Пчелы. Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах

Ротовое устройство высокосовершенно. Сложные движения челюстей и хоботка с язычком позволяют пчеле в зависимости от условий лакать, слизывать или засасывать корм. Недаром анатомы считают рот пчелы «наиболее универсальным аппаратом для приема пищи». Агрономы, однако, не скрывают, что они больше всего недовольны в пчеле именно хоботком. Познакомившись с их соображениями, мы признаем, что они заслуживают внимания.

Вкус развит у пчелы довольно хорошо. Сахарный сироп она сосет, очень точно разбираясь в концентрациях. Что в данном случае значит «точно»? В двухпроцентном сахарном сиропе люди вполне отчетливо опознают привкус сладкого, пчела же относится к такому слабому сиропу как к чистой, стопроцентной воде. Выходит, у человека вкус тоньше? Так и есть, и это вполне рационально.

Плохи были бы дела в той пчелиной семье, чьи сборщицы сносили бы в гнездо нектар со столь низким содержанием сахара. Энергетические затраты на заготовку, доставку, а главное, переработку-сгущение такого водянистого кормового сырья не возмещались бы в получаемом продукте. Тут надо учесть и большую емкость сотов, которая потребовалась бы (а соты обходятся семье недешево), и большой расход энергии для создания и поддержания нужной температуры, не говоря уже о многих далеко идущих последствиях, которые существенно сказались бы на ходе всех жизненных процессов в недрах семьи. Потому-то двухпроцентный раствор сахара оставляет пчелу в нормальных условиях совершенно равнодушной. Высота порога вкусовой восприимчивости в отношении сахара отрегулирована так, чтобы энергетический баланс семьи в целом не понес ущерба. Бесспорно, что более насыщенные растворы сахара пчела берет усерднее, чем жидкие.

Кислое и соленое она различает, по-видимому, не хуже человека, но от чрезвычайно сладкого, как считают люди, сахарина отказывается. В то же время сахар, смешанный с горчайшим хинином, пчелы преспокойно берут, явно не реагируя на горечь. Органом вкуса служит не один только язычок: пчела, ступив ножкой в каплю сахарного сиропа, сразу отгибает хоботок и принимается вычерпывать корм, чего она никогда не сделает, если ступит ножкой в каплю соленого, например, раствора или в каплю чистой воды.

Очевидно, при некоторых условиях пчела может воспринимать вкус также и усиками-сяжками.

Длинные членистые усики пчелы постоянно находятся в движении. Как и волоски, разбросанные по всему телу, они служат органами осязания. Те же усики с их шестью тысячами чувствительных пор одновременно представляют как бы обонятельные антенны. Пчелы с остриженными усиками не находят корма по запаху.

Острота обоняния пчел испытывалась в аппарате с вращающимися на колесе кормушками, когда пчелы лишены возможности привыкать к месту кормления. С помощью этого аппарата и показано, что запах некоторых веществ пчелы отличают даже при растворении одной части на сто миллионов! Обоняние пчел, видимо, в десятки, если не в сотни, раз тоньше, чем у людей.

Итак, органы вкуса разбросаны у пчелы чуть ли не по всему телу. Что касается звуков, то до сих пор не установлено, с помощью каких органов они воспринимаются пчелами.

Недавно с помощью прибора, чутко регистрирующего коротковолновые колебания, удалось услышать не воспринимаемые вообще человеческим слухом голоса различных пчелиных семей: и беззвучное пение массы пчел, слетевшихся на кормушку с медом, и призывные сигналы пчел, толкущихся у летка улья и на прилетной доске, и даже путевые сигналы, которые подает летящая пчела.

Начав изучение всех этих ультразвуков, производимых пчелами, исследователи пчелиной жизни вступили в область, где все еще неизвестно и где их ждут самые неожиданные открытия.

Чем подробнее изучается работа органов чувств пчелы, тем отчетливее встает перед нами причудливая картина мира, в котором живет рядом с нами это четырехкрылое создание. Все в этом мире неожиданно смещено, все отмечено фантастическим своеобразием.

Вкус пищи здесь может познаваться лапками. Восприятия обоняния и осязания переплетаются в рядом расположенных нервных клетках и сливаются, как доказывают некоторые исследователи, в одно незнакомое человеку обонятельно-осязательное «топохимическое» ощущение. Голоса и шумы, доходящие до нашего слуха, оказываются для пчелы беззвучными, хотя она слышит ультразвуки, которые человек не воспринимает. На свет одна пчела реагирует иначе, чем в массе подобных себе. Даже обычные краски неба и земли пчелы видят не такими, как люди. Само солнце светит им по-другому.

И все же люди успешно исследуют этот «нечеловеческий» мир, узнают о существовании того, о чем они не знали, чего они не слышат, чего не видят, чего не чувствуют.

Но природа никогда сама не раскрывает своих тайн.

Познание закономерностей живой природы часто требует огромных жертв, труда, терпения, настойчивости. Высокие подвиги ума, подлинные победы воли, рожденной благородным устремлением к точному знанию, живут в тысячах правильно поставленных экспериментов ученых, в тысячах успешно завершенных поисков исследователей. История науки знает множество опытов, поразительных по тонкости замысла и технике исполнения, строгих и отточенных мыслью, прекрасных и воодушевляющих, как истинные творения гениев. Вспомним хотя бы опыты К. Тимирязева, в которых изучалось значение разных частей спектра для процессов ассимиляции, протекающих в хлорофилле зеленого растения. Опыты физика П. Лебедева, взвесившего силу давления, производимого солнечным лучом, а также И. Павлова, который по числу капель желудочного сока, вытекающего из трубки, введенной во внутренние органы подопытного животного, регистрировал самые тонкие изменения состояния его нервной системы.

Эти подвиги ума, эта настойчивость необходимы не только в исследованиях, результаты которых озаряют светом обширные области фактов и явлений. Они необходимы и при решении маленьких, частных вопросов, выяснение которых представляет будни науки. Немало таких опытов пришлось проделать исследователям, например, при изучении летной деятельности пчел, при анализе различных устройств их летательного аппарата.

Что дает пчеле возможность летать?

Грудь ее, по размерам значительно уступающая горошине, сверху и снизу охвачена хитиновыми полукольцами, которые покрывают сплетение мышц, приводящих в движение шесть ножек и четыре крыла. Эти четыре крыла способны нести пчелу по воздуху со скоростью до шестидесяти пяти километров в час, то есть более километра в минуту. С полной нагрузкой пчела летит медленнее – километр минуты за три.

Прозрачные и отливающие перламутром перепончатые крылья пчелы расчерчены вдоль и вкось креплениями полых жилок. Они – каркас крыла. В спокойном состоянии крылья лежат от груди к брюшку в два слоя, параллельно продольной оси тела. В полете пчелиное крыло делает за минуту больше двадцати пяти тысяч взмахов, за секунду – четыреста сорок. При этом сами крылья пчелы полностью лишены мускулов. Закрепленные основаниями между спинным и брюшным полукольцами груди, крылья поднимаются и опускаются краями грудных полуколец, которые образуют здесь сильный рычаг. Полукольца же приводятся в движение двумя группами мускулов: одни расположены вдоль груди, другие – вкось. Все мускулы крайне бедны нервами, сеть которых обычно в каждом органе тем гуще, чем интенсивнее он действует.

Непонятно, как же в этом случае могут с такой быстротой работать крылья, раз мускулы бедны нервами.

Чтобы разложить работу крыльев на отдельные движения, пришлось применить скоростную киносъемку «лупой времени» – аппаратом, производящим тысячу и больше снимков в секунду. Когда заснятые такой «лупой» фотографии демонстрируются затем с обычной для кино скоростью – двадцать четыре кадра в секунду, движение воспроизводится замедленным во много десятков раз. Это и дало возможность увидеть на экране важные подробности техники полета.

Анализ снимков показал, что пчела, готовясь к летному старту, подвигает крылья вперед и прочно связывает передние и задние крылья в два треугольных воздушных весла, которые поднимаются почти под прямым углом к груди.

Скоростная съемка помогла увидеть, как расправленные крылья сразу начинают двигаться, описывая почти полный круг, едва не смыкаясь над спиной и опускаясь вниз, насколько это возможно, чтобы не ударяться о ножки.

Изучение движений крыльев сделало понятным, почему пчела, как геликоптер, с места поднимается в воздух. Пчеле, работающей на цветках, такая способность совершенно необходима.

Зоологи-анатомы подробно описали и проанализировали механизм действия крыльев, мускульного двигателя и важных деталей той оснастки, которая обеспечивает маневренность летящей пчеле, способной на редкость быстро и круто менять силу и направление полета. Однако множество существенных подробностей остается все еще невыясненным и ждет исследования. Немало интересного расскажут эти исследования не только биологам, но, может быть, и специалистам по аэродинамике.

Напомним, что К. Циолковский в своих работах, посвященных вопросу о возможности осуществления полетов более простыми средствами, не раз напоминал о природных летательных аппаратах, в частности и о насекомых. Он писал: «Если аэропланы когда-нибудь заменятся орнитоптерами, то разумное устройство их потребует от нас еще более тщательного изучения полета птиц и насекомых». Этой же точки зрения придерживался, как известно, и один из величайших теоретиков воздухоплавания Н. Жуковский.

Возвращаясь в улей, рабочая пчела на лету продолжает щеточками счищать с тела и ножек (правой – с левой стороны, левой – справа) пыльцу, которую она на лету же спрессовывает и укладывает в особые углубления на задних ножках. Округлые комочки пыльцы (обножка) висят по бокам пчелы наподобие настоящих корзиночек, и в старых детских сказках пчела с обножкой часто изображалась заботливой хозяйкой, спешащей с рынка с двумя корзинками продуктов.

Приземляясь после полета, пчела совершает посадку на шесть точек. При ходьбе, неправильно называемой ползанием, она опирается на три точки, передвигая с каждым шагом две ножки с одной стороны тела и одну – с другой.

Сила, развиваемая пчелой при ходьбе, довольно велика: по шероховатой поверхности пчела способна тащить груз, в двадцать раз превышающий вес ее тела (лошадь, к примеру, везет обычно груз, равный ее собственному весу).

Коготки лапок, то есть последних члеников каждой из ножек, дают возможность пчеле легко двигаться по вертикальной поверхности, например, сотов или стебля растения, а подушечки между коготками, присасываясь к гладкой поверхности, позволяют быстро ходить даже по отвесно стоящему шлифованному стеклу или по потолку вверх ногами.

Строение ножек у разных форм насекомых отличается, как известно, чрезвычайным разнообразием. Здесь можно видеть множество интереснейших ходильных и бегательных устройств, приспособленных для применения на горизонтальной плоскости, на наклонных и вертикальных поверхностях, а также для хождения и бега вверх ногами. Немало есть и ног, так сказать, специального назначения: прицепные ноги паразитов, прыгательные задние ноги некоторых прямокрылых и блошек, передние прыгательные ноги некоторых видов тлей, плавательные ноги водяных клопов и вертячек, поплавковые и рулящие ноги скользящих по поверхности воды клопов-водомерок, опорные и гребные ноги живущих под водой плавунцов и гладышей, хватательные ноги хищных богомолов, роющие и копательные ноги медведок…

Во всем этом ряду собирательные ноги пчел занимают особое место.

Строение каждой пары ножек, форма каждого их членика, расположение и число щетинок и волосков на них говорят об орудийном характере этих органов.

Слово «организм», писал К. Тимирязев, включает понятие об орудии, а понятие об орудии предполагает понятие об употреблении, об отправлении, о служебном назначении.

Интересно с этой точки зрения подробнее рассмотреть ножки пчелы.

Они служат ей не только для передвижения, но и для сбора корма, строительства сотов, чистки тела. На этих процессах орудийный, служебный характер их строения раскрывается особенно наглядно. Ф. Энгельс называл пчел производящими животными с органами-орудиями. Наблюдение показывает, что форма разных щетинок, кисточек, гребней, ушков, шилец, щипчиков, характер сочленений и профили кривизны превращают ножки в орудия если не универсального, то столь разностороннего назначения и в то же время столь совершенные, что они производят впечатление настоящих рабочих инструментов.

Установлено, например, что волоски на передних ножках служат пчеле для собирания пыльцы с передних частей тела и для чистки сложных глаз. В последнем случае они оказываются в некотором роде как бы глазными «веками» пчелы.

В первых члениках лапки передних ножек хорошо заметны правильные округлые вырезы, которые, закрываясь шиповатым отростком голени, наглухо смыкаются с ним, образуя сплошные кольцевые гребни, сквозь которые протаскиваются при чистке усики. На голени средних ножек выделяется шильце – шпорка, при помощи которой сбрасывается в ячейки обножка, принесенная в улей. Между голенью и первым члеником лапки на задних ножках существуют пыльцевые щипчики, которые используются для формирования обножки. Окаймленный крепкими и короткими волосками и щетинками участок голени и образует «корзинку», которая уже упоминалась в нашем рассказе.

Но и это еще не все: на задних лапках нетрудно рассмотреть густые щетинки. Ими молодая пчела очень ловко снимает с себя восковые пятиугольные пластинки, выделяемые железистыми клетками на нижней стороне брюшка.

В брюшке помещается главный орган кровообращения – трубчатое сердце, которому не нашлось места в груди. «Кровь», гемолимфа пчелы (вес гемолимфы составляет до тридцати процентов веса тела), содержит около трех процентов сахара, а в некоторые периоды жизни насекомого и значительно больше.

Дышит пчела тоже брюшком через несколько пар просветов, называемых дыхальцами. Воздух поступает в находящиеся в голове, груди и брюшке воздушные мешки и в пронизывающие все тело трубки трахей. Эти особенности строения дают пчеле возможность сосать нектар, буквально не переводя дыхания. Беспрерывные движения брюшком – полтораста дыхательных сокращений в минуту – накачивают воздух в воздушные мешки.

Рядом с сердцем в брюшке помещается медовый зобик.

Если только есть для того хоть какая-нибудь возможность, пчела жадно и без устали сосет корм, до отказа наливая им зобик, который способен, растянув брюшко, вместить до восьми десятков кубических миллиметров меда и превратить таким образом пчелу в настоящий воздушный нектаровоз. Однако жадность, с какой поглощается корм, на поверку оказывается вовсе не прожорливостью. Об этом говорит уже тот факт, что зобик плотно облицован изнутри хитином, который непроницаем для нектара.

Запомним эту анатомическую особенность. Как будет ясно из дальнейшего, она очень важна для понимания биологии пчелы.

На самом конце брюшка спрятано всем известное жало пчелы. Не все знают, однако, что это орудие защиты пчелы, которое было в далеком прошлом ее яйцекладом, несет на поверхности десять острых зазубрин. В зазубринах жала, не дающих пчеле извлечь его из тела врага, орудийный характер каждой подробности строения органов живого тела снова отчетливо проступает перед нами.

Пчелиная семья беспрерывно бодрствует. Тысячи внимательных наблюдателей изучали ее, но никому еще не удалось подметить, чтобы она когда-нибудь «спала». Но, может быть, это не удавалось потому, что улей всегда осматривали при свете?

– Быть может, мы сами будим пчел, заглядывая к ним в гнездо днем при солнце или ночью с лампами? – спросили себя пчеловоды на одной подмосковной пасеке. – А что если проследить за пчелами ночью и в полной темноте?

Несколько рабочих пчел из семьи, обитающей в стеклянном улье, были помечены светящимися красками.

Ночью на темной поверхности сотов можно было видеть, как шевелятся, ползают, исчезая и вновь появляясь среди невидимых в темноте пчел, светящиеся точки меток, говорившие о том, что действительно днем и ночью, в ясный и дождливый час, в любой холодный и теплый день семья непрерывно находится в движении.

Поиски и сбор корма, выкормка личинок, доставка воды в улей или выпаривание влаги из нектара, строительство сотов, уборка гнезда или его обогрев – семье всегда что-нибудь требуется. Одни работы ведутся только днем, другие – в основном ночью, третьи – круглые сутки. Многие процессы чередуются, некоторые идут одновременно. При этом все в улье делается только рабочими пчелами, за исключением кладки яиц, которая производится маткой. Но матка, отложив яйцо в ячейку, этим и ограничивает свою заботу о потомстве. Рабочая пчела яиц не кладет, органы воспроизводства у нее настолько недоразвиты, что пчелу в обычных условиях можно считать существом практически бесполым.