Законы муравейника
Рабы коллективных инстинктов? Одинаковые шестиногие роботы, лишенные индивидуальности? А вот и нет! За последние годы муравьи успели удивить ученых. Оказалось, эти насекомые обладают интеллектом, оперируют абстрактными понятиями и даже выбирают профессию.
Акробатический этюд: муравьи задались целью перенести тяжелый плод и успешно работают вместе
Вы когда-нибудь пробовали понаблюдать за муравьем? Вот он бежит по поверхности муравейника среди мельтешащих собратьев… Ой, это, кажется, уже не он, это другой муравей, чей путь на мгновение пересекся с путем нашего, а тот — вон, правее. Или нет? Пока мы переводим взгляд с одного муравья на другого, оба навсегда теряются в массе точно таких же созданий.
Муравьи всегда казались человеку одинаковыми, как фабричные изделия. А единообразие внешнего вида и поведения наводит на мысль, что муравьи лишены всего того, что делает нас индивидами: личного опыта, интеллекта, переживаний, симпатий и антипатий, способности принимать решения. Насекомых вообще долгое время считали существами, напрочь неспособными к обучению и даже к учету обстоятельств, не «прописанных» в их врожденных программах поведения — инстинктах. Но в отношении муравьев (и других насекомых, ведущих сходный образ жизни) это казалось особенно правдоподобным, потому что муравей старается словно бы и не для себя, а исключительно в интересах семьи.
Закон единства: накорми ближнего
Сегодня науке известно около 13 тысяч видов муравьев. Они живут в лесах и пустынях, в горах и степях, на земле и под землей, в кронах деревьев и внутри их стволов, в стенах домов и в щелях между блоками бордюрного камня. Некоторые виды вовсе не имеют постоянного жилища и проводят всю жизнь в походах. Муравьи разных видов очень сильно отличаются друг от друга по размеру, форме, окраске, характерным позам и движениям, еще сильнее — по тому, чем они питаются. Но в одном они сходны: все без исключения муравьи — общественные насекомые, живущие семьями, которые насчитывают от нескольких десятков до нескольких миллионов особей. Подавляющее большинство членов такой семьи составляют рабочие муравьи.
ЗООСПРАВКА
Муравьи
Formicidae
Домен — эукариоты
Царство — животные
Тип — членистоногие
Класс — насекомые
Отряд — перепончатокрылые
Семейство — муравьи
Наиболее эволюционно продвинутое семейство насекомых с точки зрения этологии, экологии и физиологии. Семьи муравьев — сложные социальные группы с разделением труда и развитыми системами коммуникации. Эти насекомые умеют координировать свои действия при выполнении серьезных задач, которые не по силам одной особи. Химические «языки» муравьев способны передавать сложную информацию. Многие виды поддерживают высокоразвитые симбиотические отношения с другими насекомыми, грибами, бактериями и растениями.
После обнаружения капли меда уже через полчаса сотни муравьев организовали живую цепь для переноски его в муравейник
Вся жизнь рабочего муравья подчинена семье и ее интересам. Он (точнее, она: у всех муравьев рабочие особи — это генетические самки) неспособен к спариванию и размножению и постоянно занят каким-нибудь трудом на благо муравейника: сбором пищи, строительством и переустройством гнезда, уборкой мусора, уходом за личинками. Добытая им пища муравью не принадлежит: большая ее часть не поступает прямо в желудок, а хранится в жидком виде в расширении пищевода — зобике. Этой едой наш герой всегда готов поделиться с любым собратом, попросившим накормить его. Таким путем пища может передаваться многократно: как показали эксперименты с изотопными метками, еда, принесенная в муравейник одним муравьем, за 20 часов расходится по зобикам примерно сотни особей. Тем же способом муравьи кормят личинок и матку (самку-производителя). Даже обитающие в муравейниках разного рода нахлебники (жуки-ломехузы, мелкие паразитические виды муравьев и прочие) регулярно получают свои порции еды, подобающим образом попросив ее у рабочих муравьев.
Голова рабочего муравья крупным планом: у насекомого мощные челюсти и небольшие глаза
Вообще, в жизни муравейника практика регулярного взаимного кормления (трофаллаксиса, как это называют ученые) — нечто большее, чем просто механизм более-менее равномерного распределения еды между отдельными особями, это средство поддержания единства муравьиной семьи. Именно этим путем муравьям поступают гормональные сигналы, определяющие их поведение: особи, обслуживающие матку, слизывают ее выделения, а дальше сигнальные вещества передаются «из уст в уста», пока информация не достигнет всех членов семьи. А иногда случается и так, что муравьи из соседних, но не родственных семей, регулярно встречаясь на границе своих территорий, начинают делиться едой друг с другом, и это становится первым шагом к объединению двух семей в одну. Для муравья, который, естественно, не может помнить «в лицо» сотни тысяч или миллионы своих собратьев, свой тот, кто вовлечен в этот непрерывный обмен едой, кто умеет правильно попросить и сам правильно реагирует на просьбы.
Закон коммуникации: узнал — расскажи
В последние десятилетия в распоряжении ученых появились методы, позволяющие строго исследовать поведение отдельных муравьев в их повседневной жизни — как в муравейнике, так и за его пределами. И результаты таких исследований оказались совершенно неожиданными. Выяснилось, например, что муравьи не просто способны к обучению (общеизвестно, что, обнаружив достаточно богатый источник еды, к примеру, кусок сахара, муравьи приходят к нему снова и снова) — они могут даже оперировать абстрактными идеями. Например, их можно обучить всегда выбирать определенную кормушку — скажем, помеченную треугольником, а не какой-то другой геометрической фигурой, независимо от того, какого размера, цвета и даже формы будет этот треугольник.
Муравей-древоточец в ловушке цветка саррацении (насекомоядное растение, США)
Впрочем, еще больше удивляет способность муравьев запоминать довольно сложные маршруты, ведущие к пище или другим важным для них объектам. А исследования новосибирских ученых во главе с Жанной Резниковой показывают, что коммуникативная система позволяет муравьям передавать эту информацию друг другу. Иными словами, муравей-разведчик может не только лично приводить собратьев к источнику пищи или обозначать дорожку к нему пахучими метками, но и «объяснять» другим насекомым, как самостоятельно добраться до нужного места. Это требует более развитой системы знаков, чем знаменитый пчелиный язык: ведь если летящей по прямой пчеле достаточно знать только направление и дальность, то существу, передвигающемуся по наземным тропам, нужно представлять весь маршрут, всю последовательность поворотов и развилок.
Закон развития: выбирай профессию по душе
Но, пожалуй, еще неожиданнее оказалось то, что у муравьев обнаружились разные характеры, влияющие на выбор ими профессий. Вообще, у общественных перепончатокрылых (к которым принадлежат и муравьи) каждая особь обычно сменяет в жизни несколько профессий. Сразу после выхода из куколки она работает внутри гнезда — нянькой, уборщиком, потом несет охранную службу на входе в гнездо или возле него и, наконец, переходит в разряд сборщиков еды — фуражиров. У некоторых видов муравьев дело зашло дальше: разные профессии требуют разного строения тела, и уже к моменту окукливания личинки предрешено, выйдет ли из данной куколки солдат, нянька или вообще живой бочонок для хранения сладкого сиропа. Но у большинства видов рабочие особи могут менять свои профессии. Причем, как выясняется, в соответствии не только с возрастом, но и с потребностями семьи и собственными склонностями. Скажем, практически все взрослые муравьи проходят через профессию няньки, но подавляющее их количество затем переходит к другим занятиям, некоторые же остаются няньками на всю жизнь. С другой стороны, когда в эксперименте ученые поголовно изъяли из некоторых гнезд нянек, часть фуражиров вернулась к этой профессии и в большинстве случаев успешно с ней справилась.
Переноска листьев муравьями-листорезами (Перу)
Впрочем, и внутри каждой профессии есть возможность выбора. Добывая пропитание для семьи, можно быть охотником, в одиночку обследующим дальние участки в поисках дичи. В случае удачи охотник обеспечит семье солидную порцию ценного животного белка, но этой удачи ему никто не гарантирует. А можно быть пастухом, каждый день ходить знакомой тропой на одну и ту же веточку растения, где сидит колония тлей, и возвращаться в муравейник с неизменным надоем медвяной пади (сахаристые выделения тлей). Одни фуражиры разведывают богатые источники корма и, вернувшись в гнездо, мобилизуют товарищей на их разработку, другие — лишь откликаются на подобные призывы. Специальные исследования показали: в обычных условиях (когда в семье нет острого дефицита рабочих той или иной специальности) не профессия формирует индивидуальный характер муравья — инициативу, любопытство, способность увлекать других и т. д., — а этот характер определяет выбор профессии. Разведчики, наблюдатели, координаторы строительной деятельности составляют очень небольшую часть населения муравейника. Но, насколько можно судить, именно они принимают решения.
Закон власти: бери в свои руки
Это, кстати, еще один неожиданный результат исследований: вопреки привычным представлениям, матки вовсе не самодержавные правительницы муравейников. Да, они создают новые муравейники и являются матерями для всех их обитателей. Да, они живут гораздо дольше рабочих особей: например, матки рыжего лесного муравья живут около 20 лет, в то время как рабочие муравьи — максимум три-четыре года, а жизнь большинства особей длится всего около года. Да, матки всегда окружены многочисленной свитой, их кормят досыта. Даже если семья переживает трудные времена, при любой угрозе их спасают в первую очередь.
Обычный муравейник европейского рыжего лесного муравья в сосновом лесу
Но, как выяснилось, судьбу самих маток (особенно в больших муравейниках, где их, как правило, несколько) решают рабочие муравьи — те, что обладают высоким статусом. Они могут отдать часть молодых маток на обмен в соседнюю семью или даже убить лишних «принцесс».
Впрочем, если о поведении отдельных муравьев мы сегодня знаем значительно больше, чем лет 30–40 назад, то о том, как именно принимаются решения, определяющие жизнь муравейника в целом, нам и сейчас мало что известно. Мы видим, например, что муравейники постоянно достраиваются и перестраиваются. В этой работе участвует множество муравьев, которые не могут непосредственно общаться друг с другом и, соответственно, координировать свои действия. А в то, что у них есть подробные планы всего «объекта», как-то не верится. Но как же тогда они избегают перекосов, обрушений и прочих накладок?
«Сумасшедшие муравьи» (Paratrechina longicornis) пьют нектар на «изнанке» листа. Многие растения приманивают муравьев нектаром, а те взамен избавляют его от вредителей
Это не единственная загадка, ответ на которую мы еще не получили. Вероятно, у нас до сих пор нет даже понятий для адекватного описания поведения муравьев. В одном можно не сомневаться: эти насекомые преподнесут нам еще немало сюрпризов.
Фото: Solent News / Legion-media (x2), Solent News, SPL, Nature PL / Legion-media, iStock, Nature PL / Legion-media (x3)