmex  Симмирмика — Symmyrmica  Симфеидоле — Sympheidole  Сифолиния караваеви — Sifolinia karavajevi Смитиструма — Smithistruma  Соленопсис гемината — Solenopsis geminata — ксилони — S. xyloni  Стронгилогнатус альпинус — Strongylognathus alpinus — тестацеус — S. testaceus  Струмигенис лориа — Strumigenis loriae Телейтомирмекс шнейдери — Teleutomyrmex schneideri Тетрамориум шнейдери — Tetramorium schneideri Трахимирмекс — Trachymyrmex Феидоле биконстрикта — Pheidole biconstricta — дентата — P. dentata — инстабилис — P. instabilis — милитицида — P. militicida — паллидула — P. pallidula — пилифера — P. pilifera — фаллакс — P. fallax — фервида — P. fervida  Феидологетон — Pheidologeton  Харпагоксенус американский — Harpagoxenus americanus — европейский — H. sublaevis Подсем. Муравьи-кочевники — Dorylinae Аномма нигриканс — Anomma nigricans Дорилюс — Dorylus  Лабидус — Labidus Нейвамирмекс — Neivamyrmex  Хелиомирмекс — Cheliomyrmex  Эниктус — Aenictus  Эцитон бурхелли — Eciton burchelli — хаматум — E. hamatum Подсем. Мирмицины — Myrmicinae Акромирмекс — Acromyrmex  Анергатес атратулюс — Anergates atratulus Анергатидес — Anergatides  Атта тексана — Atta texana — цефалотес — A. cephalotes  Афеногастер сенилис — Aphaenogaster senilis Брухомирма — Bruchomyrma  Дацетон армигерум — Daceton armigerum Закриптоцерус — Zacryptocerus  Кардиокондила — Cardiocondyla  Каребара видуа — Carebara vidua  Киидрис йалеогина — Kyidris yaleogyna Крематогастер — Crematogaster  Лептоторакс аффинис — Leptothorax affinis — дулотикус — L. duloticus — прованшери — L. provancheri  Маника паразитика — Manica parasitica Мегаломирмекс — Megalomyrmex  Meccop барбарус — Messor barbarus  Мирмецина — Myrmecina  Мирмика бревинодис — Myrmica brevinodis — канадский — Н. canadensis  Хеланер — Chelaner  Цифомирмекс — Cyphomyrmex  Эпимирма корсика — Epimyrma corsica — крауссеи — Е. kraussei  Эпифеидоле инквилина — Epipheidole inquilina  Эребомирма — Erebomyrma Муравей амазонка — Polyergus rufescens — бледноногий садовый — Lasius alienus — волосистый лесной — Formica lugubris — -древоточец европейский — Camponotus ligniperda — - — красногрудый — С. herculeanus — - — пахучий — Lasius fuliginosus — - — пенсильванский — Camponotus pennsylvannicus — - — черный — С. vagus — желтый земляной — Lasius flavus — — пахучий — L. umbratus — красноголовый — Formica truncorum — краснощекий — F. rufibarbis — луговой — F. pratensis — малый лесной — F. polyctena — обыкновенный лесной — F. rufa — — тонкоголовый — F. exsecta — песчаный — F. cinerea —-пигмей — Plagiolepis pygmaea —-портной азиатский — Oecophylla smaragdina  —-— африканский — О. longinoda — пробкоголовый — Colobopsis truncatus — прыткий — Formica cunicularia — -рабовладелец кровавый — F. sanguinea — северный лесной — F. aquilonia — черноголовый — F. uralensis — черный (обыкновенный) садовый — Lasius niger  Муравьи американские медовые — Myrmecocystus  — рыжие лесные — группа Formica rufa — тонкоголовые — Formica, подрод Coptoformica Паратрехина — Paratrechina  Плагиолепис грассеи — Plagiolepis grassei  Полиергус бревицепс — Polyergus breviceps Полирахис — Polyrhachis  Пренолепис — Prenolepis  Проформика — Proformica  Псевдолазиус — Pseudolasius  Россомирмекс проформикарум — Rossomyrmex proformicarum  Фаэтончик красный — Cataglyphis bicolor — щетинистоногий — С. setipes  Формика йессензис — Formica yessensis   Подсем. Псевдомирмецины — Pseudomyrmecinae Псевдомирмекс венефика — Pseudomyrmex venefica — грацилис — P. gracilis — ферругинеа — P. ferruginea  Тетрапонера — Tetraponera Подсем. Долиходерины — Dolichoderinae Ботриомирмекс — Bothriomyrmex  Долиходерус куспидатус — Dolichoderus cuspidatus  Иридомирмекс мирмекодиа — Iridomyrmex myrmecodiae  Кономирма биколор — Conomyrma bicolor — пирамика — С. pyramica  Лиометопум — Liometopum  Муравей австралийский мясной — Iridomyrmex purpureus — аргентинский — I. humilis  Тапинома эрратикум — Tapinoma erraticum Подсем. Формицины — Formicinae Акантолепис — Acantholepis Аллоформика — Alloformica Аноплолепис — Anoplolepis Бегунок черный, или степной — Cataglyphis aenescens — бледный — С. pallida  Кампонотус гомбаки — Camponotus gombaki  — инфлатус — C. inflatus — компрессус — С. compressus — модок — C. modoc — парна — C. paria — сенеке — C. senex — серицеус — C. sericeus— тексенс — С. texens — эфиппиум — C. ephippium — японский — С. japonicus  Катаглифис — Cataglyphis  Колобопсис — Colobopsis  Лазиус регинэ — Lasius reginae — сакагами — L. sakagamii  Мелофорус — Melophorus  Мирмекоцистус меллигер — Myrmecocystus melliger — мимикус — M. mimicus  Мирмотерас — Myrmoteras — субинтегра — F. subintegra — туркменский — Microcerotermes turkmenicus Цефалотермес ректангулярис — Cephalotermes rectangularis   Прочие перепончатокрылые Подсем. Термитины — Termitinae Осы дорожные — сем. Pompilidae  —-блестянки сем. Chrysididae — сколиоидные — надсем. Scolioidea  Пилильщик-ткач общественный — Lyda erythrocephala  Пчела-каменщица амбарная — Chalicodoma pyrenaicum Кубитермес — Cubitermes  Перикапритермес аппелланс — Pericapritermes appellans  Ростротермес корнутус — Rostrotermes cornutus Термес — Termes Отряд Термиты — Isoptera Сем. Мастотермитиды — Mastotermitidae Подсем. Термиты-грибоводы, макротермитины — Macrotermitinae Мастотермес дарвиниензис — Mastotermes darwiniensis Акантотермес акантоторакс — Acanthotermes acanthothorax  Анцистротермес круцифер — Ancistrotermes crucifer Макротермес белликозус — Macrotermes bellicosus — наталензис — M. natalensis  Одонтотермес обесус — Odontotermes obesus  Псевдакантотермес спинигер — Pseudacanthotermes spiniger Сем. Суходревесные термиты, калотермитиды — Kalotermitidae Подсем. Термиты-носачи, назутитермитины — Nasutitermitinae Криптотермес — Cryptotermes  Птеротермес окциденталис — Pterotermes occidentalis  Термит желтошеий — Kalotermes flavicollis Армитермес — Armitermes  Лонгипедитермес лонгипес — Longipeditermes longipes Назутитермес арборум — Nasutitermes arborum — матангензис — N. matangensis Ринхотермес — Rhynchotermes  Синтермес — Syntermes Тринервитермес беттонианус — Trinervitermes bettonianus Сем. Влажнодревесные термиты — Termopsidae Прочие насекомые и членистоногие Архотермопсис ругтони — Archotermopsis wroughtoni  Зоотермопсис невадензис — Zootermopsis nevadensis Агелена консоциата — Agelena consociata  Аморфоцефалус коронатус — Amorphocephalus coronatus  Амфотис маргината — Amphotis marginata Анехура — Anechura  Антеннофорус — Antennophorus  Антия маннергейми — Anthia mannerheimi  Ателура формикария — Atelura formicaria Атемелес — Atemeles  Аттафила — Attaphila  Аропала — Aropala  Браула — Braula  Горбатки (из равнокрылых) — Membracidae Грассиелла — Grassiella  Жужжалы (мухи) — Bombyliidae Сем. Термиты-жнецы, ходотермитиды — Hodotermitidae Анакантотермес — Anacanthotermes  Термит большой закаспийский — Anacanthotermes ahngerianus — туркестанский — A. turkestanicus  Ходотермес моссамбикус — Hodotermes mossambicus Сем. Ринотермитиды — Rhinotermitidae Коптотермес — Coptotermes  Ринотермес — Rhinotermes  Схедоринотермес ламанианус — Schedorhinotermes lamanianus — провизориус — S. provisorius  Термит дальневосточный — Reticulitermes speratus — светобоязливый — R. lucifugus Сем. Высшие термиты, термитиды — Termitidae Подсем. Амитермитины — Amitermitinae Амитермес хастатус — Amitermes hastatus — меридионалис — A. meridionalis  Аноплотермес — Anoplotermes  Ахамитермес — Ahamitermes  Глобитермес — Globitermes  Инколитермес — Incolitermes  Микроцеротермес — Microcerotermes  Термит корневой — Amitermes rhizophagus Жуки-могильщики — Necrophorus — нарывники — Meloidae — стафилиниды — Staphylinidae — сахарные — Passalidae  Клавигеры — Clavigeridae  Копр лунный — Copris lunaris  Криптоцеркус реликтус — Cryptocercus relictus Лепидоприя — Lepidopria Ломехуза — Lomechusa Макулинея телейус — Maculinea telejus Медведки — Gryllothalpidae Метопина — Metopina Мецисторинус триптерус — Mecistorhinus tripterus Микродон — Microdon Мирмекофила — Myrmecophila Мокрица пустынная — Hemilepistes cristatus Моль вощинная — Galleria mellonella  Некрофорус веспилло — Necrophorus vespillo Ощупники (жуки) — Pselaphidae  Скарабей священный — Scarabaeus sacer Соленопсия — Solenopsia Тахины (мухи)— Tachinidae Термителла — Termitella  Траурницы (мухи) — Anthrax  Трихателура — Trichatelura  Харпагомийя — Harpagomyia  Хемилепистес — Hemilepistes  Цикада семнадцатилетняя периодическая — Cicada septemdecim Шелкопряд походный — Thaumetopoea processionea  Экобиус цивитас — Oecobius civitas

Примечания

1

Аристотель. О возникновении животных. М.; Л., 1940. С. 150.

(обратно)

2

Цит. по: Xалифман И. А. Четырехкрылые корсары. М., 1978. С. 37.

(обратно)

3

Дарвин Ч. Соч.: В 9 т. М.; Л., 1939. Т. 3. С. 481

(обратно)

4

Там же. С 481—482.

(обратно)

5

Там же. С. 482.

(обратно)

6

С точки зрения современной теории эволюции все происходит значительно сложнее. Желающие подробнее познакомиться с эволюцией эусоциальности могут обратиться к работам автора, приведенным в списке литературы.

(обратно)

7

Цит. по: Эшерих К. Термиты, или Белые муравьи: Биологический этюд. СПб., 1910. С. 51.

(обратно)

8

Hoffer Е. Die Hummeln Steiermarks. Lebensgeschichte und Beschreibung Derseleben. Graz, 1882. S. 56—57.

(обратно)

9

Butler Ch. The feminine monarchie. Oxford, 1609. P. 112.

(обратно)

10

Лаббок Дж. Муравьи, пчелы и осы. Наблюдения над нравами общежительных перепончатокрылых. М., 1898. С. 202—203.

(обратно)

11

Huber P. Recherches sur les moeurs des fourmis indigenes. Paris; Geneve, 1810. P. 123.

(обратно)

12

Roubaud E. Recherches biologiques sur les guepes solitaires et sociales d'Afrique. Paris, 1916. P. 95—96.

(обратно)

13

У насекомых отряда перепончатокрылых коэффициент генетической родственности самки составляет: с сестрами — 3/4, с полусестрами, имеющими одного отца, — 1/2, с двоюродными сестрами и племянницами — 3/8, с полусестрами, имеющими одну мать, — 1/4.

(обратно)

14

Sladen F. W. The humble bee. It's life history and how to domesticate it. London, 1912. P. 157.

(обратно)

15

Huber P. Recherches sur les moeurs des fourmis indigenes. Paris; Geneve, 1810. P. 249.

(обратно)

16

Латинское название европейского муравья-амазонки.

(обратно)

17

Лаббок Дж. Муравьи, пчелы и осы. Наблюдения над нравами общежительных перепончатокрылых. М., 1898. С. 77—78.

(обратно)

18

Там же. С. 81—82.

(обратно)

19

Там же. С. 85.

(обратно)

20

Latreillе P. A. Histoire naturelle des fourmis. Paris, 1802. P. 237.

(обратно)

21

Huber P. Recherches sur les moeurs des fourmis indigenes. Paris; Geneve, 1810. P. 295.

(обратно)

22

Каждый раз, когда речь идет об эволюции общественных насекомых, мы сознательно упрощаем это явление (см. примечание к первому разделу).

(обратно)

23

Forel A. Les fourmis de la Suisse. Zurich, 1874. P. 381.

(обратно)

24

Звездочкой отмечены ископаемые семейства и роды.

(обратно)

Оглавление

ПРЕДИСЛОВИЕ ПОРАЗИТЕЛЬНЫЙ МИР ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО ПУТЬ К СОЦИАЛЬНОСТИ БИОЛОГИЯ И ОБРАЗ ЖИЗНИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ ОСЫ ОБЩЕСТВЕННЫЕ ПЧЕЛЫ ПЧЕЛЫ-ГАЛИКТЫ АЛЛОДАПИНОВЫЕ ПЧЕЛЫ ШМЕЛИ БЕЗЖАЛЫЕ ПЧЕЛЫ МЕДОНОСНЫЕ ПЧЕЛЫ МУРАВЬИ ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И СОЦИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ МУРАВЬИНЫЕ ЖИЛИЩА ПИТАНИЕ ТЕРМИТЫ ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ И СОЦИАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИЛИЩА ТЕРМИТОВ ПИТАНИЕ ОСНОВАНИЕ НОВЫХ ГНЕЗД ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЦИАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ТАБЕЛЬ О РАНГАХ КАСТЫ И РАЗДЕЛЕНИЕ ТРУДА ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ ГОСУДАРСТВА И ФЕДЕРАЦИИ В КРУГУ СЕБЕ ПОДОБНЫХ ОБЩЕСТВЕННЫЙ ЖЕЛУДОК ВНИМАНИЕ К БЛИЖНЕМУ СПОСОБЫ ОБЩЕНИЯ ВИЗИТНЫЕ КАРТОЧКИ МОБИЛИЗАЦИЯ ХЛЕБ НАСУЩНЫЙ МЕЖВИДОВЫЕ ОТНОШЕНИЯ МЕСТО ПОД СОЛНЦЕМ МОЙ ДОМ — МОЯ КРЕПОСТЬ ВОРИШКИ, НАХЛЕБНИКИ И ПАРАЗИТЫ УЗУРПАТОРЫ И РАБОВЛАДЕЛЬЦЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СПОСОБНОСТИ И ГРУППОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ ГРАНИЦЫ ИНТЕЛЛЕКТА ФЕНОМЕН КОЛЛЕКТИВА НА УРОВНЕ СВЕРХОРГАНИЗМА ЗАКЛЮЧЕНИЕ РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА АЛФАВИТНО-СИСТЕМАТИЧЕСКИИ СПИСОК РУССКИХ И ЛАТИНСКИХ НАЗВАНИИ НАСЕКОМЫХ[24] Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg