Планета муравьёв: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Ее шансы на успех, скажем прямо, крайне малы. У муравьев-листорезов, огненных муравьев и многих других видов с выраженным территориальным поведением местность возле любой более-менее крупной семьи тщательно патрулируется разведчиками и фуражирами. В результате менее одной самки из тысячи доживает до появления первого расплода.

Чтобы повысить свои шансы на выживание, оплодотворенные самки красных огненных муравьев собираются в группы по десятку или около того особей. Они вместе роют гнездо, откладывают в нем яйца и защищают его от врагов. Но даже если эта коллективная хитрость приводит к успешному основанию новой семьи, для большинства самок она оказывается фатальной. Как только первый расплод достигает зрелости и превращается во взрослых рабочих особей, те безжалостно казнят «лишних» самок одну за другой, растягивая их за ноги и жаля до смерти, пока не останется только одна яйцекладущая самка.

Судя по всему, новорожденные рабочие сравнивают выделяемые самками феромоны, сигнализирующие об их уровне фертильности, и выбирают самую плодовитую из всех. Менее плодовитых они убивают, даже если это их собственная мать, или позволяют это сделать другим.

В целом процесс основания семьи у большинства видов напоминает скоростной забег на выживание. Чтобы победить, будущей основательнице семьи нужно в считаные часы найти партнера, спариться с ним, затем найти безопасное место для гнезда, вырастить первый расплод до взрослых рабочих особей – бесплодных самок, после чего в короткие сроки наплодить как можно больше потомства, достаточного для того, чтобы обеспечить устойчивую жизнеспособность семьи.

Как уже было сказано выше, мир муравьев – почти исключительно женский мир. Взрослые самцы – жалкие создания, рожденные для одного-единственного акта спаривания, да и то при условии, что им удастся выиграть конкуренцию за фертильную самку (многие не могут даже этого). Всю свою жизнь до брачного вылета они проводят внутри гнезда, находясь на полном иждивении у своих бесплодных сестер, которые кормят их и всячески обихаживают. Лично я и многие другие исследователи долго и упорно пытались найти свидетельства того, что хотя бы у некоторых видов самцы помогают своим сестрам выполнять какие-либо работы внутри гнезда или за его пределами или рискуют жизнью ради защиты родных семей. К нашему разочарованию, мы не обнаружили ничего подобного.

Сложная кастовая система взрослых особей вида Pheidole instabilis, обитающего на юго-западе Северной Америки, как она изображена на классической иллюстрации, сделанной Уильямом Уилером в 1910 г. Самка (7) после спаривания сбрасывает крылья и создает новую семью. Крылатый самец (8) после спаривания погибает. Чрезвычайно изменчивая каста рабочих муравьев (бесплодных самок) включает различные группы от мелких рабочих особей (6) и рабочих промежуточного размера (2–5) до крупных солдат с огромными головами (1).

Природа наделила самцов только тем, что необходимо для их разовой брачной миссии: большими глазами, крупными гениталиями и крошечным мозгом. Их брачный вылет подобен полету камикадзе – без особой надежды на успех, но с гарантией быстрой смерти.

Чем муравьи мужского пола генетически отличаются от муравьев женского пола? Самцы рождаются из неоплодотворенных яиц, все самки (и рабочие в том числе) – из оплодотворенных. Яйцекладущая самка контролирует пол каждого яйца, когда оно проходит через яйцевод. В ее брюшной полости имеется специальный мешочек, называемый сперматекой, где хранится полученная при единственном спаривании сперма. От сперматеки к яйцеводу идет тонкая трубочка с клапаном, который по желанию самки может открываться и оплодотворять яйцо, если самка «хочет» произвести на свет дочь. Или этот клапан может остаться закрытым, и тогда из яйца появится сын. Вот почему муравей-самец никогда не сможет стать царем, боевым генералом или кем угодно другим, кроме одноразового брачного партнера главной самки-царицы.

10

Как муравьи разговаривают на языке запахов и вкусов

Весной 2018 г. я посетил уголок дикой природы в парке Торрейя во Флориде. Животные уже вышли из зимней спячки. Все вокруг кишело добычей, к большой радости изголодавшихся хищников. Пришло время и прекрасному медноголовому щитоморднику покинуть нору, в которой он провел всю зиму, и вернуться к обычной змеиной жизни. Подобно текущему ручейку, медно-коричневая змея плавно проскользнула под ногами собравшихся вокруг биологов. Деликатно трепеща раздвоенным язычком, она собирала в воздухе молекулы пахучих веществ и, втягивая язык в рот, отправляла их в так называемый якобсонов орган – участок химически чувствительного эпителия на нёбе. Змея «вынюхивала» себе путь, руководствуясь своими инстинктами и обонянием и пытаясь сориентироваться в ситуации.

Как и большинство других видов животных, эта ядовитая змея живет в малодоступном для нас сенсорном мире, тайны которого лишь недавно начали приоткрываться ученым. Мы, люди, зависящие почти исключительно от зрения и слуха, – редкое исключение в земной фауне. Помимо нас, в такой же аудиовизуальной среде обитают птицы, сверчки, лягушки, коралловые рыбы и некоторые другие виды животных, которым трудно даже представить тот богатейший мир, в котором существуют примерно 10 млн других видов живых существ.

Никто никогда не писал и не рассказывал человеческую историю любви на языке духов или запаха из подмышек.

Если бы около 6 млн лет назад в африканской саванне не появились первые двуногие приматы, воспринимающие мир с помощью зрения и слуха, и эти приматы в конечном итоге не эволюционировали бы в современного человека разумного, сегодня на земной суше, вполне вероятно, господствовали бы общественные насекомые. Муравьи были бы доминирующими хищниками, термиты – главными потребителями мертвой растительности, и основными средствами коммуникации в этом мире были бы запах и вкус.

Говоря более научным языком, общественные насекомые общаются в основном с помощью феромонов – химических веществ, которыми обмениваются между собой представители одного вида, и алломонов – химических веществ, предназначенных для общения с представителями других видов, как правило, для привлечения жертв и отпугивания хищников.

Среди всех существ, живущих в мире обоняния и вкуса, муравьи – настоящие виртуозы химической коммуникации. Если когда-нибудь на других планетах будут найдены развитые формы жизни (а я не сомневаюсь в том, что они будут найдены, по крайней мере в других звездных системах), среди них с большой долей вероятности будут присутствовать какие-либо эусоциальные виды, чьи общества построены на высочайшем коллективизме и альтруизме, а также жестком разделении на репродуктивных «королевских» особей и рабочие касты. Дело в том, что, будучи частично или полностью освобожденными от анатомической и физиологической функций размножения, рабочие способны к более эффективной специализации, что позволяет их семьям успешно конкурировать с другими семьями в борьбе за выживание. Эволюция путем естественного отбора действует не только на индивидуальных членов семей, но и на семьи в целом. Этот процесс происходит в соответствии с фундаментальным правилом эволюции: единицей эволюции является ген, а целью естественного отбора – признак, закодированный этим геном. Это и есть самое важное в фундаментальной дарвиновской биологии, основные принципы которой, скорее всего, являются общими для всей Вселенной.

Эусоциальность возникала по меньшей мере 17 раз за всю историю жизни на Земле. Три таких случая обнаружены у креветок семейства Alphaeidae, так называемых раков-щелкунов или креветок-пистолетов, которые роют гнезда в крупных живых губках на морских мелководьях. Две другие независимые линии с эусоциальными семьями найдены у современных общественных «бумажных» ос. Еще две – у жуков-короедов и две – у африканских голых землекопов. Остальные линии с эусоциальными группами обнаружены у современных трипсов, тлей, пчел-аллодапин и пчел-авгохлорин. Наконец, к эусоциальным вполне можно отнести и человеческий вид с присущими ему крайними формами специализации труда, наличием профессиональных армий, пожизненных служителей религиозных культов, соблюдающих целибат, а также традиций вверять воспитание внуков бабушкам.

Сколько муравьев сегодня живет на нашей планете? По самым приблизительным оценкам, 10¹⁶ (10 квадриллионов), что примерно в миллион раз больше, чем живущих на Земле людей, да и то если округлить их число до 10¹⁰. А поскольку типичный муравей весит от 1 до 10 мг (что составляет примерно одну миллионную долю от веса человека), то в своей несметной совокупности эти мелкие крохи весят примерно столько же, сколько и все живые люди на Земле, вместе взятые.

Но ни антропологам, ни энтомологам не следует придавать слишком большого значения этому приблизительному равенству биомасс между муравьями и людьми. Если представить, что всех людей (7,5 млрд) можно уложить, подобно бревнам, в один большой штабель, то все человечество займет объем около 4 куб. км – т. е. его вполне можно спрятать в какой-нибудь отдаленной части Большого каньона.

На протяжении вот уже более чем 100 млн лет муравьи играют важную роль в формировании того природного мира, в котором мы сегодня живем. Они делают это благодаря своей сложной общественной организации, почти полностью управляя ею при помощи вкусов и запахов – или, иначе, хемосенсорной системы коммуникации. Сегодня ученые пытаются расшифровать «Розеттский камень» муравьиного языка, идентифицируя химические сигналы, передаваемые от муравья к муравью, и учась «разговаривать» с муравьями с помощью их химического словаря.

Роль феромонов в жизни муравьев становится очевидна даже при случайном контакте с семьями этих насекомых. Вы можете провести простой эксперимент сами. Найдите муравьиную семью. Если вы живете в частном доме, попробуйте поискать у себя на кухне. Если нет, выйдите на улицу в теплый день и поищите их гнезда на голых участках почвы или под большим камнем. Теперь капните немного сахарного сиропа недалеко от гнезда и подождите, когда эту каплю обнаружит один из рыскающих в округе разведчиков. Обнаружив лакомство, разведчик обычно выпивает его, сколько может, и бежит к гнезду, как правило, по кратчайшему пути (он точно знает, где находится гнездо, даже если вы его не видите). Прибежав в гнездо, он срыгивает немного сахарного сиропа, давая его попробовать нескольким рабочим муравьям, и возвращается обратно. Его товарищи бегут вслед за ним: при этом они точно следуют по его пути, повторяя все изгибы и повороты. Очевидно, что разведчик проложил для них маршрут – «химическую тропу». Срыгивая часть сахарного сиропа и дополняя его феромоновым следом, он как бы кричит: «Я нашел еду! Я принес еду! Следуйте по моему следу, и вы найдете больше еды!»

Другой важный набор феромонов обеспечивает целостность и безопасность семьи. Чтобы увидеть, как это работает, осторожно схватите рабочего муравья у входа в муравейник и поместите его в банку. Подождав, когда он успокоится, верните его на место. Похищенный будет немного возбужден, но его сородичи почти не обратят на это внимания. Теперь поймайте еще одного муравья, но на этот раз перенесите его в другое гнездо. Вы увидите, что местные муравьи яростно набросятся на него, потому что его тело будет сигнализировать им: «Не наш запах! Это чужак! Чужак!»

Муравьям достаточно прикоснуться к другому муравью кончиками своих антенн (усиков), усеянными детекторами запаха, чтобы мгновенно распознать чужака. Дело в том, что маслянистая субстанция на теле каждого муравья содержит уникальную комбинацию химических веществ, характерную только для его родной семьи. Особей с другой комбинацией запахов немедленно атакуют, убивают или выгоняют из гнезда.

Запах отдельного муравья, смесь пахучих веществ в маслянистом покрытии его тела, можно сравнить с человеческим лицом или с военной униформой со знаками различия. Он позволяет другим муравьям с первого взгляда или, точнее говоря, с первого «нюха» определить, является ли этот муравей членом их семьи или нет, а также его пол, касту, примерный возраст и задачу, которую он выполняет в данный момент.

Бóльшая часть этой информации должна быть обработана за секунды и с безошибочной точностью, чтобы вызвать соответствующую реакцию. Точность несметного множества таких реакций – необходимое условие для выживания семьи, численность которой может составлять от менее сотни до более миллиона особей.

Понаблюдайте за перемещением рабочих муравьев: одни бегут в одном направлении, другие – в противоположном. Когда они встречаются, то без всяких колебаний останавливаются на долю секунды, соприкасаются головами, после чего продолжают свой путь дальше с той же скоростью, что и прежде. Замедленное воспроизведение видеозаписи позволяет увидеть, что происходит во время этих коротких встреч. Когда муравьи бегут по химическим тропам, проложенным разведчиками, они водят своими усиками из стороны в сторону. Первый сегмент усика называется скапусом или ножкой; он длинный, голый и функционирует как рукоятка, которая удерживает и обеспечивает подвижность второго сегмента, состоящего из нескольких коротких члеников, который называется жгутиком.

Жгутик – это «нос» муравья. Он покрыт густым слоем тончайших волосков, выступов и пластин, которые специализируются на распознавании различных химических веществ и передают в мозг нервные сигналы об их химической идентичности и количестве. На основе этой сенсорной информации, а также руководствуясь инстинктами и учитывая конкретные обстоятельства, муравей быстро и уверенно выбирает нужное действие.

Мы до сих пор плохо понимаем, как работают сенсорные рецепторы муравьев. Наши знания ограничиваются в основном тем, что мы можем увидеть и услышать. Современные методы визуализации позволяют обнаружить на поверхности даже крошечной части жгутика поразительное количество и разнообразие мини-структур. Конечно, было бы интересно узнать все детали того, как функционирует каждая такая структура или как эти структуры распознают едва уловимые химические соединения, а также как нервные клетки довольно скромного муравьиного мозга обрабатывают эту информацию и выдают ответ, но все же я могу с удовлетворением отметить, что я был одним из первых, кто начал взламывать феромоновый код муравьиной коммуникации.

11

Как мы взломали феромоновый код

Понять муравьиный мир и научиться общаться с его обитателями на одном языке, на мой взгляд, так же важно, как если бы они были людьми другой культуры или даже пришельцами с другой планеты. Не думаю, что нам стоит их игнорировать. В конце концов, они – наши соседи по планете, причем куда более многочисленные: на 7,5 млрд человек приходится около 10 квадриллионов (10¹⁶) живых муравьев. И они в 10 раз древнее нас, так как начали жить на Земле 150 млн лет назад, еще в эпоху рептилий[6].

[6] Автор имеет в виду время от 15 до 27 млн лет назад, когда в Африке обитали проконсулиды – группа древнейших человекообразных обезьян, от которых произошли поздние формы приматов, включая наш собственный вид. – Прим. науч. ред.