Сотворенная природа глазами биологов. Поведение и чувства животных

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.

Пищевое поведение пчел

Пищевое поведение чаще всего представляет собой сложное переплетение различных стереотипных действий и приобретенных навыков – когда трудно достичь определенного результата на основе исключительно инстинктивного поведения.

Труд разведчиц. Важную роль в пищевом обеспечении семьи, выпадает на долю пчел-разведчиц – им приходится постоянно разрешать трудные задачи.

Во-первых, в их обязанности входят поиски подходящего источника пищи, для чего из множества объектов им требуется распознать именно медоносное растение, которое способно дать сладкий нектар и пыльцу. Разведчицы обладают хорошо развитым цветовым зрением. Они видят в ультрафиолетовых лучах особые метки – указатели нектара, которых люди из-за другого типа зрения 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 особенно важны наследственно известные ей малейшие детали в его рисунке.

Во-вторых, благодаря врожденной программе, приобретенному опыту и прекрасной памяти разведчицы должны 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 раскрываются 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 может быть солнечно или облачно, а медоносные цветки после прошлого посещения могут быть все так же зазывающе открыты, а могут и 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 хотя при исследовании местности пчела-разведчица могла летать 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.

Средства для пищедобывательного поведения. У медоносной пчелы устройство ног и ротового аппарата особо целесообразно для сбора нектара и пыльцы. Основными элементами этого собирательного устройства, расположенного на задних ногах пчелы, являются корзиночка, гребень и щеточка.

Перелетая с цветка на цветок, пчела собирает пыльцу, которая прилипает к густым волоскам головы и груди. А далее пчела четко координируемыми действиями органов движения образует комки пыльцы. Счищенная с тела в основном с помощью передних ног пыльца скапливается в щеточках средних ног, которые зажимаются и протаскиваются между щеточками задних. Когда в щеточках на обеих задних ногах собирается достаточно пыльцы, пчела гребнем каждой ноги быстро вычесывает их. В результате на наружной поверхности гребней образуется по комочку пыльцы. Затем лапка начинает совершать маятникообразные движения, чтобы переместить комочек внутрь корзиночки, где его будут удерживать специально изогнутый ко входу волос и боковые волоски.

Наследственная программа медоносной пчелы обеспечивает цикличность этих механизмов сбора пыльцы, благодаря чему в корзиночке постепенно образуется большой ее комок. Прилетев домой, пчела ловкими движениями, упираясь средней ногой в верхний конец комка, выталкивает его в специальную ячейку для хранения пыльцы. Также целесообразно устроен для добывания нектара ее ротовой аппарат – длинный хоботок, оканчивающийся заостренным язычком.

Обмен информацией и «язык танцев»

Общественная организация пчел, несомненно, предполагает взаимодействие между членами семьи посредством обмена информацией. Одним из примеров коммуникации пчел является их способность передавать друг другу точные сведения о том, в какой точке пространства находится источник пищи и как этой точки удобнее достичь.

У пчел, как и у других насекомых, общение на химическом уровне осуществляется с помощью феромонов, вырабатываемых железами наружной секреции. Этот «язык» позволяет объясняться с собратьями и координировать определенные совместные действия. Так, выделения матки пчел в небольшом улье тормозят поведение рабочих особей, которые воспитывают других маток, а феромон тревоги призывает к нападению пчел на человека или животное, находящихся поблизости от их гнезда. После того как ужалит одна пчела, очень быстро ей на помощь может прилететь целый рой. Ведь прежде чем ужалить, пчела выделяет в воздух феромон, который способен призвать соплеменников даже при его концентрации всего лишь в несколько молекул на кубический сантиметр воздуха.

Химическая регуляция очень интересна и еще мало изучена.

Крылья пчел, помимо своего основного назначения, обеспечивают и звуковую сигнализацию. Различными оттенками их гудения пчела создает разные сигнальные эффекты. Пчеловоды давно используют эти знания на практике. Особым жужжание пчел становится перед роением – вылетом новой семьи из улья. На пасеке это определяют с помощью микрофона и специально разработанной усилительной системы. Автоматически распознанные изменения звуковых колебаний поступают в дом пасечника. Сигнал оповещает, что пришло время принимать меры, чтобы не упустить образовавшийся рой.

«Язык танцев». О танцах пчел известно почти всем. Как считают ученые, они чрезвычайно точны и выразительны. Пчелы владеют ими настолько, что посредством определенных движений объясняют собратьям, где расположен источник пищи, как далеко лететь за нектаром, каким образом добраться до нужного поля, где делать повороты или какие огибать препятствия.

Существование такого своеобразного «языка танцев» было доказано в 20-е годы прошлого века известным немецким физиологом и этологом Карлом фон Фришем, который провел первые эксперименты с пчелами и расшифровал механизм передачи ими информации.

Для ученого было очевидно, что пчелы обладают превосходной разведывательной службой, но было непонятно, каким образом организуется поход группы сородичей за добычей. Для выявления механизмов такого общения Фриш проследил за поведением пчел-разведчиц, попробовавших в кормушке сахарный сироп. Он был поражен, когда разведчица, вернувшись в улей, исполнила на медовых сотах круговой танец. Тем самым она привела в сильное возбуждение находящихся рядом других пчел, которые немедленно полетели к кормушке. Дальнейшие исследования показали, что танец пчел намного сложнее, чем это казалось первоначально.

Открытие Фриша долгое время ставилось под сомнение, предполагалось, что для приглашения к полету разведчица использует запах. Ученые не верили, что пчела способна передавать информацию с помощью сложнейшей системы дистанционного (визуального) наведения. Ведь она включает абстрактные символы, что характерно именно для языка.

Идеальным разрешением спора могли стать результаты эксперимента с танцами пчелы-робота под контролем человека. И действительно, таким образом удалось вступить в диалог с семьей пчел, которые воспринимали танец искусственной пчелы как информацию о расстоянии до кормушек.

Был подтвержден сам факт использования пчелами «языка танцев», расшифровка которого продолжается до сих пор. Позже Карл фон Фриш получил Нобелевскую премию, а мир вынужден был признать, что передавать информацию в символической форме способны не только так называемые «высшие» животные, но и скромное беспозвоночное создание – пчела.

Информация в танце. Исполняя свой танец, разведчицы сообщают с его помощью другим пчелам-сборщицам информацию о месте нахождении корма, направлении полета к богатому пищевому источнику и другие сведения.

Если корм находится близко, то исполняется круговой танец -пчела двигается по кругу. Если же расстояние до корма более 100 метров – танец будет виляющим. Он уже содержит сложную информацию и о расстоянии до корма и о направлении, в котором следует лететь. При этом расстояние закодировано в виде продолжительности прямого пробега в танце, сопровождаемом определенным жужжащим звуком. А направление полета по отношению к солнцу сообщается с помощью угла между линией прямого пробега и направлением силы тяжести.

Таким образом, разведчица наделена способностью, не только запомнить ориентиры и составить «внутреннюю карту» полета к пищевому источнику, но еще и закодировать эту информацию, чтобы выразить ее «языком танца» и передать своим собратьям.

При этом пчела-разведчица выступает опытным шифровальщиком, имея генетически заложенные коды и способы их применения. Другие сборщицы внимательно наблюдают за характером ее движений и переводят для себя «язык танца» в информацию о месте, куда следует лететь. То есть они ее декодируют с помощью такого же врожденного шифровального механизма. А для целенаправленного движения к корму пчелы-наблюдательницы снова пересчитывают значение угла танца по отношению к силе тяжести в угол по отношению к солнцу.

Запах, которым пропиталась «танцовщица», указывает на то, какие цветы предназначены для посещения. Но если источник пищи, например кормушка с сахарным сиропом, не имеет запаха, пчела обязательно пометит его выделениями из пахучей железы, и при танце эта железа выпячивается.

Подобные танцы исполняют и разведчики роящихся пчел. Они используют визуальную информацию для передачи сведений не

только о пище, но и о подходящем месте для нового гнезда. Понимая содержание танца разведчика роящихся пчел, специалист может точно определить место их предполагаемого гнездовья.

В недавнее время были открыты и «отпугивающие» танцы, которые оповещают об угрозе отравления инсектицидами, что наглядно демонстрирует гибкость реального поведения пчел. Это говорит об их способности адекватно отреагировать на деятельность человека, угрожающую жизни особей и всей семьи. Кроме того, это подтверждает существование системы перевода в «язык танцев» опасных ситуаций.

Экспериментальные исследования «языка танцев». В качестве средства связи для сигнальной информации пчелы могут использовать статическое электричество. Вероятно, обитатели улья отличают разведчицу-танцовщицу от всех прилетающих пчел-сборщиц (хотя все они с запахом добычи) по более высоким зарядам ее тела. Сборщицы следуют за нею, наблюдая за танцем-рассказом.

В тоже время, искусственно созданное внешнее электрическое поле является существенным экологическим фактором, негативно влияющим на поведение насекомых, нарушающим их комфорт и препятствующим движению. Так, пчелиные семьи в ульях, расположенных под линиями электропередач (ЛЭП), слабеют и отличаются малой продуктивностью. А если улей поместить в установку с еще большее сильным электрическим полем, наблюдается резкое возбуждение пчел, температура внутри гнезда повышается и вся семья вылетает. Следовательно, природное электрическое поле идет на пользу живым существам, а искусственное – приносит им вред.

«Языком танцев» как системой коммуникации пчелы пользуются в повседневной совместной работе, и это средство общения является достаточно гибким. Ведь в его основе лежат врожденные действия особей и приобретенный в результате обучения опыт.

Например, каждой сборщице, прилетевшей в улей с богатой добычей, инстинктивно известно, как совершать танец, но опытные сборщицы более полно указывают на источник корма. А чтобы считывать информацию, молодым пчелам приходится учиться, «азбуке языка танцев», чтобы связывать его тип и отдельные танцевальные элементы с определенным местом на кормовом участке.

Чем глубже исследования, связанные с уникальным языком пчел, тем более сложным он представляется.