Открытия и гипотезы, 2015 №02

Паспортный контроль — общий для всей системы гнезд запах, чужого сторожа грызут, своих пропускают. Если сельцо, т. е. гнездо на отшибе, со своими давно не общалось — могут возникнуть проблемы. Так и отделиться можно. Ну, дороги — они и у муравьев дороги. А обмены между гнездами идут в универсальной валюте — внутригнездовыми рабочими, личинками, куколками, яйцами и самками, то есть — населением. Один из важнейших показателей состояния семьи — численность. Так что передача части населения в другую семью в удобной для транспортировки форме — самое милое дело.

Численность очень сильно сказывается на жизни семьи. Обычные наши осы, Vespula, — живут семьями особей по 100–200. В более мягком климате, на Тасмании, нашли гнездо численностью более миллиона ос.

Известно, что, если плотность муравьев в наших умеренных лесах возрастает, снижается численность клещей. Оказывается, грызуны не выдерживают, если муравьев уж очень много, — не живется им в норках. Уходят мышки с таких участков. Клещам нечем питаться, их тоже становится меньше. То есть плотность муравьев в лесу сильно влияет на то, какие животные в этом лесу будут жить.

Если условия очень уж благоприятные, общественные насекомые могут сильно увеличивать свою численность. Встречаются гнезда муравьев до 3 м в высоту, в них живут миллионы особей. А на демографии, как известно, многое можно построить.

Ловушки муравьев Allomerus decemarticulatus, построенные из растительных волокон и нитей грибницы. На фото справа г — увеличенный край отверстия с фото в. Масштабная линейка — на а, б, в 1 мм, на г — 0,2 мм

Чужие: терпеть, понимать, сосуществовать

Главное в социальной организации муравьев — муравейник, семья. Рассмотрим муравейник рыжих лесных муравьев, группа видов Formica rufa. Каждый муравейник образуют сестры (рабочие муравьи — это бесплодные самки), кроме того, в семье муравьев есть несколько (иногда и довольно много) плодовитых самок, «цариц».

Семья устроена очень сложно — внешне единый гнездовой купол состоит на деле из нескольких секторов — «колонн». В каждой колонне свои приписанные к ней рабочие муравьи, свои самки и камеры с расплодом.

Колонна обычно имеет одну дорогу. Если от муравейника отходит несколько муравьиных дорог — три, четыре или пять — значит, в нем, скорее всего, три, четыре, пять колонн, относительно независимых сегментов муравьиной семьи. Муравейник, как подводная лодка, поделен на отсеки, если с одним что-то случится — другие выживут.

Муравейники одного вида, расположенные рядом, часто образуют «федерацию».

Если приводить неизбежно неточные человеческие аналогии — это «государство». В федерацию может входить несколько десятков, а то, и сотен муравейников, население ее — многие миллионы муравьев. Между федерациями идет обмен куколками, рабочие переносят куколок и молодых рабочих туда, где они могут потребоваться. Пропуском служит запах: запаховый паспорт один на всю федерацию, если к посту у входа в муравейник подойдет муравей того же вида, но из другой федерации (тем более — если другого вида…) — его прогонят или убьют.

И вот недавние исследования показали, что в одном гнезде, в целостной муравьиной семье, могут обитать несколько видов муравьев. Вместе работая в одном муравейнике, они не находятся в отношениях рабства или социального паразитизма.

Виды группы F. rufa близки между собой, если пытаться с неизбежными искажениями переводить на «человеческий» язык — это столь же близко, как наш вид, кроманьонцы. — и неандертальцы. Муравьиные «неандертальцы» живут друг с другом рядом.

Смешанные семьи у этих видов получаются, как выяснилось, по четырем причинам. Первая — гибридизация (близкие виды многих живых существ могут скрещиваться и давать потомство, более или менее плодовитое). Вторая — прием самок близких видов (обычно при нехватке самок в муравейнике принимают самок своего вида после брачного полета, но если не хватает — могут принять и самку чужого вида).

Третья причина — захват чужих куколок во время похода (рабовладение); четвертая — объединение в одном гнезде организованных структур разных видов.

Последний вариант нам сейчас наиболее интересен. Как же это происходит? Оказывается, в лесу муравейники часто разрушаются. То кабаны разроют, то медведи, то дятлы или тетерева разрушат И вот был муравейник F. sanguinea (вид-рабовладелец) с «рабами» F. fusca. Кроме этих обычных рабов, в этом муравейнике рабами были и F. aquilonia. Затем в 18 м от гнезда появился сильный муравейник F. truncorum — и этот новый вид захватил старый муравейник, истребив F. sanguinea. В результате получилась семья F. truncorurm + F.aquilonia, эти два вида жили вместе три года, а потом F. aquilonia ушли из общего гнезда, соорудили поблизости свое, сначала два муравейника были связаны общей дорогой, потом обмены особями прекратились и муравейники стали вполне самостоятельными.

Муравьи рода Messor — запасание семян и хищничество.

Зачем нужны ленивые муравьи?

В муравейнике Formica все время находится множество рабочих, которые ничего не делают. Слоняются без дела по территории в окрестностях гнезда, сидят в специальных камерах, как раз и предназначенных для отдыхающих бездельников. В случае какого-нибудь аврала и всеобщей мобилизации все эти ребята привлекаются на работы или на защиту гнезда, но бывает это довольно редко. А резерв ленивых рабочих — большой.

Зачем же нужны эти бездельник? Муравейник — система сложная. Конечно, есть плодущая самка, которая более-менее непрерывно кладет яйца, — то есть идет «сборка» все новых рабочих. А дальше хитро. Есть ряд функций-профессий, которыми рабочие занимаются. Одни функции входят в систему временных ролей — по мере взросления муравей выполняет те или иные работы, от няньки внутри гнезда до охотника и, наконец, охранника. Но и среди внутригнездовых тоже есть старые профессионалы, которые, хотя и давно выросли, не сменили «детскую» работу.

Довольно много времени муравьи не делают ничего. По сути — бездельничают. И одновременно немножко учатся. Когда молодой рабочий начинает заниматься каким-то делом — хоть пищу носить в гнездо, хоть убирать мусор — у него часто не получается. Он работает в составе бригады особей по 7-15-20, там есть лидер-бригадир, который работает лучше других и понуждает других работать, — а чаще, наоборот, отталкивает молодого от работы, чтобы не портил.

А портить есть что. Удалось замерить цену муравьиного обучения. Оказалось, что эффективность фуражировки возрастает в четыре раза из-за индивидуального обучения фуражира — настолько опытный фуражир работает лучше молодого. Так во всех сферах: опытные в сражениях муравьи изучают новые боевые приемы и лучше дерутся, опытные разведчики находят больше корма, опытные носильщики больше перетаскивают.

Итак, бригады. В этих группах устанавливаются отношения доминирования: есть лидер и подчиненные. В лидеры выходят по способностям Вот есть доминант, есть два почти одновозрастных с ним старика-субдоминанта. И есть молодой, да ранний.

Пока старик при группе — молодой субдоминант держится в сторонке и выполняет распоряжения. Но стоит старику уйти, и молодой сбивает вокруг кучку других молодых и начинает сам руководить работами.

Эти молодые неумехи — запас, ресурс. Из них вырастают профессионалы для замещения разных профессиональных групп. Видимо, распределяются по необходимости и способностям. В неком возрасте молодому дурню приходит очередь взрослеть и, наконец, выбирать работу. Он как неспециализированный внутригнездовой рабочий переносится из гнезда в гнездо чуть не каждый день, путешествует на сотни метров от родного муравейника, по случаю выполняет в разных гнездах разные работы, то есть бездельничает в составе разных бригад, то мусор поносит немного, то кровлю чинит, то с личинками или куколками возится, то ходит из гнезда наружу, чтобы тепло носить или там влажность изменять, — разные есть работы.

И постепенно выясняется, что ему больше по душе, — там он закрепляется и остается.

Если, конечно, не наступит аврал: скажем, потрясающий урожай, когда все резервные рабочие кидаются на переноску пищи, или на ремонт поврежденного купола, или, при разорении муравейника, на уход за куколками.

Вот около муравейника бегает несколько муравьев. Это молодые выбежали из гнезда поразмяться. Однако стоит появиться на этой территории старику-доминанту, как вся молодежь мчится к муравейнику, стараясь не попадаться ему на глаза. Сначала, пока молодые еще не выучили отношения доминирования, старик, увидя неслуха, подходит, подает команду — молодой складывается в чемоданчик (так называется специальная поза, в которой муравья удобно переносить; и старик схватывает его жвалами и уносит в гнездо. Видимо, эта процедура, несмотря на обыденность, не очень нравится муравьям, так что вскоре молодые убегают, едва завидев доминанта.

Молодой лидер, стремящийся покомандовать, чаще прочих сверстников забредает куда не надо — в какую-нибудь камеру или на изолированный кусок территории — и, если там оказываются его сверстники, начинает командовать и производить какие-то работы.

Тем самым при старике он никто, а как старик ушел — он учится руководить. Со временем из таких молодых образуются новые группы.

Конечно, молодой может заменить старика — если в схватке с жужелицей старик, скажем, потеряет антенну и дней через десять помрет, молодой способен занять его место. Но вряд ли это произойдет — у старика есть его старые товарищи, его одногодки-субдоминанты, и обычно один из этих вице-лидеров и принимает старую, сработавшуюся команду. А молодой, скорее всего, будет сбивать новую, свою команду и постепенно встроится в работы гнезда.

В лидеры выходят по способностям и по темпераменту. Иной и шустрый, часто выходит на арену и многое пробует, но очень робкий, чуть что — деру. Из такого лидера не получится, а вот другой молодой — очень наглый, ничем его не испугать, всюду лезет и присматривает. Вот такой устойчиво упорный имеет шанс стать лидером. И потому большое количество молодых в рабочих группах — мешает. Можно было бы послать сигнал — чтобы самка замедлила откладку яиц. Но это дело рискованное. Затормозит — потом не сразу раскочегарится, а вдруг резкая убыль… Лучше этих бездельных молодых рабочих разогнать по камерам отдыха, пусть тихо сидят. Корм не лимитирующий фактор у общественных насекомых, устойчивая работа уже сложившихся групп дороже.

Рыжий лесной муравей Formica rufa и муравейник этого вида.

Орудийная деятельность муравьев

Может быть, к «орудийной» в широком смысле можно отнести много форм поведения муравьев — разведение домашних животных (тлей, гусениц), или выращивание грибов для пропитания муравейника, или сшивание гнезда из листьев с помощью нитей, выделяемых личинками, — их держат взрослые муравьи и прикладывают живой ткацкий автомат к тем местам, которые нужно сшить… Но это большие социальные предприятия, целые социальные институты.

А как у них с индивидуальными орудиями?

Ну, как мы используем молоток или топор. Известно довольно много случаев использования насекомыми орудий. Очень красивый пример — с «губками». Муравьи рода Aphaenogaster используют при добывании пищи оригинальные орудия. Около их гнезд экспериментаторы выкладывали приманку в виде желе. Обнаружив приманку, рабочие уходили, а через минуту возвращались с небольшими кусочками листьев. Муравьи помещали эти кусочки на приманку и уходили за новыми листьями. За час муравьи перекладывали кусочки листьев на пище несколько раз, а потом, когда те пропитались желе, начали уносить их в гнездо. В гнезде пища слизывалась и соскребалась с листьев.

Кроме листьев, муравьи могут таким же образом, для вымакивания пищи, использовать кусочки хвои, сухой грязи, древесины.

Такие искусственные губки помогают переносить за одну ходку примерно в десять раз больше пищи, чем муравей способен унести в зобике.

Оказывается, муравьи вымахивают комочками сухой грязи не только желе, предложенное экспериментаторами, но и некоторые естественные виды пищи: гемолимфу пауков и сочных личинок, гнилые фрукты. Как такое поведение могло произойти? Возможно, оно возникло из привычки укрывать удаленные источники пищи, строить около них временные убежища для транспортировки.

Совершенные орудия помогают выиграть конкуренцию. Орудия нужны муравьям, так как за пищу ведется конкурентная борьба, и более сильные муравьи рода Camponotus, добравшись до еды, уже не подпускают маленьких Aphaenogaster. Поэтому афеногастеры и выучились скоростной транспортировке пищи в гнездо — пока не прогнали. На приманку, занятую великанами-кампонотусами, крошки-афеногастеры прокрадываются, кладут на нее листья и убегают, пока стража кампонотусов их не обнаружила.

Потом афеногастеры снова приходят к приманке, хватают пропитавшиеся пищей листочки и убегают. Такое сокращение времени пребывания у приманки позволяет пользоваться ею, несмотря на присутствие мощных конкурентов.

Бывают у муравьев и другие орудия. Используя самодельную западню, крошечные амазонские муравьи научилась ловить добычу, многократно превосходящую их по размерам. Муравьи Allomerus decemarticulatus, которые живут на амазонских растениях Hirtella physophora, строят целую ловчую систему из их волокон. Они отрезают тонкие волокна, чтобы очистить проход в стебле растения, оставляя его часть как каркас сооружения. Таким образом, стебель растения выгрызается и в нем создается оплетка, образующая ловушку.

Эти муравьи Allomerus также культивируют определенный гриб. Плесень муравьи используют для устройства ловушки. Они высаживают нити грибницы поверх западни, чтобы ее укрепить. Согнутые травинки оказываются скреплены густой сетью грибных нитей — нечто вроде композитного материала.

Когда муравьи заканчивают сооружение ловушки, они проделывают множество аккуратных отверстий по всей ее поверхности, по размеру головы муравья. Затем сотни рабочих муравьев залезают внутрь и ждут жертву. Это может быть саранча, бабочка или другое крупное насекомое. Муравьи облепляют стенки ловушки изнутри, просовывая через отверстия челюсти.

Успех ловушки зависит от типа добычи. Если у какой-нибудь гусеницы не окажется ничего такого, что провалилось бы в мелкие дырочки ловушки, то на такую гусеницу муравьи и не станут охотиться.

Очевидно, их добыча должна иметь конечности достаточно тонкие, чтобы попасть в живые капканы — расположенные в отверстиях ловушки челюсти муравьев. Когда добыча садится на ловушку, муравьи быстро захватывают ее конечности, обездвиживая жертву. Затем к ловушке прибывают новые отряды муравьев, поедают и расчленяют неподвижную добычу.

Пожалуй, это уже можно назвать изготовлением орудий.

Муравьи «спасают» куколки.

Куколка муравья в коконе (кокон частично вскрыт).

Экономика муравьев

Есть два вида среднеазиатских муравьев-жнецов рода Messor — М. intermedius и М. variabilis. Лучше пусть они будут А и Б. Это зерноядные муравьи — считается, что они едят только семена растений, их и запасают. Живут рядом, гнезда этих видов расположены близко друг от друга.

Вид А специализируется на семенах эфемеров. Значит, сбор надо производить очень быстро, пара недель — и вся эфемерная растительность выгорит. Стало быть, необходима массовая фуражировка. Толпы муравьев идут за разведчиками в хлебные места, потоком несут семена в гнездо. Классика.

Удивительно, как распределен бюджет времени у рабочего муравья А. Нередко забирается он на растение и грызет у семени плодоножку. Час, полтора… И уходит в гнездо, так и не закончив работу. Зря?

Может быть, и нет — наступает сушь, все это завянет и быстро упадет вниз, где шныряют разведчики, приводя толпы фуражиров за упавшими семенами. То есть такие одиночные рабочие увеличивают вероятность появления внизу семян.

Можно застать вид А перед цветением эфемеров. И видно, что они прекрасно умеют охотиться на живую добычу. Семян еще нет — и зерноядные охотятся. Причем не поодиночке — часто они охотятся группами, одни растягивают жуков за ноги, а оставшиеся прогрызают броню. То есть даже у завзятых зерноядов имеется весь спектр умений охотников. Но проявляется это только весной, когда муравьи есть, а семян нет. Потом — не хищничают.

У вида Б семьи менее многочисленные и вариации размера рабочих меньше, а рабочие в среднем крупнее. Фуражируют они поодиночке, веером расходятся от входа в гнездо — уходят в степь, ищут семена…

Можно насыпать семена эфемеров прямо перед входом в гнездо Б — не берут. Перелезают через семена и бегут далеко в степь. Обратно притаскивают какие-то невнятные комки земли.

Оказалось — это семена ядовитого многолетника Peganum harmala, травы, которую скот не ест, а самой этой травы полно. Семена эти опадают и лежат себе… срочности никакой. Разведчики идут подальше, начинают нюхать — замечают запах этой ядовитой травки и вокруг нее начинают рыться в земле, отыскивая семена. Найдя, долго осматривают, очищают от лишней грязи.

У фуражиров разный процент мусора в том. что они несут в гнездо. У вида А — до 30 %. Тащат раковинки улиток пустые, камешки, пустые оболочки семян… У вида Б — едва пара процентов мусора. Почти все фуражиры несут именно семена. Вроде понятно — массовый сбор у А, срочность, работа горит, семья огромная — нечего пустяками заниматься, отделять мусор. Дело полевого рабочего — быстро перенести все, что попалось, в гнездо. Там разберутся, отсортируют внутригнездовые рабочие. За спешность массового сбора платят процентом «брака». А у вида Б — спешки нет, семена будут долго лежать в почве, семья меньше — кто там будет сортировать? И фуражир персонально ответствен за качество — каждую находку проверяет и несет в гнездо только по делу.

Почему же Б не берут семена эфемеров?

Видимо, специализация. Чтобы работать с ними, надо в гнезде запускать особый конвейер — отводить особые камеры, сушить, совершать другие операции обращения с семенами… Невыгодно. Они берут только эту самую ядовитую травку, складывают ее семена в глубокие сырые галереи — там, видимо. стенки плотных семян разрушаются, их легче потом вскрывать. Это совсем особое дело, другие приемы работы, чем с семенами эфемеров Так что ими не интересуются. Хотя с голодухи вроде бы могут брать семена эфемеров и жить на них — все необходимые элементы поведения есть. Но при наличии вокруг близкого вида, который как раз таскает эти семена, — смысла нет с ним конкурировать, утяжеляя организацию переработки в собственном гнезде. Потому рабочие нацелены на один тип семян.

«Медовые бочки» муравьев рода Муrmесосуstus. В раздутом брюшке муравьи хранят запасы жидкой углеводной пищи.

Муравьев на Земле больше 10 тысяч видов, у каждого свои особенности. Изучать их социальное устройство крайне трудно. И всё же изучение продолжается, и многие открытия совершены буквально в самые последние годы. А зачем — уже было сказано.

Потому что человеку интересно, как он сам устроен, а устроен он так: на что бы человек ни смотрел — он видит прежде всего себя.

Почему бы это не назвать «здоровым антропоморфизмом»?

И очень важно не обманываться ни романтическими. ни циническими иллюзиями.