Феномен медоносной пчелы. Биология суперорганизма

Юрген Тауц, 2007

Почему ученые называют пчелиную колонию млекопитающим во множестве тел? В чем секрет исключительных успехов и превосходных качеств медоносных пчел – «самых домашних» из всех насекомых? Что обусловило их уникальность и важность для поддержания биологического разнообразия в природе? В переведенной на десять языков книге ведущего немецкого этолога и социобиолога Юргена Тауца раскрываются эти и многие другие тайны жизни как отдельных пчел, так и целого суперорганизма пчелиной колонии, основанного на сложном взаимодействии физических, химических и биологических процессов. Шаг за шагом автор исследует глубины пчелиной природы, а потрясающие фотографии придают изданию особое эстетическое очарование. «Для современного человека пчелы – не только важнейшие помощники в сельском хозяйстве, но и индикаторы состояния окружающей среды и свидетельство ненарушенной связи между человечеством и природой… Чем глубже мы способны проникнуть в скрытую жизнь медоносных пчел, тем сильнее оказываются наше удивление и наше стремление исследовать этот необычайный мир. Если после прочтения этой книги читатель понаблюдает за пчелой чуть дольше обычного и, возможно, припомнит тот или иной замечательный аспект ее жизни, это означает, что мы достигли многого». (Юрген Тауц, Хельга Р. Хайльманн)

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007

© Волков П.И., перевод на русский язык, 2017

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2018 КоЛибри®

* * *

Пчелиная колония — несомненно, самый удивительный способ упорядочения природой вещества и энергии в пространстве и времени.

Посвящается Мартину Линдауэру, наставнику вюрцбургской BEEgroup, великолепному ученому и прекрасному человеку

Автор

Юрген Тауц — профессор Института поведенческой физиологии и социобиологии Вюрцбургского университета, где он возглавляет группу BEEgroup. У него и его команды есть две основные цели: фундаментальные исследования биологии медоносных пчел и распространение знаний о пчелах среди широкой аудитории. В течение последних 15 лет Юрген Тауц внес свой вклад в значительное число открытий, которые существенно изменили наш взгляд на биологию медоносной пчелы. Работы, опубликованные в передовых научных журналах (Proceedings of the National Academy of the USA (PNAS), темы номера в журналах Science и Nature), снискали ему славу пятого по частоте цитирования специалиста в области биологии поведения.

Однако самые высокие почести достались ему благодаря дидактическим способностям. Его университетские лекции, делающие понятными даже самые сложные принципы, студенты помнят еще долго после их прочтения, а публичные лекции, которых он провел очень много, всегда собирали полные залы восторженной аудитории. Его заметки и популярные лекции по биологии организмов дважды высоко оценивала Европейская организация молекулярной биологии (EMBO) — в 2005 и 2007 годах. Его признали одним из лучших популяризаторов науки в Европе.

Талантливый популяризатор и передовой ученый, Юрген Тауц имеет много общего с Карлом Саганом, Ричардом П. Фейнманом, Конрадом Лоренцем, Винсом Детье и другими людьми, которые стали знаменитыми благодаря своей работе по популяризации науки и делали ее доступной для всех.

BEEgroup

Биоцентр Вюрцбургского университета

Am Hubland

97074 Wurzburg

Germany

e-mail: [e-mail]

Фотограф

Хельга Р. Хайльманн — фотограф, работает в основной исследовательской команде BEEgroup в биоцентре Вюрцбургского университета. Она поддерживает связи BEEgroup с общественностью.

BEEgroup

Биоцентр Вюрцбургского университета

Am Hubland

97074 Wurzburgw

Germany

Переводчик для английского издания

Дэвид К. Сандеман сделал долгую и успешную карьеру специалиста в области сравнительной нейробиологии, интересовался анатомией и физиологией нервных контролирующих систем, лежащих в основе рефлекторного и компенсаторного поведения у насекомых и ракообразных. Он получил свои первые ученые степени в Натальском университете, Южная Африка, и поступил в докторантуру в Сент-Эндрюсском университете, Шотландия; за этим последовал период постдокторантуры в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес. Вернувшись в Шотландию, Дэвид К. Сандеман читал лекции по зоологии в Сент-Эндрюсском университете.

Через четыре года он уехал в Австралию, чтобы вступить в Товарищество исследовательской школы биологических наук в Австралийском национальном университете в Канберре и в 1982 году был назначен на кафедру зоологии в Университете Нового Южного Уэльса в Сиднее.

Результатом его сотрудничества с Юргеном Тауцем в этот период стали некоторые первоначальные данные о вибрации пчелиных сотов, описанные в этой книге. Уволившись из Сиднея и переехав в Германию в 2002 году, Дэвид К. Сандеман продолжил свои научные исследования и в настоящее время является научным сотрудником в колледже Уэллсли, США, где входит в команду, изучающую образование новых нейронов в мозге взрослых ракообразных. Он проживает в Германии, у него две дочери, одна в Австралии и одна в США, и шестеро внуков.

Neuroscience Program

Колледж Уэллсли

106 Central Street

Wellesley MA 02481

USA

e-mail: [e-mail]

Предисловие к английскому изданию

Эта книга, уже переведенная на десять языков, на первый взгляд может показаться посвященной исключительно медоносным пчелам и их биологии. Однако в ней содержится множество более глубоких посылов, связанных с некоторыми основополагающими и важными принципами современной биологии. Пчелы — это всего лишь актеры, которые уведут нас в царство физиологии, генетики, воспроизводства, биофизики и обучения, и это откроет нам принципы естественного отбора, лежащего в основе эволюции от простых форм жизни к сложным. Книга разрушает умильное представление о пчелах как об антропоморфизованном образе трудолюбивых, самоотверженных индивидуумов и представляет нам реальную действительность колонии как единого и независимого существа — суперорганизма — со своим собственным, слегка жутковатым эмерджентным^[1] групповым интеллектом. Мы с удивлением выяснили, что ни одна отдельно взятая пчела — ни матка, ни трутень, ни бесплодная рабочая особь — не осуществляет надзора или контроля над колонией. Вместо этого, при помощи сети интегрированных контролирующих систем и обратных связей, а также путем взаимодействия между особями, колония приходит к компромиссным решениям снизу вверх посредством своего рода «коллективного разума». И действительно, существуют замечательные параллели между функциональной организацией роящейся колонии медоносных пчел и мозгом позвоночных.

Книга «Феномен медоносной пчелы» адресована многим. Натуралисты получат удовольствие от прекрасных фотографий. Студентам, планирующим изучать биологию, следует читать эту книгу как начальный курс, позволяющий разобраться в принципах, на которых основаны биологические науки, и получить некоторое представление о привлекательности и сложности биологических систем. Пчеловоды найдут здесь научные основы многих особенностей поведения пчел, уже известных им, и некоторые исходные данные, которые могут стать поводом для пересмотра части традиционных приемов пчеловодства. Преподаватели найдут практические наглядные иллюстрации основных биологических принципов и пример интеграции научных дисциплин для понимания биологических систем. Профессиональные биологи получат удовольствие от новых формулировок эволюционных законов, представления пчелиной колонии в виде суперорганизма и последствий отбора родичей и естественного отбора для таких систем. Те, кого пока еще убеждают аргументы креационистов и теория разумного замысла, могут остановиться, чтобы подумать об эмерджентных свойствах самоорганизующихся и адаптивных комплексных систем.

Все мы все сильнее и сильнее ощущаем климатические изменения, которые происходят в нашем мире. Климатические изменения заставляют нас быть в курсе того, какие организмы находятся на грани жизни. Они обладают высокой специализацией к своим нишам, к которым приспосабливались, и даже очень небольшие изменения окружающей среды за сравнительно короткий промежуток времени означают конец для этих форм жизни. Оказавшись не в состоянии произвести достаточно поколений, чтобы воспользоваться преимуществами небольших генетических изменений, которые позволят им вырваться из своей ниши, они вымирают и пополняют длинный список существ, навсегда записанных в «капсуле времени» мира окаменелостей, или в записях, наводящих на горькие раздумья, которые ведет человечество в последнее время. Можно подумать, что организмы, подобные человечеству и медоносным пчелам, способные в определенной степени управлять своим непосредственным окружением, получили бы от этого преимущество. Обладая большими способностями к передвижению, мы можем перемещаться туда, где условия для жизни комфортны, а там, где они не такие, мы строим помещения, где поселяемся и где условия для жизни лучше. Эта мысль обнадеживает, но она, к сожалению, слишком упрощенна и потому может ввести в заблуждение, ведь хитросплетения живой ткани, которая включает нас и от которой мы зависим, представляют собой нечто гораздо большее. Мы все являемся ее частью, и самая большая угроза — это наше собственное поразительное невежество и бесцеремонное обращение с миром природы, к которому мы принадлежим.

Эксплуатация людьми природных систем без детального понимания их самих и их уязвимости нарушила тонкое равновесие, которое складывалось на протяжении тысячелетий. Если оставить природу в покое, со временем устанавливается новое естественное равновесие, но чаще всего оно оказывается уже не в нашу пользу. Медоносные пчелы важны для нас. Без пчел не будет опыления многих культурных растений. Отсутствие опыления означает, что не будет ни плодов, ни семян, — это просто. Если с медоносными пчелами случится беда, то это будет и наша беда. И уже есть немало поводов утверждать, что медоносные пчелы оказались в беде. Для нас было бы неплохо понимать пчел, а через них получить более широкое представление о величайшей сложности мира природы. Данная книга — хорошая отправная точка для этого.

Вюрцбург и Лаубах, январь 2008 г. Юрген Тауц, Дэвид К. Сандеман

Предисловие к немецкому изданию

Медоносные пчелы восхищали человечество с начала истории и, вероятно, значительно раньше. Пчел издавна ценили за их мед, а воск был признан природным продуктом особой важности. Упорядоченная общественная жизнь тысяч пчел в колониях и впечатляюще правильная геометрия их сотов возбуждали интерес многих поколений наблюдателей. Для современного человека пчелы — не только важнейшие помощники в сельском хозяйстве, но и индикаторы состояния окружающей среды и свидетельство ненарушенной связи между человечеством и природой.

В течение всего времени и для всех культур, которые их знали, медоносные пчелы — это символы положительных и желательных качеств, таких как гармония, упорный труд и самоотверженность. Современные исследования выявили некоторые особенности природы медоносных пчел, которые могут лишить их этого несколько мифического статуса, но в то же время дают нам глубокое понимание одной из самых удивительных среди известных нам форм жизни.

Цели этой книги — передать обаяние медоносных пчел и в то же время соединить новое понимание с уже существующими знаниями. Нас ждет долгий путь к всеобъемлющему знанию о медоносных пчелах, и немало волнующих открытий еще предстоит сделать. Колонии медоносных пчел обладают множеством общих особенностей с высокоразвитой группой живых организмов (млекопитающими), а с одноклеточными организмами их объединяет понятие бессмертия популяции — вот основная тема книги. Пчелиные колонии объединили стратегии выживания как многоклеточных, так и одноклеточных организмов, и тем самым занимают особое место среди всего живого.

Иллюстрации часто рассказывают больше, чем пространные словесные описания, особенно в науках о жизни. По этой причине мы решили создать книгу с особым акцентом на чередовании текста и рисунков. Мы преднамеренно, за немногими исключениями, избегали ссылок на научную литературу, авторов и исследователей. Вместо этого мы подготовили для интересующихся читателей сопутствующий веб-сайт http://www.beegroup.de, содержащий важные дополнения и общие сведения к каждой главе, будь то ссылки на литературу, адреса в интернете, фотографии, видеоклипы, звуковые файлы и тому подобный материал. Мы регулярно обновляем этот веб-сайт, чтобы поддерживать то передовое состояние знаний, которое отражает эта книга.

Для нас медоносная пчела представляет собой феномен в самом буквальном смысле. Исходное греческое слово φαινόμενο (fenomeno) означает нечто, показывающее себя или появляющееся само, и мы полагаем, что такой термин будет превосходной характеристикой этого так называемого суперорганизма, его природы, демонстрирующей черты феномена. Шаги, которые мы предпринимаем для раскрытия сути этого суперорганизма, так осторожно открывающего свои тайны, очень малы. Но то, что можно узнать при изучении медоносных пчел, настолько полезно, что стоит каждого из предпринятых усилий.

Чем глубже мы способны проникнуть в скрытую жизнь медоносных пчел, тем сильнее оказываются наше удивление и наше стремление исследовать этот необычайный мир. Карл фон Фриш, великий специалист прошлого в области исследования медоносных пчел, оставил подходящий для этого случая комментарий: «Колония медоносных пчел — словно волшебный колодец: чем больше из него черпаешь, тем полнее он оказывается».

Если после прочтения этой книги читатель понаблюдает за пчелой чуть дольше обычного и, возможно, припомнит тот или иной замечательный аспект ее жизни, это означает, что мы достигли многого.

Мы благодарим членов BEEgroup в Вюрцбурге и команду из издательства Elsevier / Spektrum Akademischer Verlag за их поддержку в подготовке и публикации этой книги.

Вюрцбург, ноябрь 2006 г. Юрген Тауц, Хельга Р. Хайльманн

Примечания

1

Эмерджентность (системный эффект) — наличие у системы особых свойств, не присущих отдельным ее компонентам, а также простой сумме этих компонентов без учета связей между ними. — Здесь и далее, если не указано иное, примеч. перев.