Семя, из которого вырастает семья
Семя, из которого вырастает семья
Считанные минуты длится брачный полет муравьиных самок, окруженных прозрачными облачками самцов. Они поднимаются весьма высоко. На крыше одного из самых больших в США — 102-этажного небоскреба — на Эмпайр стейт билдинг обитают муравьи, о которых неизменно сообщают все путеводители по нью-йоркским достопримечательностям. Это потомство когда-то залетевших сюда и обосновавшихся здесь крылатых. Молодые самки, завершив полет и спустившись с небес, сразу же принимаются за дело.
Движения, кажущиеся поначалу неопределенными, на самом деле не беспорядочны и не бесцельны: молодая самка одно за другим обламывает все четыре своих крыла, будто сбрасывает свадебный наряд. Блестящими прозрачными чешуями ложатся крылья на землю.
Невольно вспоминается дождь белоснежных или розовых лепестков в весеннем саду. Беззвучно опадают они, покрывая площадки и дорожки между деревьями, а в цветках, опыленных насекомыми, набухает, разрастаясь, завязь.
Сходство между сбрасывающим лепестки опыленным цветком и обламывающей крылья облетевшейся самкой в принципе глубже, чем может показаться. Только у муравьёв этот переход в новое состояние как бы драматизирован и одухотворён.
Достаточно, однако, несколько продлить наблюдения и можно увидеть, как самка, освободившись от крыльев и побегав вокруг, возвращается и принимается их поедать.
Отправляющаяся в брачный полет или обламывающая крылья молодая муравьиная самка дает повод задуматься над природой инстинктов, вступающих в действие лишь один раз в жизни животного.
Ч. Дарвин писал об этом, что здесь не может быть речи о действии привычки, как и в случае с органами, служащими живому тоже только раз в жизни. Таких примеров немало: у цыпленка твердый кончик клюва, пробивающий яичную скорлупу, временные челюсти у личинок мошек, отпадающие, когда они применены, чтобы вскрыть шелковый мешок. Перед лицом таких фактов трудно не ощущать беспредельное удивление.
Такое удивление вызывают и крылья муравьиной самки, которые, кстати, не сами по себе отпадают. Если пойманных во время брачного полета самок подержать под стеклянным колпаком, то можно увидеть, как насекомое спиливает ножками одно крыло за другим или обламывает их, упираясь концом крыла во что-нибудь твердое. Крылья отделяются по врожденной ровной линии. Сбросившая крылья самка чувствует себя, по выражению Реомюра, настолько хорошо, насколько муравей может себя хорошо чувствовать. Между тем сбрасывание крыльев сопряжено с коренным поворотом в физиологическом состоянии насекомого и во всем его поведении.
Молодая самка только что оторвалась от семьи, где была одушевленным атомом, частицей целого, состоявшего из сотен, или тысяч, или даже многих десятков тысяч особей, — сейчас она на время превращается как бы в дообщественное насекомое, в одиночку. Только что она, пренебрегая опасностями полета, рвалась вверх, к небу, к свету. Сейчас, побуждаемая новыми потребностями, стремится укрыться подальше, поглубже, туда, где потемнее и потише.
Долго бродит одинокая, сбросившая крылья самка, выбирая под камнем, в старом пне, между комочками земли подходящее место. Готовая норка есть не всегда, часто её приходится рыть. Разумеется, сырую землю рыть легче, чем сухую. Не потому ли брачные полеты муравьёв обычно происходят в первые же теплые часы после сильных дождей?
Несколько изловленных после брачного полета молодых самок жнецов Мессор поселили в маленькие, размером со спичечную коробку, с двух сторон остекленные клеточки, через основание которых были проложены трубки для воды.
Пока земля в гнёздах была сухой, самки и не пытались строить зародышевые камеры, но стоило заполнить трубки водой — земля увлажнилась и все начали поспешно рыть ходы вглубь. Когда с клеточки убрали ставни, видно было, как Мессор отгрызает и формует челюстями землю, как спрессовывает её ударами головы и брюшка и потом выносит наверх комочки. Первые ходы сечением в 4–5 миллиметров и глубиной в 3–5 сантиметров вели в верхнюю камеру размером примерно в 2 кубических сантиметра, отсюда — во вторую, а часто и ниже, в третью. На это уходило от пяти до девяти дней. Некоторые самки без видимой причины принимались полностью переделывать выстроенные камеры, причем работы затягивались на две, а то и на три недели.
Самка чаще обосновывалась в нижней — третьей камере, выдавая этим своё тяготение к влаге. Как только воды в трубку добавляли, повышая таким образом влажность почвы в гнезде, самка переселялась выше, во вторую, менее сырую камеру.
Так же и самки других муравьёв, действуя челюстями и ножками, роют штольню книзу, расширяют на дне её камеру, а отсюда обычно прокладывают ходы ещё ниже — к следующим камерам. Покончив с этим, самка возвращается к первому входу и наглухо запечатывает его изнутри.
Строительство надёжного убежища нелегко даётся насекомому: зубцы по краям челюстей выкрашиваются, волоски, которыми покрыто тело, стираются, блестящий хитин груди и брюшка покрывается царапинами, а наплывы на стебельке тускнеют и теряют форму. Об этих подробностях не стоило бы напоминать, если бы в связи с ними вновь не разгорелся спор на старую тему.
Из поколения в поколение десятки миллионов лет повторяется изнашивание покровов молодой матки, и, однако же, все подобные изменения не воспроизводятся у её потомства, — говорили биологи, увидевшие в этом факте доказательство того, что признаки, приобретаемые живым в течение жизни, не наследуются, не могут наследоваться. Даже такой крупный специалист, как В. Вилер, поддавшись мнимой убедительности этого аргумента, в своей знаменитой монографии о муравьях, писал, что самки и сейчас рождаются с зубчатыми челюстями. Тело их при рождении покрыто волосками, хитин блестит…
Но разве возможно, чтобы трудности, сопряженные с закладкой нового гнезда, привели к появлению муравьиных самок не с зазубренными, а со стершимися, гладкими челюстями? Насекомые с гладкими челюстями вообще не способны были бы рыть землю. Не вернее ли ожидать, если уж вид существует, что все происходит как раз наоборот? Зубцы челюстей самки стираются при строительстве зародышевой камеры. Тем более острыми и крепкими должны быть эти зубцы у самок последующих поколений. Изнашивается хитин головы, груди и брюшка? Значит, он обязательно будет прочным у дочерей, внучек, правнучек, праправнучек. Самка после брачного полёта теряет крылья? Что же здесь дает основания думать, что последующие поколения самок окажутся бескрылыми? В потомстве воспроизводится ведь не результат, а сызнова повторяется весь процесс формирования и развития.
Одиноко бродит в темноте своего естественного заточения молодая самка. В родном гнезде ей были обеспечены постоянный уход, обильное питание. Она не участвовала в строительстве, не заготовляла корм, не воспитывала молодь. Зарывшейся в зародышевой камере муравьиной самке и видеть не приходилось, чтоб какая-нибудь другая самка выполняла то, что её ожидает сейчас. Да, собственно, кому на свете, кроме, разумеется, специалистов, изучающих поведение изолированных самок, придёт в голову искать способ подсмотреть все это? И, однако же, она уверенно совершает положенное, выполняет своё назначение, в ней сейчас сосредоточен опыт миллионов лет развития, и эта вслепую передаваемая из поколения в поколение эстафета вновь являет собой пример инстинктов, что вступают в действие раз в жизни и тем не менее с необходимостью заложены в потомстве.
Период, когда самка закладывает после брачного полёта новое гнездо, давно привлекает внимание натуралистов, жадно наблюдающих этот концентрат чудес. Он и в самом деле занимает особое место в потоке жизни муравьёв, существующих только семьями из большего или меньшего числа насекомых, кучно сосредоточенных в гнезде или в колонии. Одно-единственное насекомое служит связующим звеном между кишащей в неустанной толчее материнской и зарождающейся дочерней семьями. Правда, самка-основательница оснащена всеми органами и инстинктами, необходимыми для закладки нового гнезда. И все же в течение какого-то времени, оставаясь одиночкой, она представляет собой наиболее уязвимое звено во всем жизненном цикле вида. Не удивительно, что совершенствование муравьиной природы сопровождается сокращением опасного периода, когда самка-основательница остаётся одна.
В том же направлении действует и установленное Г. Куттером, специально исследовавшим процесс продолжения рода у муравьёв, отсутствие в поведении одиночных особей резко выраженной стандартности, характеризующей типичную вообще для насекомых инстинктивность, автоматизм действий. Говоря яснее, Г. Куттер не уверен, всегда ли молодые самки руководствуются инстинктом и не решают ли они в это время чаще, чем когда бы то ни было, жизненные задачи главным образом в зависимости от складывающейся обстановки.
Но вернёмся к молодой самке, закладывающей основы будущей семьи пока только за счет тканей своего тела. Подобно легендарному пеликану, основательница самое себя скармливает потомству. Это обстоятельство может показаться весьма трогательным, однако его уместно рассмотреть, отрешаясь от эмоций.
И хорошо развитое жировое тело — так именуется это образование — и не имеющие более приложения и потому постепенно атрофирующиеся мышцы крылового аппарата (на их месте разрастаются воздушные мешки) преобразуются в теле самки в яйца. Далее из них выводятся первые члены семьи — рабочие муравьи. Они живут с самкой в её зародышевой камере, со временем берут на себя уход за ней, принимаются её кормить. Что же удивляться, если в потомстве с необходимостью воспроизводятся самки, у которых хорошо развиты мышцы, крылья. Эти органы претерпевают в течение жизни муравьиной самки полную смену функций: крылья — эфемерны и, отслужив службу, отбрасываются, а мышцы, приводившие их в движение, становятся резервом питательных веществ. Но как ни различны обе — первая и вторая — функции всего аппарата, они одинаково направлены на осуществление основного закона жизни биологического вида — на сохранение и увеличение численности потомства.
Теперь уже никто не отрицает, что насекомые часто несут на себе более или менее явный отпечаток особенностей природы видов, которыми питаются. Такой след, такое отражение сказывается то в подробностях химического состава тела, то в сходстве окраски. Но не может ли это влияние быть и более глубоко замаскированным?
Подобно начавшему развиваться в почве зародышу растения, который из собственных запасов черпает энергию для первых этапов роста, муравьиная самка в зародышевой камере поддерживает себя только запасами тех питательных веществ, что содержались в её теле ко времени брачного полёта.
В слепую её темницу, как и к лежавшему в почве семени, не проникает извне ничего, кроме тепла и влажности. При этом не тепло, а именно влага является решающим условием: когда почва искусственных гнёзд специально подсушивалась, самки погибали, так и не начав откладывать яйца. Если же самкам не хватает только тепла, они подолгу выжидают его.
Разумеется, не всем муравьям нужны зародышевые камеры. Молодая самка Экофилла смарагдина откладывает первые яйца в кроне дерева где-нибудь на открытом месте и только после того, как появятся несколько первых рабочих, формирующаяся семья приступает к сооружению склеиваемого с помощью личинок гнезда из листьев, о котором уже рассказывалось.
Когда в гнезде достаточно и тепла и влаги, самки-основательницы начинают откладывать яйца. У муравьёв-жнецов яйца в камере появляются недели через две после того, как она построена, а ещё недель через шесть из них выводятся личинки. Месяц спустя первые личинки уже окуклились, а через две недели, то есть через 15–16 недель после брачного полета, в зародышевых камерах появляются крохотные рабочие.
У муравьёв Лазиус нигер в южных районах (в более северной зоне лишь в особо жаркие годы), а также у Акромирмекс, Соленопсис, Феидоле самки в своих камерах начинают откладывать яйца вскоре после брачного полета. Незамедлительно выводятся личинки, довольно быстро превращающиеся в куколок и далее в совершенных насекомых. В первый же год новые семьи успевают оформиться и разрастись.
У Лазиус нигер в северных районах (на юге в сравнительно холодные годы), а также у Кампонотусов и некоторых других видов самка тоже более или менее скоро начинает откладывать яйца, и личинки из них выводятся довольно быстро, однако и личинки, а затем и куколки развиваются так медленно, что взрослые насекомые появляются в гнезде лишь на следующую весну. Профессор Карл Гэсвальд, воздействуя на расплод определенной дозой холода, добился, что «яровизированные» им личинки продолжали развитие бесперебойно и в тот же год превращались в имаго.
Самки Лазиус флавус откладывают яйца только весной следующего года, перезимовав в камере.
Процесс выкормки первых членов муравьиной общины прослежен ещё Реомюром. Им подробно описано и появление в гнезде яиц, и склеивание их самкой (пакет яиц — меньше булавочной головки), и то, как быстро растет яйцо, когда самка обмывает его питательной слюной.
Если помешать закладке гнезда и воспитанию первых муравьёв, то самка в конце концов перестанет выделять эту слюну и, оставаясь плодовитой, продолжая откладывать яйца, уже не будет способна воспитывать потомство, выводить муравьёв.
Первые личинки в молодом гнезде растут довольно туго. И сами они, и мать-кормилица переживают этот период на пределе сил.
Не случайно гнёзда часто основываются не одной, а сразу несколькими самками совместно. Приземляясь после брачного полета, они соединяются по трое, пятеро, десятеро и даже больше, обламывают друг другу крылья, роют ходы и камеры, откладывают яйца в общий пакет, иногда даже и зимуют вместе.
Большие семьи жёлтых Лазиусов, например, живут с одной-единственной самкой, но новые семьи самки закладывают сообща. Опыты показали, что когда в зародышевых камерах несколько самок, то первые рабочие появляются гораздо раньше, чем в гнёздах у одиночек.
Поселённые в искусственное гнездо, где каждая могла бы иметь отдельную камеру, самки все равно на какое-то время собираются вместе и выхаживают личинок, доводят до зрелости куколок. После этого мирные отношения в гнезде прерываются, лишние основательницы погибают, а зародыши семей развиваются дальше с единственной самкой.
В устранении и отсеве из естественного гнезда «сверхкомплектных» самок также нет внутривидовой борьбы, как и в образовании гнезда несколькими основательницами нет внутривидовой взаимопомощи. И там и здесь действует основной закон жизни — закон, направляющий все признаки и свойства особей, все отличия и черты, а в частности и поведение, в конечном счете на сохранение вида и умножение его численности.
Стоит сказать ещё несколько слов о том, как многопланово проявляется действие этого закона.
Изловленные после брачного полета и уже сбросившие крылья самки Мессор структор были поселены по одной в искусственные гнёзда. На девятый — тринадцатый день все начали откладывать яйца, а на девяносто третий — сто первый день на свет стали появляться полностью сформировавшиеся рабочие муравьи. Точный учёт обитателей каждого гнезда — яиц, личинок, куколок, взрослых насекомых — поставил наблюдателей в тупик: в каждом гнезде обнаружилась нехватка от 14 до 20 яиц. Куда же могли они исчезнуть из запечатанных камер?
Оказалось — и это не умозрительная догадка, не предположение — что их поедают самки, которые в то же время продолжают выхаживать расплод.
Это было бы достаточно неправдоподобно, даже если б речь шла о каких-нибудь воинственных муравьях-кочевниках или о свирепых охотниках, а то ведь муравьи-жнецы. О них же давно известно, что муравей этот нрава тихого, миролюбивого, питается сухими плодами и семенами разных растений, главным образом зернами злаков (Агропирум, Фестука и др.), собиранием коих заняты бывают обыкновенно большие рабочие, неутомимо таскающие их в гнездо своей медленной походкой; малые же рабочие занимаются по преимуществу воспитанием личинок…
И вот самки этих миролюбивых вегетарианцев вовсю «уписывают» часть отложенных ими яиц. И так ведут себя в зарождающемся муравейнике не только самки жнецов, но и многих других муравьёв, например листорезов, которые поедают нередко б?льшую (9/10) часть отложенных яиц.
— Это фантастическая трагедия ужасов! — воскликнул драматург, просматривая кадры киноленты, запечатлевшей описываемые события.
…Тело поднято, брюшко подогнуто вперед, голова склонилась к брюшку, из которого очень медленно выходит яйцо. Процесс длится больше минуты.
…Подхватив яйцо челюстями и передними ножками, самка поворачивает его из стороны в сторону и при этом старательно облизывает.
…Подходит к пакету яиц, долго ощупывает его усиками и кладет новое яйцо на кучку ранее сложенных.
…Поднимает весь пакет и носит его по камере минуты четыре. Потом останавливается, кладет пакет на дно камеры, подгибает брюшко и откладывает ещё яйцо, чистит его, сама чистится, обегает камеру, облизывает яйца в пакете.
…Ещё одно яйцо снесено очень быстро. На этот раз оно не положено в пакет, как предыдущие. Матка долго носит его по камере, ни разу не облизав. Бросив его, самка занялась пакетом, в котором начала облизывать яйца.
…Оставив пакет, возвращается к брошенному яйцу, схватив его, принимается высасывать, а выпив, съедает оболочку, поддерживая её ножками.
…Прошло не больше минуты, яйцо выпито и его оболочка доедена.
Последующие кадры кинопротоколов свидетельствуют, что самки не только поедают яйца, но могут кормить ими и личинок.
…Самка отложила яйцо, ощупывает его усиками, несет, держа в жвалах, к личинке, которую поглаживает и тормошит усиками до тех пор, пока та не начнет шевелиться. После этого самка подносит яйцо ко рту личинки, и та присасывается к нему…
…Яйцо, выпиваемое личинкой, постепенно сморщивается, тает. Время от времени самка ножкой наступает на яйцо, придавливает его, может случайно, а может для того, чтобы содержимое его вернее перелилось в личинку? И вдруг, отобрав у личинки наполовину выпитое яйцо, самка передает его другой, соседней.
…Взяв из пакета яйцо, самка подносит его к личинкам, прокусывает и, сжимая ножками, подает одной из личинок, опять ощупывает её усиками и тормошит до тех пор, пока та не подтянется к корму. Едва первая личинка накормлена, та же операция повторяется со второй, третьей.
Минут через десять от яйца и следа не остаётся, оболочку съедает самка.
Специальные анализы показали, что скармливаются и поедаются отнюдь не все яйца, а лишь наиболее крупные. Это так называемые кормовые яйца, из них ничего вывестись не может. С возрастом самки откладывают таких яиц все меньше и несут больше расплодных.
Самый момент откладки яиц не раз был заснят в остеклённых гнёздах. На фотографиях хорошо видно, как самка ощупывает яйцо, несет его, укладывает в пакет. Чтобы все это увидеть, достаточно небольшого, средней силы увеличительного стекла.
Четыре самки Мессор структор, уже основавшие в садках четыре семьи, были изъяты из них и перенесены в новые, пустые. Они сразу принялись прокладывать в земле ходы, вырыли себе по камере, начали откладывать яйца, однако на этот раз постепенно все поедали, так и не успев довести расплод до возраста личинки.
Примерно то же получилось, когда молодых крылатых брали из родительского гнезда накануне брачного полета. Самкам пинцетом обламывали крылья, после чего они начинали вести себя, как облетевшиеся: вырывали камеры и откладывали яйца. Из них, однако, ничего не выводилось: если и вылуплялись личинки, они быстро замирали.
Слов нет, испытания, которые выпадают на долю самки-основательницы, суровы. В опытах Г. Эйдмана самка-основательница Лазиус флавус прожила после брачного полета, не получая пищи, более 250 дней. Самка Кампонотус в опытах А. Фореля прожила без пищи 270 дней, а в опытах В. Вилера — даже 373 дня. Самка Лазиус нигер в опытах Э. Вассмана оставалась живой, не получая пищи, 382 дня, а Мессор структор в опытах Э. Мейера — 396 дней!
Напомним, что все это сообщается о крохотных, сухоньких насекомых, которые содержались в строго изолированных, только что не стерильных гипсовых гнёздах, где существование их могло поддерживаться извне разве только воздухом да теплом и сыростью гнезда. Обнаруженная в этих испытаниях жизнеспособность самок, их живучесть говорит об удивительной пластичности жизненного процесса.
Впрочем, не все муравьи поедают расплод. У наиболее свирепых австралийских бульдогов Понерин молодые самки не замуровываются в камерах, а воспитывают потомство, совершая регулярные фуражировочные вылазки. У них и яйца, и тем более личинки остаются нетронутыми даже во время голодовок.
Самки из рода Мирмеций, прежде чем основать новую колонию, тоже могут по многу месяцев совершать вылазки за кормом для себя и потомства.
Однако гораздо чаще основательницы живут скрыто, замкнуто и, заново построив или как-нибудь оборудовав себе норку, полностью отрезают новое жилье от внешнего мира. Медленно и осторожно, отступая и оступаясь, растят они новую семью, настоящее рождение которой знаменуется выходом первых рабочих особей. Эти особи — поколение голода и лишений — мельче по размеру и менее жизнеспособны, чем их будущие сестры, воспитанные этой же семьей позже, когда она разрастётся.
В первое время после рождения молодые муравьи ограничиваются работами по расширению зародышевой камеры. Постепенно темнея, эти крохотные создания начинают переносить пакеты яиц и личинок, облизывать их.
Может пройти 100, 200, 300, 400 дней после того, как вернувшаяся из брачного полета самка замуровала себя в подземной темнице, прежде чем в гнездо новой семьи впервые будет доставлен корм извне.
К этому времени самка до предела изнурена. Однако едва начав получать корм от первых своих питомцев, она сразу оживает, и в повадках её происходит коренная перемена — она становится невероятно пугливой и при малейшей тревоге спешит укрыться подальше, поглубже. Совсем недавно, в одиночку, без чьей-либо помощи строившая ходы и камеры зародышевого гнезда, она совершенно разучивается рыть землю, облицовывать ниши. И пусть вокруг кипят строительные работы — она не обращает на них никакого внимания. Совсем недавно без чьей-либо помощи воспитывавшая и выхаживавшая расплод, она совершенно теряет эти способности и превращается в живой орган яйцекладки.
Перейдём теперь к случаям, когда муравьиные семьи размножаются делением, отводками. Таковы некоторые кочевники, домовые Мономориум, аргентинские Иридомирмекс гумилис. У них не самка берет с собой рабочих, а, наоборот, уходящие на новоселье рабочие уводят с собой самок. У домового муравья самки вообще не разлетаются — у них нет брачного полета. Когда разросшейся колонии становится тесно в перенаселенном гнезде и семья созревает для деления, Мономориум высылают разведку на поиск жилья. Найдя подходящее место, часть муравьёв откочевывает, уводя с собой несколько молодых самок. Какое-то время эти отводки, развиваясь, поддерживают через рабочих связь с родительским гнездом, а затем отделяются от него и становятся самостоятельной семьей. Так же ведут себя и некоторые наши лесные муравьи.
Любопытна переходная форма размножения у малайских муравьёв Каребара. Крупная, почти двадцатимиллиметровая самка, отправляясь в брачный полет, уносит на себе несколько крохотных рабочих. Пигмеи цепко держатся за волоски, покрывающие тело их крылатой сестры-великанши. С ней они улетают в небо, с ней зарываются в землю. Они помогут молодой Каребара обосноваться в зародышевой камере, помогут вывести яйца. Вскоре в гнезде появятся мелкие волосатые личинки, позже — куколки, а там и первый рабочий муравей-крошка — дитя гиганта.
Через несколько дней молодые рабочие-пигмеи отправляются на охоту и, доставив в гнездо первую добычу, принимают на своё иждивение громадину основательницу.
Но здесь мы уже подошли к более сложным случаям размножения муравьиных семей, к более запутанным, неожиданным и сложным процессам основания муравейника.
Самки многих видов ищут после брачного полета не уединения, не одиночества, не возможности отрезать себя от мира, а, наоборот, готового потока жизни, в который они стремятся включиться. Самка опускается вблизи какого-нибудь муравейника своего вида, и рабочие муравьи подхватывают её, как будто они её ожидали. Старые описания утверждают даже, что новую самку с почетом, торжественно вносят в гнездо…
Есть виды, у которых молодая самка, совершив брачный полет, поселяется, точнее, внедряется в муравейник обязательно чужого вида и не какого попало, а определенного, где она только и находит для себя условия жизни.
Но все эти истории возникновения муравьиных семей ещё сравнительно просты. Имеется немало видов, у которых закладка новых семей, новых гнезд, нового муравейника представляет собой не распутанный ещё до конца клубок биологических загадок, одна другой темнее и невероятнее…