аботают те же мышцы, что и при полете, только крылья не движутся, потому что и поднимающая, и опускающая крыло мышцы находятся в состоянии длительного тетанического сокращения и тянут в противоположных направлениях, пока обе не окажутся туго натянуты.
Поскольку на дрожь расходуются ценные запасы меда, пчелы прибегают к ней как можно реже. Вместо этого зимний клуб, во многом похожий на роевую гроздь, сперва начинает сберегать энергию. Когда температура снаружи, а затем и внутри улья понижается, пчелы собираются вместе и образуют все менее объемное и более плотное скопление.
Общий эффект регуляции температуры в клубе можно объяснить, если разделить пчел на тех, что находятся в его внешних слоях (в корке), и тех, что находятся в центре (в ядре). Чем ниже температура снаружи, тем сильнее корковые пчелы стремятся заползти внутрь клуба. Когда клуб сожмется до минимальных размеров, пчелы самого внешнего слоя корки могут втиснуть внутрь уже только переднюю часть туловища. Они затыкают все дырки, и тепло, которое вырабатывается благодаря метаболизму у пчел внутренних слоев, оказывается замкнуто в клубе. Конечно, часть тепла все же уходит за счет конвекции и теплопроводности, и какое-то время оно все еще в достаточной степени согревает корковых пчел. Но в конце концов корка остынет настолько, что пчелам в ней придется дрожать и использовать собственное тепло. И наоборот, если температура окружающей среды растет, перепад между температурой внутри и снаружи клуба уменьшается. Тогда уходит меньше тепла, и пчелы внутри нагреваются. Когда им становится слишком жарко, они выползают туда, где прохладнее, – на корку, и во всем клубе образуются полости и отверстия. За счет того, что пчелы бегут от жары, клуб расширяется, в нем везде возникают новые воздушные каналы и уходит еще больше тепла.
Для общей реакции, которая автоматически стабилизирует микроклимат клуба, не нужно центрального управления. Группы пчел с маткой и без нее ведут себя одинаково, значит, матка в центре клуба не испускает никаких химических сигналов, которые служили бы командой к терморегуляции. Пчелы также не передают сообщений из внешних слоев во внутренние и обратно: если в порядке эксперимента тонкой сеткой отделить пчел ядра от корковых, температура клуба не меняется. Иными словами, даже если не давать пчелам в ядре самостоятельно получать информацию о температуре вокруг клуба, температура ядра остается той же. Я также не обнаружил изменений в температуре пчелиного клуба, когда проигрывал записи жужжания, которое пчелы производят в ядре и в корке при высокой и при низкой температуре, помещая то в ядро, то в корку клуба маленький динамик. Кроме того, я перекачивал воздух из ядра в корку и наоборот и тоже не смог зарегистрировать никаких изменений. Очевидно, чтобы вызвать реакцию в колонии, пчелы в ядре и в корке клуба не передают друг другу информацию о локальной температуре. Вместо этого как высокую и сравнительно стабильную температуру ядра, так и более низкую и изменчивую температуру корки можно вполне убедительно объяснить реакциями отдельных пчел, которые регулируют температуру собственного тела. При этом суммарная реакция идет на пользу всем, позволяя экономить энергию.
Однако иногда семье требуется личная жертва отдельной особи, и, поскольку пчелы – общественные животные, а стерильные рабочие особи (все женского пола) производят потомство только косвенно, с помощью своих сестер (новых маток), соответствующее поведение закрепляется в эволюции. Самый очевидный случай, когда рабочие пчелы жертвуют собой, – это когда они нападают на разорителя гнезда и жалят его (при укусе зазубренное жало вместе с мешочком с ядом отделяется от туловища рабочей медоносной пчелы, и та вскоре погибает).
Есть и другие ситуации, когда рабочие пчелы жертвуют жизнью. При этом они погибают, не теряя части тела, а быстро замерзая насмерть. По крайней мере, такой вывод я сделал, наблюдая за своими ульями зимой 2000/01 года. Как часто бывает, когда исследуешь что-то достаточно сложное и интересное, сперва я пошел по ложному следу, но в итоге кое-что выяснил. Прямо как ЦРУ.
Во времена войны во Вьетнаме военные обнаружили на листве в джунглях загадочные желтые точки. Вскоре заподозрили, что так называемый желтый дождь – это новое химическое оружие, которое распыляет Вьетконг, а к расследованию вопроса привлекли ЦРУ. Но потом энтомологи выяснили, что таинственные пахучие желтые капельки… производят пчелы.
Желтые точки гораздо легче разглядеть на белом снегу, чем на листве в джунглях, и зимой в северных районах любой может увидеть их возле ульев. Также зимой можно увидеть, что пчелы при каждой оттепели вылетают из улья, и бытует убеждение, что они делают это «по большой нужде». Звучит не менее логично, чем желтый дождь. Но это не значит, что так и есть.
Когда около 40 000 физически активных медоносных пчел набиваются в маленькое пространство, снаружи которого смертельно холодно, и всю зиму усердно упражняются, чтобы не замерзнуть, у них, как и у медведя в зимней берлоге, возникает проблема гигиены. Но решение найти можно. Пчелы испражняются в улье не охотнее мишек, иными словами, никогда этого не делают. Разница в том, что, в отличие от медведя, зимой эти насекомые много едят, причем ту же пищу, перед которой не может устоять и он, то есть мед и пыльцу. Улей зимой всегда чист от испражнений (хотя может быть усыпан мертвыми телами), так что люди не видят здесь проблемы просто потому, что пчелы уже сами отлично ее решили. Но сколько насекомые могут терпеть? До весны? Что же, лучше смерть, чем дефекация? В январе 2001 года мне предоставилась редкая возможность сделать наблюдения, которые пролили бы свет на этот вопрос, потому что снег шел если не каждый день, то хотя бы каждую неделю и перемежался внезапными периодами солнечной погоды, когда температура поднималась до целых 2 °C.
В первый раз лютый мороз отпустил в конце первой недели января. В прогнозе по телевизору говорили о «январской оттепели». Было так тепло, что дети выходили поиграть в снегу и не вбегали в дом через две минуты, плача от холода. Хотя бы краткие вылазки стали совершать и другие условно теплокровные создания. Среди них были некоторые из моих пчел, а пчелы гораздо более уязвимы к холоду, чем дети, учитывая, насколько хуже их размеры позволяют удерживать тепло.
К этому времени пчелы находились в заточении в улье уже около двух месяцев. Надо полагать, жили они на меду, а это топливо дает сравнительно мало отходов. Но в меде есть небольшое количество примесей (например, аминокислот), из-за которых в кишечнике все же скапливаются отходы в виде мочевой кислоты. «Оттепель подоспела как раз вовремя, чтобы вылететь прочиститься», – подумал я.
При первых признаках потепления мои пчелы быстро стали вылетать, и некоторые из них оставляли на снегу желтые пятнышки. Оставались на снегу и тела: опасную экспедицию на улицу, чтобы опорожнить кишечник, перенесли не все, и снег перед моими тремя ульями под навесом сбоку от куриного загона усыпали 53 с виду мертвые пчелы.
В отличие от других местных северных насекомых, медоносные пчелы не могут пережить заморозку. Им нужно постоянно поддерживать температуру тела выше примерно 15 °C, чтобы оставаться активными (или способными ползать), а чтобы управлять крыловыми мышцами и развить достаточную мощность для подъема в воздух и горизонтального полета, температура мышц должна быть хотя бы 30 °C. В улье зимой многие пчелы испытывают падение температуры тела до 12–15 °C. Это нижний предел, при котором пчела способна ходить, и именно за эту низшую точку насекомые «борются» в корке клуба или роевой грозди, потому что при более низкой температуре тела они не могут двигаться. При температуре тела ниже примерно 12 °C пчела начинает терять физиологический контроль. Собственный метаболизм уже не позволяет ей снова разогреться дрожанием, и она не может заползти назад в общественный клуб, чтобы согреться за счет общего метаболизма колонии. Таким образом, если пчеле пришлось отделиться от семейного зимнего клуба, оказавшись снаружи улья, она погибает, как только температура вокруг нее (например, на снегу) окажется на 3–4° ниже нуля, а при температуре тела в –2 °C ее убьют образующиеся в теле кристаллы льда. Поэтому, вылетая по нужде при температуре около 0 °C, медоносная пчела не должна позволить себе сильно остыть, прежде чем вернется в тепло пчелиного клуба в улье.
Дрожь и/или метаболизм полета позволяют медоносной пчеле поддерживать лишь умеренную разницу между температурой тела и воздуха (около 15 °C), так что, вылетев из улья при 0 °C, пчела подвергается смертельной опасности. Трупики пчел, усыпавшие снег перед моими ульями, принадлежали насекомым, у которых температура тела сначала опустилась ниже 30 °C, а затем резко упала до смертельной, потому что пчелы больше не могли ее контролировать. Иными словами, эти особи утратили силы, упали на снег и затем остыли до –2 °C и ниже и заледенели.
Чувствуют ли пчелы себя так же, как и я, когда мне неохота выходить по ночам при отрицательной температуре из мэнского домика, чтобы дойти до удобств во дворе? А когда насекомые вылетают, стараются ли они сделать свои дела поскорее, ведь, помедлив даже минуту, они заигрывают со смертью? Может быть, пчела сначала как можно сильнее разогревается, чтобы быстрее летать и отсрочить неизбежный момент, когда она остынет до смертельно низкой температуры?
Поскольку тело у пчелы маленькое, она остывает за несколько секунд. Осторожность при вылете должна быть важным фактором естественного отбора, и разные популяции пчел демонстрируют разную ее степень. Так, ранее я обнаружил, что африканизированные медоносные пчелы (так называемые пчелы-убийцы) регулируют температуру тела с помощью дрожи не хуже наших чистокровных (европейских) пчел, но, когда колония африканизированных пчел попадает в северные широты, в ней возникает огромная смертность, потому что рабочие особи недостаточно воздержанны в вылетах из улья на холодный зимний воздух над опасным ледяным покровом снега, который в эволюции им не встречался. Африканизированные пчелы без опаски рвутся на холод, а вот северянки вылетают гораздо менее охотно. Однако я подумал, что мои пчелы делают это слишком рьяно даже для температуры 1–2 °C.