Мельчайшая вибрационная помеха распространяется по всем уголкам сота по расположенной на его поверхности сети каемок ячеек. Как же избежать взаимных помех, создаваемых группами, исполняющими различные индивидуальные танцы (рис. 7.26), если они происходят одновременно?
Проблема решается просто количеством пчел, присутствующих на участках. Деформации поверхностной сетчатой структуры будут распространяться на большие расстояния между редкими группами пчел, сидящими далеко друг от друга. В местах, где высока плотность пчел, нагрузка на сот также высока, и это производит такой же эффект, как запечатывание ячейки крышечкой. Колебания заглушаются и распространяются лишь на несколько сантиметров. Область распространения колебательных сообщений, а следовательно, и территория, с которой собираются мобилизованные особи, регулируются соответствующим образом.
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
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
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 сборщицы приближаются к танцующим пчелам, чтобы узнать о расположении источников пищи вне улья. Можно осторожно вырезать эти танцплощадки из сотов, переставить их на другое место и аккуратно заполнить отверстие иным куском сотов. Предполагается, что танцплощадка обладает нанесенным на нее химическим сигналом. Первая из сборщиц, которая возвращается в улей после этих манипуляций, следует прямо в то место, где танцевала в последний раз. Однако она не станет танцевать там, а будет искать на сотах перенесенную танцплощадку. Едва обнаружив ее, пчела немедленно начнет танцевать, а вернувшись из следующего полета, пойдет прямо на новое место. Но если пчелы приступят к новому циклу сбора пищи на следующий день, танцы вновь будут исполняться на исходном местоположении этой площадки.
Эти наблюдения позволяют предположить, что танцплощадка имеет химический маркер, сигнал которого ослабевает за ночь, когда площадка не используется, и заново наносится на следующий день. Особенности химического состава этого маркера неизвестны.
Рис. 7.29 Две пчелы-сторожа в типичных «позах допроса». Наблюдением охвачены земля и воздушное пространство
Очень немногие живые организмы постоянно живут в таком же близком контакте друг с другом, как медоносные пчелы. Для здоровья суперорганизма это значительный риск. Сильное давление отбора на противодействие распространению инфекции привело к появлению эффективных и специфичных для пчел решений, направленных на предотвращение и лечение болезней. Соты приобретают определенное значение на первой линии защиты от возбудителей болезней, а тонкий слой прополиса, которым тщательно покрыты стенки расплодного гнезда, имеет особую важность. Прополис обладает антибактериальными и противогрибковыми свойствами и предотвращает или уменьшает риск бактериальных и грибковых инфекций. Пчелы собирают в гнезде большие запасы прополиса, доступ к которым открыт при необходимости (рис. 7.31).