Приключения среди муравьев (страница 2)

Страница 2

Еще будучи ребенком, я отдал свое сердце первым натуралистам-естествоиспытателям. Я изучал приключения проницательного Генри Уолтера Бейтса и Ричарда Спруса, блистательного Александра фон Гумбольдта, революционеров Альфреда Рассела Уоллеса и Чарльза Дарвина, невероятно эксцентричного Чарльза Уотертона и несравненной Мэри Кингсли. Я восхищался отважными полевыми исследователями за их страсть к приключениям и завидовал живущим в ту эпоху. В XIX веке целые регионы еще не были нанесены на карту. Большая часть Борнео, Новой Гвинеи, Конго и Амазонии были помечены как неисследованные. К тому времени, как я стал биологом, наоборот, большая часть Земли уже была картирована и названа, хотя с тех пор я и ухитрился попасть в немногие места, где никто другой – а в случае венесуэльских горных вершин tepui вообще никто – еще не бывал.

Но я также читал книги Джейн Гудолл, Дайан Фосси, Джорджа Шаллера и других полевых биологов. В Белойте у нас был ланч с Маргарет Мид, которая, вспоминая свои впечатления от экзотических племен, стучала тростью для выразительности. Я узнавал в этих ученых неистребимую тягу к приключениям, порожденную инстинктом познания неизвестного – не путем завоевания и покорения, как у многих их предшественников, но скорее через понимание. Их страсть была заразительна. Джон Стейнбек в совершенстве уловил это в «Судовом журнале из моря Кортеса», хронике своих приключений в Калифорнийском заливе вместе с давним другом, биологом Эдом Риккетсом: «Мы сидели на ящике апельсинов и думали, какие славные люди большинство биологов, певчие птицы научного мира, – темпераментные, капризные, распутные, громко смеющиеся, переполненные жизнью».

Вот каким я хотел быть.

Когда я в 1981 году приехал в Гарвард, чтобы учиться в магистратуре под руководством профессора Уилсона, моей приоритетной задачей было найти какой-нибудь вид, достойный изучения и написания диссертации по организменной и эволюционной биологии. Я знал, где брать идеи. Гарвард знаменит в научных кругах своей самой крупной в мире коллекцией муравьев. Расположенная на четвертом этаже Музея сравнительной зоологии, где, по слухам, избыток нафталина сохраняет профессорам-энтомологам жизнь до глубокой старости, эта коллекция была основана в начале двадцатого века легендарным мирмекологом (специалистом по муравьям) Уильямом Мортоном Уилером, а затем ее расширяли и дополняли столь же легендарные Уильям Л. Браун-мл. и Эдвард О. Уилсон. (По окончании образования мне выпала честь провести два года в качестве куратора этой коллекции.)

Как-то раз я проводил время, роясь в пропахших нафталином ящиках шкафов, ища наименее изученные экземпляры. С детства я замечал все причудливое в мире природы. Соответственно, в этих шкафах меня привлекали муравьи со странными головами и мандибулами, с любопытной формой тел и щетинок. Мне было интересно, что их тела говорят об их жизни и поведении.

Микрофотография муравья-мародера Pheidologeton diversus, выполненная со сканирующего электронного микроскопа, показывает обычное поведение миниатюрного рабочего муравья, едущего на голове у более крупного солдата. Между этими двумя рабочими 500-кратная разница по массе тела

Продолжив поиски на следующий день, я наткнулся на три ящика, помеченные родом Pheidologeton, названием, которого я раньше не слышал. Стеклянные крышки ящиков были пыльными, а содержимое в беспорядке. Сушеные экземпляры, приклеенные к маленьким клинышкам белого картона, которые в свою очередь были прикреплены энтомологическими булавками к пенопластовым вкладышам, явно никто не осматривал много лет.

Меня сразу же поразил полиморфизм данного вида муравьев, то есть насколько они отличались друг от друга по размеру и облику. Как у большинства видов, здесь легко было отличить самку, толстую особь длиной почти в дюйм. Но прилив адреналина у меня случился из-за рабочих особей. В то время как рабочие у многих видов одинаковы с виду, у Pheidologeton самые мелкие рабочие (minors) были стройными, с гладкими округлыми головами и большими глазами. Промежуточного или среднего размера рабочие (medias) были с более крупными, в основном гладкими головами, а самые крупные рабочие, так называемые солдаты (majors), были крепкими, с относительно маленькими глазами, а щеки их были покрыты параллельными бороздами. Широкие угловатые головы солдат были массивными относительно их тел, так как в них помещались огромные приводящие мышцы, двигающие грозными мандибулами.

Я никогда не видел ничего подобного. Рабочие мелкого, среднего и крупного (солдаты) размера выглядели как существа разных видов. Головы огромных рабочих-солдат были в десять раз шире, чем у самых мелких рабочих особей. Самые крупные солдаты, которых я решил звать «гигантами», весили столько, сколько 500 малых. Энергетические затраты на получение таких гигантов – и на их кормление и размещение – должны быть, подумал я, невероятными, что означало, что такие рабочие должны иметь сверхценность в своих семьях. В тот день я оставил коллекцию с уверенностью, что нашел клад: немногие муравьи проявляют что-либо близкое к крайнему полиморфизму Pheidologeton.

За время студенчества я узнал, что наиболее изученные полиморфные муравьи – те, которых я видел во время первого путешествия в Коста-Рику: Atta, муравьи-листорезы, и муравьи-кочевники Нового Света, Eciton burchellii. Эти муравьи образуют одни из наиболее сложных сообществ, известных среди животных, – сообщества, обеспечивающие им исключительное влияние на окружающую их среду. Сложность социальной организации их колоний отчасти обусловлена разделением труда, ставшим возможным за счет разнообразия рабочих муравьев, которые благодаря различиям в физических характеристиках и поведении могут исполнять разные роли в социуме. Эти группы специализированных рабочих, называемые субкастами[3], прицельно занимаются добыванием еды, ее переработкой или хранением, выращиванием потомства или обороной, тогда как крупные особи служат солдатами. В свете существования субкаст рабочих мелкого, среднего и крупного размера семья вида Pheidologeton должна была быть настоящим шедевром общественной организации.

Начитавшись книг Джейн Гудолл и других современных натуралистов, я пришел к выводу, что лучший карьерный путь для биолога – найти малоизвестную группу организмов и объявить ее, по крайней мере временно, своей вотчиной. Я тогда мог, как старомодный исследователь, изучающий карту для подготовки к путешествию, точно указать регионы, которые наиболее подходят для пожинания богатых научных плодов. Поддерживаемый этой уверенностью, я решил, что Pheidologeton станут моим вариантом шимпанзе Джейн Гудолл.

Я скоро обнаружил, что моя точка зрения устарела. Решительно все студенты вокруг меня – с горящими глазами, пришедшие в биологию, потому что любили природу, – были лабораторными отшельниками, погруженными в высокие технологии. Глядя на сокурсников, я понял, что в современной биологии точность математических методов одерживает верх над озарением. Несомненно, лабораторные технологии позволяют проводить беспрецедентно точные измерения, но что толку в рядах чисел, если неясно, как их приложить к природе? Я уже перенял от Эда Уилсона ту идею, как многого можно добиться, вооружившись лишь простой ручной лупой, бумагой и карандашом. Я был полон решимости провести жизнь в полях.

Осенью 1980 года я предложил профессору Уилсону, что проеду по Азии для исследования Pheidologeton, с уверенностью заявив, что этот вид будет среди главных общественных видов. Мой энтузиазм, а также графики и таблицы, описывающие полиморфизм этого вида, убедили профессора. Я получил его благословение и через считаные дни после сдачи устных экзаменов сел в самолет, следующий в Индию. Больше двух с половиной лет без перерыва посещал страну за страной, бродя по Шри-Ланке, Непалу, Новой Гвинее, Гонконгу и многим другим.

С той поры муравьи привели меня во все края, о которых я мечтал в детстве. Это куда больше, чем я мог бы описать в книге, а потому сосредоточу свой рассказ лишь на нескольких замечательных видах муравьев. Начнем с очень подробного рассказа о муравье-мародере, как потому, что с этого вида началось мое знакомство с муравьями, так и потому, что он демонстрирует разновидности поведения, которые будут потом упоминаться неоднократно, такие как фуражирование и разделение труда. Дальнейшее повествование организовано, как если бы я писал об историческом развитии человеческого общества: от отрядов ранних охотников-собирателей и кочевых мясоедов (муравьи-кочевники) к скотоводам (муравьи-портные), рабовладельческим обществам (муравьи-амазонки) и фермерам (муравьи-листорезы), заканчивая завоевывающими мир аргентинскими муравьями, которые сейчас триллионными ордами прочесывают Калифорнию[4].

В этой книге я буду говорить о том, что значит быть индивидом, организмом и частью общества. Муравьи и люди обладают сходными чертами общественной организации, потому что и их, и наше сообщества предназначены для решения сходных задач. Также есть смысл в уподоблении муравьиной семьи целому организму, такому как человеческое тело. Как семьи муравьев – иногда называемые из-за этого сходства «сверхорганизмами» – регулируют свою сложную организацию, чтобы функционировать как единое целое? Кому в семье добывать еду, убирать отходы, растить новое поколение? И чему применительно к этим задачам могут нас научить муравьи?

Чтобы выяснить это, начнем наши приключения среди муравьев.

Муравьи
Краткий справочник для начинающих

Анатомически муравьи подобны остальным насекомым: у них три основные части тела – голова, грудь (торакс) и брюшко (абдомен), хотя наличие тонкой талии придает брюшку муравья дополнительную подвижность, за счет чего рабочий, например, имеет возможность использовать жало или разбрызгивать отпугивающую жидкость из заднего конца тела[5]. Почти у каждого муравья есть поры около задней части груди, через которые две метаплевральные железы выпускают фенилуксусную кислоту, а также другие фунгициды и бактерициды, необходимые для здоровой жизни в почве.

Антенны муравьев имеют сочленения посередине, так что ими можно манипулировать, как руками, хотя, в отличие от челюстей, обычно называемых мандибулами, антеннами нельзя ничего схватить. Муравьи держат свои антенны постоянно настороже ровно затем же, для чего мы используем глаза: чтобы отслеживать происходящее вокруг нас. Помимо сочленения, антенны обладают гибкостью, а также снабжены органами осязания и обоняния, эти чувства для большинства муравьев важнее, чем зрение. Глаз муравья состоит из множества прилегающих друг к другу фасеток, считывающих кусочки изображения, компонуемые мозгом в мозаику. У глаз большинства муравьев низкое разрешение, хотя есть и некоторые исключения: дюймовые австралийские муравьи-бульдоги видят настолько хорошо, что я сам наблюдал, как они пристраиваются около цветка и ловят пчел, буквально выхватывая из воздуха[6].

Мандибулы, или жвалы, – это инструменты, которые муравьи используют для взаимодействия с материальными объектами. Мандибулы бывают различных форм и служат для разных целей в зависимости от вида муравьев. Многие муравьи могут захватывать яйца не только жвалами, но и шпорами на передней ноге над лапкой, это бывает очень похоже на то, как белка держит в лапах желудь[7]. Каждая лапка, или тарзус, гибкая, состоит из многих сегментов и цепляется к поверхностям не основанием, а двумя коготками на конце и адгезивными подушечками.

Рабочий муравей рода Thaumatomyrmex в Типутини (Эквадор) пользуется длиннозубыми мандибулами, чтобы удерживать свою щетинистую добычу – многоножку, – пока ощипывает ее перед тем, как съесть. Этих мелких одиночных фуражиров чрезвычайно трудно найти

Муравьи высокосоциальны. Они относятся к отряду Hymenoptera, как осы и пчелы, среди которых некоторые виды, такие как медоносная пчела и шершни, тоже высокосоциальны. Высокосоциальны и все представители другой группы насекомых – термиты[8].

Самые маленькие семьи муравьев, не больше четырех особей, известны у мельчайших тропических американских муравьев Thaumatomyrmex[9]. Семьи в десятки миллионов особей типичны для некоторых муравьев-кочевников из африканского Конго. Суперколонии, подобные таковым у аргентинского муравья, в настоящее время сражающегося за монопольный контроль над Южной Калифорнией, исчисляются миллиардами особей.

[3] В семьях общественных насекомых выделяют разные касты: размножающиеся особи (самки, самцы) и рабочие особи. Внутри рабочей касты иногда выделяют субкасты или подгруппы в зависимости от морфологических или возрастных различий. – Прим. науч. ред.
[4] Это не означает, что муравьи эволюционируют от одного из этих обществ к другому. Человеческие общества не обязательно идут по этому пути; например, сегодня существуют даже группы охотников-собирателей. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. автора.
[5] У муравьев первый сегмент брюшного отдела тела слит с заднегрудью, образуя эпинотум. Переднегрудь, среднегрудь и эпинотум образуют мезосому, часто называемую грудью. За эпинотумом располагается стебелек – подвижное сочленение, состоящее из одного или двух сегментов. За стебельком располагается брюшко, а вместе они образуют метасому. Первый, часто единственный, членик стебелька называется петиолюсом, второй – постпетиолюсом.
[6] Я также видел, как муравьи-бульдоги поворачивались, чтобы посмотреть, как я иду мимо, прежде чем броситься за мной и запрыгнуть мне на ноги, – нежелательная ситуация, учитывая их похожие на мечи жала. См.: M. W. Moffett (2007). Bulldog ants: Lone huntress // National Geographic 211. P. 140–149.
[7] Как выразилась Деби Кэссил, «у нас на руках есть сегментированные пальцы и ладонь из одного сегмента. У муравьев односегментный палец-шип и ладонь из многих сегментов» (в личном сообщении). См. также: D. Cassill, A. Greco, R. Silwal, X. Wang. (2007). Opposable spines facilitate fine and gross object manipulation in fire ants // Naturwissenschaften 94. P. 326–332.
[8] Другие примеры «эусоциальных» животных и обсуждение этого термина и других см.: J. T. Costa (2006). The Other Social Insects. Cambridge, MA: Harvard University Press и N. C. Bennett, C. G. Faulkes (2000). African Mole-Rats: Ecology and Eusociality. Cambridge: Cambridge University Press. Взгляды на первоначальные условия существования муравьев и термитов см.: B. L. Thorne, J. F. A. Traniello (2003). Comparative social biology of basal taxa of ants and termites // Annu. Rev. Entomol. 48. P. 283–306.
[9] Бенуа Жяини (в личном сообщении); B. Jahyny, S. Lacau, J. H. C. Delabie, D. Fresneau (2007). Le genre Thaumatomyrmex, cryptique et prédateur spécialiste de Diplopoda Penicillata // Sistemática, biogeografía y conservación de las hormigas cazadoras de Colombia. Ed. E. Jiménez, F. Fernández, T. Milena Arias, F. H. Lozano-Zambrano. Bogotá: Instituto de Investigación de Recursos Biológicos Alexander von Humboldt. P. 329–346.