Как вырастает муравейник? На чём основана его разносторонняя слаженная деятельность? Как изучаются нравы рабочих муравьёв, муравьёв-солдат, крылатых муравьёв? Как из разрозненных и словно случайных действий отдельных обитателей гнезда вырастают повадки всей семьи в целом? На все эти и другие вопросы, связанные с интереснейшим насекомым, отвечает книга "Операция "Лесные муравьи"".
Большое внимание в книге уделено исследованиям советских учёных лесных рыжих муравьёв Формика.
Содержание:
Введение 1
Пароль скрещенных антенн 1
Тихо в лесу 35
Операция "Лесные Муравьи" 48
Иллюстрации 57
Примечания 58
Иосиф Аронович Халифман
Операция "Лесные муравьи"
Введение
Каждому с детских лет ещё по букварю известна сказка о том, как Солнце, Мороз и Ветер спорили, кто из них сильнее.
Если эту старую сказку перевести на современный экологический лад, она прозвучит примерно так: кто сильнее в охране необходимых для жизни всего живого атмосферы, гидросферы, педосферы - Воздуха, Воды и Почвы?
Ответ на этот вопрос один: Человек.
Человек бесхозяйственными и неразумными действиями своими способен причинить природе подчас огромный урон и вред. И человек же, вдумчиво регулируя своё вторжение в ход природных процессов, может полностью избавиться от нежелательных последствий своего вмешательства.
Первым помощником и другом человека в его трудах по сохранению равновесия в природе, мощным орудием его воздействия на наиболее важные экологические системы был, есть и остаётся лес.
Здоровые массивы леса и лесные полезащитные полосы умеряют вредное действие мороза и солнца, предотвращают ветровую и водную эрозии земель, очищают и обогащают кислородом воздух атмосферы, поддерживают его влажность, питают водные источники и регулируют уровень грунтовых вод, защищают почвы в сопредельных зонах, распространяя благотворное влияние далеко за пределы своих границ.
Но защита самого леса, поддержание его силы и здоровья - задача многогранная и не может решаться одними и теми же средствами и приёмами в разных районах и при разных обстоятельствах.
У защиты природы своя история. Давно люди начали создавать ботанические и зоологические сады, заказники, заповедные парки, в которых под защиту государства или общественных организаций были взяты целые природные комплексы. В данном случае речь идёт о другом: для охраны целого экологического комплекса - лесов под защиту должны быть взяты все полезные виды лесных муравьёв, точнее - их гнёзда - муравейники Формика.
Почему именно они? Об этом и рассказывается в книге.
Один из основоположников науки о лесе, выдающийся натуралист и лесовод Г. Ф. Морозов настоятельно напоминает: "Жизнь животных в лесу тесно спаяна со свойствами леса, представляет собою приспособление к среде леса, находится как в зависимости от леса, с одной стороны, так, с другой стороны, влияет на жизнь леса… Лес есть не только общежитие древесных растений, он представляет собою общежитие более высокого порядка: в нём не только растения приспособлены друг к другу, но и животные к растениям и растения к животным, все это взаимно приспособлено друг к другу… Это взаимное приспособление всех живых существ друг к другу в лесу в тесной связи с внешними географическими условиями создает в этой стихии свой порядок, свою гармонию, свою устойчивость и то подвижное равновесие, какое мы всюду наблюдаем в живой природе, пока не вмешается человек" .
Но человек может вмешиваться в порядок, стихию, гармонию, устойчивость, подвижное равновесие, царящие в лесу, с тем, чтобы поддерживать и укреплять их, повышая остойчивость той живой системы, которую Г. Ф. Морозов определял как "…единство, сообщество, реальную совокупность, биоценоз, наконец ландшафт" .
В замечательной лекции героя романа Л. Леонова "Русский лес", в лекции, которая стала волнующей душевной беседой старого лесника с будущими товарищами по ремеслу, профессор Иван Вихров призывал слушателей "создавать творцов и покровителей леса", напоминая:
"Любой букварь неполноценен без вводной странички о значении и красе родной природы, леса в том числе; и плох учитель, если не сумел обучить свою паству этой самой действенной и благородной из наук. Терпеливо растолкуйте детям, что лес входит в понятие отечества… Сумейте использовать безграничное время и энергию своих юных питомцев, одинаково пригодную для разрушения и созидания, - меньше будет загубленных деревьев, поломанных садов, разорённых гнёзд и муравейников, в чем дети нередко видят особое удальство. Есть вещи, непосильные никакому бюджету и ведомству, кроме как всенародному и целеустремленному порыву. Думается, что именно комсомольцу и школьнику, будущим хозяевам преобразуемой земли, полагалось бы возглавить поход в защиту зеленого друга" .
О работе зачинщиков массового похода друзей и покровителей леса, о защите шестиногих стражей его здоровья и долголетия - муравьёв Формика и рассказывается в этой книге. Речь здесь идёт и о начинаниях и поиске старых натуралистов, учёных, и о работе юннатов, зеленых патрулей, воспитанников лесных школ.
Пароль скрещенных антенн
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.