Многие виды муравьёв организуют массовые нападения на крупных насекомых, на гнёзда муравьёв, ос и термитов, однако при этом не мигрируют с одного места на другое, как это делают кочевники. По-видимому, они совершили только самые первые шаги, которые приводят к кочевому поведению. Уилсон сравнил множество видов с различными уровнями сложности, после чего смог восстановить картину происхождения муравьёв-кочевников.
По его мнению, на первом этапе виды, охотящиеся на небольших жертв поодиночке, развили способность быстро призывать на помощь соплеменников. Так они могли охотиться на крупную или хорошо защищённую добычу: личинок жуков, мокриц, колонии муравьёв и термитов.
Затем групповые набеги стали автономными. Они больше не требовали поиска добычи разведчиками, которые потом звали бы на помощь других. Теперь рой рабочих одновременно выходил из гнезда и охотился вместе от начала до конца. Усовершенствованная форма группового набега позволила колониям быстрее покрывать большую территорию и захватывать более сложную добычу, не позволяя ей убежать.
В это же время или несколько позже колонии начали мигрировать. В результате эффективность массовых набегов возросла: крупные насекомые и колонии рассеяны более широко, чем другие типы добычи, поэтому для получения новых источников пищи хищники должны постоянно менять место охоты. Когда миграция принимает регулярный характер, муравьи становятся полноценным кочевым видом.
Гибкий доступ к меняющимся источникам добычи позволяет колониям кочевников эволюционировать и атаковать крупных животных. Рацион некоторых видов расширился настолько, что включает в себя наряду с мелкими насекомыми прочих членистоногих, несоциальных животных и даже лягушек и других небольших позвоночных. Так, в частности, питаются охотящиеся роем африканские бродячие муравьи и живущие в американских тропиках Eciton burchelli, колонии которых сметают практически всё живое на своём пути. Логично предположить, что эти джаггернауты тропиков, как и большинство эволюционировавших организмов, достигли подобного уровня развития поэтапно.
Самые странные муравьи
За сто миллионов лет истории муравьи продемонстрировали невероятные способности к адаптации. Некоторые формы поражают воображение – энтомологи, столкнувшиеся с ними «в поле», зачастую не могли представить себе такого даже в самых смелых фантазиях. Так сформировался наш собственный муравьиный бестиарий – истории о встретившихся нам видах муравьёв, раздвинувших границы наших представлений об эволюции.
Наша история начинается в 1942 году в Мобайле, штат Алабама, на бесхозном участке, соседнем с тем, где стоял дом семьи Уилсона. На краю заросшего травой участка росло фиговое дерево, на котором поздним летом появлялись съедобные плоды (Мобайл находится близко к американским субтропикам). Землю под деревом устилали обрубки брёвен, битые бутылки и отвалившаяся черепица. Под ними Эд и искал муравьёв. Ему только-только исполнилось тринадцать, и он вознамерился изучить все виды, которые ему удастся встретить. Он очень удивился, обнаружив вид муравьёв, который кардинально отличался от всех, которые он когда-либо видел. Муравьи были изящными, тёмно-коричневыми, среднего размера, очень быстрыми. У рабочих особей были странные тонкие мандибулы, которые могли открываться на целых 180 градусов. Когда гнездо потревожили, муравьи выбежали из него, широко раскрыв свои жвалы. Эд пытался ухватить их пальцами, но муравьи тут же схлопывали мандибулы, как миниатюрные капканы, прокусывая его кожу острыми зубцами, а сразу за этим сгибали брюшко, выпуская в ранку порцию болезненного яда. Муравьи были настолько готовы к атаке, что многие из них захлопывали мандибулы прямо в воздухе, издавая щелчки. Двойной «удар» удивил Эда. Он бросил попытки вырыть муравейник и захватить колонию. Позже он узнал, что найденный вид называется Odontomachus insularis и что Мобайл – это крайняя северная точка его обитания. Odontomachus – это род, насчитывающий множество видов и обитающий в тропиках по всему миру.
Через пятьдесят лет Берт Хёлльдоблер, изучая муравьёв-хищников из подсемейства Ponerinae, начал подробное исследование Odontomachus bauri – вида, близкого тому, с которым повстречался Эд. Он и его коллеги Вульфила Гроненберг и Юрген Тауц из Вюрцбургского университета были очарованы их скоростью и тем, с какой силой они захлопывают свои мандибулы. Удар настолько силён, что, если кончики мандибул сталкиваются с твёрдой поверхностью, муравей делает в воздухе сальто назад. Исследователи решили записать закрытие мандибул при помощи сверхвысокоскоростной съёмки, обеспечивающей до 3000 кадров в секунду. К своему изумлению они обнаружили, что движения челюстей не просто очень быстры – оказалось, что это самые быстрые анатомические движения из всех, когда-либо наблюдавшихся у представителей царства животных. Всё действие, с момента полного раскрытия жвал до момента их соприкосновения при закрытии, занимает от трети миллисекунды до миллисекунды – то есть от одной трети тысячной до тысячной секунды. До этого самыми быстрыми движениями считались: прыжок ногохвостки (4 миллисекунды), убегание таракана (40 миллисекунд), удар передней ногой богомола (42 миллисекунды), «выстрел» языка стафилиниды (1–3 миллисекунды), прыжок блохи (0,7–1,2 миллисекунды). Длина мандибул Odontomachus составляет всего 1,8 мм, но их концы двигаются со скоростью 8,5 м/с. Если бы муравьи были людьми, это было бы то же самое, что удар кулаком со скоростью 3 км/с, то есть быстрее летящей пули.
Мощные и быстрые челюсти Odontomachus. На иллюстрации мандибулы рабочего муравья полностью открыты; стрелка указывает на чувствительные волоски, вытянутые вперёд. На вставке показана часть мозга, в которую входят гигантские нервные клетки от волосков. На рисунке ниже эта часть мозга показана в увеличенном виде; чёрным показана нервная дуга. (Рисунок Вульфилы Гроненберг.)
Рабочие муравьи вида Odontomachus могут поймать любое живое существо на земном шаре – правда, только умещающееся между их мандибулами. Когда они охотятся, их челюсти открыты и зафиксированы в положении, в котором мощные приводящие мышцы могут быстро их захлопнуть. От основания каждой мандибулы вперёд отходят длинные чувствительные волоски. Во время охоты рабочие Odontomachus двигают усиками взад-вперёд перед головой. Когда органы обоняния на поверхности усиков чуют добычу или врага, муравей вскидывает голову вперёд, чтобы кончики волосков коснулись цели. В мандибулах содержится множество нервных клеток, реагирующих на давление на волоски. Их аксоны, отростки клеток, считаются самыми длинными среди аксонов как насекомых, так и позвоночных. Коллеги Хёлльдоблера обнаружили, что их размер позволяет им необычайно быстро проводить импульсы. Рефлекторная дуга, идущая от рецепторных клеток челюсти к мозгу и обратно к двигательным клеткам мышц мандибулы, занимает всего 8 миллисекунд – кратчайший срок, зарегистрированный на сегодняшний день у животных. Когда электрический разряд завершает дугу, а импульс достигает мышц, мандибулы закрываются за тысячную долю секунды, завершая полный цикл поведенческой реакции.
Мандибулы Odontomachus в основном заполнены гигантскими сенсорными клетками, окружёнными воздухом: это дает мандибулам лёгкость, помогающую им развивать такую ошеломительную скорость. Щёлкая челюстями, Odontomachus оглушают свою добычу или пронзают её зубцами мандибул, удерживая неподвижно, и в то же время подводят к жертве брюшко, чтобы впрыснуть яд. Удар мандибул достаточно силён, чтобы разрезать некоторых мягкотелых насекомых пополам.
Помимо этого, у супербыстрого захвата мандибул Odontomachus есть вторая, совершенно отдельная функция. Рабочие используют их как транспортное средство при атаке на захватчиков. Упираясь головами в твёрдую поверхность и защёлкивая мандибулы, муравьи катапультируются в воздух и приземляются на врагов. Когда Берт Хёлльдоблер дотронулся до муравейника крупного вида Odontomachus на дереве в коста-риканской Ла-Сельве, около двадцати рабочих муравьёв защёлкнули свои жвалы, пролетели по воздуху около 40 сантиметров, приземлившись на исследователя, и тут же начали жалить его[51]. Берту пришлось невольно отступить. Он моментально понял, как колонии этого вида защищают свои в целом уязвимые жилища, стены которых представляют собой всего лишь тонкий настил из сухих растений.
В тропических и тёплых регионах мира в изобилии встречаются и другие муравьи, чьи головы оснащены своеобразными силками. В ходе эволюции арсенал, похожий на арсенал Odontomachus, возникал неоднократно. Будучи студентом колледжа в 1940-х, Уилсон обратил внимание на одну из таких групп, Dacetini[52] – небольших муравьёв, известных тем, что они охотятся на ногохвосток. Многие распространённые в Алабаме виды, в том числе виды Strumigenys, Smithistruma и Trichoscapa[53], в то время оставались практически неисследованными. Уилсон решил найти всех дацетин, которых мог, – в лесах, полях, в центральных и южных частях штата. Он разместил колонии, в основном состоявшие из одной королевы и нескольких десятков рабочих, в искусственных муравейниках, которые сделал из гипсовых блоков. Конструкция представляла собой вариацию на тему искусственного муравейника, предложенного полувеком ранее французским энтомологом Шарлем Жане. Чтобы пристальнее наблюдать за дацетинами, Уилсон вырезал отверстия в одной половине верхнего пласта, создав небольшие камеры и соединив их галереями, как в настоящем муравейнике.
Рабочий муравей центральноамериканского вида Acanthognathus, обладающий челюстями-капканами; удивительно длинные и тонкие мандибулы он использует для ловли ногохвосток и других мелких быстрых насекомых.