Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Слова, используемые для описания ос (вверху) и пчел (внизу). Чем крупнее слово, тем чаще оно встречалось у респондентов

Сейчас в это трудно поверить, но несколько десятилетий назад главной темой заголовков газет была действительно страшная история о пчелах, начавшаяся после того, как был получен и случайно выпущен в дикую природу гибрид между европейской медоносной пчелой Apis mellifera mellifera и восточноафриканским равнинным подвидом Apis mellifera scutellata. Бразильский биолог Уорвик Керр пытался вывести гибрид медоносной пчелы, который давал бы больше меда и проявлял большую устойчивость в тропических условиях. Катастрофа случилась, когда несколько колоний его африканизированных гибридов сбежали с пасек в штате Сан-Паулу. Пчелы быстро разлетелись и скрестились с местными колониями европейских медоносных пчел. Эти насекомые стали известны как африканские пчелы-убийцы, или африканизированные пчелы.

Со временем этот жизнестойкий гибрид распространился по всей Америке. Гибрид Керра действительно очень продуктивен, и это выгодно пчеловодству. Однако он превосходит спокойную европейскую медоносную пчелу всего лишь потому, что лучше заготавливает пыльцу, обладает более высоким темпом размножения и более развитой трудовой этикой (они добывают корм в такую погоду, когда Apis mellifera прячется в своем улье). Вдобавок они более агрессивны и более склонны к роению, из-за чего пчеловодам сложнее с ними работать и возрастает риск, что пчелы нападут на человека. Но сейчас это уже не новости – пчеловоды перестроили методы работы и определенно предпочитают содержать африканизированных пчел, а не их коллег европейского происхождения, из-за более высокой продуктивности. С 1970-х годов многое изменилось. Леденящие душу истории о пчелах уже не пользуются популярностью, а вот на рассказы о «чудесных пчелах» и «злых осах» спрос остался.

Мы привыкли ненавидеть ос, потому что нас приучили к этому дома, в школе, в средствах массовой информации, в книгах и кино. Это не наша вина: мы – продукт нашей местной культуры. Свою долю ответственности за это должна взять на себя наука. За последние 30 лет о пчелах было опубликовано втрое больше научных статей, чем об осах, а количество докладов о пчелах на конференциях превышает количество докладов об осах в четыре раза. В последние годы предвзятое отношение к пчелам в исследованиях стало выражено еще ярче, чему способствовали крупные правительственные инвестиции в исследования опылителей, продиктованные нашими эгоистичными интересами. В мире без опылителей нам грозит голод.

Но нельзя возлагать вину за пренебрежительное отношение науки к осам исключительно на финансовые потоки. Некоторые из наших величайших умов незаметно посеяли семена, из которых проросло дистанцирование науки от них. А ведь именно паразитические ихневмонидные осы[21] заставили Чарльза Дарвина усомниться во всемогуществе Бога и в истории о сотворении мира. В 1860 году в письме к ботанику Айзе Грею Дарвин писал: «Я не могу убедить себя в том, что благодетельный и всемогущий Господь преднамеренно сотворил Ichneumonidae, чтобы они питались живым телом гусениц».

Даже современные ученые, изучающие ос, признают, что они несут на себе клеймо общественного порицания. Американская ученая Мэри Джейн Уэст-Эберхард посвятила свою жизнь изучению ос, но признает, что «по всему миру они терроризируют домохозяек, портят пикники и строят большие висячие гнезда, такие соблазнительные для быстроногих мальчишек, вооруженных камнями»[22]. Уильям Д. Гамильтон, ученый, который оказал самое глубокое влияние на наше понимание социальной эволюции, признал, что «общественные осы – это одни из самых нелюбимых насекомых»[23]. А новозеландский ученый Фил Лестер, упорно трудившийся у себя на родине на стезе борьбы против инвазивных ос (любезно завезенных британцами), подлил масла в огонь всеобщего отвращения к осам, назвав свою книгу о них «Вульгарная оса» (The Vulgar Wasp)[24].

Когда у светил науки, изучающих ос, с трудом получается описать этих насекомых не как гангстеров в мире насекомых, на что могут рассчитывать сами осы? Что будет с миром, если осы исчезнут? Мы не знаем этого наверняка, потому что нам не хватает данных фундаментальной науки, способной точно сказать, какова их роль в этим мире. Но мы знаем, что осы должны быть важны для функционирования экосистем и здоровья всей планеты. Мы знаем, что они охотятся на насекомых, которые в противном случае доставляли бы нам неудобство. В мире без ос нам почти наверняка пришлось бы использовать изрядное количество химикатов, чтобы оградить себя от иных вредителей. По крайней мере, это хороший аргумент в пользу того, чтобы простить осам то, что они нас жалят – точно так же, как мы прощаем это пчелам.

Пришло время разгадать загадку этих прекрасных, разнообразных и таинственных существ. Давайте же дадим им шанс доказать, что они достойны нашего внимания.

«…Из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм»[25]. Мне нравится представлять себе, что Дарвин восхищался красотой и удивительными особенностями ос в своем саду, когда писал эти заключительные строки к своему великому труду «Происхождение видов путем естественного отбора» – книге, которая произвела революцию в нашем понимании жизни на Земле. О «бесконечном числе форм» можно говорить применительно ко многим группам организмов, но осами естественный отбор занимался с особенным удовольствием, пробуя, испытывая, моделируя и модифицируя их формы и функции, порождая захватывающее разнообразие. Но эта книга – не энциклопедия ос; я просто не могу включить в нее их всех. Если что, это еще никому не удалось, потому что на каждый известный и описанный вид ос приходится, вероятно, еще десяток видов, которые мы пока не открыли.

Должна признать, что Дарвин, подводя итоги «Происхождению видов», скорее всего, имел в виду жуков. Жуки примечательны своим разнообразием: поистине, это одно из чудес природы. И действительно, широко известно высказывание другого биолога-эволюциониста, Дж. Б. С. Холдейна, о том, что если жизнь сотворена неким высшим разумом, то этот разумный создатель, по-видимому, питал «необычайную любовь к жукам». Его замечание было весьма актуальным в те времена, когда он его высказал (1950-е годы): как раз тогда стрелка весов в дебатах между сторонниками эволюции и религии стала склоняться в пользу эволюции.

Если Бог действительно сотворил всех существ на Земле, то жуки определенно пользовались особой Его любовью: это самая многочисленная группа животных с точки зрения количества описанных видов – их насчитывается 387 000[26]. С учетом криптовидов (таких, которые очень похожи на другие виды) и еще не открытых видов, ученые полагают, что существует около 1,5 миллиона видов жуков. Кроме того, жуки – одни из самых потрясающих по внешности насекомых – от вычурных и изысканных до несуразных. А если не прибегать к концепции «разумного замысла», то можно предположить, что разнообразие жуков возникло в процессе эволюции в результате естественного отбора, чтобы привлекать представителей противоположного пола, отпугивать истекающих слюной хищников или обеспечивать маскировку.

Из-за того что жуки так примечательны, можно практически с уверенностью говорить, что мы относимся к жукам с некоторым пристрастием, которое побуждает нас открывать и описывать новые виды жуков чаще, чем любых других насекомых. Люди замечали, собирали и каталогизировали их на протяжении сотен лет. В XIX веке любой уважающий себя натуралист с гордостью демонстрировал свою личную коллекцию жуков и азартно состязался с друзьями за самые крупные, яркие или диковинные экземпляры. В своем восхищении жуками мы непреднамеренно допустили перекос в их пользу в наших знаниях о насекомых.

Осы принадлежат к отряду перепончатокрылых (Hymenoptera), в который также входят пчелы и муравьи. Известно около 150 000 описанных видов перепончатокрылых[27]. Из них более 80 % составляют осы, которых насчитывается около 80 000–100 000 описанных видов – это почти в пять раз больше, чем видов пчел, и более чем в 7 раз превышает количество видов муравьев (которых насчитывается около 13 000 видов). Однако мы обращаем внимание на ос и пишем о них гораздо реже. Во многих частях мира большая часть наблюдений за осами касается нашей старой знакомой – осы родов Vespula и Dolichovespula, желто-черной полосатой гостьи пикников, которая вторгается в наше личное пространство.

Конечно, количество описанных видов не отражает того, сколько их существует на самом деле. Например, насекомых описано свыше миллиона видов, однако, по оценкам ученых, на планете, вероятно, насчитывается 5,5 миллиона видов насекомых[28]. Во время подсчета видов одной из самых больших проблем является географическая необъективность: части света, где сбор образцов ведется более интенсивно (например, Северная Америка и Европа), обладают меньшим биологическим разнообразием. Вероятно, каждый из отрядов насекомых в несколько раз богаче видами, чем в настоящее время заставляют думать цифры – а в особенности перепончатокрылые[29], потому что предполагается, что неописанными остаются от 60 до 88 % их видов[30]. Даже по самым скромным оценкам, существует от 600 000 до 2,5 миллиона видов перепончатокрылых. В местах, хорошо охваченных сбором образцов, таких как регионы с умеренным климатом и некоторые особые тропические экосистемы, виды перепончатокрылых уже превосходят жуков по количеству.

Подавляющее большинство перепончатокрылых скрывается в обличье крошечных и малоизвестных паразитоидных наездников. Паразитоиды – это насекомые, которые откладывают яйца внутрь (эндопаразитоиды) или на поверхность тела (эктопаразитоиды) других организмов. Когда из яйца вылупляется голодная личинка, она по мере своего роста поедает хозяина живьем. Паразитоидов не следует путать с паразитами, которые проводят всю свою жизнь, а не только личиночную стадию, обитая внутри тела или на теле хозяина[31]. Некоторые паразитоидные осы приобрели специальные режущие конструкции на голове, с помощью которых разрывают хозяина, когда становятся готовы к самостоятельной жизни. Выедание живой добычи изнутри может показаться жутким, зато у этих ос нет страшного жала, которым щеголяют другие осы. Вместо него у паразитоидов имеется трубка для откладывания яиц, которую называют яйцекладом. Яйцеклад – это чрезвычайно полезная штука: он дотянется до таких мест, о которых другие части тела могли бы только мечтать. Его можно просунуть в мельчайшие щели в стволах деревьев, подлеске или почве, чтобы отложить внутрь ни о чем не подозревающей гусеницы или личинки жука драгоценное яйцо вместе с коктейлем из яда и работающих вместе с ним вирусов[32].

Осы – это не единственные насекомые-паразитоиды, но они, вне всяких сомнений, самые разнообразные, многочисленные и богатые видами. Вдобавок к этому они играют ключевую роль в экосистемах, регулируя численность популяций других насекомых. Неудивительно, что люди широко используют их в качестве агентов биологического контроля вредителей. В некоторых странах паразитоидных ос выращивают в промышленных масштабах, чтобы выпускать на поля кукурузы и сахарного тростника, где они ищут гусениц и других вредителей, чтобы отложить в них яйца.

Существует как минимум 80 000 описанных видов паразитоидов. В большинстве своем это существа миниатюрного размера: самые крохотные среди них – мимариды (семейство Mymaridae), длина которых может составлять всего лишь 0,14 миллиметра – это самые мелкие насекомые в мире. Другие, вроде наездников семейства ихневмонид, могут вырастать до нескольких сантиметров в длину, а с учетом яйцекладов – вдвое больше. Размер тела имеет значение для открытия видов. Возьмем для примера 4200 видов жуков, которые водятся в Великобритании (вероятно, наиболее изученном регионе в мире в отношении жуков): средний размер тела вновь описанных британских жуков значительно уменьшился за период между 1750 (когда началась их систематизация) и 1850 годами, потому что энтомологи с гораздо большей вероятностью обнаруживали, собирали и описывали крупные виды, прежде чем стали обращать внимание на виды с более мелким размером тела[33].

Если учесть, насколько малы в большинстве своем паразитоидные осы, открывать новые их виды заведомо труднее прочих. Но и это еще не все: существуют паразитоидные осы, которые откладывают яйца на личинки других паразитоидных ос! Эти гиперпаразитоиды (паразитоиды, которые живут за счет других паразитоидов) зачастую еще меньше своих хозяев – это «микроосы». Они представляют собой четвертый уровень сети питания: гиперпаразитоидная оса питается на паразитоидной осе, которая питается на гусенице, которая питается на кормовом растении[34]. Такие многоуровневые трофические цепочки могут быть невероятно сложными и представляют собой весьма причудливую иллюстрацию бесконечного числа форм среди ос, а также растений и животных, с которыми их жизнь сплетена воедино.

Поиск паразитоидов – это лишь первый шаг; определять их тоже чрезвычайно сложно. До недавнего времени это удавалось лишь немногим ученым в целом мире, потому что эта работа требовала специальных знаний о конкретных таксономических признаках, что не позволяло быстро описать новые виды даже при условии их обнаружения. Но всякий раз, присмотревшись к этим существам поближе, ученые обнаруживали множество новых видов. Это особенно интенсивно происходит в наше время, когда используются ДНК-маркеры, благодаря которым различение внешне сходных видов требует меньше специальных познаний, а также удается выявлять криптовиды, которые нельзя было выявить ранее используемыми методами. В результате число описанных видов паразитоидных ос резко возросло. Представляется возможным, что по своему видовому разнообразию осы на самом деле превосходят всех остальных насекомых, так что холдейновскую «необычайную любовь к жукам» можно оставить в прошлом веке, на пыльном чердаке науки о биологическом разнообразии. Достаточно посетить небольшой участок влажного тропического леса в Центральной Америке и провести 34-летнее исследование гусениц, чтобы понять почему.

Ареа-де-Консервасьон-де-Гуанакасте – это национальный парк на северо-западе Коста-Рики. Его площадь составляет около 1200 квадратных километров (чуть меньше Большого Лондона); это охраняемая природная территория с самыми разными типами местообитаний и богатым биологическим разнообразием. За последние 34 года ученые вырастили тысячи гусениц, собранных в этом заповеднике, и из этих гусениц вывелись многие тысячи паразитоидных ос, в большинстве своем неизвестных науке прежде[35]. Исследователям еще предстоит немало работы, чтобы описать всех этих ос, но для начала они сосредоточили свое внимание на одном из родов микроос семейства браконид – на Apanteles, который представляет экономический интерес, поскольку эти осы широко используются для биологической борьбы с гусеницами – вредителями сельскохозяйственных культур. Ранее в этой части Мезоамерики было описано всего лишь 19 видов ос рода Apanteles. На основании 4100 особей ученые описали не менее 186 новых видов: почти в десять раз больше, чем число видов данного рода, ранее известное для этого региона. И учтите, что это всего лишь один род ос из очень маленького уголка мира.

Неужели, оценивая количество видов паразитоидных ос, мы ошибаемся на порядок? Если это так, то можно предположить, что по всему миру существует более 800 000 видов паразитоидных ос. Конечно, эта оценка может быть преувеличенной, поскольку Ареа-де-Консервасьон-де-Гуанакасте известен своим высоким биологическим разнообразием. Например, видов жуков в этом регионе в пять раз больше, чем во всей Великобритании. Великобритания – это страна с одним из самых низких на планете показателей биологического разнообразия[36], но даже если предположить, что видовое разнообразие на этой небольшой территории Коста-Рики в пять раз больше, чем в любом другом месте в мире, это все равно увеличит прогнозируемое количество видов паразитоидных ос по всему миру до 160 000 – а это больше, чем число всех описанных видов перепончатокрылых, вместе взятых.

Если вам нужны еще доказательства, возможно, вас убедит экскурс в экологию паразитоидов. Наряду с гусеницами жуки входят в число наиболее предпочтительных хозяев для потомства паразитоидных ос. На основании известного разнообразия видов жуков-хозяев и того факта, что на одном и том же виде жуков-хозяев могут паразитировать несколько разных видов ос (одни паразитируют на личинках, другие на яйцах), ученые подсчитали, что число видов паразитоидных ос, вероятно, вдвое-втрое превышает количество видов жуков[37]. До этих исследований считалось, что паразитоиды составляли почти 80 % описанных видов ос, но после подобных гипотез предположительное видовое разнообразие ос обретает поистине космические масштабы.

Если есть разумный творец жизни на Земле, то он почти наверняка испытывал необычайную любовь к паразитоидным осам.

Моя бабушка страдала патологическим накопительством. Она пережила две мировые войны и знала, как важно ценить вещи, заботиться о них и содержать в порядке, чтобы при необходимости их можно было быстро найти и использовать. Она особенно трепетно относилась к пуговицам. Толстые деревянные пуговицы для шерстяных вещей, гладкие и прохладные пуговицы для рубашек, скромные коричневые пуговицы для брюк, роскошные перламутровые пуговицы для воскресных платьев. Когда одежда ветшала, она заботливо срезала пуговицы и прятала их в своем таинственном шкафу для швейных принадлежностей, в лабиринте неуловимого порядка. Каждая пуговица проходила через этот ритуал особо, вне зависимости от того, насколько бурным или простым было ее прошлое, и почтительно укладывалась рядом со своими ближайшими пуговичными родственниками. И сотни пуговиц гордо громыхали каждая на своем месте – любимые игрушки бабушкиных представлений о порядке.

Положение и группировка пуговиц в шкафу имели решающее значение: каждая коробка представляла собой строго охраняемый анклав пуговиц, объединенных красотой, формой и назначением, которые рассказывали общие истории о своей былой пользе и надежде на будущее. Соседствующие друг с другом коробки давали пристанище близким родственникам: шелковисто-зеленые пуговицы глядели из своей коробки на гладких серых пуговичных соседей; пуговицы цветочных оттенков заливались румянцем рядом со своими нежно-голубыми товарками. Появление новой пуговицы, которая не подходила к имеющимся коробкам, вызывало тревожное волнение – как у пуговиц, так и у бабушки. В неудачный день это могло привести к масштабным перестановкам среди пуговиц и коробок. В детстве мне очень хотелось заполучить бабушкину коллекцию пуговиц, но я не осмеливалась даже пальцем тронуть ее; это было священное место, пронизанное порядком и точностью, как филогенетическое древо у эволюционного биолога. Лишь бабушка имела право устанавливать и изменять порядок.

Если бы пуговицы моей бабушки были осами, то она бы изрядно встревожилась. Но не из-за того, что это осы, а из-за тех трудностей, с которыми она столкнулась бы, пытаясь их упорядочить. Конечно, пуговицы могут быть бесконечно красивы и разнообразны по форме, но осы еще красивее и разнообразнее, а их отличительные особенности и родственные связи загадочны и сложны. Более того, новые виды сейчас открывают и описывают быстрее, чем вы успеете пришить новую пуговицу; некоторые из них обладают неожиданными качествами, так что приходится пересматривать родственные связи ос, и это вызывает не меньшую сумятицу, чем возмутительно нестандартная пуговица в шкафу моей бабушки.

Пуговица – это всего лишь пуговица (хотя моя бабушка с этим поспорила бы), и ее история насчитывает всего лишь 2000 лет; осы же на 280 миллионов лет старше самой древней пуговицы и более многолики и разнообразны, чем вся мировая коллекция галантереи. Если быть точным, термин «оса» представляет собой ужасно расплывчатое описание для такой разнообразной группы насекомых. Тот факт, что видов ос так много и они такие разнообразные, – это одновременно и головная боль, и радость для эволюционных биологов: головная боль, потому что из-за нехватки данных об очень большом числе видов любая реконструкция их генеалогического древа может оказаться неверной, а радость – оттого, что у ос есть такие биологические инновации, которые не осмелился приобрести в ходе эволюции ни один другой отряд насекомых. Именно поэтому генеалогическое древо ос так важно для ученых, и именно поэтому оно десятилетиями вызывает споры.

Эволюционное генеалогическое древо помогает нам понять, как, когда и почему эволюционировала группа организмов и насколько велико ее внутреннее разнообразие. Филогенетическое древо ос показывает, почему какие-то осы являются паразитами, почему кто-то приобрел талию супермодели и почему некоторые превратили свой инструмент для кладки яиц в устройство для введения яда (жало). Оно показывает, как осы несколько раз меняли рацион, заручались дружбой с растениями и манипулировали ими и как некоторые из них стали общественными, а другие утратили крылья, чтобы дать начало муравьям и осам-немкам, или превратились в вегетарианцев и стали пчелами. Чтобы знать эти вещи, нам нужна точная схема эволюционной биографии ос.

До недавнего времени в основе восстановления такого древа жизни для любого организма лежало отслеживание пути, оставленного общими признаками – обычно морфологическими – у различных видов. Методы молекулярного секвенирования меняют эту ситуацию, потому что в настоящее время мы можем искать признаки различия и сходства в ДНК разных видов. Те виды, которые ранее объединяли, опираясь на внешний вид, теперь, возможно, придется группировать с другими, основываясь на сходстве ДНК и физических особенностей. Благодаря технологиям секвенирования ДНК наше понимание родственных отношений между видами движется вперед с такой скоростью, что за последние несколько лет эволюционную историю перепончатокрылых приходилось переписывать уже много раз. Но сейчас самое подходящее время разобраться с эволюционной историей ос и их родственными отношениями. И хотя наше понимание деталей почти наверняка изменится по мере того, как мы будем получать все больше и больше данных о еще большем количестве видов, общее представление о происхождении и эволюции ос и их родственников вряд ли изменится радикально.

[21] В русскоязычной практике этих насекомых называют наездниками и не объединяют с осами. – Прим. перев.

[22] Evans H. E. and West Eberhard M. J. The Wasps. Ann Arbor: University of Michigan Press, 1970.

[23] Hamilton W. D. Foreword // Natural History and Evolution of Paper-Wasps / edited by Stefano Turillazzi and Mary Jane West-Eberhard. Oxford: Oxford University Press, 1996. P. v—vi.

[24] Lester Philip J. The Vulgar Wasp: The Story of a Ruthless Invader and Ingenious Predator. Wellington: Victoria University Press, 2018.

[25] Перевод К. А. Тимирязева.

[26] Это связано с тем, что жуки – одна из наиболее изученных групп насекомых ввиду как большого количества специалистов, занимающихся ими, так и факта коллекционирования. Многие любители-коллекционеры собирают именно жуков.

[27] Stork N. E. How many species of insects and other terrestrial arthropods are there on earth? // Annual Review of Entomology, 2018, 63. P. 31–45.

[28] Ibid.

[29] Указать количество описанных видов куда сложнее, чем кажется. Так бывает потому, что иногда одному и тому же виду дают разные названия. С учетом синонимов минимальная оценка числа описанных видов перепончатокрылых составляет 117 000; максимальная оценка достигает примерно 150 000.

[30] Ibid.

[31] Также важным отличием паразитоидов от паразитов является то, что процесс развития паразитоида в обязательном порядке приводит к гибели хозяина. Паразиты убивают своего хозяина только при слишком большом их количестве. – Прим. науч. ред.

[32] Zhu F. et al. Symbiotic polydnavirus and venom reveal parasitoid to its hyperparasitoids // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2018, 115. P. 5205–5210.

[33] Gaston K. J. Body size and probability of description: the beetle fauna of Britain // Ecological Entomology, 1991, 16. P. 505–508.

[34] Здесь вспоминается отрывок из стихотворения Джонатана Свифта: «Натуралистами открыты / У паразитов паразиты…» (перевод С. Я. Маршака). – Прим. перев.

[35] Fernandez-Triana J. L. et al. Review of Apanteles sensu stricto (Hymenoptera, Braconidae, Microgastrinae) from Area de Conservación Guanacaste, northwestern Costa Rica, with keys to all described species from Mesoamerica // ZooKeys, 2014, 383. P. 1–565.

[36] В целом наблюдается следующая тенденция: чем дальше от экватора и тропических регионов, тем меньше биологическое разнообразие. Биологическое разнообразие Великобритании может быть сопоставимо с таковым, например, в Московской области. – Прим. науч. ред.

[37] Forbes A. A. et al. Quantifying the unquantifiable: why Hymenoptera, not Coleoptera, is the most speciose animal order // BMC Ecology, 2018, 18. P. 21.