Биоменеджмент

Исследования выявляют все больший «арсенал» оборонительных возможностей организованной группы животных. Прежде всего, группа животных, которая ведет «тактику кругово­го обзора», замечает своего врага на значительно большем рас­стоянии, чем одна особь. Поэтому хищнику намного труднее при­близиться к группе животных на расстояние броска. Одиноч­ные гольяны легче становились добычей щуки. В стаях большин­ства позвоночных животные могут более спокойно отдыхать или питаться, поскольку часть из них (случайно или даже специаль­но) выполняет роль «часовых» и при появлении опасности движе­ниями или звуками настораживает всю группу. Затем следуют различные оборонительные действия всей группы.

Животные ряда видов, объединившись в группы, активно обо­роняются от врагов и даже нападают на них. Такое поведение известно для копытных животных (быков, вилорогов и овцебыков). Эти животные при нападении волков и некоторых других хищ­ников часто образуют каре, и, спрятав телят в середину, стано­вятся рогами наружу, организуя круговую защиту. Морские чай­ки, так же как и вороны, объединившись в гнездовые колонии, часто нападают на хищников и прогоняют их. Следует вспомнить, что активные способы групповой защиты существуют и в ветви первичноротых, где ряд видов общественных перепончатокрылых активно защищают свои гнезда и колонии кол­лективно, нападая на врагов и пуская в ход свое «оружие».

Такая активная защита — нападение характерна для тех животных, ведущих групповой образ жизни, которые по тем или иным причинам не могут спасаться от врагов бегством, будучи приуроченными к постоянным местам (гнезда с потомством, колонии перепончатокрылых, слабый молодняк) и в то же время имеют различные возможности нападения.

Многие стайные животные спасаются от хищников, убегая, улетая или уплывая от них тесной группой. Казалось бы, увели­ченное количество особей в стае увеличивает возможность их поимки хищником, но данные научных исследований показывают обратное: в ряде случаев рыбы, птицы и млекопитающие, так же как и некоторые другие животные, держась в стаях, оказывают­ся менее доступными или даже совсем недоступными для хищ­ников. В погоне за стаей рыб днев­ной хищник как бы «дезориентируется» большим количеством мелькающих рыбешек, его погоня становится менее целеустрем­ленной, броски следуют один за другим и их подавляющее боль­шинство оканчивается промахами. В то же время погоня за од­ной рыбкой проходит очень направленно и завершается одним удачным броском». Это дало основание назвать описываемое явление «дезориентацией хищника» вследствие многочисленности жертв.

Указанные особенности стайного поведения рыб в условиях дневной освещенности значительно затрудняют охоту хищников за рыбами, находящимися в стае. Доступность стайной рыбы по сравнению с одиночной снижается в 5—6.

Говоря о защитном значении группового поведения, следует отметить и защиту животных от неблагоприятных абиотических факторов среды. В целом ряде работ можно найти данные о том, что животные, собравшись в группу, тем самым как бы влияют здесь на микроклимат и потому легче переносят ветры, метели, чрезмерную низкую или высокую температуру. Взаимное обогревание и коллективную регуляцию температуры в группах живот­ных самых разных таксонов отмечали большое количество иссле­дователей. Оно известно и в колониях общественных насекомых (пчелы, муравьи), и при ночевках некоторых птиц и для ряда стадных млекопитающих. Неоднократно описаны скопления пинг­винов во время морозных ураганов. Эти антарктические птицы образуют плотные тысячные стаи, в которых птицы со стороны постепенно передвигаются на подветренную. При этом огромная их масса постоянно «ползет», подгоняемая ветром. Такое движущееся скопление пингвинов иногда называют «чере­пахой». Сходно ведут себя во время снежных буранов стада овец, лошадей, антилоп и северных оленей. В степях и пустынях в летние жаркие дни овцы также образуют скопле­ния, пряча свои головы в тени, отбрасываемой сочленами стада. Наконец, многие рыбы, змеи и некоторые млекопитающие, впа­дая в зимнюю спячку, также образуют большие зимовочные скоп­ления, в которых значительно снижается уровень обмена веществ.

У каждой пчелиной семьи есть свои родовые особенности, запах, способность к роению, зимостойкость, восприимчивость к болезням. Но эти биологические признаки сохраняются до тех пор, пока в семье живёт одна и та же плодная матка, которая является носителем всех наследственных свойств.

Родившаяся в период роения или подсаженная пчеловодом неплодная матка после оплодотворения с несколькими трутнями, становится носителем уже других наследственных признаков, имеет свой родовой запах.

Почему именно матка за многие тысячи лет сумела остаться центральной фигурой в улье?

Как выяснили учёные, суть такова: у пчелиной матки верхнечелюстная железа выделяет не молочко и не фермент, разжижающий воск, а вещество, которое называют «маточным веществом». Это вещество слизывается пчёлами, постоянно циркулирует в их организме и является тормозящим фактором, сдерживающим закладку маточников, а значит, роение.

Этот фермент покрывает всю поверхность тела пчелиной матки. Пчёлы из «свиты» при передаче корма друг другу быстро распространяют среди всех пчёл улья аромат фермента, являющегося средством сигнализации о наличии матки в семье.

Чем больше в улье запаха этого вещества, тем лучше все особи улья знают, что пчелиная матка жива-здорова. Как только вещество перестаёт поступать в общий аромат улья, в семье начинается паника и суматоха. Это сигнал потери матки. Пчёлы сразу же закладывают «свищевые» маточники.

Таким образом, слаженность в семье, гармония труда достигается не способностью пчелиной матки заставлять пчёл работать, а за счёт биохимических ферментаций семья действует как единый биологический организм. Через «маточное вещество» идёт информация, сплачивающая семью.

Среди многих инстинктивных проявлений, свойственных этим удивительным общественным насекомым наибольшее восхищение вызывает создание ими идеальных по форме сот. Пчелы четко скоординированно, 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 обеспечил построение сот с возможностью хранения наибольшего количества 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» пчелиного сообщества! 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. Существует только одно объяснение - для создания сосуда такой совершенной формы рабочие пчелы изначально обеспечены уникальной врожденной программой и удивительно сложным, четко координируемым инстинктивным поведением.

Искалеченные муравьи (без ног или без антенны, с поврежденным хитином) продолжают подолгу жить в гнезде, потихоньку выполняя посильные задачи. Например, чистят вернувшихся с уборки фуражиров. Их кормят до тех пор, пока те в состоянии просить еду, то есть постукивать усиками по определенным участкам головы здорового муравья.

Муравьи постоянно и интенсивно производят обмен пищей, личинками, куколками и даже взрослыми особями. Набрав медвяной росы, муравей передает её первому встречному им товарищу, тот — другому и так далее. Каждодневный поток веществ поступающих в муравейник и растекается по нему, охватывая всех домашних - взрослых, личинок, яйца. Так же передаются выделения различных желез и ферменты. Это регулирует жизнь муравейника. Как видите, муравей может пообедать в любом месте, если встретит своего более сытого товарища.

У рыжих лесных муравьев внутригнездовые рабочие контактируют во внутреннем конусе гнезда, где производится важнейшая для поддержания целостности семьи операция — регулярный обмен личинками, куколками и молодыми рабочими. Это удивительное явление чем-то напоминает меновую торговлю, но объектами обмена служат сами муравьи. По-видимому, это единственное, чем могли бы меняться колонны, ведь обмена пищей между ними нет.

Происходит это так. Во внутреннем конусе, являющемся настоящей инкубационной камерой муравейника (в нем поддерживается постоянная температура), обычно сосредоточен весь расплод гнезда. Каждая колонна держит молодь в своем секторе внутреннего конуса, который, однако, невелик, и расплод разных колонн оказывается рядом. И муравьи-носильщики, беспрепятственно входя в чужой сектор, забирают то личинку, то куколку и уносят их к себе. Так поступают и носильщики остальных колонн. В результате внутри муравейника идет весьма интенсивный обмен особями. Энтомолог из ФРГ Г. Кнайтц подсчитал, что в разгар сезона обмен производится каждые две минуты. Это величина достаточно большая, хотя, если учесть, что в крупном гнезде рыжих лесных муравьев одновременно может воспитываться несколько сот тысяч личинок, обмениваемая часть состава колонн относительно невелика.

Отсутствие в гнездах многих видов внутреннего конуса не исключает внутригнездовых обменов. В секционных гнездах для этого служит система поверхностных тоннелей и камер, связывающая все входящие в состав гнезда секции. Вообще носильщики из других колонн проникают не только в «общие» помещения гнезда, но и дальше, собирая часть молоди, даже если она содержится в покровном слое или в верхних камерах секций.

Что же дают обмены особями? Они препятствуют отчуждению колонн, позволяют сохранить между ними тесные родственные отношения, исключают вражду. При обмене особями происходит скрытый обмен пищей. Все это приводит к некоторому выравниванию состава колонн как по происхождению, так и по состоянию. Сам факт устойчивого во времени существования муравейников, состоящих из нескольких колонн, говорит о том, что выработанный муравьями уровень обменов достаточен для сохранения целостности семьи.

Большой интерес вызывают механизмы согласо­ванности (или организован­ности) действий рыб в стае, особенно в связи с отсутствием постоян­ных вожаков в стае рыб. В этом отношении стаю рыб, говоря языком кибернетики, следует рассматривать, как пример самоуправляемой си­стемы без центрального уп­равления. Проще говоря, в каждый момент времени стаей управляет случайная рыба. Опыты над некоторыми видами стайных рыб подтвердили вывод о том, что в стаях большин­ства рыб постоянные вожа­ки отсутствуют. При этом рыбы, идущие в головной части стаи, постоянно заме­няются новыми из основной массы данной стаи. Расшиф­ровка кадров киносъемки движущихся стай в экспериментальных бассейнах показала, как рыбы, движущиеся в головной части, даже при прямолинейном движении, постепенно отстают и оказываются в середине стаи, а при повороте на 180 градусов передние начинают поворот, но в поворот включаются все осо­би и в результате идущие в задней части оказываются впереди. Эти эксперименты также показали, что роль «вожака» на каждый данный момент выполняет достаточно большая по численности часть стаи (как правило 30-40 %).

У павианов во главе стада стоит «совет директоров» из старых и сильных самцов («патриархов»), примерно равных друг другу. Ниже их стоят самцы второго ранга. Самки занимают подчиненное положение и своей сложной иерархии не имеют (могут быть только временные «фаворитки» того или иного члена «совета директоров»). «Патриархи» стараются не допустить других самцов к самкам (хотя подчиненные самцы постоянно исподтишка берут свое).

Дети стоят вне иерархии, «патриархи» их не опасаются, заботятся о них и учат тому, что знают. Среди же взрослых самцов постоянно идет жестокая борьба за лидерство, часты драки и просто «выяснения отношений». Поскольку у павианов самки «ниже» самцов, то побежденный в поединке становится в позу самки при спаривании, победитель имитирует совокупление и после этого гордо удаляется.

Тем, кто оказался внизу иерархии, приходится плохо: их постоянно бьют, лишают лучшей пищи, они испытывают постоянный стресс, чаще других болеют и меньше живут. Но старые самцы с годами слабеют, а также часто гибнут в боях с хищниками.

Поэтому у самцов нижних рангов есть шанс занять более высокое место. Они постоянно создают коалиции, эти коалиции часто распадаются из-за взаимной конкуренции. Но наконец складывается устойчивая группа, в которой самцы более не враждуют, ибо убедились в равной силе друг друга. В какой-то момент эта группа свергает «патриархов» и образует новый «совет директоров».

Каждая рабочая пчела своевременно обеспечивается всем необходимым для выполнения возложенных на нее 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 таким перестройкам организма вышедшие из яичек молодые пчелы проходят путь от чистки сот до самой сложной работы – сбора нектара и пыльцы. В самом начале трудовой жизни рабочей пчеле «поручается» чистить старые ячейки. 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 согласно «указаниям» наследственной программы она направляется на приемку корма. Здесь идет разделение работников – одни участвуют в приеме пищи у прилетающих пчел-сборщиц, а другие переносят ее в ячейки для хранения. И 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 обеспечивают функционирование восковых желез, а это происходит с 12-го по 18-й день, она начинает вместе с другими особями заделывать ячейки и строить соты. После формирования ядовитых желез – рабочие пчелы становятся сторожами у летка. К трехнедельному возрасту организм рабочей пчелы полностью готов для роли сборщицы пищи. К этому времени она достаточно «мужает» и начинает хорошо летать. Перед этим молодые пчелы старательно тренируются, изредка вылетая 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 «биография» отдельных пчел может отличаться друг от друга.

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?

На долю разведчиц, играющих важную роль в пищевом обеспечении семьи, выпадает необходимость постоянного разрешения трудных проблем.

Во-первых, им нужно найти подходящий источник пищи, для чего требуется распознать из множества объектов именно медоносное растение, которое способно дать сладкий нектар и пыльцу. Эти насекомые обладают хорошо развитым цветовым зрением. Они видят в ультрафиолетовых лучах особые метки - указателями нектара, которых люди со своим зрением не замечают. Исследования показали, что медоносная пчела охотно садится только на те цветные модели с пищевым подкреплением, которые имеют очертания и нужную окраску цветка, и для нее имеют значение наследственно известные ей малейшие детали в его рисунке.

Во-вторых, врожденная программа, приобретенный опыт и прекрасная память позволяют разведчицам сориентироваться и запомнить местонахождение медоносов по отношению к улью. Пчелы с молодости учатся запоминать навигационные ориентиры и пользуются приобретенными навыками всю свою жизнь.

В-третьих, медоносные цветки каждого вида расцветают в свою пору и открываются в определенное время суток. Поэтому, чтобы собрать нектар (и попутно опылить максимальное количество цветков), пчелы должны знать не только то, какие растения его дадут, но и то, в какое время и в каком месте можно его добыть.

В-четвертых, существует еще одна сложность, с которой сталкивается разведчица - это постоянно меняющиеся условия внешней среды. При вылете пчелы из улья солнце может быть либо хорошо видно, либо скрыто облаками, а медоносные цветки после прошлого посещения могут быть либо все также зазывающе открыты, либо закрыться, увянуть. Запахи тоже могут сохраняться или измениться, смешиваясь с другими и т.п.

В-пятых, разведчица, совершив обратный путь, должна сообщить информацию о результатах своего поиска рабочим пчелам и убедить их лететь за кормом именно к этому источнику. И несмотря на то что при исследовании местности пчела-разведчица летела по сложной траектории, она должна рассчитать, зашифровать и выразить с помощью «языка танцев» сведения о наиболее коротком и экономичном пути с учетом качества и удаленности пищи от улья.

Ученые задаются вопросом, какой же врожденной «компьютерной» программой должны обладать пчелы, чтобы учитывать все трудности, с которыми постоянно сталкивается разведчица, и обеспечивать закономерную последовательность своих сложнейших действий? Несомненно, для этого пчелы наделены уникальными врожденными знаниями, памятью, возможностью обучаться, великолепными органами чувств, системами ориентации и коммуникации для передачи информации членам семьи.

Эта интересная особенность муравьев известна давно — южноамериканские муравьи-листорезы используют самую сложную пищевую цепочку в животном мире:

• одни члены колонии отгрызают большой кусок листа дерева и приносят его в муравейник;
• более мелкие особи, никогда не покидающие колонию, пережевывают листья, смешивают их с экскрементами и частями специальной грибницы;
• полученная масса складывается на специальных участках муравейника — настоящих грядках — где на ней развиваются грибы, обеспечивающие муравьев белковой пищей.

Интересно в муравьях то, что они не едят сами плодовые тела — питаются они специальными разрастаниями грибницы. Часть членов колонии постоянно откусывают появляющиеся плодовые тела, не давая грибнице тратить полезные вещества на бесполезные ножки и шляпки.

Когда оплодотворенная молодая самка покидает гнездо, она уносит в специальном кармане на голове крошечный кусочек грибницы. Именно такой запас — основа благополучия будущей колонии.

Кроме муравьев, только человек и термиты научились культивировать другие живые организмы для своего блага. Пастушьи наклонности муравьев известны многим: некоторые муравейники так зависят от стаи тли, что при вымирании последних тоже гибнут. Ученые считают, что выделение секрета в свое время было защитной реакцией тли от нападения врагов, только сам секрет был резко пахнущим и токсичным.

Но однажды естественный отбор подсказал вредителям, что муравьев можно не отпугивать, а приманивать и заставлять охранять себя. Так возник уникальный в своем роде пример симбиоза двух совершенно разных групп насекомых: тли делятся с муравьями сладкими, полезными и сытными выделениями, а муравьи их охраняют.

В Бразилии, на родине красных огненных муравьев, часто случаются наводнения, вызванные тропическими ливнями. И муравьи, конечно же, тоже терпят бедствие, так как водяные потоки попросту их смывают. Однако они не тонут, потому что… строят живые плоты из самих себя. Это необычное явление заинтересовало американских ученых из Технологического института Джорджии, которые провели следующий эксперимент: они имитировали природную катастрофу, залив водой 8 тыс. муравьев. «Муравьиный плот» был построен моментально, в течение 100 секунд. Насекомые сцепились друг с другом челюстями, при этом получился плотный и одновременно гибкий плот толщиной в 1 см. Такое плавучее сооружение может дрейфовать по несколько недель и даже месяцев, а поодиночке насекомые не могут продержаться на воде и часа.