В течение всего времени и для всех культур, которые их знали, медоносные пчелы – это символы положительных и желательных качеств, таких как гармония, упорный труд и самоотверженность. Современные исследования выявили некоторые особенности природы медоносных пчел, которые могут лишить их этого несколько мифического статуса, но в то же время дают нам глубокое понимание одной из самых удивительных среди известных нам форм жизни.
Цели этой книги – передать обаяние медоносных пчел и в то же время соединить новое понимание с уже существующими знаниями. Нас ждет долгий путь к всеобъемлющему знанию о медоносных пчелах, и немало волнующих открытий еще предстоит сделать. Колонии медоносных пчел обладают множеством общих особенностей с высокоразвитой группой живых организмов (млекопитающими), а с одноклеточными организмами их объединяет понятие бессмертия популяции – вот основная тема книги. Пчелиные колонии объединили стратегии выживания как многоклеточных, так и одноклеточных организмов, и тем самым занимают особое место среди всего живого.
Иллюстрации часто рассказывают больше, чем пространные словесные описания, особенно в науках о жизни. По этой причине мы решили создать книгу с особым акцентом на чередовании текста и рисунков. Мы преднамеренно, за немногими исключениями, избегали ссылок на научную литературу, авторов и исследователей. Вместо этого мы подготовили для интересующихся читателей сопутствующий веб-сайт http://www.beegroup.de , содержащий важные дополнения и общие сведения к каждой главе, будь то ссылки на литературу, адреса в интернете, фотографии, видеоклипы, звуковые файлы и тому подобный материал. Мы регулярно обновляем этот веб-сайт, чтобы поддерживать то передовое состояние знаний, которое отражает эта книга.
Для нас медоносная пчела представляет собой феномен в самом буквальном смысле. Исходное греческое слово φαινόμενο (fenomeno) означает нечто, показывающее себя или появляющееся само, и мы полагаем, что такой термин будет превосходной характеристикой этого так называемого суперорганизма, его природы, демонстрирующей черты феномена. Шаги, которые мы предпринимаем для раскрытия сути этого суперорганизма, так осторожно открывающего свои тайны, очень малы. Но то, что можно узнать при изучении медоносных пчел, настолько полезно, что стоит каждого из предпринятых усилий.
Чем глубже мы способны проникнуть в скрытую жизнь медоносных пчел, тем сильнее оказываются наше удивление и наше стремление исследовать этот необычайный мир. Карл фон Фриш, великий специалист прошлого в области исследования медоносных пчел, оставил подходящий для этого случая комментарий: «Колония медоносных пчел – словно волшебный колодец: чем больше из него черпаешь, тем полнее он оказывается».
Если после прочтения этой книги читатель понаблюдает за пчелой чуть дольше обычного и, возможно, припомнит тот или иной замечательный аспект ее жизни, это означает, что мы достигли многого.
Мы благодарим членов BEEgroup в Вюрцбурге и команду из издательства Elsevier / Spektrum Akademischer Verlag за их поддержку в подготовке и публикации этой книги.
ПрологПчелиная колония – млекопитающее во множестве тел
Особенности, которые стали причиной господства млекопитающих, можно обнаружить в сходной комбинации в суперорганизме пчелиной колонии.
В соответствии со всеми обычными критериями медоносные пчелы представляют собой насекомых – в этом нет сомнений. И это было так со времени их появления в своем нынешнем виде примерно 30 млн лет назад. Однако в XIX веке, после замечательного сравнения, сделанного пчеловодом и мебельщиком Йоханнесом Мерингом (1815–1878), им был присвоен «статус» позвоночных. Согласно Мерингу, пчелиная колония – это единое «существо», эквивалентное позвоночному животному. Рабочие пчелы представляют собой органы тела, необходимые для поддержания жизни и пищеварения, тогда как матка и трутни – женские и мужские половые органы.
Концепция приравнивания целой колонии пчел к отдельному животному привела к появлению термина bien, означающего «интерпретация индивидуума как органа». Пчелиная колония рассматривалась как неделимое целое, как единый интегрированный живой организм. Основываясь на своей работе с муравьями, американский биолог Уильям Мортон Уилер (1865–1937) в 1911 году ввел в обращение для этого особого типа живых форм термин «суперорганизм» (происхождение: лат. super – над; греч. organon – инструмент).
Здесь я хотел бы выжать все возможное из проницательного и фундаментального замечания о концепции пчелиной колонии, сделанного старым пчеловодом, и высказать мысль о том, что колония медоносных пчел эквивалентна не просто позвоночному, но фактически млекопитающему, потому что обладает многими из признаков млекопитающих. Это может показаться довольно надуманным, но лишь в том случае, если уделять основное внимание филогении медоносных пчел, а не контексту тех функциональных эволюционных особенностей, которые сделали господствующей форму, появившуюся позже других в процессе эволюции позвоночных – млекопитающих[2].
Рис. 1 Каждый год пчелиные колонии выращивают всего лишь нескольких маток. Новые матки развиваются в этих специально построенных ячейках-маточниках в форме наперстка
Используя четкий набор критериев и оригинальных особенностей, можно отделить млекопитающих от прочих позвоночных и напрямую сравнить с пчелами.
• У млекопитающих очень низкий темп воспроизводства, так же как у медоносных пчел (рис. 1; подробнее см. главы 2, 5).
• Самки млекопитающих производят питание (молоко) для своего потомства в специальных железах; самки медоносных пчел также производят питание (маточное молочко) для потомства в специальных железах (рис. 2; подробнее см. главу 6).
• Матка у млекопитающих предоставляет развивающемуся потомству точно контролируемую и защищающую его среду, независимую от изменчивых факторов внешнего мира; медоносные пчелы обеспечивают развивающийся расплод такой же защитой – «общественной маткой» расплодных сотов в гнезде (рис. 3; подробнее см. главы 7, 8).
Рис. 2 Пчелиные личинки живут в раю. Они плавают на поверхности питательного молочка, выделяемого пчелами-няньками
• Млекопитающие обладают температурой тела около 36 °C; медоносные пчелы поддерживают температуру расплодных сотов, в которых находятся куколки, примерно 35 °C (рис. 4; подробнее см. главу 8).
• Млекопитающие с их крупным мозгом обладают самыми высокими способностями к обучению и познанию среди всех позвоночных; медоносные пчелы обладают высокоразвитой способностью к обучению и познавательными способностями, затмевающими таковые у некоторых позвоночных (рис. 5; подробнее см. главы 4, 8).
Значительный интерес для биологов представляет то обстоятельство, что этот список новых и фундаментальных приобретений, характеризующих млекопитающих, включая нас самих, обнаружен также у колонии медоносных пчел.
Представление о колониях медоносных пчел как о «почетных млекопитающих» – или, лучше сказать, что они выработали те же оригинальные стратегии, что и млекопитающие, – предполагает, что в основе этого явления лежит нечто большее, чем простое поверхностное сходство. И это действительно так.
Рис. 3 Микроклимат расплодного гнезда с точностью контролируется взрослыми пчелами
Чтобы получить больше информации об этом явлении, то есть выйти за рамки простого связывания удивительных аналогий, необходимо задаться вопросом, почему эти признаки являются для них общими. В этом отношении, я полагаю, полезно поискать важные «проблемы», для которых животные «нашли» одинаковые решения.
Изначально мы можем спросить себя: «Мы можем видеть решение, а что же было проблемой? Мы знаем ответ, но каков был вопрос?»
Группа организмов, которая предпринимает эволюционный шаг вперед, может получить преимущество перед конкурентами в зависимости от того, насколько сильное влияние на ее собственное существование оказывает случайная природа окружающей среды. Факторы окружающей среды изменяются непредсказуемым образом. Если они оказывают влияние на широкий спектр признаков в популяции, то эти признаки приобретают «значение», потому что они будут определять репродуктивный успех популяции. Лучше приспособленные организмы процветают, не так хорошо приспособленные – исчезают. Это суть теории Чарльза Дарвина (1809–1882), касающаяся механизма эволюции.
Поэтому, в силу непредсказуемости направления или интенсивности изменений окружающей среды, для организма было бы благоразумным шагом производить как можно больше как можно более разнообразного потомства, чтобы подготовиться к огромному количеству вероятных, но неизвестных сценариев будущего.
Когда с течением эволюционного процесса организмы приспосабливаются к параметрам окружающей среды и даже могут управлять существенным числом их и, таким образом, более или менее освобождают себя от диктата окружающей среды, они могут позволить себе воспользоваться этим и производить меньше потомства. В эту особую категорию живых существ входят обе группы – и млекопитающие, и медоносные пчелы.
Независимость от нестабильных источников энергии и меняющегося качества питания за счет самостоятельного производства пищи, безопасность посредством постройки защищенного жилого пространства и независимость от влияния погоды способом контроля климата в месте обитания – явные преимущества по сравнению с организмами, которым такие возможности не доступны.
Все эти качества «как у млекопитающих» гарантируют млекопитающим, а также медоносным пчелам значительную независимость от преобладающих условий окружающей среды. Это достигается благодаря существованию сложной социальной и поведенческой организации, обеспечивающей эффективное применение доступных материалов и энергии (см. главу 10).