Валерий Балаян - Химический язык насекомых
Ответ на этот вопрос начнем со слов известного французского ученого, профессора энтомологии Реми Шовена: «Надменные лингвисты сейчас же принялись поучать нас, толковать о том, чем является язык и чем он не является, и по каким причинам пчелы навсегда лишены права говорить».
Что же вывело из себя дотошных лингвистов? Виною тому было сообщение об опытах ученого-энтомолога, знатока жизни и поведения пчел Карла Фриша. Проводя долгие часы у стеклянных ульев, исследователь обратил внимание на странные движения, похожие на своеобразный танец, которые выполняют рабочие пчелы. Продолжая свои наблюдения, ученый сделал интересное открытие. Оказалось, что этот характерный танец, круговой или виляющий, не что иное как язык этих общественных насекомых.
Ранним утром отправляются на поиски «вкусных» цветов пчелы-разведчицы. Обследовав душистые полевые и лесные растения и попробовав их, они спешат сообщить соплеменницам о своих находках. Прилетев в улей, разведчица на сотах исполняет свой танец, по которому ее подруги узнают путь до источника взятка. Замечено, что если нектар находится не далее 100 м от улья, то пчела-разведчица перемещается по кругу (круговой танец). Кроме информации о расстоянии, она приносит с собой аромат цветущих растений, который помогает соплеменницам без труда отыскать дорогу.
Совсем другое дело, если душистый луг или поле находятся далеко от пчелиного дома. Здесь уже разведчицам приходится потрудиться, их танцевальная программа усложняется. Круговые движения отсутствуют, пчелы выписывают танцевальные фигуры в форме восьмерки. И здесь кроется разгадка еще одной тайны пчел. Оказывается, если соединить петли восьмерки прямой линией, то получится стрела-вектор, показывающая, насколько нужно в поисках «вкусного» растения отклониться вправо или влево от солнца. Затейливый танец оказался своеобразным компасом, однако и это не все.
У рабочих пчел на брюшке есть специальная железа, названная в честь известного советского зоолога Н. В. Насонова (1855–1939 гг.), который описал ее еще в 1883 г. Она расположена у рабочих пчел и матки между 5–6 сегментами брюшка. Разведчица, обнаружив ароматный цветок и попробовав его на вкус, выворачивает железу Насонова и выделяет секрет, запах которого остается на месте кормления. Пчелы оставляют подобные метки на берегу ручья или реки, когда заняты доставкой воды в улей. Пахучие молекулы помогают соплеменницам найти вкусные растения, несмотря на отсутствие аромата у цветков. Запахом-ориентиром также пользуются дикие пчелы, у которых отсутствует характерный язык танца. Пчела-разведчица выполняет роль «проводника», но указывает направление не танцем, а следом, оставленным секретом железы Насонова. При помощи нераля, цитраля и гераниола — веществ, определяющих этот запах, пчела метит предметы, которые встречаются ей на пути: кустарники, деревья, камни и другие заметные ориентиры. У этих молекул, сочетание которых напоминает запах цветов медоносного растения мелиссы или плодов айвы, есть еще одна важная функция в пчелиной семье.
Пчелиный улей имеет свой особый запах, который рабочие пчелы, возвращаясь домой с нектаром или пыльцой, всегда узнают. И здесь железа Насонова верно служит сборщицам меда.
Исследования ученых показали, что максимальной активностью в букете запахов, выделяемых этой железой, обладают цис- и трансизомеры цитраля. Эти вещества обнаружены также в нектаре и пыльце цветочных растений, посещаемых пчелами. Следовательно, так же как в случае с бабочками-данаидами и короедом, компоненты пищи определяют структуру феромонов этих общественных насекомых. И действительно, наблюдения над различными популяциями пчел показали, что существует специализация, которая связана с предпочтением одних растений другим. Такая «привязанность» объясняется результатами длительной сопряженной эволюции пчел и растений. Уже на уровне пчелиной семьи могут проявляться различные «вкусы», определяемые физиологическими процессами, протекающими в организме насекомых.
Пользуется железой Насонова и матка, которая привлекает сопровождающих ее пчел во время роения. Она использует также и пахучие молекулы из мандибулярных желез, служащие для привлечения трутней в брачный период. В конечном итоге судьба роя и каждой семьи в отдельности зависит от того, насколько им удается сохранить матку. Поэтому химический след служит рою путеводной звездой.
Проводя специальные опыты, ученые доказали, что пчелы прекрасно разбираются в запахах. При сравнении обонятельных способностей пчел и человека оказалось, что запах некоторых веществ, например масляной кислоты, человек ощущает в концентрации на 2 порядка ниже, чем пчелы, а когда дело касается эвгенола, картина наблюдается обратная.
Интересный опыт поставили ученые, чтобы убедиться в существовании особого «родного» запаха у пчелиного дома. Улей сдвинули на несколько десятков сантиметров, предварительно удалив его запах. Вернувшиеся с поисков нектара пчелы-сборщицы не смогли попасть домой. Они долго кружили над местом, где стоял улей и сохранялся его запах, прежде чем одной из них удалось обнаружить «пропажу» и сообщить об этом подругам.
В другом опыте группу пчел, которая прилетала к кормушке с неароматизированным 50%-ным раствором сахара, пометили краской. Затем эту кормушку переместили на 30 см от того места, где она находилась. Рядом на таком же расстоянии, но с другой стороны поместили новую кормушку с таким же раствором сахара. Однако пчелы, по-прежнему, посещали только старую кормушку, которая была помечена пахучими веществами пчел-«фуражиров». Используя эти феромоны, человек может привлекать крылатых опылителей на поля и сады в зависимости от того, какое качество меда ему необходимо.
Подобные пахучие ориентиры есть также у муравьев и термитов. Железы, размещенные у них на брюшке, вырабатывают молекулы-метки. Муравьи, двигаясь по следам-феромонам своего вида, ориентируются при поисках пищи или «родного» муравейника. Летучие молекулы имеют небольшой срок годности — всего около 2 минут. Если в течение этого времени информацией не воспользоваться, то можно потерять нужное направление и заблудиться.
Химическая структура следовых феромонов может быть различной. Муравьи-листорезы, например, вырабатывают очень активное вещество — метиловый эфир 4-метилпиррол-2-карбоксилата. Это вещество муравьи воспринимают в концентрации 3,5×108 молекул на кубический сантиметр. Один из путей образования этого соединения у муравьев — воздействие бактерий желудка на аминокислоту триптофан, содержащуюся в пище этих насекомых. Интересно, что для образования пахучего следа вокруг земного шара этим насекомым достаточно всего 0,33 мг феромона.
У другой группы шестиногих — тропических фараоновых муравьев обнаружены следовые феромоны алкалоидной природы, которые могут быть синтезированы насекомыми из компонентов растительной пищи. Что касается термитов, то они используют в качестве следовых пахучих веществ спирт-3-цис-6-транс-8-додекатриен-1-ол, который также обнаружен в инфицированной грибами древесине — пище термитов.
Оказывается, что при помощи запахов муравьи не только указывают дорогу к пище, но и, регулируя количество выделяемого секрета, сообщают сородичам о количестве найденных запасов. Разведчики, возвращаясь в муравейник, оставляют след только в том случае, если их вылазка была успешной и есть чем полакомиться остальным «соплеменникам». А как же поступают муравьи, обитающие в раскаленных песках пустынь? И здесь «разумные» шестиногие приспособились и нашли выход из положения. Поднимая брюшко кверху, они оставляют в воздухе пахучий след, который хорошо ощущают жители того же муравейника и безошибочно ориентируются по этому воздушному указателю.
Чтобы ориентироваться в сложно организованной колонии, муравьям необходима довольно развитая система химического языка, которая сильно зависит от эволюционного уровня вида. Интересные наблюдения сделали энтомологи, изучив самый примитивный в мире вид муравьев — Номомермеций. Как оказалось, их кооперация очень ограниченна; муравьи этого вида охотятся в одиночку и не отмечают дорогу домой химическими веществами. Только рабочие особи этого вида указывают вход в муравейники при помощи феромонов.
Интересно сравнить поведение этого примитивного вида с высокоорганизованными муравьями-ткачами. Внешне их трудно различить, но если, например, потревожить ползущего по стволу номомермеция, то его ответ будет пассивным: муравей или застынет на месте, или убежит. Но самое главное, что ни один из сородичей не придет ему на помощь! Совсем другая картина наблюдается в случае с муравьем-ткачом, владеющим сложным языком запахов. Он не только атакует незваного пришельца, но при помощи феромонов через 5...10 сек призовет на помощь своих соплеменников. Используют в своей жизнедеятельности муравьи-ткачи и феромоны охоты. Если на территорию колонии вторгается какое-либо крупное насекомое, с которым одному рабочему муравью не справиться, последний выделяет короткоживущий химический сигнал, и на помощь устремляются его соплеменники. При помощи своего оружия — муравьиной кислоты они быстро поражают жертву.
