Планета насекомых: странные, прекрасные, незаменимые существа, которые заставляют наш мир вращаться: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Умны ли насекомые? Все зависит от того, что мы считаем умом. Как утверждает организация интеллектуалов Менса, ум – «это способность воспринимать и анализировать информацию». Вряд ли кто-то будет выступать за то, чтобы у насекомых было право на членство в Менсе, но насекомые не перестают нас удивлять своими способностями к обучению и анализу. Вещи, на которые, как мы считали, способны более крупные животные с позвоночником и действительно большим объемом мозга, оказались доступными и для наших маленьких друзей.

Однако, существуют большие различия между насекомыми. Насекомые со скучной жизнью и простыми привычками наименее умны. Чтобы спокойно сидеть в шерсти у животных и сосать их кровь всю жизнь, смекалка не требуется. Однако пчелам, осам, муравьям приходится быть сообразительными. Самые умные насекомые – это те, кто вынуждены искать пропитание в разных местах и при этом тесно связаны друг с другом в своем сообществе. Эти маленькие существа должны постоянно принимать решения: вот то желтое – это цветок со сладким нектаром или же голодный паук-бокоход? Смогу ли я перенести эту сосновую иголку сам или мне надо позвать на помощь? Нужно ли мне выпить глоток этого нектара самому, чтобы у меня были силы работать дальше, или отнести его домой к матке?

Насекомые с социальными навыками распределяют рабочие обязанности, делятся опытом и «разговаривают» друг с другом путем сложных действий. Это все требует умственных усилий. И результаты очень впечатляющие. Чарльз Дарвин говорил: «Мозг муравья есть одна из самых удивительных в мире совокупностей атомов материи, может быть, более удивительная, чем мозг человека». И он изрек это до того, как мы узнали все то, что мы знаем сегодня: что муравей способен передавать свои познания другим муравьям.

Способность передавать знания долго рассматривалась как свойственная исключительно человеку. Научение отличается от других способов общения тремя специфическими требованиями: это должно быть действие, которое происходит только в ситуации, когда учитель встречает незнающего ученика, учитель должен нести определенные затраты, и ученик должен научиться быстрее, чем если бы не было процесса обучения. Понятие используется по отношению к коммуникации и стратегии, и танец пчел (см. стр. 59), который отражает в большей степени процесс, не считается обучением. Однако выяснилось, что муравьи способны обучать других муравьев через процесс, который получил название бега в тандеме. Бег в тандеме заключается в том, что более опытный муравей показывает путь к еде. Это относится к одному европейскому виду муравьев, Temnothorax albipennis, который использует такие ориентиры, как деревья, камни и прочие, в дополнение к следу из запаха, чтобы запомнить дорогу от муравейника до источника пропитания. Для того, чтобы остальные муравьи смогли найти пищу, та (все муравьи-работники – самки, см. стр. 75), что знает дорогу, должна ее показать. Учительница бежит впереди, показывая дорогу, но постоянно останавливается и ждет ученицу, которая бежит медленнее, скорей всего потому, что она одновременно запоминает ориентиры, которые они проходят. Когда ученица готова, она дотрагивается до учительницы антеннами, и поход продолжается дальше. Таким образом, данное поведение удовлетворяет всем трем критериям, которые предъявляются к настоящему обучению: действие совершается только в том случае, когда учитель встречает необученного ученика, учитель несет определенные затраты (должен остановиться и подождать), и ученик учится быстрее, чем если бы он совершал действие сам.

С недавних пор шмели заслужили место в этой почетной маленькой группе животных, способных обучать различным фокусам своих сородичей. Шведские и австралийские ученые научили шмелей тянуть за шнур, если они хотели получить нектар. Они создали искусственные голубые цветы в форме пластикового диска, которые наполнили сахарным сиропом. Они были покрыты прозрачными пластинами из оргстекла, и только дернув за шнур, прикрепленный к искусственному цветку, можно было добраться до сиропа. Если ученые просто выпускали необученных шмелей на цветки, шмели ничего не понимали. Ни один шмель не тянул за шнур. Хорошее начало. Затем шмелей познакомили с цветками, чтобы они узнали, что там есть награда. Потихоньку искусственные цветки отодвигали дальше и дальше под прозрачное оргстекло. Когда цветки наконец были полностью под стеклом, 23 из 40 шмелей начали тянуть за шнур. Таким образом они вытягивали цветки обратно, чтобы дотянуться до сиропа. Урок, естественно, длился очень долго: все заняло почти 5 часов дрессировки на каждого шмеля.

Следующим шагом важно было понять, могли ли эти шмели научить других этому удивительному фокусу. Были выбраны трое шмелей в качестве «учителей». Новые необученные шмели были помещены вместе с ними в маленькую прозрачную коробку рядом с цветками, чтобы они могли все видеть и учиться. 15 из 25 «учеников» догадались в чем секрет, просто наблюдая за тем, что делали учителя, и смогли впоследствии сами достать награду, когда им дали возможность попробовать. В итоге этот эксперимент показал, что шмели смогли обучиться этому совершенно неестественному для них действию, и что они способны обучить стратегии других.

В начале 1900-х годов всемирную известность получил немецкий конь Ханс. Он не только знал числа, но и умел складывать, вычитать, умножать и делить. Конь выстукивал передним копытом правильные ответы на задачки, и его владелец – учитель математики Уильям Фон Остен – был уверен, что животное настолько же умно, как и он сам. Со временем выяснилось, что Ханс не может ни вычислять, ни даже считать. Просто конь отлично умел распознавать малейшие сигналы языка тела и мимики человека, задающего вопросы. Тот, кто задавал задачи коню, должен был сам вычислить правильный ответ, и малейшего неосознанного сигнала при правильном ответе было коню достаточно. Даже психолог, который раскусил в конце концов Ханса, не смог контролировать эти сигналы.

А вот новые исследования подтверждают, что пчелы умеют считать. Конечно, без арифметических действий. Тем не менее это восхитительное умение для тех, у кого мозг размером не больше семечки. Пчел поместили в туннель и обучали получать поощрение после того, как преодолеют определенное количество меток, вне зависимости от расстояния, которое они должны были пролететь. Оказалось, что пчелы могут считать до четырех, и они продолжали это делать, даже если ученые меняли вид меток.

Пчелы сильны не только в математике, но и в языках.

Практически в то же время, когда жили Остен и его не очень умный конь, в соседней стране Австрии подрастал будущий лауреат Нобелевской премии. Карл фон Фриш обожал животных с самого детства, и его мама наверняка обладала незаурядным терпением, судя по тому, что она принимала его не очень обычный выбор домашних любимцев, принесенных им из леса. В своем детском дневнике он записал 129 различных домашних питомцев, включая 16 птиц, 20 ящериц, змей и лягушек и 27 различных видов рыб. Позже, будучи зоологом, именно рыбы и их способность различать цвета привлекли его внимание. Совершенно случайно, из-за того, что эти живущие в воде объекты его исследований имели неприятную тенденцию погибать по дороге на конференции, где он собирался демонстрировать свои опыты, он начал изучать вместо них пчел.

Карл фон Фриш совершил два больших открытия: он показал, что пчелы различают цвета, и что пчелы, с помощью сложного танца, могут рассказать друг другу, где находится пища. Именно за это он получил Нобелевскую премию в 1973 году. Фриш знал, что, когда пчела находит богатый нектаром источник, она летит домой и рассказывает другим пчелам, где находится цветок. Она танцует, совершая движения в форме восьмерки, виляет брюшком и вибрирует крыльями. Скорость танца рассказывает о расстоянии до цветка, а направление, в котором она движется по отношению к вертикальной линии, описывает, где находится цветок в отношении к положению солнца.

Сейчас язык танца пчел является одним из самых изученных и известных примеров того, как животные общаются. Но история могла бы быть совершенно иной, так как нацистская Германия чуть не положила конец этим исследованиям. Карл фон Фриш работал в университете Мюнхена в то время, как приверженцы Гитлера в 1930-х годах просматривали списки работников в поисках еврейских сотрудников. Когда оказалось, что бабушка Фриша была еврейкой, его уволили. Но его спас малюсенький паразит, который вызывал у пчел болезнь, грозившую истреблением всех немецких пчел. Пчеловоды и коллеги смогли убедить нацистов в том, что дальнейшие исследования Фриша необходимы для сохранения немецкого пчеловодства и сельского хозяйства. Таким образом Фриш смог продолжить свои исследования.

Мы долго полагали, что только высшие животные способны различать индивидов, что является основанием создания личностных отношений. Так было до того, как любопытный ученый достал краски и начал раскрашивать лица у ос. Речь шла об американском виде северная бумажная оса (Polistes fuscatus). Свое название она получила благодаря тому, что делает гнезда из пережеванной деревянной массы, похожей на бумагу. Эти гнезда висят на стебле подобно перевернутому зонтику. В отличие от наших обычных ос, которые тоже делают гнездо из бумаги, у гнезд этих ос нет защитной оболочки вокруг личинок.

Эти осы живут в жестком иерархичном обществе, в котором важно знать, кто главный. Возможно, именно поэтому они оказались рекордсменами по распознаванию индивидов. Оса, которой раскрасили лицо, изменив ее полосатый узор, при попытке вернуться обратно к своим сожителям в гнездо была встречена агрессивно. Они ее не узнали и пришли в недоумение. Для контроля ученые покрасили других ос, не изменяя их индивидуального узора. Этих ос не ждала такая реакция, когда они вернулись в гнездо.

Что действительно удивительно, после нескольких часов сомнений сожители привыкли к новым лицам покрашенных пчел. Агрессивность спала, и все вернулось в нормальное русло. Другие осы поняли, что это та же оса, хоть и немного подкрашенная. Это говорит о том, что осы способны узнавать и различать индивидов в своем обществе.

Пчелы еще более продвинуты в этом вопросе. Они могут различать лица людей по фотографии. Кроме того, они могут помнить лицо, которое научились распознавать, на протяжении как минимум двух дней. Сомнительно, что пчелы как-то относятся к тому, что они видят. Скорее всего, фотографии, которые им показывают, кажутся им какими-то замысловатыми цветами.

Это новые и очень интересные знания. Они заставляют нас задуматься по-новому о распознавании лиц: мы все-таки говорим о животных с размером мозга меньше, чем буква «о» в этой книге. При этом они способны на те же вещи, что и мы со своим мозгом размером с кочан капусты. Понимание данных процессов может помочь людям, страдающим от прозопагнозии, при которой теряется способность узнавать лица.

Возможно, эти знания можно использовать при наблюдении, например, в аэропортах. Мы не предлагаем ставить стеклянную коробку с жужжащими пчелами на таможне (хотя это было бы здорово!). Речь идет о том, что можно перенять принципы распознавания лиц у пчел и перевести их в компьютерные алгоритмы. Это позволило бы улучшить и автоматизировать распознавание лиц через камеры наблюдения, например, для поиска преступников, находящихся в розыске, в местах больших скоплений народа.

Глава 2

Секс у шестиногих

Основываясь на размере, жизнь на планете распределяется на 10 групп: от микроскопических микоплазм (размером в миллиардную часть метра) до гигантских секвой в Калифорнии, которые могут достигать более 100 метров в высоту. Насекомые относятся к шести группам, все из которых находятся на нижней части шкалы: от бескрылых самцов наездника, которые размером меньше, чем срез человеческого волоса, до настоящих гигантов – палочников, длиной в ваше предплечье (см. стр. 18). Это означает, что большинство насекомых очень маленькие, и им нужно крошечное укрытие, чтобы спрятаться от врагов. К тому же они используют ресурсы, не представляющие интереса для более крупных животных.

Немаловажно, что насекомые очень гибкие, то есть очень хорошо приспосабливаются. Крылья позволяют им передвигаться на огромные расстояния, если сопоставить с их скромными размерами, а благодаря тому, что они пользуются тремя измерениями воздушного пространства, они получают доступ к более разнообразным источникам питания. То, что большинство насекомых проводят свое детство в совершенно другом теле, чем взрослое насекомое (см. стр. 28), означает, что они могут пользоваться совершенно разной средой обитания и источниками питания на протяжении своей жизни, а насекомым-детям не приходится конкурировать за пищу со взрослыми.

Если взять двух плодовых мушек и создать им идеальные условия для размножения, через год количество их потомков будет выражаться числом с 42 нулями. Кроме того, насекомые обладают удивительной способностью размножаться. Судя по всему, мухи приняли на свой счет слова из Ветхого Завета: «Плодитесь и размножайтесь, и заполняйте землю». Начните с двух плодовых мушек и предоставьте им идеальные условия на протяжении года. Это означает, что вы получите 25 поколений мушек. Каждая самка откладывает 100 яиц. Давайте представим, что они все вырастут: половина из них будет самками, они спарятся и каждая отложит по 100 яиц. К концу года перед вами будет двадцать пятое поколение, и только одно оно будет состоять из тредециллиона маленьких симпатичных красноглазых мушек. Тредециллион – это число с 42 нулями. Чтобы это число имело смысл для вас, представьте, что вы решили плотно запаковать этих мушек в один огромный шар. У такого шара диаметр будет больше, чем расстояние от Земли до Солнца! Просто замечательно, что у насекомых так много врагов, иначе нам с вами места на Земле не осталось бы.

К счастью, большинство отложенных яиц не насладятся взрослой жизнью. Большинство насекомых умирают от голода, оказываются съеденными или погибают по другим причинам намного раньше, чем могли бы оставить потомство. Это отчаянное сражение. Со временем у насекомых развилось удивительное разнообразие приспособленческих механизмов, включая выбор полового партнера и размножение. В этой главе мы рассмотрим некоторые из них.

Органы чувств у насекомых играют важную роль при нахождении партнера, и тут конкуренция очень жесткая. Но сражение ни в коем случае не заканчивается в тот момент, когда он находит ее. Наоборот, оно только начинается. Для того, чтобы максимально передать свой генофонд будущим поколения, оба пола могут найти различные решения.

Например, нередко самка спаривается с несколькими самцами в течение короткого периода. Для самца это невыгодно: это означает, что его сперма конкурирует со спермой других самцов. Поэтому многие самцы снабжены половым органом, похожим на компактный вариант перочинного ножа, мы можем встретить природные приспособления, похожие на скребок, ковш и ложку. Они призваны удалить сперматозоиды, которые оказались внутри самки раньше.

Такой складной инструмент очень пригодится, если предыдущий кавалер воспользовался другой хитростью: закупорил половой вход самки. Самец делает что-то вроде самодельного пояса верности, который не позволяет самке снова спариться. Но это работает только частично. Самец номер два использует свои скребки, крючки и копья, чтобы удалить пробку и самому добраться до самки. Да, похоже, им не до нежностей, комплиментов и приглушенного света.