Объединившимся сопутствует удача

Характер взаимодействия социального начала и генетического, относящийся к числу фундаментальных вопросов естествознания, рассматривается в данной статье на примере алгоритма поведения муравьиного сообщества. Многолетние наблюдения за колониями муравьев показали наличие у них стратегии «концентрации населения» - привлечения извне недостающих для устойчивой жизнедеятельности социума демографических ресурсов. Стремление к объединению с соседями – будь они своего или чужого вида – прослеживается на всех этапах жизни муравейников и носит универсальный характер, именно оно позволяет муравьям преодолевать превратности судьбы. Таким образом, в кризисных ситуациях социальные ценности имеют приоритет перед генетической близостью и даже видовой спецификой.

Семья муравьев объединяет сотни, тысячи, а иногда и миллионы особей, усилиями которых сооружается гнездо, выращивается многочисленное потомство, охраняется муравейник и его кормовой участок. Муравьи – не просто насекомые общественные, но и эусоциальные, т.е. большая часть индивидуумов муравьиного сообщества «жертвует» собственным размножением ради заботы о благополучии потомства немногочисленной «элиты». Для обозначения колоний подобного типа (сюда также относятся осы, пчелы, термиты, некоторые другие виды беспозвоночных и даже один вид млекопитающих - голый землекоп) известный американский исследователь муравьев Уильям Уиллер в 1910г. предложил термин «суперорганизм». Уиллер сравнивал отдельных муравьев с клетками организма: и муравьи как части целого муравейника, и клетки целого организма разделены на группы, различающиеся по строению и выполняемым функциям, они обмениваются информацией, рождаются и погибают, просуществовав менее, чем целое.

Если самцам муравьев отпущено всего несколько недель жизни, рабочим – от 1 до 3 лет, царице – до 20 лет (во многом благодаря социальной заботе о ней - в 100 раз больше, чем одиночным насекомым аналогичного размера), то муравейник, обновляясь, способен существовать порой несколько веков. Считается, что суперорганизм, сформированный на основе альтруистического сотрудничества, сложных связей и разделения труда, являет собой одну из основных стадий биологической организации – на полпути между организмом и целым видом, а сама тенденция к объединению индивидуумов в суперорганизмы, размножающиеся как целое – одно из магистральных направлений эволюции. Ключевым моментом этой идеи является тот факт, что именно суперорганизм, а не отдельные особи, его составляющие, является единицей естественного отбора.

К общественному образу жизни перешло только 3-5% из всех видов животных, включая человека, однако это меньшинство играет доминирующую роль повсюду на планете (замечательный фильм австрийского режиссера Вольфганга Талера на эту тему «Муравьи: тайная сила природы / Ants: Natures secret power» можно посмотреть здесь). Проживающие в джунглях Амазонки муравьи весят в 4 раза больше чем все позвоночные этих джунглей (млекопитающие, птицы, рептилии и амфибии) вместе взятые и доминируют на всех ярусах любого леса, кроме самых холодных и самых влажных. Даже все люди Земли едва ли превосходят муравьев по биомассе.

Суперорганизм способен решать задачи, осилить которые одиночные особи не в силах. Только объединенные в семьи муравьи (помимо людей) держат домашних животных – тлей, которых они трогательно опекают, выпасают, защищают от хищников, строят для них убежища, а на зимовку уносят их в свои гнезда. Есть у муравьев и другие «породы» домашнего «скота»: червецы, листоблошки, цикады и гусеницы.

Муравьи-листорезы будучи настоящими агрономами выращивают грибные плантации, где культивируют специальные «окультуренные» виды грибов, не встречающиеся в дикой природе. Они даже обрабатывают свои плантации «пестицидами» - специальными антибиотиками, которые вырабатываются живущими на коже муравьев листорезов бактериями–симбионтами. Эти антибиотики защищают плантации грибов от развития плесени. Будущая царица, покидая старое гнездо, прихватывает с собой мицелий гриба в специальной сумочке. Интересно, что сельское хозяйство появилось у муравьев на 50 млн. лет раньше, чем у человека.

Имеются у муравьев и технические достижения: например, активное поддержание температуры в гнезде, эдакая «социальная теплокровность». (Про растение- и животноводство муравьев, а также про систему отопления в муравейниках можно почитать тут.)

Муравьи замечательно координируют действия: совместными усилиями они способны организовать живой плот, чтобы спасти свою царицу от наводнения, или загасить горящую свечу, ради эксперимента помещенную в муравейник.

Идея суперорганизма имеет успех по сей день. Эта идея предполагает, что интересы отдельных особей не играют никакой роли, но действует лишь пароль: все для колонии. Действительно ли каждый элемент системы чрезвычайно прост, даже примитивен (по крайней мере, по сравнению с целым), и действует почти как робот? Лишает ли эта теория муравьёв не только разума, но даже хоть сколько-нибудь сложного поведения?

Ученые из Бристоля обнаружили сознательное обучение среди муравьев. Российские биологи, исследуя пищевое поведение муравьев, заметили, что муравьи-разведчики могут передавать муравьям-фуражирам информацию о последовательности поворотов на пути к кормушке, о координатах точки в пространстве, о количестве объектов. Ученые открыли у муравьев не только арифметические способности, но также умение улавливать закономерности и передавать информацию своим собратьям посредством антеннального кода (своеобразного языка жестов, основанного на быстрых движениях антенн) – кратко, в «сжатом» виде. В некоторый экспериментах по способности улавливать закономерности муравьи превосходили даже макак и шимпанзе. Несмотря на то, что муравьи манипулируют в основном встроенными, наследуемыми, блоками поведения, значимость обучения в их индивидуальном развитии все-таки высока. Соответственно и роль особи в муравейнике вполне сопоставима с таковой в социуме эволюционно продвинутых позвоночных животных, в том числе и людей.

Одаренность муравьев в обучении и коммуникации развилась благодаря их общественному образу жизни и особенно заметна у высоко социальных видов. Кстати, подобная тенденция к развитию умственных способностей в связи с социальным образом жизни известна и у других животных, например, у обезьян. Более того, считается, что одной из важных причин быстрого развития мозга, в особенности, лобной доли – главного ассоциативного центра человека, - у наших предков были именно что усложняющиеся общественные взаимосвязи между древними гоминидами.

Муравей рождается как одиночное насекомое. Если в течение двух недель после выхода из куколки он не получит навыков общения с другими особями, то останется одиночным насекомым. Тем ни менее в природе не существует одиночных видов муравьев. Даже сокращение численности колонии грозит ей гибелью.

Стратегии восстановления численности муравьев посвящена работа сотрудника Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова А.А. Захарова, одного из ведущих специалистов в мире по социальной организации этих насекомых.

В жизни муравьиного социума периодически повторяются моменты, когда численности особей недостаточно для обеспечения его устойчивой жизнедеятельности. Сам начальный этап основания новой семьи весьма опасен. Большинство самостоятельно гнездящихся самок погибает, так и не успев отложить яйца, другим не удается вырастить первых рабочих, так как виды конкуренты отыскивают на своей территории посторонние гнезда и уничтожают их. Для сокращения срока прохождения этого первого опасного этапа создания муравейника несколько самок-основательниц одного вида объединяются в одном гнезде. Это явление носит название плеометроз. Впоследствии самки начинают конкурировать между собой, и побеждает только одна из них, но на первых порах такое объединение позволяет ускорить сроки выведения потомства в 1,5-2 раза.

Далее первые подросшие фуражиры заботятся об укрупнении своей семьи, они совершают рейды в более мелкие соседние гнезда и похищают оттуда яйца, личинок, куколок и рабочих. Самок из мелких муравейников фуражиры обычно не убивают, чтобы те так и продолжали плодиться, поставляя рабочих доминантной семье. В итоге близкорасположенные семьи объединяются, и их конкурентоспособность возрастает.

Молодые семьи некоторых видов муравьев, например, Formica sanguine склонны к социальному паразитизму: они совершают набеги на гнезда других видов, захватывая там куколок и рабочих. Разросшаяся же семья F. Sanguine в рабах уже не нуждается и вполне способна обходиться собственными силами.

Самки других видов муравьев не в состоянии основать новый муравейник самостоятельно. Они действуют по-своему: проникают в чужие муравейники, убивают имеющихся там цариц и успешно занимают их место. Местные рабочие выкармливают потомство узурпаторш, сами же постепенно вымирают.

Когда муравьиная семья достигает значительных размеров, она приступает к почкованию: небольшая ее часть отселяется, образуя отводок, дочерний муравейник. Новый муравейник еще долгое время сохраняет связь с материнским. Между гнездами поддерживаются обменные дороги, по которым из большего муравейника в меньший их обитатели переносят личинок, куколок, внутригнездовых рабочих и даже яйцекладущих самок. Новое поселение обретет полную независимость, только если ему удастся достичь определенной минимальной величины – как непосредственно размера муравейника, так и численности особей, – необходимой для поддержания стабильного температурного режима. Если же материнский муравейник терпит разрушения (например, от кабанов), либо сам отводок развивается неудачно, то такой отводок возвращается в лоно родоначальной семьи.

С демографическими проблемами сталкиваются не только начинающие или молодые семьи, но и крупные муравейники. Чаще всего урон им наносят те же кабаны или медведи, или птицы, или, конечно же, люди. Для оперативности восстановления муравейника в таких случаях зачастую снова привлекаются ресурсы извне. Многолетние наблюдения показали, что на поврежденной территории образовываются надсемейные муравейники, включающие не только пострадавшие семьи, но и до того обособленные гнезда других видов. Сначала смешанные колонии возникали на границах поврежденных участков, но если разрушения становились регулярными, то межвидовое сожительство расширялось и приобретало устойчивый характер.

В многовидовых ассоциациях муравьев доминанты формируют более крупные муравейники, а субдоминантам приходится рассредоточиваться и вписываться в имеющуюся инфраструктуру. Доминирующий вид старается контролировать численность подчиненных. Однако социальное положение вида может меняться в зависимости как от набора видов, скопившихся под одной крышей, так и от численности их семей.

В процессе эволюции муравьи выработали четкую стратегию поведения, позволяющую им компенсировать дефицит собственной численности путем мобилизации соседнего населения. На любой стадии развития в кризисных демографических ситуациях малочисленные муравейники стремятся к объединению, преодолевая межсемейные и даже межвидовые барьеры. Стереотипность данной стратегии указывает на преимущество социальных ценностей (сохранения жизнеспособности семьи) перед генетическими.

Необходимым условием успешного объединения, «концентрации населения», является толерантность муравьев к разнообразию и отклонениям от жесткой нормы. А.А. Захаров считает это признаком, присущим развитым социальным системам.