Приключения среди муравьев. Путешествие по земному шару с триллионами суперорганизмов

Марк Моффетт, 2010

Муравьи – самые вездесущие создания на Земле: они обитают на всех континентах, кроме Антарктиды, и живут практически в любом климате. Они превосходят людей числом в миллионы раз, а их суммарный вес примерно такой же, как вес всех людей. В своей великолепно иллюстрированной книге, вобравшей в себя все самое интересное из энтомологических путешествий по всему земному шару, включая Нигерию, Индонезию, Австралию, Калифорнию, берега Амазонки и другие экзотические уголки, выдающийся американский эколог и биолог Марк Моффетт представляет четыре способа наблюдений за муравьями: можно наблюдать за одной особью как за индивидом, воспринимать семью муравьев как общество, как сверхорганизм и как нечто подобное коллективному разуму и сознанию. От стадий развития муравья и его анатомии до сложнейших социальных навыков и взаимодействий – вы познакомитесь ближе с удивительным миром муравьев на примере жизнедеятельности шести видов: муравьев-мародеров из тропической Азии, муравьев-кочевников из Африки, муравьев-портных из тропической Азии, Африки и Австралии, муравьев-амазонок, муравьев-листорезов и, наконец, аргентинских муравьев, которые завоевывают весь мир на наших глазах. «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. 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». (Марк Моффетт) В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.

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.

Социальность муравьев, как и у общественных ос, пчел и термитов, проявляется через разделение труда, при котором потомство, которое не размножается, то есть рабочие особи, помогает своей матери — самке (у муравьев и термитов) или матке (у ос и пчел) — в заботе о ее расплоде, о своих будущих сестрах и братьях. Несмотря на персонажей студий Disney и Pixar, любой муравей, похожий на муравья, — это самка; самцы существуют, но они бесполезны для общества и скорее напоминают ос, чем муравьев^[10]. Поэтому, называя муравья «она»^[11], я просто отражаю реальность. За свою короткую жизнь самцы выполняют одно-единственное деяние: они вылетают из гнезда, спариваются с неоплодотворенной самкой (часто несколько самцов с одной самкой), а потом умирают. Оплодотворенная самка проживет гораздо дольше — ей предстоит основать собственное гнездо и годами производить потомство, расходуя сперму, собранную в этом единственном брачном полете. Поскольку семьям муравьев предназначена долгая жизнь, самка и ее рабочие, которые живут от нескольких недель до пары лет, будут держаться вместе. Единственное исключение из этого правила случается, когда рабочие выращивают следующее поколение самок и самцов, покидающих материнское гнездо, чтобы основать новые семьи. Когда самка в семье умирает, то, за несколькими оговорками, о которых позже, семья умирает вместе с ней: ее рабочие становятся вялыми и постепенно погибают.

В изрядной степени из-за того, что все члены семьи — это родственники, муравьев можно назвать альтруистами: они работают, не обращая внимания на собственные перспективы на размножение, которые в любом случае обычно близки к нулю. Эдвард О. Уилсон и Берт Холлдоблер далее утверждают, что семьи могут объединяться не только на родственных связях, как это бывает и у людей. Это позволяет процветать семьям, рабочие в которых происходят от нескольких родителей, в том числе таким семьям, где больше одной самки^[12]. Это не значит, что в семье не может быть раздоров. У некоторых видов, например, рабочие особи, даже не спариваясь, могут откладывать яйца, из которых развиваются самцы. Такие рабочие формируют иерархию, при которой на вершине пирамиды оказывается небольшое число особей, получающих максимальное количество корма, — они с большей долей вероятности и отложат яйца.

Вместо постепенного взросления, как у людей, у муравьев из яйца выводится личинка — это стадия интенсивного роста; потом наступает стадия покоящейся куколки, из которой выходит взрослый муравей (имаго). Размер муравья и соответствующая функциональная роль (или каста, как самка, рабочий или солдат) очень сильно зависят от того, сколько еды особь получала на стадии личинки, хотя иногда влияет и температура, и генетика тоже может подтолкнуть растущую особь к особой функции^[13]. Самки и рабочие (и разные субкасты рабочих у полиморфных видов) различаются внешне, так как части тела насекомого развиваются по-разному относительно размера особи. Взрослые муравьи не растут, однако рабочие выполняют разные работы в зависимости от возраста. Молодые взрослые муравьи, которых можно определить по более бледной окраске, остаются в гнезде и принимают на себя львиную долю обязанностей нянек (у большинства полиморфных видов этим заняты мелкие рабочие), чистят и кормят личинок, а у видов, у которых личинки плетут коконы перед трансформацией в куколку, молодежь помогает новым муравьям их покидать^[14].

В дополнение к высокой социальности муравьи вездесущи, обитают на всех континентах, кроме Антарктиды, и живут практически в любом климате. Они достигли этого, выбрав самое удачное местообитание: щели, впадинки, включая пространства между опавшими листьями, а также поры в почве, трещины в скалах, дупла и кроны деревьев. По мере распространения и завоевания пространства муравьи вынуждают прочие мелкие виды животных уходить к границам их территориальной собственности^[15]. Муравьи появились в конце мезозойской эры, когда правление динозавров приближалось к концу, а численность цветковых растений возросла, что обеспечило характерные укромные уголки, пригодные для кормления и обитания муравьев, не говоря уже о семенах, фруктах и других съедобных частях растений, а также питающихся ими насекомых, служащих добычей муравьям. Обретя нужные для процветания местообитания и корм, муравьи с тех пор воцарились на Земле^[16].

Примечания

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.

10

Один вид муравьев полностью избавился от самцов. См.: A. G. Himler, E. J. Caldera, B. C. Baer, H. F. Marín, U. G. Mueller. No sex in fungus-farming ants or their crops // Proc. R. Soc. Lond. Ser. B276. P. 2611–2616. Есть ли что-нибудь полезное для феминисток из сестринства муравьев? Возможно, нет. Карьера муравьев — самцов и самок, размножающейся самки или рабочих — по большей части неизменна. Направленный в профессию и карьеру с начала взрослой жизни, муравей имеет немного вариантов в жизни, что напоминает знак, вывешенный у входа в семью муравьев в «Короле былого и грядущего» Т. Х. Уайта: «Всё, что не запрещено, обязательно».

11

Несмотря на то что автор везде называет муравья «она», «сестра» и т. д. в женском роде, в переводе мы отходим от этого в угоду традиции и правилам русского языка. — Прим. перев.

12

E. O. Wilson (2005), Kin selection as the key to altruism: Its rise and fall // Soc. Res. 72. P. 159–166; E. O. Wilson, B. Hölldobler (2005), Eusociality: Origin and consequences // Proc. Natl. Acad. Sci. 102. P. 13367–13371. Другие взгляды см.: P. Nonacs, K. M. Kapheim (2007), Social heterosis and the maintenance of genetic diversity // J. Evol. Biol 20. P. 2253–2265; и K. R. Foster, T. Wenseleers, F. L. W. Ratnieks (2006). Kin selection is the key to altruism // Trends Ecol. Evol. 21. P. 57–60.

13

В редких случаях генетические различия имеют решающее значение для определения каст. См.: K. E. Anderson, T. A. Linksvayer, C. R. Smith (2008), The causes and consequences of genetic caste determination in ants // Myrmecol. News 11. P. 119–132.

14

Разные возрастные классы называются «временными кастами», хотя недавние исследования показывают, что молодые рабочие сосредоточиваются на обязанностях нянек не потому, что они на этом специализированы, а скорее потому, что незрелы в развитии и, как правило, остаются в кучке расплода там, где они родились, в то время как работники старшего возраста хорошо разбираются в задачах как внутри, так и за пределами гнезда. См.: M. L. Muscedere, T. A. Willey, J. F. A. Traniello (2009). Age and task efficiency in the ant Pheidole dentata: Young minor workers are not specialist nurses // Anim. Behav. 77. P. 911–918; and M. A. Seid, J. F. A. Traniello (2006), Agerelated repertoire expansion and division of labor in Pheidole dentata: A new perspective on temporal polyethism and behavioral plasticity in ants // Behav. Ecol. Sociobiol. 60. P. 631–644.

15

E. O. Wilson (1990). Success and Dominance in Ecosystems: The Case of the Social Insects // Oldendorf/Luhe, Germany: Ecology Institute.

16

C. S. Moreau, C. D. Bell, R. Vila, S. B. Archibald, N. E. Pierce (2006), Phylogeny of the ants: Diversification in the age of angiosperms // Science 312. P. 1–104; and E. O. Wilson, B. Hölldobler (2005), The rise of the ants: A phylogenetic and ecological explanation // Proc. Natl. Acad. Sci. 102. P. 7411–7414. I. МУРАВЬИ-МАРОДЕРЫ. АБСОЛЮТНАЯ ВСЕЯДНОСТЬ 1. Сила в количестве