Феномен медоносной пчелы. Биология суперорганизма - Юрген Тауц Страница 33

Рис. 7.26 В разгар сезона заготовки корма сразу несколько танцующих пчел, подобно четырем отмеченным здесь белыми кругами исполнительницам, будут танцевать одновременно, зачастую указывая на различные источники пищи

Слабые сигналы среди шума. Как помогает механика сот?

Сигналы информационного обмена обычно сильнее, чем сигналы окружающих помех, или фоновый шум. Это оказывается не так для вибраций во время виляющего танца медоносных пчел. Несколько тысяч пчел, работающих на одном и том же соте и занятых своими разнообразными видами деятельности, создают непрерывный фоновый шум, и коммуникационные сигналы не выбиваются из него. Так как же распознаются такие слабые сигналы?

В радиоастрономии проблема обнаружения слабых сигналов среди шума решается путем соединения антенн, сильно удаленных одна от другой. Таким образом можно сравнить сигналы из нескольких источников и идентифицировать по их синхронности слабые регулярные волны от очень далеких радиозвезд.

Каждая пчела обладает шестью пространственно разделенными точками контакта с каемками ячеек, проходящими через лапки. Таким образом она может сравнивать колебания во всех шести лапках, что похоже на принцип, используемый в радиоастрономии.

Возможно ли, сравнивая различные точки на сети, образуемой краями ячеек, распознать картину вибрации в соте медоносных пчел, которую невозможно наблюдать ни в какой одиночной точке?

Обнаружено, что колебания, распространяющиеся по соту как деформации краев ячеек, складываются в замечательно правильную пространственную картину движения их каемок: в простейшем случае колебательная деформация краев всего лишь одной ячейки заставляет синхронно двигаться взад-вперед противоположные края целого ряда ячеек. Однако в каждой отдельно взятой ячейке этого ряда утолщенные каемки движутся в противоположных направлениях (рис. 7.27). Поскольку танцующая особь тянет стенки ячейки своими шестью ногами, следует ожидать, что она, выступая передатчиком колебаний, создаст вокруг себя несколько «пульсирующих ячеек». Пчела-последователь танца, воспринимающая колебания сота, стоит на краях ячеек, охватывая своими ногами до трех ячеек в ширину (см. рис. 4.26), и может распознать в темноте двухмерную картину колебаний, используя чувствительные к вибрации сенсорные клетки, расположенные на ее ногах. Анализ видеозаписей поведения поддерживает это предположение: видеозаписи последователя танца, которые воспроизводятся в обратной последовательности до момента начала танца или ранее, дают возможность определить место на соте, с которого предполагаемая последовательница впервые распознала местоположение танцующей особи. Она поворачивает голову в сторону танцующей пчелы в тот момент, когда обнаруживает направление, в котором по отношению к ней самой находится активная танцующая особь (см. рис. 4.26). Вслед за этим она разворачивается к танцору, бежит в соответствующем направлении, пока не столкнется с танцующей пчелой, и немедленно включается в виляющий танец. Сходная картина возникает при совмещении положений «пульсирующих ячеек», обнаруженных прямыми измерениями, и результатов поведенческих исследований, в которых определялось, когда последователь обнаружил танцующую пчелу. «Пульсирующие ячейки» (обнаруженные прямыми измерениями) и местоположение «я обнаружила танцора» (по анализам поведения), – одни и те же. Такие наблюдения означают, что двухмерная картина колебаний в соте с высокой степенью вероятности ведет пчел к танцующей особи даже в условиях шума на сотах. Танцы, которые происходят на твердых субстратах или на телах других пчел в роевой грозди (см. описание танца пчел-разведчиц в части «Полость для гнезда»), не привлекают пчел к танцующему сородичу издалека.

Рис. 7.27 Колебания, которые распространяются по поверхности сота как горизонтальная деформация краев ячеек, складываются в двухмерную картину, которая определяется физическими и геометрическими свойствами сотов и сигнализирует о местоположении активной танцующей пчелы в темноте улья. Если край стенки отдельной ячейки (здесь она отмечена голубой стрелкой) заставить вибрировать, все другие края ячеек в этом ряду будут колебаться в том же направлении, за исключением одной ячейки (красный восклицательный знак), где стенки движутся в противоположных друг другу направлениях. Поскольку танцующая пчела использует все шесть ног, чтобы привести в движение стенки ячеек, активную танцующую особь могут окружать несколько таких «пульсирующих» ячеек

Хранилище химической памяти

Со временем воск меняет свой химический состав из-за разложения длинноцепочечных углеводов и испарения компонентов воска в воздух, окружающий улей. Ферменты, которые пчелы подмешивают в воск, также меняют его структуру. Кроме того, соты со временем становятся все «грязнее» (рис. 7.28) из-за влияния личиночных отходов, выделений в местах содержания расплода и занесенных туда пыльцы и смолы. Соты, химически однородные в исходном состоянии, в итоге превращаются в пестрое от химических веществ лоскутное одеяло.

При помощи своих антенн медоносные пчелы способны распознавать даже самые незначительные различия в составе воска. Им нет нужды прикасаться к нему – достаточно одного лишь запаха, чтобы определить эту разницу.

Для медоносных пчел воск – вещество с историей, в которой заложена информация, помогающая им ориентироваться в темном улье. Именно поэтому пчелы предпочитают запасать нектар и пыльцу в старых ячейках, а не во вновь построенных.

Поверхность тела у пчел, как у всех насекомых, покрыта тонким слоем воска, чтобы защитить их от высыхания. Этот кутикулярный воск, по сути, такой же, как воск сотов, и восковые железы на брюшке пчелы происходят из структур, которые когда-то служили для выделения кутикулярного воска.

Состав воска на поверхности тела пчел не одинаков у разных особей. Генетически обусловленная составляющая гарантирует, что кутикулярный воск полных сестер имеет больше сходства, чем воск полусестер, то есть тех, у кого одна мать, но разные отцы. Среда, в которой живут пчелы, также влияет на состав кутикулярного воска, потому что слой воска на поверхности тела пчелы впитывает составляющие воска из сотов. Этот запах приводит к формированию индивидуальности колонии, что позволяет пчелам-сторожам при входе выявлять и не допускать в гнездо пчел-чужаков (рис. 7.29).

Рис. 7.28 В ульях можно одновременно найти соты с разным химическим составом, отражающим отличия в возрасте или включение инородных веществ (слева старый воск, справа новый воск). Это также легко угадывается по цвету

Тем не менее у чужаков в запасе имеются контрмеры против строгого контроля на входе. Чужаки приносят с собой «взятку» в виде большой капли нектара, которую они предлагают пчеле-сторожу на посту; за это их «фальшивый пропуск» великодушно игнорируется, и им позволяется проникнуть в улей (рис. 7.30).

Пчелы могут пользоваться химическими особенностями воска в неизмененном виде, но могут использовать воск сотов в качестве субстрата, нанося на него собственные химические метки. Это происходит в случае с танцплощадками, на которых проявляют активность танцующие пчелы из колонии.

В улье с общей площадью сотов 5 м2 обмен «танцевальными» сообщениями об источниках корма происходит на площади примерно 10 × 10 см. На этих танцплощадках активные