"Операция „Лесные муравьи"" - читать интересную книгу автора (Халифман Иосиф Аронович)

Герой этой повести

Знакомство с героем этой книги хочется начать с опытов одного из английских натуралистов Л. Брайана. Он нашел способ за несколько минут создавать условия, вынуждающие муравьёв наглядно демонстрировать наблюдателю в лаборатории одно из самых характерных своих отличий, одну из интереснейших особенностей муравьиной породы.

В лаборатории Брайана в искусственных гнёздах жили красные муравьи Мирмика рубра. Гнездо было довольно сильное, и для опытов из него можно было брать необходимое количество насекомых, тем более, что в гнездовом садке было прорезано окошко, «лаз», куда легко и удобно вводилась трубочка «черпачка», об устройстве которого будет сказано ниже.

Вот Л. Брайан высыпает под стекло какое-то количество личинок и рабочих муравьёв, и муравьи не расползаются, а сосредоточиваются в одном месте; разделяет обитателей садка на отдельные кучки, но они все равно вновь стягиваются друг к другу; берет садок с ячеистым дном, и тогда Мирмики складывают расплод в одну, а если не умещается, то в несколько соседних ячеек, вновь создавая, таким образом, гнездо: в центре — личинки, вокруг — няньки.

То же получается в подобных опытах с муравьями других видов: они собираются в клубок, кучку, гнездо.

Какие же силы сплачивают муравьёв и что им дает жизнь в тесноте?

Известно, что у муравьёв сильно развит инстинкт заботы о потомстве. В полушутливой повести Эразма Маевского «Доктор Мухолапский», пожалуй, даже слишком натуралистично описаны опыты, в которых муравей с отстриженным брюшком — по сути, уже не муравей, а одна только голова и грудь на ножках — бросается при первом же сигнале тревоги к пакету с личинками или к складу куколок и уносит молодь в более укромное место.

Вот эту реакцию и использовал в своих исследованиях выдающийся знаток муравьёв В. Караваев. Он направлял луч света в камеры гнезда с личинками и таким образом побуждал муравьёв перетаскивать расплод в затемненные отсеки. Однажды начав, муравьи, как заведенные, продолжали уносить личинок, даже когда свет был уже выключен, и не успокаивались, пока не уносили всех.

Но так бывает, оказывается, только при определенных условиях.

Для опытов В. Караваев взял 13 одинаковых гнёзд: 10 — по десятку муравьёв, 2 — по 50, последнее — 100. В каждое гнездо он поместил по 25 личинок одного возраста. На следующий день, когда беспокойство, вызванное переселением, улеглось, в «детские камеры» в течение 5 минут направляли луч света, который приводил в движение настоящую цепь живых токов.

Спустя час исследователь осмотрел камеры с личинками. Оказалось, что в гнезде с сотней муравьёв она была совершенно пуста, в гнёздах с полусотней насекомых осталось по нескольку личинок, а в гнёздах с десятком муравьёв почти все личинки лежали нетронутыми — муравьи бросили их на произвол судьбы. Почему же такой могучий инстинкт, как забота о потомстве, не проявился в малочисленных группах и отчетливо «сработал» в группах более или менее многочисленных?

Это оставалось загадкой до тех пор, пока в начале тридцатых годов нашего века в саду Золотой Рыбки при Пекинском университете профессор Чи За-чен не заложил свои ставшие знаменитыми опыты.

Профессор решил проследить характер воздействия физического скопления особей на физиологические свойства скопившихся, или проще: учёный задумал выяснить, нет ли объективного различия между свойствами и способностями живых существ, когда они находятся в одиночестве и когда собраны по два, по три или более многочисленными группами?

Подобная затея могла показаться на первый взгляд весьма странной, однако вот что получилось в опытах, поставленных с распространенным в Китае муравьем Кампонотус японикус. Это вид, у которого рабочие особи не одинаковы: размер самых мелких — примерно 9, средних — 11, а крупных — 15 миллиметров. В любой семье все три группы различаются довольно отчетливо.

Для первого опыта Чи За-чен взял крупных, пятнадцатимиллиметровых муравьёв. Разумеется, что насекомых для исследования отбирали каждый раз из одного гнезда и даже из числа одновременно появившихся на свет. Таким образом, в опыт поступили одинаковые по происхождению и наследственным задаткам родные сестры-ровесницы.

Чтобы избежать влияния посторонних условий, отобранных муравьёв до начала опыта некоторое время содержали в искусственном гнезде и кормили одинаково.

Помощники Чи За-чена, хорошо вымыв и просушив 70 одинаковых прозрачных бутылей, насыпали в каждую по 130 кубических сантиметров хорошо просушенного и просеянного через сита песка с песчинками среднего размера. В каждый из 70 сосудов налили по 35 кубических сантиметров дистиллированной воды и поверхность сырого песка тщательно выровняли.

Когда эта процедура была закончена, Чи За-чен поселил в каждую бутыль по одному муравью из числа отобранных для испытания.

Итак, одинаковых насекомых поместили в одинаковые условия. Естественно было ожидать, что это должно побуждать муравьёв к одинаковой деятельности.

Что же получилось?

Попав на сыроватый песок, муравей обычно начинает (и здесь действует строительный инстинкт) рыть норку. Однако муравьи в опытах Чи За-чена принимались за дело отнюдь не сразу и совсем не одинаково.

Одни стали рыть песок тотчас, другие почему-то медлили, да и торопился, и медлил тоже каждый по-своему. Прошло четыре часа, а работали ещё только 47 муравьёв. За сутки число роющих поднялось до 52, и лишь спустя примерно 70 часов все 70 муравьёв рыли песок во всех 70 бутылях.

Обнаружилось также, что и места для работы муравьи выбирали разные. Большинство начинало рыть песок с наиболее освещенной стороны, у самой стеклянной стенки, но были и такие, которые предпочитали тень.

Мало того, большинство Кампонотусов сосредоточенно и неотступно рыли норку в одной точке, некоторые же принимались ковырять песок в двух-трех местах. Многие орудовали ножками и жвалами беспрерывно, пока полностью не скрывались в хорошо заметных углублениях, обрамленных валиком из выброшенных наверх песчинок, а иные беспорядочно суетились, кое-как, вкривь и вкось бороздя песок.

Выходило, что в одинаковых условиях одинаковые по размеру, возрасту и происхождению насекомые ведут себя отнюдь не одинаково. Почему?

Для следующего опыта Чи За-чен отобрал 36 здоровых, полных сил Кампонотусов всех трех «калибров».

Каждому насекомому был присвоен номер и отведена отдельная, персональная бутыль с песком для постоянного проживания. В таком стандартном гнезде жилец проводил 18 часов в сутки, после чего на остальные 6 часов его переселяли в другую бутыль. Так продолжалось три дня. Следующие три дня в качестве временных обиталищ использовали только 18 бутылей, помещая в них по два Кампонотуса. На третью трёхдневку временно вселяли в бутыль уже по три муравья. И, наконец, в последние три дня повторяли условия первого варианта. Во время опыта регистрировали время с момента переселения муравьёв в бутыли и до начала рытья. Учитывали также количество песка, выброшенного муравьями за 6 часов на поверхность.

В протоколах опытов описаны удивительные вещи: одинокому муравью было явно «не по себе», избавившись же от одиночества, очутившись «в обществе», он становился совсем иным.

Интересно, что муравьи, посаженные в бутыли по одному, начинали рыть песок через 160–192 минуты, а собранные по два или по три — уже через 28–33 минуты. Муравей-одиночка за 6 часов выбрасывал на поверхность несколько песчинок, а вдвоем или втроем они резко увеличивали производительность: в некоторых случаях даже в 3500 раз!

Продолжая исследование, профессор Чи За-чен выделил из числа взятых под наблюдение насекомых шесть муравьёв: трех наиболее быстрых и усердных и трех очень медлительных и вялых. Через сколько же времени приступали к работе муравьи в разных парах и тройках? И сколько в каждом случае успевали они сделать? Показания хронометра и результаты тщательного подсчета песчинок показали, что известное правило «с кем поведешься, от того и наберешься» подтверждалось здесь лишь в одном смысле: заразительны были только положительные примеры, отрицательные же подражания не вызывали.

Так, наиболее прилежным из всех подопытных выказал себя муравей М₆. В одиночестве, в роли отшельника поневоле, он через три — пять минут принимался за работу. И в паре, и втроем с гораздо менее ревностными пескокопами он так же оставался верен себе и через такое же время принимался ножками и жвалами усердно разгребать песок в бутыли.

М₃ был, напротив, отъявленным лодырем и в одиночестве все шесть часов слонялся по бутыли, ничего не делая. В компании же с другим муравьем принимался рыть песок в среднем через 30 минут, а в группе из трех — уже через 13 минут.

Вялый становился в группе более энергичным, медлительный — более быстрым, ленивый — более прилежным. Вот о чем говорили исследования в бутылях.

Французские энтомологи академик Пьер Грассе и профессор Реми Шовен углубили содержание открытия В. Караваева и Чи За-чена и подтвердили их выводы в новых опытах с муравьями Лептоторакс туберум и Формика руфа.

105 рабочих муравьёв вида Лептоторакс были по одному, двое, трое, пятеро и десятку размещены в 25 устроенных в плитке белого гипса и прикрытых сверху стеклом клетках емкостью 500 кубических миллиметров каждая. В этих маленьких гнёздах поддерживали необходимую влажность; муравьёв кормили древесной пудрой с сахаром и мукой из сухих кузнечиков.

Кормили их щедро и обильно, но уже через 12 дней все подопытные, содержавшиеся поодиночке, погибли, а через 18 погибли и почти все рабочие муравьи из 15 клеток, где они содержались по двое, трое и пятеро. Только там, где их было по десятку, подавляющее большинство осталось живым.

Примерно так же закончились испытания и для 120 лесных муравьёв Формика руфа.

Подобные опыты с пчелами показали, что защитное действие группы сказывается, если содержать пчел хотя бы по две вместе, а при содержании десятками оно проявляется ещё отчетливее, чем при содержании пятерками. Примерно то же получилось и в аналогичных опытах с термитами, которых содержали в группах разной численности.

Общественные насекомые живут в группах значительно дольше, чем изолированные, — таков окончательный вывод французских энтомологов.

Вывод был очень неожиданным, он не укладывался в старые представления, дразнил мысль множеством новых вопросов.

Крупный английский знаток биологии, шмелевед Д. Фри находит, что полное одиночество вредно и шмелям. В группах же шмелевые самки не только дольше живут, но и более плодовиты. Одним словом, на шмелях тоже подтвердился закон, открытый в биологии более высокоразвитых видов общественных насекомых.

Явление, о котором идёт речь, прослежено также на комнатных и плодовых мухах, тараканах, долгоносиках, чернотелках, саранче…

Стадная и одиночная саранча различаются не только повадками, но и внешне — даже окраска у них разная. Личинки одиночной формы — травянисто-зелёные, а стадные — ярко-жёлтые или оранжевые с чёрным. Взрослые насекомые тоже неодинаковы. Нет необходимости перечислять все условия, определяющие в каждом отдельном случае тип саранчи. Достаточно сказать, что зависит он также и от того, как содержались личинки — поодиночке или группами. Когда личинок стадной саранчи помещали после первой линьки в клеточки по одной, они вырастали одиночными. Если же молодых личинок одиночной саранчи собирали по нескольку штук, они становились типично стадными. При этом большое, иногда решающее значение имеет и то, как долго содержалась личинка в одиночестве, в каком возрасте попала в группу, могли ли личинки в группе соприкасаться, в темноте они содержались или на свету.

Чем глубже исследовалось действие одиночного и группового выращивания личинок и взрослых насекомых, тем разнообразнее становились факты, открываемые научной разведкой. Влияние количества совместно развивающихся особей отчетливо сказывается у разных видов, для каждого из которых существуют своя норма, свои пределы наиболее благоприятной плотности. И это не только у насекомых.

Интересные вещи обнаруживаются, например, в аквариумах, где долго содержались какие-нибудь рыбы. Казалось бы, возможности для их развития здесь если не совсем исчерпаны, то уж наверняка обеднены. Однако некоторые рыбы растут в воде, где до них жили такие же, как они, несравненно быстрее и лучше, чем в свежей. Похоже, что рост ускоряется воздействием оставленного их предшественниками какого-то вещества. В одиночестве же эти рыбы и тугорослы, и маложизнеспособны.

К подобным выводам приводят опыты с животными и птицами. Белые крысы, например, если содержать их по 20 штук, поедают корма каждая в среднем значительно больше, чем размещенные по пять штук.

А в мире птиц открыты и вовсе фантастические примеры влияния группы на особь. Голубь-самец кормит птенцов, как известно, отрыжкой из зобной железы; когда самец выращен в одиночестве, эта железа у него не развивается. У самки, выращенной в одиночестве, не созревают яичники, она не способна нестись… Но достаточно присутствия второй птицы, не обязательно другого пола — в конце концов это может быть даже одна только видимость присутствия, только отражение того же голубя в зеркале, поставленном в клетку, — и самец, и самка вновь обретают свойства, признаки и способности, угнетенные выращиванием в противоестественном одиночестве. А уж если одиночество так действует на голубя, то что сказать об общественных насекомых, живущих биологическими семьями?

Среди большего или меньшего числа себе подобных особь приобретает физиологические свойства и отличия, черты строения и особенности повадок, которых лишена в одиночестве. Как тут не вспомнить о новых, совсем не так давно открытых физических свойствах радиоактивных элементов, которые в определенной критической массе порождают новый вид энергии? Эффект билогической группы открыт и исследуется на таком, казалось бы, академическом объекте, как муравьи. Практическая польза открытия поначалу была не совсем ясна. Но теперь нет сомнений, что овладение действующими здесь закономерностями обещает ввести биологов-натуралистов, а за ними агрономов и зоотехников в целый мир новых явлений. Разгадка больших и малых тайн, связанных с эффектом группы, вооружит человека новой властью над многими скованными пока силами органической природы и среди них над теми, которые питают и поддерживают связи, сплачивающие тысячи особей в целостную семью общественных насекомых, в частности — в семью муравьёв.