11 Марта 2022
Поделиться:

Не только феромоны, но и ум: мирмеколог и этолог Жанна Резникова о муравьях

Рядом с нами существует целый мир со своими законами и устоями, сложной социальной и интеллектуальной жизнью. Известный российский мирмеколог, этолог, доктор биологических наук, профессор Жанна Резникова (ИСиЭЖ СО РАН; НГУ) рассказала нам о планете муравьев, их разнообразии, способах общения, индивидуальности и интеллектуальной элите.

Исследователи пишут, что в среднем насчитывается около 15 тыс. видов муравьев. С чем связано подобное разнообразие? Можете ли вы назвать «муравьев-рекордсменов», например самых странных, самых многочисленных и самых опасных для других видов?

Насекомые в принципе очень разнообразны. Они составляют около 90% от всех видов животных на Земле. Семейство муравьев принадлежит к отряду перепончатокрылых вместе с пчелами, шмелями, осами, наездниками и некоторыми другими семействами. Перепончатокрылые — многочисленный отряд, но по числу видов его превосходят отряды двукрылых (мухи), чешуекрылых и жесткокрылых (жуков). Последний насчитывает от 300 до 400 тыс. видов, а отряд чешуекрылых — около 180 тыс. видов. Около 10% составляют клады бабочек — примерно 17,5 тыс. видов. Это вполне сравнимо с числом видов муравьев.


Муравьи-ткачи. Фото: Nagva

Мир муравьев необычен, разнообразен, и многие виды удивляют своим внешним видом и поведением. Например, зеленые муравьи-ткачи могут сшить себе дом из листьев, используя собственных личинок как резервуары с шелковой нитью. Я даже наблюдала за этим процессом в Индии. Муравьи-листорезы рода Атта называются еще грибоводами, поскольку для питания своих личинок они разводят грибные сады на субстрате из пережеванной листовой массы. Делают они это в подземных гнездах — столь огромных, что в камерах такого гнезда, когда оно отрыто, могут спокойно ходить люди. Глубина такого недавно вскрытого гнезда составила 3 м, площадь — более 200 кв. м, а численность семьи — десятки миллионов особей. Атта принадлежат к видам, у которых разные функции закреплены за морфологически выраженными субкастами рабочих. Особи, которые занимаются вырезанием кусочков листьев, в два с половиной раза крупнее тех, что ухаживают за личинками внутри гнезда, и обладают мощными жвалами: челюстные мускулы составляют половину веса их головы и четверть веса тела.

Муравьи-кочевники — массовые хищники дождевых лесов — движутся плотными колоннами до 50 млн особей и сметают на своем пути все, от насекомых до млекопитающих, представляя опасность даже для людей. Правда, колонна движется медленно, поскольку кочевники слепы, они ориентируются исключительно по запаху. А вот муравьи-бегунки (называемые еще фаэтончиками) — безобидные и симпатичные создания, обитающие в пустынях и засушливых степях, — видят очень далеко, а бегают в одиночку.


Муравей-пуля. Фото: Популярная Механика

Один из самых опасных для человека и других млекопитающих — муравей-пуля Paraponera clavata, житель лесов Центральной и Южной Америки. Эти крупные (до 2,5 см) муравьи обладают сильнейшим ядом, превосходящим по силе воздействия яд любой осы или пчелы. У некоторых бразильских племен эти муравьи используются в обрядах инициации мальчиков, свидетельствующих о готовности стать воином. На руки испытуемым надевают особо сплетенные из веточек перчатки с муравьиными жалами, направленными внутрь. Спустя 10 минут наступает временный паралич, а пальцы на несколько дней теряют чувствительность. Более привычные нам рыжие лесные муравьи, которые строят большие муравейники из хвои и веточек, защищаются не с помощью жала, а брызгами муравьиной кислоты. Муравейник насчитывает в среднем около миллиона особей и обладает интереснейшей социальной жизнью. Рыжих лесных муравьев называют санитарами леса за их полезную деятельность в истреблении хвое- и листогрызущих насекомых.

А правда ли, что муравьи — самые распространенные насекомые в мире? И как вообще возможно подсчитать общее количество муравьев на планете?

Муравьи действительно одни из самых распространенных насекомых. Они живут везде, кроме Антарктики, и занимают все экосистемы и ярусы суши. Известный исследователь муравьев профессор Гарвардского университета Эдвард Уилсон в своей последней книге Tales From the Ant World оценивает число муравьев на Земле в квадриллион и считает, что скорее муравьи, чем люди доминируют на нашей планете, так что пришельцы из других миров назвали бы ее «планетой муравьев». В книге Journey To The Ants Эдвард Уилсон и Берт Холльдоблер оценивали общий вес муравьев на планете примерно как равный общему весу людей. Позднее английские эксперты с ними не согласились, оценив общий вес людей в 332 биллиона кг, а вес муравьев (при усредненном весе особи в 4 мг) — в 40 биллионов кг. Они считают, что около 2000 лет назад вес людей и муравьев на планете был примерно одинаков, а сейчас и людей стало значительно больше, и средний вес их тоже вырос.

Даже далекие от энтомологии люди слышали про разделение труда у муравьев и знают, что в муравейнике царит матриархат. Как устроено сообщество муравьев и отличается ли это устройство у разных видов?

От своих ближайших родственников — пчел и ос — муравьи отличаются тем, что среди них нет одиночных видов. Есть одиночные пчелы и осы, а вот у муравьев все виды общественные, и, более того, они — эусоциальны. Греческий корень «эу» означает хороший, истинный. Эусоциальными называют таких животных, у которых по меньшей мере два поколения сосуществуют вместе, вместе ухаживают за своим потомством и, самое главное, у которых есть строгое разделение репродуктивных функций. То есть размножается очень небольшая часть сообщества, а все остальные — это обслуживающие их потомство рабочие. Так устроен и муравейник, и пчелиный улей. В семье муравьев есть три касты: самок, самцов и рабочих. Самцы и самки муравьев крылатые. Самец живет недолго, самка после спаривания и оплодотворения теряет крылья, основывает гнездо и превращается в настоящую машину для откладки яиц. Самка (называемая еще царицей) может жить несколько лет, а в одной лаборатории самка черного садового муравья прожила 30 лет. Из яиц выходят личинки, которых оберегают и кормят рабочие. Вырастая, личинки окукливаются, и из коконов выходят муравьи, которые станут рабочими. Срок их жизни от недель до месяцев. Если в семье одна самка, то все рабочие будут сестрами. Рабочие — это тоже самки, но размножаться они не могут. «Карьера» царицы обеспечивается не генетически, а особенностями питания. Царицей станет та личинка, которая получала больше протеина. Так устроено сообщество у всех видов муравьев, различается лишь количество самок и рабочих в гнезде. Кроме того, примерно у 15% видов муравьев есть субкасты рабочих, выполняющих, как говорилось выше, разные функции: у солдат, а также у листорезок большие головы и челюсти, а внутригнездовые рабочие мелкие и лишены примечательных черт. «Карьеры» субкаст и различия в облике тоже определяются особенностями питания: маленькая стройная нянька и большеголовый солдат с огромными челюстями могут быть генетически идентичны.

Можно ли говорить об «уме» одного муравья? Какие задачи может решать муравьиная колония?

Колонией в русскоязычной литературе называют группу родственных муравейников, считая, что в одном муравейнике живет одна семья. Английский термин colony соответствует одной семье, а группа муравейников называется super-colony. И часто это действительно супер. Так, у рыжих лесных муравьев группа родственных муравейников может контролировать целый лесной массив. А одна суперколония инвазивного вида — аргентинского муравья — занимает более 6 тыс. км от Италии до северо-западной Испании и насчитывает биллионы особей, принадлежащих к миллионам родственных и кооперирующихся семей. Если же говорить о семье муравьев, то уровни социальности у разных видов определяются прежде всего численностью семей. Упоминавшиеся выше пустынные муравьи-фаэтончики добывают пищу в одиночку. Они быстро бегают на большие (до сотни метров) расстояния, приносят в гнездо беспозвоночных, которых подбирают погибшими или убивают, часть особей добывает нектар растений или сладкие выделения насекомых. Численность семей бегунков не превышает нескольких сотен. Множество видов обладают принципиально иным устройством сообщества, но столь же небольшими семьями. Кормовые участки у них не более пары метров в диаметре, а снабжение семьи пищей основано на тесной кооперации. Находя пищу, они оставляют пахучий след, по которому происходит массовая мобилизация фуражиров. Сложная социальная структура с разделением труда и профессиональной специализацией рабочих, основанной у одних видов на морфологических различиях субкаст, а у других — только на особенностях поведения, начинается с «городов-миллионников».


Рыжий лесной муравей. Фото: National Geographic Россия

Можно ли говорить об уме одного муравья, выяснилось совсем недавно. В моей последней статье (2021), посвященной роли «личности» в муравейнике, продемонстрировано, что ум одного муравья приобретает решающее значение как раз у видов со сложной социальной структурой семей. К таким видам принадлежат рыжие лесные муравьи. Только у них слаженная работа основана на «персонализированном» обмене информацией между разведчиками и постоянными по составу группами фуражиров. Разведчики составляют «интеллектуальную элиту», менее 2% от численности семьи, так что получается, что процветание сообщества зависит от таких индивидуальных умов.

Расскажите о языке муравьев. Какой у него принцип и почему его так сложно расшифровать? Если говорить о многообразии видов, могут ли муравьи разных видов понимать друг друга?

У муравьев есть разные системы коммуникации. Прежде всего, по выражению Холльдоблера и Уилсона, муравьи — чемпионы феромонов. У них есть и феромоны тревоги и агрессии, мобилизующие сестер на борьбу, и феромоны опознавания «свой-чужой», а также следовые феромоны, с помощью которых можно не только проложить пахучий след на пути к обильному источнику пищи, но и сообщить сведения о ее количестве. Органами распознавания запахов являются антенны. Некоторые виды могут «читать» пахучие сигналы соседей и идти по чужому следу с целью воровства. В этом смысле можно сказать, что муравьи разных видов могут понимать друг друга.

Кроме запаховой коммуникации, муравьи используют сигналы, основанные на движениях и позах. Так можно сообщить об угрожающих намерениях или о том, что поблизости найден источник пищи. В ходу у муравьев и звуковая коммуникация, иногда даже можно услышать, как они стучат брюшком по субстрату. И, наконец, у высоко социальных видов муравьев, таких как рыжие лесные с их большими муравейниками, есть символический «язык», превосходящий по сложности и эффективности известный «язык танцев» медоносных пчел. Этот «язык» мы открыли еще в 80-е годы в соавторстве с известным специалистом по теории информации Борисом Рябко. Сейчас эти работы широко известны. Принципиальное отличие этой системы от всех прочих систем коммуникации муравьев я изложила недавно в журнале Animal Cognition.

Принципиально новым является и сам подход, позволивший открыть язык муравьев и основанный на идеях и принципах теории информации. Дело в том, что природа не подарила нам такой возможности, как в случае с пчелами: у них можно наблюдать фигуры танца в улье и поставить их в соответствие с расстоянием до источника нектара и направлением к нему. Расшифровать быстрые движения антенн и конечностей муравьев, привлекающих сородичей к цели, исследователи разных стран много раз пытались, но отступились. Наш теоретико-информационный подход основан не на попытках расшифровки сигналов, а на задаче судить о «языке» и интеллекте животных по тому, сколько времени они затрачивают на передачу сведений определенной длины и сложности. В экспериментах мы «просим» разведчиков (те самые «индивидуальные умы») передать сведения о количестве и о последовательности поворотов на пути к приманке в лабиринте «бинарное дерево». Эксперимент организован так, что нам известно количество информации (в битах), передаваемое разведчиком, мы можем измерить время информационных контактов (в секундах), а использование пахучего следа мы исключаем, используя сменные лабиринты. Оказалось, что система коммуникации муравьев и возможности их интеллекта позволяют им улавливать закономерности «текстов» (если считать текстом последовательность «налево-направо-налево-налево...») и использовать их для сжатия, оптимизации передаваемой информации. Подробнее об этих экспериментах можно прочитать в моей недавней статье, а также на моем сайте.

Когда и где появились современные муравьи? Палеоэнтомологи знают, кто были их предки и как они выглядели?

Первой сенсационной находкой мелового муравья стало обнаружение в 1967 году переходной формы между муравьями и осами — ископаемого вида Сфекомирма Фрея. В этом виде сочетаются как признаки муравьев, так и признаки ос, а датируется он концом мелового периода (80 млн лет назад). Впоследствии были обнаружены и другие виды, роды и даже новые ископаемые подсемейства. Обнаруженные в 2011 году американскими исследователями самки ископаемых гигантских муравьев Titanomyrma lubei и Formicium giganteum жили около 50 млн лет назад и были размером с колибри (около 7 см). Сейчас установлено, что все современные муравьи происходят от общего предка, жившего 168–140 млн лет назад. Наиболее бурный рост разнообразия муравьев происходил 100–60 млн лет назад, одновременно с экспансией цветковых растений. Палеоэнтомологи, в том числе российские (Г.М. Длусский, А.П. Расницын и другие), убедительно показали, что крупнейший эволюционный «взрыв» у насекомых произошел в меловом периоде и был обусловлен кардинальной перестройкой наземной растительности.

Беседу вел Глеб Гавриш.

Книги

Планета муравьёв

Планета муравьёв

Эдвард Уилсон
590 ₽

Рубрики

Серии

Разделы

Издательство