Симбиоз между муравьями и равнокрылыми, а также гусеницами бабочек-голубянок (семейство Lycaenidae) которые тоже выделяют медвяную росу, — не просто любопытный факт из жизни насекомых. Он широко распространен по всему миру и представляют собой одно из важнейших звеньев пищевых цепей, связывающих наземные экосистемы. Его практическое значение для людей связано с тем, что тли — серьезные вредители сельскохозяйственных растений. Муравьям же этот симбиоз позволил освоить совершенно новое измерение наземной среды. Раньше они лишь на некоторое время поднимались к вечнозеленым кронам тропических лесов, а затем спускались в гнездо на земле или рядом с ней. Теперь же они могли постоянно жить высоко над землей. Во многих районах тропиков муравьи — самые многочисленные насекомые древесных крон.
Долгое время биологи ломали голову над тем, как таким большим количествам муравьев удается жить на деревьях? За счет чего поддерживаются такие большие популяции этих хищников? Казалось, что их положение на вершине трофической пирамиды нарушает один из основных экологических принципов. На грамм биомассы хищника должно приходиться несколько (если очень примерно, то десять) граммов биомассы потребляемых им травоядных — подумайте, например, сколько говядины съедают люди. Травоядным, в свою очередь, нужно еще больше растительной массы — подумайте, сколько травы съедает корова.
Когда, наконец, молодые биологи-авантюристы забрались на верхушки деревьев в тропическом лесу и понаблюдали за муравьями в их естественной среде обитания, они сделали поразительное открытие. Муравьи — лишь отчасти хищники. Отчасти они растительноядные. Точнее говоря, они опосредованно питаются растительной пищей. Переваривать ее самостоятельно, как это делают щитовки и гусеницы бабочек, они так и не научились. Это потребовало бы коренной перестройки пищеварительной системы. Зато они научились питаться экскрементами сосущих растения насекомых, численность которых в древесных кронах высока. Муравьи заботливо охраняют и контролируют скопления таких насекомых, формирующиеся в их гнездах и рядом с ними. Некоторых симбионтов держат в особых «муравьиных садах» — шарообразных массах эпифитных растений (например, орхидей, бромелиевых и геснериевых). Эти сады служат симбионтам одновременно и домом, и пастбищем.
Я сам изучал таких муравьев-садоводов в дождевых лесах Южной Америки и Новой Гвинеи — правда, признаюсь, на нижних ветках деревьев, чтобы не лазить высоко. Меня поражала их агрессивность. Стоило потревожить гнездо, как рабочие муравьи бросались на его защиту, кусая и забрызгивая ядовитой жидкостью все досягаемые для них части моего тела. Вероятно, самый свирепый муравей на свете — это Camponotus femoratus, небольшой муравей-древоточец, широко распространенный в южноамериканских тропических лесах. Кампонотусы, с которыми я имел дело, не позволили мне даже притронуться к их гнезду. Даже если я подкрадывался с подветренной стороны, они чуяли меня за два-три метра. Сотни рабочих высыпали на поверхность гнезда и кишели на поверхности живым ковром, испуская в мою сторону облака муравьиной кислоты. Если я не уходил, они спускались по растениям и подходили ближе... В общем, тем, кто сомневается в экологическом превосходстве муравьев, я советую забраться на дерево, где устроили себе гнездо Camponotus femoratus.
По свирепости с амазонским Camponotus femoratus могут сравниться только муравьи-портные рода Oecophylla, обитающие в экваториальной Африке и Азии. При строительстве гнезда живые цепочки рабочих муравьев-портных подтягивают листья и «сшивают» их шелковыми нитями, которые выделяют их личинки. Зрелая колония имеет в своем распоряжении сотни таких воздушных гнезд, развешанных на одном или нескольких деревьях. Сонмы бесстрашных защитников встречают непрошенных гостей укусами и струями муравьиной кислоты. Когда как-то раз из специальных контейнеров, в которых я держал колонию Oecophylla в Гарвардском университете, выбрались несколько рабочих особей, они забрались на мой письменный стол и, угрожающе щелкая челюстями, поднимали кончики брюшка, чтобы при первой возможности забрызгать меня муравьиной кислотой. Их жестокость в природе вошла в легенду. Говорят, что морские снайперы, сидевшие в засаде на деревьях на Соломоновых островах во время Второй мировой войны, боялись этих муравьев не меньше, чем японцев. Разумеется, это преувеличение, но оно воздает должное насекомым, господствующим на планете вместе с нами.
С годами ко мне пришло понимание одного принципа, имеющего непосредственное отношение к загадке происхождения муравьев и других общественных насекомых: чем сложнее устроено гнездо и чем больше сил и времени уходит на его постройку, тем яростнее защищают его муравьи. Чуть позже я покажу, как эта концепция увязывается с происхождением эусоциальности.
Примерно в тот же геологический период, когда многие муравьи налаживали сложные симбиотические отношения с тлями и другими насекомыми в древесных кронах, некоторые другие муравьи осваивали совершенно иные местообитания и источники пищи. Свое основное меню, состоявшее из убитых животных и падали, они дополнили семенами. Это новшество позволило не только увеличить число видов и плотность колоний в лесах, где муравьи жили и раньше, но и освоить новые местообитания — засушливые луга и пустыни.
Многие современные муравьи, питающиеся семенами, строят так называемые зернохранилища. Это явление иногда встречается и в лесах, но было неизвестно вплоть до XIX в., когда натуралисты стали изучать муравьев в засушливых районах Восточного Средиземноморья, Индии и запада Северной Америки. В подземных гнездах муравьев-жнецов они обнаружили особые камеры, заполненные семенами растущих неподалеку трав. Только тогда людям открылся буквальный смысл изречения царя Соломона: «Пойди к муравью, ленивец, посмотри на действия его, и будь мудрым. Нету него ни начальника, ни приставника, ни повелителя; но он заготовляет летом хлеб свой, собирает во время жатвы пищу свою».9
Как-то раз, будучи на Храмовой горе в Иерусалиме, я присел отдохнуть рядом с гнездом муравьев-жнецов одного из многочисленных в тех краях видов рода Messor. Глядя на то, как муравьи затаскивают зерна в норку, ведущую в подземные зернохранилища, я думал о том, что, вероятно, наблюдаю за тем же видом, что и Соломон, и, по-видимому, недалеко от тех мест, где заметил их он.
Три тысячелетия спустя далеко от Иудеи ученые обратились к изучению муравьев и других общественных насекомых в поисках мудрости иного рода. Хотя эти маленькие создания коренным образом отличаются от нас, их происхождение и эволюционная история могут пролить свет на наш собственный путь.
IV Движущие силы
эволюции
141 Научная загадка редкости общественного
14 | Научная загадка редкости
ОБЩЕСТВЕННОГО ОБРАЗА ЖИЗНИ |
Эусоциальность — то есть образ жизни, при котором представители нескольких поколений образуют группы, основанные на альтруистическом разделении труда, — была одним из важнейших новшеств в истории жизни на Земле. Благодаря ей появился сверхорганизм — новый уровень биологической сложности. По масштабу последствий данное явление сопоставимо с выходом водных животных на сушу и переходом насекомых и позвоночных к активному полету.
Тем не менее феномен эусоциальности таит в себе загадку, разгадать которую эволюционным биологам пока не удалось. Дело в том, что эусоциальность встречается очень редко. Если, например, одна популяция ос смогла дать начало муравьям, а одна популяция тараканообразных пожирателей древесины — термитам, и впоследствии эти насекомые оказались столь эволюционно успешны, то почему же тогда эусоциальность не возникала чаще? И почему требуется так много времени, чтобы она сложилась?
Благоприятных условий, казалось бы, было более чем достаточно. До появления муравьев, термитов и общественных пчел и ос насекомые пережили два интенсивных и продолжительных периода эволюции. Первый из них начался около 400 млн лет назад, во время девонского периода, и закончился спустя 150 млн лет, в конце пермского
РИС. 14-1. С середины до конца палеозойской эры (примерно 400-250 млн лет назад) на Земле процветало множество видов насекомых. Для примера на рисунке показано их разнообразие на древовидном папоротнике. Среди них были жуки и тараканы, а также представители полностью вымерших отрядов. Однако, насколько нам известно, ни одного социального вида среди них не было. (Источник: Conrad С. Labandeira, «Plant-insect associations from the fossil record», Geotimes 43(9]: 18-24 [1998]. Drawing by Mary Parrish.)
периода, когда величайшее вымирание всех времен стерло с лица Земли большинство видов растений и животных. Так закончился «век амфибий» — палеозой. На смену ему пришла мезозойская эра — век рептилий, царивших как на суше, так и на море.
