Текст книги "Сотворенная природа глазами биологов. Поведение и чувство животных"

Социальное поведение

Насекомые в основном индивидуалисты, но для определенных их видов свойственно врожденное социальное (внутривидовое и межвидовое) поведение. Оно характеризуется такими проявлениями, как территориальность, иерархичность сообщества, массовые миграции и др.

Защита территории. Охраняемый участок местности называют территорией особи или группы особей, а освоенный животными более обширный участок – участком обитания.

В основе такой территориальности лежит конкуренция за обладание пространством со всеми его ресурсами – убежищами, пищей, а также особями противоположного пола. Она характерна для многих насекомых, в том числе сверчков, стрекоз, бабочек, общественных насекомых.

Территорию чаще всего устанавливают самцы либо группы особей (например, рабочие муравьи, трутни у пчел). Интересно, что для некоторых бабочек, например бабочки-хвостатки, характерно не только патрулирование территории, но и ее активная защита. Со своих участков самцы отгоняют других бабочек своего вида, а также представителей чужого вида – ос и даже миниатюрных птичек колибри.

Сложным территориальным поведением отличаются и стрекозы-дозорщики. Самцы делят охотничью территорию на определенные участки. И покинуть ее они могут лишь в поисках самки или пищи. Нарушитель границы тотчас выдворяется, причем у этих стрекоз сильную защитную реакцию вызывают самцы только своего вида. Представители других видов воспринимаются менее воинственно.

Стрекозы-дедки также ревностно охраняют свою территорию. Они постоянно облетают несколько точек-ориентиров, чтобы подтвердить границы своего участка и заодно обследовать охотничьи угодья. В случае нарушения границы самец использует устрашающие действия. Он демонстрирует сопернику «фигуры высшего пилотажа», сопровождая это щелканьем челюстей и угрожающим шорохом крыльев.

Улетая иногда за километры от водоема на луга и лесные поляны за добычей, стрекозы благодаря своей прекрасной памяти и способности к ориентации изо дня в день возвращаются только на свой маленький родной участок.

Даже личинки, например равнокрылой стрекозы, проявляют территориальное поведение. В эксперименте они расселялись в различных частях аквариума, держась своих участков при перемещениях и охраняя их.

Угрозы и драки. Многие территориальные животные во время пограничных споров не только демонстрируют друг другу угрожающие позы, но и отчаянно дерутся. Среди насекомых особенно отличаются богомолы. Обычно они затевают между собой драки, отстаивая свое право на определенные охотничьи угодья. Но прежде богомолы стараются устрашить соперника: расставляют крылья и шуршат ими, ставят на изготовку ловчие ноги, шипят и щелкают ими. Если один из соперников испугается грозного вида и звуков другого, он спешно покидает опасное место. А если нет, то начинается настоящий бой. А поскольку богомолы весьма драчливые существа, они способны драться и с другими животными – например, ящерицами и даже воробьями.

У полевых сверчков, которые ведут скрытый образ жизни, идет непрерывная борьба за обладание убежищем. Сверчки роют свои норки на сухих, освещенных солнцем местах, чтобы производить потомство и прятаться внутри в случае опасности или ненастья. Но между ними часто происходят стычки за право обладания готовой норкой. При вторжении соперника хозяин издает устрашающие сигналы. Если это не помогает, происходит поединок. Насекомые бросаются друг на друга, «бодаясь» своими «толстолобыми» головами. И случается так, что более сильный соперник выгоняет из жилища более робкого хозяина.

Иерархические взаимоотношения. Иерархия – это инстинктивная система поведенческих связей, присущая многим живым существам, в том числе насекомым. Она состоит в доминировании (господстве) одних особей над другими, подчиненными, которые в свою очередь могут доминировать над третьими, и т. д.

Своеобразная иерархия существует, например, у тех же полевых сверчков. Когда встречаются два самца одного вида, они сразу же затевают драку, и тот сверчок, который по «понятиям» насекомых ниже рангом, долго не сопротивляется и поспешно оставляет поле боя. Но если встречаются два относительно равных соперника, то их противоборство затягивается надолго.

В сложноорганизованных группировках, например у общественных насекомых, более важное значение имеет не иерархия как таковая, а внутригрупповая четко управляемая структура, функциональные роли особей. Так, чрезвычайной организованностью отличается сообщество муравьев. Ученых до сих пор поражает то, что по результатам их исследований, значительную роль в социальной жизни семьи играют именно отдельные особи. Причем между индивидуальными способностями у муравьев даже одного вида существуют значительные различия. Например, работу лучше выполняют более опытные муравьи.

Биокоммуникация и ее «язык». Трудно представить себе общественное поведение без информационного обмена или же индивидуальной системы передачи информации между членами сообщества.

Такой обмен информацией между насекомыми одного или разных видов с помощью сигналов называют биокоммуникацией. Биокоммуникационный обмен облегчает поиск пищи и защиту от врагов, встречу разнополых особей при размножении, взаимоотношения родителей и их потомства, регуляцию взаимоотношений между особями и брачными парами.

Посланные химические, оптические, акустические (звуковые), электрические и другие сигналы воспринимаются органами зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания, термо– и электрорецепторами. Они обрабатываются анализаторами и затем формируется ответная, иногда очень сложная реакция организма.

Химическое общение. Одним из множества способов коммуникации является общение живых существ на химическом уровне. Разнообразное химическое общение позволяет им узнавать своих соплеменников, сообщать закодированную в химических веществах информацию, находить партнеров даже на огромном расстоянии друг от друга.

У насекомых в качестве средства общения тоже существуют пахучие вещества. Одни из них привлекающие – аттрактанты, или другие -отталкивающие, отпугивающие, или репелленты, воспринимаемые системой обоняния. К аттрактантам относятся феромоны и гормоны. Например, пахучие выделения клопов-черепашек или божьих коровок помогают встречаться самцам и самкам, а также обеспечивают скопление зимующих особей в определенные группы. Примером репеллента может служить пахучий сигнал от первого комариного поколения: «Подождите расти, корма на всех не хватит». И тогда личинки комаров следующего выплода будут ждать приказа-сигнала для превращения их во взрослых насекомых.

Общение с помощью света. В разделе о репродуктивном поведении говорилось о брачной сигнализации светляков. Световые сигналы, которые они испускают, являются важным средством их коммуникации. Они представляют собой настоящую языковую систему.

Существует более двухсот видов светляков, и у каждого из них -свой «язык». Эти «языки» различаются интенсивностью сигналов и продолжительностью интервалов между ними. Благодаря этому светлячки каждого вида способны читать сообщения других светлячков. Такая сигнализация может нести в себе несколько смысловых сообщений. Это и информация о том, принадлежит ли отправитель сигнала к тому же виду, самец ли он или самка, а если самка, то свободна ли она или занята.

По характеристике вспышек, генерируемых этими насекомыми, можно отличить даже близкие их виды. Наблюдения показали, что светляки ряда видов понимают «язык» особей других видов и умеют на нем общаться. Так, некоторые вероломные самки светлячков способны имитировать световые сигналы представителей других видов. Они привлекают чужих самцов и съедают их.

Звуковые сигналы. У некоторых видов насекомых крылья, помимо своего основного назначения, исполняют и другие функции -в том числе обеспечивают звуковую сигнализацию. Каждое насекомое имеет свой код жужжания.

Например, самцов комаров привлекают звуки с частотой 500-550 колебаний в секунду – именно в таком темпе трепещут крылышки комариных самок. Но иногда на этой же частоте жужжат высоковольтные трансформаторы. На такое подобие брачных сигналов устремляются самцы, находя свою гибель. А когда комар, спасаясь от врагов, увеличивает скорость, то его жужжание становится на тон выше. Этот высокий звенящий звук является сигналом для мгновенного реагирования и «бегства» других комаров.

Именно эти наблюдения позволили разработать прибор, имитирующий сигнал тревоги, который предназначен для отпугивания насекомых.

«Язык» насекомых. «Язык» насекомых, как и большинства других животных, – это совокупность конкретных сигналов, которые действуют в определенных обстоятельствах. Сигналы в основном ви-доспецифичны: в общих чертах они одинаковы у всех особей данного вида, их особенности определены генетически, а сигнальный набор не подлежит расширению.

Чаще всего сигналы непроизвольно отражают состояние животного в данный момент, то есть они не имеют непосредственного адресата. И даже подавая сигнал тревоги, подавляющее большинство особей не может понять, чего именно оно испугалось и для кого предназначался сигнал.

Только общественные насекомые способны сообщать друг другу что-то конкретное.

Так, муравьи с помощью «языка прикосновений усиками» и пчелы «языком танца» достаточно точно передают информацию о месте нахождения, расстоянии и пути до пищевых объектов. И воспринявшие ее соплеменники сразу же отправляются за добычей.

А в какой степени можно сравнивать сигнальную деятельность, например, пчел и муравьев с языковым поведением?

По мнению ученых, существуют несколько ключевых свойств языка. Языку танцев у пчел приписывается максимальное число свойств. В то же время в отношении муравьев долгое время считали, что их информационная система полностью инстинктивна и генетически обусловленное сигнальное поведение постоянно для всех особей данного вида. Но исследования показали, что у муравьев, как и у других общественных насекомых, имеются два типа коммуникативных систем – инстинктивные и лабильные. Инстинктивные системы обеспечивают выполнение согласно наследственной программе таких важных для жизни семьи функций, как защита гнезда, обмен пищей, организация групповой фуражировки. А лабильные коммуникативные системы основаны на врожденной способности насекомых к обучению и установлению логических связей.

Именно благодаря обеим системам общественные насекомые обладают удивительно сложной индивидуальной коммуникацией с использованием «языка».

Сложность социального поведения общественных насекомых. Общественные насекомые способны создавать наиболее сложную форму организации – индивидуализированные сообщества.

В таком сообществе, во-первых, существует четкое разделение репродуктивных функций. При этом одни особи являются плодовитыми и участвуют в размножении, другие, которых большинство, – рабочими, которые бесплодны и выкармливают потомство плодовитых особей.

Во-вторых, между членами сообщества наблюдается кооперация -совместное добывание пищи, выкармливание потомства, строительство, защита гнезда, что сопровождается внутривидовой коммуникацией.

В-третьих, особи не менее двух последовательных поколений (материнского и дочернего) живут вместе. Так организованы сообщества термитов, а также перепончатокрылых – муравьев, ос, пчел. Подобная социальность обнаружена еще у ряда японских тлей, у одного вида австралийских жуков и у представителей позвоночных – голых землекопов (родственников морских свинок и дикобразов). Они тоже делят между собой все групповые заботы и обязанности.

Члены одного сообщества узнают своих собратьев, и ключевую роль в основном здесь играет специфический запах особей. Однако муравьи многих видов наделены способностью не просто опознавать членов своей семьи по признаку «свой – чужой», а непосредственно знать друг друга, составлять небольшие группы и совместно действовать на своем кормовом участке.

Особенности поведения медоносных пчел

На сегодня уже накоплены обширные сведения о поведении общественных насекомых, основанные на наблюдениях в естественных и в лабораторных условиях. Особое внимание привлекают к себе пчелы. В настоящее время их поведение изучают с использованием ульев с прозрачными стенками. Для наблюдения за контактами особей на них ставятся индивидуальные и групповые метки в виде разноцветных точек, наносимых на разные части тела, которые позволяют знать насекомых «в лицо».

Деятельность всех пчел в улье целиком направлена на то, чтобы обеспечить благосостояние семьи. Искусственно изолированная от семьи пчела оказывается нежизнеспособной и вскоре погибает.

Внешняя и внутренняя деятельность. Сообщество медоносных пчел строится на строгом разделений труда. Одни из особей добывают и приносят в улей пищу, другие – забирают ее и складывают в соты, третьи – чистят ячейки, четвертые – крыльями как вентилятором проветривают улей, пятые – несут караульную службу, дежуря у входа и не пропуская врагов.

В семье пчел существуют разведчики для поиска пропитания, няни для ухода за малышами, пчелы-уборщики, могильщики, которые уносят из улья мертвых собратьев. Пчелы-солдаты организованы в специальные подразделения, которые несут службу по защите улья от похитителей меда. Они смело набрасываются на врага – будь то медведь или человек.

Деятельность пчел четко распределяется на внешнюю и внутреннюю. Причем старшие особи занимаются внешними делами семьи, а младшие обычно выполняют внутренние работы. Возраст пчел можно различить по окраске – молодые пчелы покрыты тонким беловатым пушком.

Такое распределение обязанностей связано с тем, что молодежь физически слабее и менее опытна, а домашняя работа не требует особого напряжения и навыков. Более опасной, сложной и тяжелой внешней работой загружены те пчелы, которые сильнее и опытнее. Однако некоторая их часть остается в улье для руководства и обучения молодых, и трудно понять, каким образом осуществляется такое распределение обязанностей среди старших пчел.

Процессы перестройки организма и поведения. Каждая рабочая пчела своевременно обеспечивается всем необходимым для выполнения перечисленных выше функций. В ее организме точно в определенное время и в заданной последовательности включаются процессы перестройки. Эти процессы у каждой особи дополняются поведенческими механизмами, определенными для каждого этапа. Именно благодаря череде таких перестроек организма вышедшие из яичек молодые пчелы проходят путь от чистки сот до самой сложной работы – сбора нектара и пыльцы.

В самом начале трудовой жизни рабочая пчела, подчиняясь «указаниям» наследственной программы, приступает к чистке старых ячеек. Она вылизывает и выглаживает их до блеска, «со знанием дела», хотя ее этому никто не обучал.

После развития у пчелы желез, выделяющих «молочко», включаются инстинктивные действия по уходу за маткой и потомством. Пчела начинает кормить молочком царицу, молодых личинок и личинок маток.

Потом пчела переходит на работу по кормлению пергой взрослых личинок. Далее она направляется на приемку корма. Здесь происходит разделение работников – одни участвуют в приеме пищи у прилетающих пчел-сборщиц, а другие переносят ее в ячейки для хранения. И все это делается без всякой сутолоки – каждый член семьи четко знает свои обязанности.

Через неделю врожденные поведенческие механизмы заставят приемщицу «сменить профессию» и заняться уборкой мусора.

А когда перемены в организме рабочей пчелы приводят в действие восковые железы, а это происходит с 12-го по 18-й день, она начинает вместе с другими особями заделывать ячейки и строить соты.

После того как у рабочих пчел сформируются ядовитые железы, они становятся сторожами у летка.

К трехнедельному возрасту организм рабочей пчелы полностью готов для роли сборщицы пищи. К этому времени пчела достаточно «мужает» и начинает хорошо летать. Перед этим молодые пчелы старательно тренируются, они изредка вылетают из улья, держась в воздухе на небольшой высоте и обязательно повернув голову к улью.

Согласно наследственной программе общая закономерность и очередность выполнения перечисленных работ постоянна, однако «биографии» отдельных пчел могут отличаться друг от друга.

Итак, индивидуальные действия каждой особи определяет наследственная программа, которая включает те или иные механизмы перестройки организма, физиологические процессы и конкретные поведенческие приемы. Благодаря этому пчелы постепенно узнают, как ухаживать за самкой и расплодом, какая для этого нужна пища, какие следует вести работы по ремонту сот и улья, как находить пищевой источник и многое-многое другое.

Но для исследователей существует еще немало вопросов, которые столетиями остаются без ответа. Каким образом пчелы распределяют между собой задания? Почему их совместные действия столь согласованы? Кто управляет всеми масштабными действиями целой семьи?

Строительные способности семьи. Среди многих инстинктивных проявлений, свойственных пчелам как общественным насекомым, наибольшее восхищение вызывает создание ими идеальных по форме сот. Пчелы скоординировано, быстро и умело строят в улье вертикальные ряды ячеек из воска, выделяемого брюшными железами.

Структура пчелиных сот издавна не дает покоя ученым. Еще древние утверждали, что в основе сот могут лежать только такие геометрические фигуры, как треугольник, квадрат и шестиугольник, которые создают наиболее рациональную упаковку. Любая другая фигура неэкономична, так как оставляет свободное пространство между ячейками. И именно шестигранник обеспечивает построение сот, которые позволяют хранить наибольшее количество меда.

Современные методы вычисления позволили по достоинству оценить и форму соединения ячеек. Их угловая часть являет собой пирамиду, состоящую из трех ромбов. Это не только исключает потери пространства за счет плотного прилегания ячеек друг к другу, но и требует минимума строительного материала. Десятисторонние призмы сот – истинное чудо «инженерного искусства», которым наделено пчелиное сообщество!

Объяснить такие «познания» пчел ученым пока не удалось. Ведь эти насекомые не знают геометрии и, конечно, не могут сравнивать между собой разные формы сосудов, чтобы выбрать наиболее оптимальную. Возможно лишь одно объяснение – для создания сосуда такой совершенной формы рабочие пчелы были изначально обеспечены уникальной врожденной программой и чрезвычайно сложным координируемым инстинктивным поведением.

Совместная уборка. Пчелы невероятно опрятны и благодаря целенаправленному инстинктивному поведению строго следят за порядком общего жилища, а также чинят поломки в нем.

Каждое утро рабочие пчелы проводят уборку в улье, вынося из него экскременты и трупы умерших насекомых. Если это «неподъемный» труп улитки или другого живого существа, проникшего в улей, пчелы принимают все меры, чтобы избежать гниения, в частности, покрывают умерших животных воском.

Иногда личинки пчел погибают от болезней. Врожденные знания позволяют рабочим пчелам своевременно узнавать, где находится больная личинка, и для поддержания гигиенических условий в улье вскрыть ячейку и удалить ее погибающую обитательницу.

Ученые установили, что вскрытие ячеек и удаление личинок контролируются различными генами и существуют «переключатели», которые последовательно запускают врожденные целесообразные действия насекомых.

Общественное проветривание и «отопление». За счет энергии, выделяемой пчелами, в улье всегда тепло. В помещении с расплодом температура поддерживается на уровне 35° С. Если температура гнезда превышает допустимую норму, особенно в жаркие летние дни, пчелы проветривают свое жилище, вентилируя его оригинальным способом.

Расположившись рядами по всему улью на разной высоте, одни пчелы быстрыми взмахами крыльев образуют направленное движение застоявшегося воздуха наружу. В то же время другие пчелы машут крыльями у входа в улей, загоняя внутрь наружный свежий воздух. Образовавшийся сильный воздушный поток понижает внутреннюю температуру и освежает атмосферу в улье. Такие проветривания делаются регулярно, и они довольно продолжительны.

Если одна партия пчел утомляется, ей на смену приходит другая, и они в строгом порядке приступают к работе. Каким-то пока неизвестным способом координируются действия рабочих пчел по целенаправленному выполнению такой работы. Ведь благодаря слаженным движениям крыльев этих миниатюрных насекомых перемещение воздуха столь значительно, что рука возле улья ощущает легкий ветерок.

А когда в гнезде слишком сухо, определенные рабочие пчелы приносят в зобиках воду и смачивают соты, чтобы повысить влажность.

Издавна известна способность пчел создавать в улье систему индивидуального и общественного обогрева. Она особенно важна для сохранения жизни матки и потомства и настолько эффективна, что даже в сильные морозы в центре пчелиного улья температура не опускается ниже 14° С.

Для поддержания тепла пчелы применяют целый комплекс целенаправленных инстинктивных действий:

• при осеннем похолодании они сбиваются в шар вокруг одной из рамок с сотами. Пчелы на поверхности клубка, помогают сохранять в нем тепло, создавая своими мохнатыми тельцами защитный слой от проникновения холода;

• с помощью своих анализаторов насекомые определяют температуру в таком клубке и четко ее регулируют, теснее прижимаясь друг к другу в мороз и располагаясь свободнее при потеплении, что делает шар более рыхлым;

• пчелы постоянно двигают крыльями, ногами и брюшком, вырабатывая мышечными движениями тепло;

• в клубке происходит постоянная ротация, когда одни особи, нагреваясь в центре его, уступают место другим, находящимся снаружи.