Планета муравьёв: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Иногда случается, что муравей проскакивает мимо гнезда. Но это вовсе не означает, что все пропало. Он знает, сколько и куда прошел и как исправить ошибку. Проведя серию изобретательных экспериментов, Рюдигер Венер и его коллега Мандьям Шринивасан изучили метод, который используется в таких случаях муравьями. Вот что они обнаружили:

Если бегущий домой фуражир (Cataglyphis bicolor) теряется, то вместо случайных блужданий он использует стереотипную стратегию поиска. Муравей делает петли постепенно увеличивающегося размера, которые начинаются и заканчиваются в одной точке и ориентированы по разным азимутальным направлениям. Такая стратегия гарантирует, что центральная область, где, скорее всего, находится гнездо, будет исследована наиболее интенсивно.

За час непрерывного поиска муравей охватывает системой петель, центр которой находится в исходной точке, площадь примерно в 10 000 м². Думаю, в природе редко можно встретить действительно потерявшегося красного фаэтончика.

Однажды, еще до того, как я узнал о поисковой стратегии красных фаэтончиков, я заблудился в тропических лесах Амазонии и использовал похожий метод. Я вышел со станции Всемирного фонда дикой природы, расположенной к северу от Манауса, и, зачарованный головокружительным многообразием живых существ в девственных тропиках, а также отвлекаемый надоедливым домашним попугаем станционного матейрос (рубщика леса), который увязался за мной и периодически садился на плечо, больно вцепляясь в него когтями, я забрел вглубь леса и вдруг понял, что сбился с тропы. Идти наугад в надежде наткнуться на тропу было глупо – я лишь еще больше бы заблудился и через несколько дней мог бы оказаться в заболоченных джунглях Венесуэлы или выйти на берег Амазонки. Еще унизительнее было сидеть на месте и ждать, когда меня найдут.

На мгновение я впал в отчаяние, вероятно, как красный фаэтончик, который в конце долгого пути по пустыне осознал, что проскочил мимо дома. Я принялся усиленно думать и в конце концов придумал способ, достойный Cataglyphis bicolor: надо найти высокое, хорошо заметное дерево, которое видно со всех сторон и с максимально дальнего расстояния. Обойти его вокруг и хорошенько все запомнить. Затем продолжить ходить вокруг этого дерева по окружности, с каждым разом увеличивая ее диаметр. Таким образом, траектория моего пути будет иметь форму логарифмической спирали, которая неизбежно пересечет тропу. Попробуйте этот способ сами, если потеряетесь. У меня он сработал; сработает и у вас.

Потратив не одно десятилетие, мирмекологи установили, что некоторые виды муравьев используют другие методы навигации – не менее гениальные, чем расширяющиеся петли красных фаэтончиков, не говоря уже о логарифмической спирали Уилсона.

Высохшее соленое озеро Лейк-Харт на юге Австралии, место обитания муравья Melophorus oblongiceps, австралийского аналога североафриканского солончакового вида Cataglyphis fortis.

(Фотография Рюдигера Венера из книги: Wehner Rüdiger. The Desert Navigator, 2020.)

Платформа, с которой проводятся исследования навигации у муравьев рода Cataglyphis; съемка ведется командой Green Umbrella при поддержке BBC возле Махреса (Тунис).

(Фотография Рюдигера Венера из книги: Wehner Rüdiger. The Desert Navigator, 2020.)

Я отдаю свой голос за самый восхитительный из этих методов, открытый Бертом Хёльдоблером, а именно картирование лесного полога. Изучая муравьев в тропическом лесу Кении, он обратил внимание на странное поведение фуражиров крупного хищного вида Paltothyreus tarsatus. Когда одинокий муравей бродил днем по лесной подстилке в поисках корма, время от времени он останавливался и поднимал голову вверх, будто рассматривая небо – или лесной полог. Хёльдоблер задался вопросом: неужели муравей видит наверху что-то, что помогает ему находить путь? Чтобы получить ответ, он провел один из самых необычных мирмекологических экспериментов, которые когда-либо проводились в полевых или лабораторных условиях. Сначала он сфотографировал полог тропического леса, каким он представляется, если смотреть с земли вертикально вверх. Затем он собрал семью Paltothyreus tarsatus и перевез в свою лабораторию в Гарвардском университете. Он поселил их в формикарии с искусственным гнездом и просторной ареной для поиска корма. Крыша над ареной была покрыта фотографиями лесного полога, сделанными в кенийском лесу, а над крышей была установлена имитирующая солнечный свет лампа.

Муравьи могли выходить на арену, искать там пищу и относить ее в искусственное гнездо. Раз они используют рисунок лесного полога для навигации, рассуждал Хёльдоблер, то, если изменить эту «лиственную карту», например просто повернув крышу над ареной вокруг центральной оси, муравьи должны соответственно изменить направление своего движения – все как один и одинаковым образом. Он повернул крышу – и муравьи изменили маршрут. Другими словами, муравьи Paltothyreus умеют запоминать карты лиственного полога и использовать их, как опытные навигаторы.

Я думаю, что способность точно находить родное гнездо играет для выживания муравьиных семей гораздо более важную роль, чем полагают многие исследователи, и что большинство видов муравьев используют куда более изощренные навигационные стратегии, чем мы подозреваем. Возьмем следующие две способности, в которых муравьи – настоящие гении среди насекомых: их умение распознавать тончайшие различия в запахах и умение запоминать сложнейшие карты с первого раза, причем запоминать их надолго, иногда даже на всю жизнь.

Годы исследований привели мирмекологов к пониманию того, что муравьи-фуражиры сталкиваются с постоянно меняющимся ландшафтом запахов по мере удаления от своих гнезд. Рюдигер Венер и его коллеги описали обширный визуальный опыт, на который полагаются муравьи Cataglyphis при ориентации в пустыне. Не логично ли предположить, что муравьи со своим уникально острым обонянием используют в навигационных целях также и аналогичные карты запахов, которые в буквальном смысле слова находятся у них под ногами? В частности, мы с Бертом Хёльдоблером открыли феромон, который добавляется в почву муравьями-листорезами и помогает им находить вход в гнездо. Мы проверяли гипотезу другого исследователя, согласно которой уникальный запах муравьиной семьи создается секретом желез, находящихся на заднем кончике брюшка рабочего муравья. Наше исследование показало, что эти железы действительно производят один или несколько феромонов, но это вещество является не элементом запаха семьи, а аттрактантом, привлекающим рабочих ко входу в гнездо.

15

Загадки муравьиного мира

К великой радости ученых, посвятивших себя естествознанию, на планете существует множество открытых, но пока малоизученных видов. Среди более чем 15 000 видов муравьев есть немало таких, которые обладают поистине уникальными особенностями строения тела. Это ставит перед энтомологами, как состоявшимися учеными, так и студентами, ряд животрепещущих вопросов. Почему эти муравьи так устроены? Для чего это нужно? Какова их роль в экосистеме, в которой они обитают? В процессе написания книги я продолжаю активно вести полевые наблюдения и призываю к этому своих коллег. Перед нами лежит еще множество нераскрытых тайн.

Например, одни из самых распространенных муравьев в мире – дацетины (Dacetini), преимущественно мелкие муравьи с очень длинными жвалами, которые захлопываются, как пружинные капканы. Их многочисленные семьи, гнездящиеся в опавшей листве и почве, процветают не только в дождевых тропических лесах, но и в лесах умеренной зоны. Когда я был еще студентом Алабамского университета, меня заинтересовал вопрос: почему они используют пружинные капканы вместо более простых и проверенных временем жвал (мандибул), как другие муравьи? Для этого мне нужно было узнать, что они едят. Оказалось, что главным объектом охоты дацетинов служат ногохвостки, или коллемболы, – мелкие насекомые, которые при малейшей опасности подпрыгивают высоко вверх и в сторону, ускользая таким образом от хищников. Но дацетины своими длинными капканообразными жвалами ловко ловят прыгучую добычу. Позже мне представилась возможность посетить Суринам, где в тропических лесах обитают относительно крупные дацетины Daceton armigerum, родовое название и анатомические особенности которых говорят о том, что они близки к своим более мелким родственникам. Я разыскал в лесу семьи этих Годзилл из группы дацетинов и, понаблюдав за ними, получил ответ на свой вопрос. Семьи Daceton armigerum гнездятся в полостях мертвых, гниющих ветвей и деревьев, а их фуражиры охотятся на разнообразных относительно крупных насекомых с помощью обычных жвал и ядовитого жала. Это означает, что охота на мелких ногохвосток и жвалы-капканы были более поздними эволюционными адаптациями, которые дацетины других видов развили в процессе своего расселения по планете в мезозойскую эру.

Конечно, не все мои экспедиции были успешны, но большинство приводили к замечательным открытиям. Важнейшим из них я считаю повторное открытие последнего выжившего вида из группы аневретинов. Эти муравьи, которые отличаются от остальных видов настолько, что были выделены в отдельное таксономическое подсемейство Aneuretinae, жили в мезозойскую эру (их ископаемые остатки широко представлены в окаменелостях того периода), но затем, как считалось долгое время, полностью вымерли. Однако в конце XIX в. в окрестностях городка Перадении на Цейлоне (ныне Шри-Ланка) были найдены два живых экземпляра вида, получившего название Aneuretus simoni.

Будучи начинающим натуралистом-энтомологом, я задался целью найти шри-ланкийского аневретина. Статус отдельного подсемейства в таксономической таблице свидетельствовал об уникальности его естественной истории. Любая информация об A. simoni была ценной для науки. Кроме того, крайняя раритетность, если можно так выразиться, этого вида говорила о том, что нам нужно поторопиться с его изучением и сохранением.

В 1955 г. я отправился в Шри-Ланку, тщательно обшарил все окрестности Перадении и… не нашел ни одного аневретина. Поиски в лесной зоне расположенного по соседству Королевского ботанического сада тоже не дали результата. Тогда я решил переместить свои поиски в южную часть острова, в Ратнапуру, и там, в тропическом лесу в Гилимале, все-таки обнаружил многочисленную популяцию живых Aneuretus simoni.

Рабочий муравей Aneuretus simoni. Таксономическая группа, к которой принадлежит этот вид, подсемейство Aneuretinae, процветала в позднем мезозое, но затем считалась вымершей – пока автор не нашел их популяцию в тропическом лесу в Гилимале (Шри-Ланка).

(Рисунок Кристен Орр.)

Еще одна успешно разгаданная мной мирмекологическая загадка связана с «чудо-муравьями» из рода Thaumatomyrmex. Грудь и брюшко их рабочих муравьев среднего размера и типичной формы, но вот голова – под стать монстрам из фильма ужасов о насекомых-убийцах. Их гигантские жвалы имеют форму изогнутых вил с длинными зубцами, исходящими из мощного основания. Когда жвалы закрываются, их зубцы заходят друг за друга, при этом они обхватывают голову жертвы так, что кончики челюстей смыкаются на ее затылке.

На кого же охотятся эти причудливые существа с таким грозным вооружением?! Это не просто выражение удивления, а важный научный вопрос, который я, естественно, не мог оставить без ответа. Я знал, что лучший способ – подкараулить фуражиров, когда те возвращаются с добычей в гнездо. Загвоздка была в том, что муравьи Thaumatomyrmex крайне редко встречаются в природе. Лично мне удалось поймать всего двух: одного на Кубе и одного в Мексике. Ни у того ни у другого не было с собой добычи.

Поскольку я знал, что натуралисты находили Thaumatomyrmex в Коста-Рике в лесах вокруг Ла-Сельва – главной полевой биостанции Организации тропических исследований, я решил отправиться туда на целую неделю и во что бы то ни стало открыть тайну этих необычных муравьев. Днями напролет я бродил по джунглям, продирался сквозь непроходимые заросли, движимый одной целью. Я нашел множество других видов, но ни одного «чудо-муравья». Вернувшись домой, я в отчаянии обратился к своим коллегам, работающим в южноамериканских тропиках, с призывом понаблюдать за Thaumatomyrmex, чтобы совместными усилиями разгадать предназначение их изогнутых вилообразных жвал.

Мой призыв был услышан. Двое бразильских энтомологов, Хорхе Диниц и Карлос Роберто Брандао, выследили одного рабочего, тащившего добычу в гнездо. А студент Кристиан Рейбелинг, который после защиты диссертации присоединился к моей гарвардской команде, сумел даже сфотографировать возвращавшегося с охоты фуражира.