26 октября 2021, вторник, 12:53
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Приключения среди муравьев

Издательства «КоЛибри» и «Азбука-Аттикус» представляют книгу американского эколога и биолога Марка Моффетта «Приключения среди муравьев: Путешествие по земному шару с триллионами суперорганизмов» (перевод Натальи Жуковой).

Муравьи — самые вездесущие создания на Земле: они обитают на всех континентах, кроме Антарктиды, и живут практически в любом климате. Они превосходят людей числом в миллионы раз, а их суммарный вес примерно такой же, как вес всех людей. В книге, вобравшей в себя всё самое интересное из энтомологических путешествий по всему земному шару, включая Нигерию, Индонезию, Австралию, Калифорнию, берега Амазонки и другие экзотические уголки, Марк Моффетт представляет четыре способа наблюдений за муравьями: можно наблюдать за одной особью как за индивидом, воспринимать семью муравьев как общество, как сверхорганизм и как нечто подобное коллективному разуму и сознанию. От стадий развития муравья и его анатомии до сложнейших социальных навыков и взаимодействий — вы познакомитесь ближе с удивительным миром муравьев на примере жизнедеятельности шести видов: муравьев-мародеров из тропической Азии, муравьев-кочевников из Африки, муравьев-портных из тропической Азии, Африки и Австралии, муравьев-амазонок, муравьев-листорезов и, наконец, аргентинских муравьев, которые завоевывают весь мир на наших глазах.

Предлагаем прочитать фрагмент главы, посвященной муравьям-листорезам.

 

Жизнь фермера-грибовода

В Бразилии, на пастбище возле Ботукату, две коровы глазели на меня туманным от жары взором, когда разразилась катастрофа. Луис, рабочий, нанятый нам в помощь, издал вопль разочарования, когда обвалилась часть канавы, которую он копал. Перед ним была брешь, достаточно широкая, чтобы вместить сундук с сокровищами, но из нее струилось не золото, а что-то вроде каши. Несмотря на крики Луиса, мое сердце забилось с тем же волнением, какое, должно быть, чувствовал старатель, наткнувшийся на золотую жилу. Я подбежал и спустился в канаву.

Мы копали в поисках муравьев-листорезов. Они принадлежат к двум родам — Acromyrmex и Atta, всего 39 видов, и все из Нового Света. Atta, наиболее впечатляющие и экологически значимые, о которых я в основном буду говорить в этой главе, преобладают в тропиках, хотя вид Atta texana распространен от Восточного Техаса до Западной Луизианы, а Atta mexicana заходит в Аризону. Их популярное название происходит от обычая рабочих среднего размера резать листву. Они поднимают куски листьев вертикально, как зеленые зонтики, и струятся по земле в свои огромные логова, где используют растительный материал на подземной ферме.

За четыре десятичасовых трудовых дня наша команда из 10 человек под предводительством Виржилиу Перейра да Силва из Университета штата Сан-Паулу (Бразилия) всего лишь дошла до поверхности лабиринта камер, который казался бесконечным. Мы трепетали при мысли, что когда-нибудь докопаемся до сердца гнезда. Я теперь стоял в одном из двух 7-метровых коридоров, которые мы выкопали, оба глубже человеческого роста. Повсюду в их стенах были рассеченные галереи. Гнездо листорезов может уходить на 7 метров в землю и содержать около 8 тысяч камер. В самой большой был муравьиный мусор, захороненный — с большей тщательностью, чем люди захоранивают ядерные отходы, — настолько глубоко, насколько могут прокопаться муравьи, иногда до уровня грунтовых вод.

В этой семье самые обширные полости были еще под нами. Но мы приближались. Брешь, которую только что вскрыл Луис, явила несколько килограммов этих отходов. Просунув руку сквозь рыхлый субстрат, я сначала ощутил тепло гниения, затем движение. В моей ладони извивались листоядные жуки и мушиные личинки, куколка бабочки и несколько тараканов — все виды, ускоряющие разложение растительного материала.

Мое волнение не сильно утешило Луиса. Его спина была покрыта солдатами-листорезами размером со слепня, которые вцепились в его плоть острыми, как скальпель, челюстями, и из плеча у него текла кровь там, где солдат был занят вырезанием особо глубокой кривой борозды[1]. Я заметил Луису, что надо было надевать рубашку для защиты, но мои собственные руки были размечены такими же полумесяцами, болезненными, как порез бумагой, словно я продирался через ежевику. Еще несколько солдат вытекли из дыры в полу траншеи и устремились вверх по моим ногам, пока я помогал двум друзьям Луиса вытаскивать муравьев из его спины. Затем все взяли кирки и лопаты и вернулись к работе.

У солдат-листорезов немного обязанностей. Известно, что они используют свои наступательные умения для разрезания твердых фруктов, но в основном защищают гнездо и его ближайшие окрестности от муравьев-кочевников, голодных броненосцев (чьи мощные передние лапы легко прокапывают туннель в самое сердце гнезда), любопытных энтомологов и их невезучих помощников. Повреждения, которые они нанесли спине Луиса и моим рукам, напомнили мне о Lophomyrmex bedoti, в остальном — неприметном муравье с челюстями, зазубренными как пила. В Индонезии я видел, как трое рабочих этого вида отрезали обе антенны, четыре ноги и концы двух спинных шипов у большеголового муравья с неимоверной легкостью и меньше чем за 30 секунд. Я мог бы предположить, что челюсти листореза работают с такой же легкостью, но вырезание листьев — трудное занятие для этих муравьев, эквивалентное стоимости полета других животных. Следуйте за листорезами к источнику муравьиных зонтиков, и вы увидите муравьев на растительности, вырезающих такие же дуги, как те, что были высечены в моих пальцах. Вместо использования мандибул в качестве пилы или ножниц листорез втыкает крайний зубец одной мандибулы в лист, чтобы зафиксировать положение, и прижимает свою вторую мандибулу к краю листа. Затем муравей покачивающим движением проталкивает вторую мандибулу в ткань листа, примерно как люди используют консервный нож рычажного типа. Челюсти листореза также подобны открывашке в том, что часть их прочности и жесткости определяется металлом, в них содержится от 30 до 40 % цинка.

При резании рабочий действует как циркуль землемера: он прицепляется задними ногами к краю листа и двигается по дуге вокруг этой точки, регулируя размер каждого фрагмента, в разной степени сгибая ноги или наклоняя голову. Благодаря такой тонкой настройке муравей отрезает кусочки, которые он (или другие муравьи) может унести: кусочки поменьше от толстых листьев и побольше от тонких. Листорезы также точны в выборе листьев: рабочие, как правило, оказываются на листве, которую они лучше всего режут. Часто это основано на их размере, очень разнообразном у рабочих листорезов, даже у тех, кто специализируется в нарезке листьев. Самые мелкие резчики бросают листву, слишком жесткую, для того чтобы с ней управиться, а те, что побольше, уходят с мягкой листвы, поскольку их отталкивают суетящиеся мелкие муравьи. Есть даже некоторые свидетельства, что более крупные листорезы смещаются к мобилизационным тропам, ведущим к более прочной листве.

В отличие от мародеров и кочевников, листорезы всегда переносят свои грузы индивидуально и никогда не нуждаются в помощи. Поскольку листья плоские, большие куски имеют небольшую массу, которую легко может поднять отдельный муравей, а более крупные особи отрезают и носят большие грузы. Но листорезы обычно берут куски только в несколько раз тяжелее себя. Они способны поднимать более тяжелые фрагменты, поэтому это кажется неэффективным, но мелкие куски снижают затыки на тропах и в гнезде, ускоряя в целом переработку листвы. Кроме того, поскольку рабочие носят куски вертикально и высоко над головами, на крутых склонах муравьи теряют равновесие, отчего замедляются, кувыркаются и даже падают. Похоже, что муравьи предвидят, когда дорога домой пойдет в горку, и отрезают кусочки поменьше.

Что растет в твоем саду?

Листорезы почти уникальны среди муравьев по своей полной зависимости от растительного питания. Правда, многие другие виды до некоторой степени полагаются на растительность, особенно в пологе леса, но она содержит очень мало белка. Вследствие этого муравьи, живущие в кронах, всеядны, рабочие используют энергию из богатой углеводами растительной пищи, чтобы добывать мясо животных для требующих белка личинок.

(Только обитатели немногих мирмекофильных растений могут позволить себе строгое вегетарианство; их растения выделяют богатые белками питательные тельца в уплату за охранную службу муравьев.) У листорезов сходная стратегия. Взрослые рабочие пьют сок из кусков листьев (главный их энергетический источник), подзаряжаясь для переработки листвы под компост для единственной еды их личинок: богатого белками гриба, родственного шампиньонам, продающимся в магазинах. Семьи листорезов стали зависеть от этого гриба до такой степени, что даже у взрослых муравьев в пищеварительном тракте нет основных ферментов для расщепления некоторых белков. Гриб делает это за них, а также выводит из растительных тканей инсектициды, которые остановили бы любых листогрызущих насекомых.

Большинство людей представляют себе грибы в виде плодовых тел, но это лишь плотные, но недолговечные репродуктивные разрастания микроскопических нитей, называемых гифами, которые распространяются в виде сетчатой конструкции, чтобы проникнуть в почву, переварить ее, разлагающееся вещество и даже камень. В гнезде листорезов эта сетка расползается по листве, измельченной рабочими для облегчения усвоения ее содержимого — необходимый этап, учитывая, что гриб не может переварить целлюлозу и пользуется только раствором питательных веществ. Гифы и их растительный субстрат заполняют большинство гнездовых камер листорезов тем, что называется грибным садом, массой легкого трещиноватого серого вещества, которое выглядит как человеческий мозг и может достигать такого же объема. Саду придают его мозговую форму рабочие, которые постоянно добавляют свежие листья наверх и по бокам, разбирая и удаляя нижнюю, более старую половину.

Листорезы растят и собирают свои грибы, используя сельскохозяйственные технологии, не менее сложные, чем наши. Вместе с выращивающими грибы термитами — нападение на них муравьев-кочевников я видел в Африке — листорезы входят в группу тех немногих животных (помимо людей), у которых есть сельское хозяйство[2]. Введение агрокультуры дало возможность обществам людей и листорезов, начавших заниматься фермерским хозяйством задолго до людей, поддерживать большие популяции. Эти большие популяции затем порождают массивные структуры — для убежища, производства еды и так далее. Самое громадное гнездо, которое я находил, было в густых лесах в горах Кав Французской Гвианы, с земляными валами высотой по грудь человеку на площади 14 метров шириной, на 160 квадратных метров в целом. Тропы, начинающиеся от самых дальних углов гнезда, вели в лес во все стороны света. Если привести это к человеческому масштабу, то пространство, занимаемое таким гнездом, превзошло бы размеры Эмпайр-стейт-билдинга. В такой семье легко может быть несколько миллионов рабочих.

Камеры и туннели семьи листорезов могут потребовать изъятия 40 тонн земли, потому что им надо разместить не только самку, потомство и рабочих, которые даже при миллионной численности занимают лишь малую часть объема, но еще и грибные сады — сотнями и даже тысячами. Камеры садов размещены вдоль туннелей по схеме, напоминающей виноград на ветке — с «виноградинами» размером с футбольный мяч, в которых содержатся сады, и «ветками» толщиной в детскую руку, что должно давать несущим листья муравьям достаточно места.

Втискивание садов и миллионов муравьев под землю загрязняет воздух в гнезде, а перегрев или снижение уровня кислорода замедляет рост сада. В горах Кав я временно перестал бить комаров, чтобы заглянуть во вход в гнездо, торчавший над землей как вулканический конус. Метаболический жар от грибов и муравьев пыхнул мне в лицо, как выдох огромного быка. Освещенный моим фонариком гладкий проход, шириной больше 7 см, изящно изгибался на глубине около метра. Этот вентиляционный ход был возле центра гнезда, где население самое плотное и потому нагрев от метаболизма самый сильный; влажный воздух выходит через такие отверстия, чтобы заместиться свежим, более прохладным воздухом, входящим через ходы по периметру гнезда. В открытых местах обитания ветер, дующий на эти башни, может быть основным источником кондиционирования воздуха. Именно поэтому у семей может быть тысяча входов; те, что не используются как проходы, можно открывать и закрывать для регулирования условий внизу. Такая большая семья во многих отношениях сравнима с коровой или оленем. Популяция муравьев весит от 15 до 20 килограммов, как новорожденный теленок — или взрослая особь красного мазамы, латиноамериканского оленя, обитающего в тех же лесах, что и многие листорезы.

 

Маленький грибной сад муравьев Atta colombica в Парагвае. В дырочках прячутся крылатые самки

Гнезда листорезов потребляют столько же растительного материала в год, сколько один красный мазама: до 280 килограммов, этого количества листьев хватит, чтобы застелить футбольное поле. Как мы увидим, совокупность муравьев семьи перерабатывает фураж очень похоже на то, как это делает корова, от пережевывания сырого материала до выделения отходов. Сады — эквивалент коровьего рубца, но, в то время как рубец использует взвесь бактерий, простейших и грибов для извлечения белков и жирных кислот, необходимых корове, в саду, чтобы превратить листву в полноценный корм для муравьев, требуется только один вид грибов. И муравей, и корова находят и готовят растительный материал для своих микроорганизмов, которых содержат в идеальных условиях; муравьи перемещают сады, если температура или влажность не соответствуют нужным диапазонам. Так же как водоросли и грибы объединились, чтобы сформировать организм, называемый лишайником, а кишечная флора стала существенной частью коровы или оленя, садовый гриб интегрировался в сверхорганизм муравьев-листорезов.



[1] Рабочие листорезы всех размеров дают отпор, если побеспокоить гнездо, но самые крупные, солдаты, особенно эффективны в отпугивании позвоночных.

[2] У всех термитов в кишечнике есть микробы, которые переваривают целлюлозу древесины и сухих листьев, но африканские термиты, выращивающие грибы, усовершенствовали процесс. Их семьи, по сути, коровы внутри коров. Рабочие едят растительную массу, а затем используют свои фекалии для создания садов, которые удивительно похожи на те, которые листорезы создают из листвы. Грибы, которые едят рабочие-термиты, проходят через их пищеварительную систему в целости и сохранности и сами не служат пищей. Вместо этого, когда грибы соединяются с фекалиями в садах, они разлагают фекалии до формы, которую термиты могут съесть и полностью переварить. Есть также два семейства жуков-плосконогов, которые кормят своих личинок грибными гифами, выращиваемыми на мертвой или умирающей древесине, что делает их лесными вредителями.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты пауки перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения реки религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения когнитивные науки компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры шнобелевская премия эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.