а), замазывая все щелочки, чтобы оптимальным образом поддерживать терморегуляцию в колонии.
Не все осы делают оболочку вокруг своих гнезд. Вообще говоря, оболочка возникла в процессе эволюции лишь у самых сложноорганизованных общественных ос, чьи колонии достигают больших размеров. Она присутствует у всех видов подсемейства Vespinae. Оболочка служит защитой от хищников, паразитов и патогенов, окружая колонию бумажным барьером. Основными врагами ос-веспин являются барсуки, мелкие куньи, медведи и крупные хищные птицы вроде ястребов, коршунов и орлов[199]: осиное гнездо, набитое богатыми белком личинками, – это соблазн, перед которым трудно устоять, а любой из этих грабителей, жаждущий добыть сочных осиных личинок, вполне способен разорвать бумажный барьер в клочья[200]. Конечно же, взрослые осы пытаются защищаться при помощи жал, но хищников, похоже, не пугают эти нападения. Их способны защитить толстая шкура, густой мех или оперение.
Зато оболочка хорошо справляется с мелкими нежелательными гостями. Как мой аспирант Тибо выяснил в главе 4, муравьи могут безжалостно опустошить осиное гнездо, – однако гнезда ос Polistes, которые исследовал Тибо, лишены наружной оболочки, что делает их потомство легкой добычей. Наличие оболочки обеспечивает осам-веспинам некоторую защиту от хищников мелкого размера вроде муравьев, а также от других мелких гнездовых паразитов, таких как личинки мухи-журчалки Volucella и других паразитоидов. Эти крошечные хищники и паразиты не способны преодолеть оболочку, поэтому им приходится пробираться в гнездо через единственный вход. Наличие одной узкой точки входа снижает шансы на то, что незваные гости проникнут в гнездо, а осам так легче обороняться и определять чужаков.
Однако все убедительные предположения относительно оболочки гнезда не получили научного обоснования. К сожалению (и как ни странно), сравнительные исследования на материале многих видов ос, давшие нам большое количество информации об их эволюции, экологии и общественной жизни, не обнаружили подтверждения тому, что оболочка возникла в ходе эволюции как защита от хищников и паразитов.
Одно любопытное альтернативное объяснение, как развились гнездовые оболочки, возвращает нас к понятию стигмергии от Грассе. Оболочка может служить инструкцией, помогающей строить соты: она однозначным образом показывает, где должно завершиться строительство, так что осы «знают», когда и где продолжать строить ячеи, а когда и где прекратить. Оболочка представляет собой динамичную структуру, которую осы расширяют по мере роста колонии. Благодаря тому, что оболочка выступает подсказкой, когда нужно продолжать строительство, а когда остановиться[201], гнездо возводится быстрее – она не дает построить ячейки в неправильном месте в неподходящее время и гарантирует, что соты не получатся слишком крупными или мелкими относительно всего гнезда.
Представьте себе, что вы строите дом в несколько этажей, но не располагаете никакими инструкциями относительно размеров каждого этажа. Без указаний о том, когда следует прекратить строительство, вы рискуете построить этажи слишком большими для такой площади, и тогда здание может стать неустойчивым, либо слишком маленькими, и тогда вы неэффективно используете доступное пространство. Эту теоретическую идею еще предстоит проверить на реальных осиных гнездах; если оболочка действительно обеспечивает инструкции, предписывающие, когда следует прекратить строительство, то эти правила должны быть достаточно гибкими, чтобы обновляться по мере роста гнезда.
Столь же интересно было бы выяснить, влияет ли на конструкцию оболочки внешняя среда, с которой она контактирует. Например, температура воздуха, по-видимому, оказывает влияние на то, как строят свои гнезда муравьи. Дело в том, что температура изменяет скорость испарения веществ, а это, соответственно, отражается на количестве содержащихся в воздухе феромонных сигналов, которые получают рабочие особи, выполняющие инструкции, когда и где строить. Моделирование строительного поведения муравьев-ботов показало, что изменение количества этих феромонов приводит к постройке муравьями-ботами гнезд с разной формой крыши. Крыши различной формы придают гнездам разные термические характеристики, и это гарантирует, что потомство внутри них будет содержаться при оптимальной температуре, в зависимости от условий окружающей среды за пределами гнезда. Если муравьи способны на это, то и осы, вероятно, тоже. Таким образом, бумажная оболочка осиного гнезда у вас на чердаке может скрывать и другие биологические секреты.
Вскрыв оболочку, вы увидите стопку выводковых сотов. В отличие от пчелиного улья эти соты обычно располагаются горизонтально, а выходы из ячей обращены в сторону земли. Один сот может состоять из сотен ячеек, каждая из которых служит колыбелью для развивающегося осиного малыша. Соты расположены один поверх другого, словно этажи многоэтажного дома, разделенные столбиками из уплотненной бумаги. Столбики должны быть прочными, потому что являются единственными связующими звеньями между сотами, а один сот, полный расплода, может весить несколько сотен граммов. Между сотами есть зазор шириной примерно 1 сантиметр, которого осам как раз достаточно, чтобы свободно передвигаться между ними. Как и в гнезде медоносных пчел, жизнь внутри гнезда общественных ос весьма оживленная: рабочие осы ухаживают за выводком, возвращаются с кормом и обмениваются секретной «социальной жидкостью». У медоносных пчел соты также служат «танцполом» для общения; если у ос также есть танец или нечто подобное, то он наверняка исполняется здесь.
Хороший инженер тщательно выбирает строительные материалы в соответствии с требованиями, предъявляемыми к различным частям постройки. Для создания своих гнезд медоносные пчелы выделяют только один вид воска, хотя они также используют в качестве дополнительной изоляции смолу, собранную с деревьев. В этом отношении осы-веспины превзошли пчел, потому что производят различные виды бумаги в зависимости от ее предполагаемого назначения в гнезде. Это разумно, учитывая крайне разнообразные функции конструкций внутри осиного гнезда и механические нагрузки на них.
Задача сотов – быть жилищем для потомства, но поскольку они располагаются как этажи многоэтажного дома, соединенные столбами, соты также выполняют структурную функцию и служат консольными балками для всего гнезда, подвергаясь воздействию сил как сжатия, так и растяжения. Им также приходится выдерживать напряжение, возникающее из-за того, что потомство давит на стенки ячей изнутри. Соответственно, бумага сотов должна быть очень тонкой и обладать высокой прочностью на растяжение.
Столбики же сделаны из гораздо более прочного и твердого материала, поскольку бумага в них сильнее спрессована и в ней меньше воздушных полостей. Иногда осы перерабатывают бумагу из куколочных крышечек и добавляют ее в материал столбиков, что, очевидно, придает им дополнительную прочность.
Бумага оболочки более грубая: она не такая плотная, но более толстая, чем бумага сотов или столбиков, хорошо удерживает воздух и теплоизолирует гнездо. Состав бумаги для оболочки гнезда варьирует у разных видов в зависимости от мест гнездования. У ос, которые гнездятся в дуплах деревьев или в земле[202] – таких, как обыкновенная оса Vespula vulgaris, – бумага оболочки гнезда, как правило, менее прочная, чем у видов, гнездо которых находится на воздухе и открыто всем хищникам и стихиям (например, у ос Dolichovespula).
Как же осы делают бумагу, способную удовлетворять потребностям в столь различных механических свойствах? Их секреты кроются в выборе сырья и методов обработки. Считается, что более грубая и менее прочная бумага для оболочки гнезда изготавливается главным образом из гниющей древесины. Для более прочной бумаги нужны волокна, добытые в источниках более высокого качества, например, таких, что хорошо выдерживают атмосферные воздействия, – вроде сарая. Если вы когда-нибудь пытались сделать бумагу своими руками, то знаете, что для этого требуется много воды и много растирания. Осы изготавливают ее почти так же, как и мы (на самом деле стоит перефразировать: это мы делаем бумагу так же, как осы, потому что скопировали их действия благодаря нашему наблюдательному другу Цай Луню).
Измельченные древесные волокна склеиваются благодаря процессу, известному как образование водородных связей, и мощные жвалы ос как раз прекрасно этому способствуют. Осы обрабатывают древесину и смешивают ее со слюной, что оказывает влияние на механические свойства конечного продукта. В слюне осы также могут быть особые ингредиенты, которые помогают сделать конечный продукт еще прочнее. При производстве бумаги, например как для этой книги, бумажную массу рафинируют – измельчают, чтобы повысить гибкость и связующую способность волокон – благодаря этому увеличивается площадь поверхности их соприкосновения и образуется больше связей между волокнами за счет капиллярных сил. В результате бумажное полотно получается более плотным и однородным. Осы тоже «рафинируют» бумагу, пережевывая сырье[203]: чем дольше его жуют, тем лучше сцепляются растительные волокна, следовательно, тем крепче и прочнее будет бумага.
Эволюция научила ос быть инженерами-конструкторами, архитекторами и материаловедами. В следующий раз, наткнувшись на гнездо общественных ос, вы будете знать, что это замечательное достижение инженерии, воплощенное в жизнь квалифицированными и педантичными рабочими.
Арис ерзает на стуле и задумчиво поигрывает кольцами на пальцах. Возможно, я слишком быстро вывалила на него слишком много логоса. Нелегко разобраться сразу в таком количестве новой информации. Мне до смерти любопытно, что сделает со всем этим его великий мозг. Мы ничего не упустили, Арис? Каким будет ваш следующий эксперимент? Он бросает задумчивый взгляд в окно и поджимает тонкие губы. Но лишь на миг, а потом он снова со мной. Он осушает бокал, с блеском в глазах трясет им передо мной и спрашивает, каким будет следующее блюдо.