Тайная жизнь муравьев

Муравьи — одни из самых многочисленных и известных насекомых. Они отличаются чрезвычайной сложной общественной организацией, биологией и поведением. В мире насчитывается 12 000 видов муравьев. Наряду со своими ближайшими родственниками, осами, эти насекомые входят в отряд Перепончатокрылых, но при этом настолько своеобразны, что выделяются в отдельное надсемейство…

Тело муравья разделено на три отдела: крупную голову, сравнительно небольшую грудь и объемистое брюшко. Лапки сравнительно тонкие, но они вооружены цепкими коготками. Отличительной особенностью этих насекомых является тонкий перехват между грудью и брюшком и различные железы, выделяющие пахучие вещества (у каждого вида свои), которые в известной степени заменяют этим насекомым язык.

С помощью пахучих меток муравьи сигнализируют об опасности, отличают своих от чужих, оповещают о начале сезона размножения, наличии корма и даже… о необходимости вынести мусор. У пахучих муравьев-древоточцев запах настолько сильный, что его без труда может ощутить человек, пахнут эти насекомые геранью.

Кроме того, железы могут выделять муравьиную кислоту или яд (у некоторых видов для этих целей есть маленькое жало). Впрочем, главным органом защиты у муравьев являются жвала. Они довольно большие, острые и способны защелкиваться с феноменальной скоростью — 120−230 км/час! Поэтому укус даже крохотного муравьишки очень чувствителен и способен отпугнуть сравнительно крупного хищника.

Головной мозг муравья — один из самых крупных в мире животных, однако представление о незаурядном уме этих существ сильно преувеличено. На самом деле муравьи не обладают высоким интеллектом, поскольку все их реакции носят исключительно врожденный характер. Но сложность и многообразие этих инстинктов не имеют аналогов в природе и действительно поражают воображение.

Как и у всех общественных насекомых, особи одного вида у муравьев разделены на три касты: самки, откладывающие яйца (королевы или матки), самцы и бесплодные самки (рабочие). Принадлежность к касте врожденная и не может быть изменена ни при каких обстоятельствах. Королевы по размерам самые крупные, в начале жизни они крылатые, но после брачного лета отгрызают себе крылья. Самцы самые мелкие в колонии, они также крылаты.

Рабочие муравьи всегда бескрылые, они крупнее самцов, но существенно мельче королевы. Только у самых примитивных видов все рабочие муравьи выглядят одинаково, но чаще всего внутри этой касты существуют свои морфологические разновидности. Такое деление обусловлено «профессиональной» специализацией рабочих муравьев. В целом окраска этих насекомых невзрачная: черная, рыжая, бурая. Самые крошечные муравьи-дацетины достигают длины всего 1 мм, а самые крупные виды, гигантская динопонера и гигантский кампонотус, — 3 см!

Муравьи населяют все континенты, климатические пояса и природные области. Их не найдешь только в приполярных областях и в центре обширных пустынь. В тропиках муравьи активны круглый год, в умеренной зоне они зимуют в оцепеневшем состоянии.

Практически везде плотность муравьиных поселений очень высока. Даже в умеренном поясе на нескольких квадратных километрах обитает несколько десятков видов этих насекомых, в сумме составляющих 10−20% биомассы.

В тропиках доля муравьев в общей биомассе живых существ может доходить до 30%, на 1 км² территории там может жить до 2 миллиардов муравьев! Такой успех объясняется сложной организацией муравьиных сообществ.

Крошечные колонии примитивных видов муравьев способны уместить свое гнездо в скорлупке ореха.

Все виды этих насекомых являются колониальными. У самых примитивных видов размер колонии может исчисляться несколькими десятками рабочих муравьев, а самые большие семьи могут включать до 22 миллионов особей. Большинство видов оседлы, они создают для жилья специальные гнезда — муравейники.

Обычно главная часть муравейника погружена в почву, где образует разветвленную систему ходов, иногда доходящих до глубины 4 м. Здесь находится королева, яйца и личинки. Вид наружной части муравейника может варьировать от простого отверстия в земле до громадной кучи из веточек и хвои.

Муравейники рыжих лесных муравьев (Formica rufa) — самые большие в мире, их высота может достигать 2 м!

Необычно смотрятся гнезда пещерных муравьев из Австралии. Они располагаются в земле, а вход в гнездо муравьи окружают довольно высоким барьером из сухих листьев и веточек.

Так называемые спиральные муравьи выстраивают вокруг входа настоящие лабиринты из засохшей глины.

Но самые удивительные муравьиные гнезда находятся над поверхностью. Красногрудые муравьи-древоточцы ведут себя как настоящие короеды. Они выгрызают ходы в трухлявой древесине и устраивают свои гнезда в стволах старых деревьев.

Родственные им пахучие муравьи-древоточцы не выгрызают ходы, а строят в дуплах гнезда из картона.

Наконец, остробрюхие муравьи сооружают в кронах настоящие гнезда из бумаги, похожие на осиные. Вершиной строительного искусства можно считать жилища муравьев-портных или муравьев-ткачей. Они создают гнезда из листьев деревьев, при делают это, не отрывая их от ветвей. В процессе строительства рабочие муравьи хватаются лапками за край одного листа, а жвалами удерживают край другого, их собратья в это время подносят к краям листьев собственные личинки, выделяющие клейкие нити.
Гнездо остробрюхих муравьев можно перепутать с грибом-трутовиком.

Некоторые виды муравьев не имеют постоянных гнезд и все время кочуют. Но движение колонны не может длиться вечно, насекомые вынуждены периодически останавливаться для размножения. В этом случае они создают временное гнездо из собственных тел. Множество муравьев сплетаются в ажурные сети, из которых формируется огромный шар. В самом его центре находится королева, откладывающая яйца.

Взаимоотношения муравьев в семье чрезвычайно сложны и разнообразны. Только у самых примитивных видов королева может выходить из гнезда и участвовать в сборе корма. В большинстве случаев матка занимается только откладкой яиц, а все остальные виды работ выполняют рабочие муравьи.

Однако это не значит, что эта каста находится в угнетенном положении. Ведь именно рабочие муравьи зачастую «решают» судьбу королевы: если она кладет мало яиц, ее могут заменить на более плодовитую матку, а неугодную убивают. В свою очередь благополучие королевы зависит от того, насколько обильно ее будут кормить, а значит и от числа рабочих особей. Если рабочие муравьи погибают, оставшаяся без ухода королева, яйца и личинки также гибнут. Поэтому молодая матка в первую очередь заботится о преумножении числа своих «подданных».

Некоторые виды наращивают число рабочих особей просто путем откладки яиц, а некоторые практикуют временный социальный паразитизм. Суть этого явления заключается в том, что молодая матка, еще не имеющая собственной «свиты», поселяется в гнезде… другого вида муравьев. Она обманывает их, выделяя привлекательный запах, в результате чего чужие рабочие начинают ее кормить и обслуживать.

По мере того, как королева откладывает яйца, из них выводятся ее собственные рабочие, которые со временем заменяют муравьев приютившего ее вида. Муравьи-амазонки и кровавые муравьи-рабовладельцы не довольствуются паразитизмом временным и переходят к паразитизму настоящему. Они регулярно совершают набеги на гнезда близких видов и воруют чужих куколок и яйца. Из этого расплода выводятся рабочие муравьи, до скончания века работающие на похитившую их семью.

У эпимирмы Ванделя паразитизм зашел так далеко, что собственных рабочих особей у этого вида никогда не бывает. Матка проникает в чужое гнездо и откладывает яйца, из которых выводятся только новые матки и самцы, а обслуживают ее чужие рабочие. В то же время муравьи-темнотораксы, часто выступающие в роли рабов, не сдаются без боя и убивают в отместку всех куколок поработивших их хозяев.

Профессиональные обязанности рабочих муравьев обусловлены потребностями вида. У всех видов муравьев молодые рабочие особи начинают свою «карьеру» в муравейнике с работы «няньками» и «сиделками»: они переносят яйца и куколок из одной камеры муравейника в другую, защищают их от расхищения, помогают новому поколению вылупиться. В их обязанности входят также работы по расширению ходов, чистке гнезда, удалению трупов умерших сородичей.

Со временем они начинают все дальше удаляться от гнезда и переходят к сбору корма. Интересно, что «карьерный рост» напрямую зависит от успехов первых походов. Особи, приносящие мало корма, так и остаются на всю жизнь няньками, а те, кто особенно удачлив в поисках пищи, в ранг фуражиров переходят очень быстро.

Профессия фуражира самая распространенная в муравьиной семье, но не единственная. Поскольку рабочие муравьи подвергаются нападениям хищников, а иногда и собственных собратьев, то для их защиты у многих видов есть рабочие-солдаты. Они крупнее обычных особей и вооружены мощными жвалами.

Поведение солдат различно: у кочующих муравьев они движутся в главе и по краям колонны; у муравьев-жнецов выстраиваются почетным караулом на обочине тропы, по которой следуют сборщики корма; у муравьев-листорезов солдаты едут на кусочках листьев, переносимых фуражирами и охраняют их от нападения сверху; у европейского пробкоголового муравья солдаты имеют тупо срезанную голову, которой они буквально затыкают ходы в муравейнике и впускают в него только особей, имеющих «свой» запах.

Среди муравьиных профессий есть и совсем экзотические. Например, австралийские медовые муравьи заготавливают пищу… в телах собственных сородичей! Для этого у них есть специальные рабочие особи, которые никогда не покидают гнезда. Всю жизнь они проводят, уцепившись лапками за потолок камеры, главной их обязанностью является поглощение корма, приносимого фуражирами.

От постоянной кормежки эти муравьи неимоверно раздуваются и становится огромными, если такая особь случайно сорвется с потолка ее брюшко лопается и она погибает. Когда возникает необходимость в пище, другие члены семьи приходят к этим «живым бочкам» и выпрашивают у них корм.

Вообще, способность кормить членов семьи характерна для всех видов муравьев, она называется трофаллаксис. Благодаря ей сытый муравей способен быстро передать часть накопленной энергии голодным и слабеющим особям, выживаемость семьи в целом при этом увеличивается.

Запах является главным маркером, определяющим поведение особи и отношение к ней собратьев. Муравья из чужого гнезда (даже если он принадлежит к тому же виду) в муравейник не впустят. По запаху муравьи определяют где и какой корм был найден, они следуют по пахучим меткам, оставленным счастливчиком, к источнику пищи. Именно поэтому часто можно видеть этих насекомых, движущихся цепочкой друг за другом.

Согласованные усилия позволяют муравьям переносить добычу и строительные материалы, во много раз превышающие их в размере. Раненный муравей также начинает выделять особые вещества, которые буквально призывают его собратьев прийти ему на помощь. Мертвые муравьи выделяют олеиновую кислоту, которая побуждает рабочих особей вынести труп из гнезда.

Помимо запаха могут использоваться контакты усиками, у некоторых видов стрекотание и постукивание брюшком. Таким образом, примитивные инстинкты в разных сочетаниях формируют очень сложные типы поведения.

Благодаря цепким лапкам муравьи с одинаковой легкостью передвигаются по горизонтальным и вертикальным поверхностям. Особенно быстро бегают муравьи-бегунки (муравьи-фаэтончики), обитающие в пустынях Африки. Стремительный бег помогает им заготавливать корма в полдень, не обжигаясь на раскаленной земле. Древесные муравьи могут планировать, меняя направление полета, некоторые виды способны прыгать и даже плавать.

Среди муравьев встречаются растительноядные, хищные и всеядные виды. Растительноядные муравьи-жнецы во время цветения злаков в пустынях и степях ударными темпами ведут заготовку семян, запасов которых им хватает на весь год.

Муравьи-древоточцы поедают мертвую древесину и камедь деревьев. Муравьи-листорезы с таким же старанием отгрызают кусочки листьев и уносят их в муравейник. Правда, сами листья они не едят, а только пережевывают и складируют эту влажную массу в подземных камерах. Там, в сырости и темноте на этом «силосе» начинают расти грибы, которые муравьи и поедают.

Всеядные виды собирают трупы умерших насекомых и сладкие выделения тлей. Муравьи настолько любят эти сахаристые выделения, что тщательным образом охраняют тлей и всячески заботятся о них: переносят на здоровые растения, прячут на ночь в муравейник, пасут и защищают от нападения хищников (например, божьих коровок).

Хищные и частично всеядные виды нападают на живых насекомых и их личинок. Особой беспощадностью славятся муравьи-кочевники, обитающие в Южной Америке. Это крупные и очень агрессивные насекомые, бесстрашно атакующие на своем пути все живое. Их укусы и многочисленность способны обратить в бегство и людей, и даже таких грозных зверей как ягуары.

Если бегство невозможно (например, животное привязано), то муравьи, кусая, доводят его до болевого шока и смерти, а затем общими усилиями съедают жертву. Ни одно животное в джунглях не пытается оказывать им сопротивление, а сразу убегает, завидев движущуюся колонну.

Все виды муравьев размножаются в строго определенное время 1−2 раза в год. Простейшим способом размножения является так называемое почкование. При этом в материнской колонии рождается молодая королева, которая переселяется с частью рабочих особей в отдельный муравейник. Но чаще муравьи совершают брачный лет, во время которого молодые самцы и самки поднимаются в небо. Здесь особи из разных муравейников перемешиваются друг с другом и образуют пары.

Молодые королевы с одним или несколькими самцами садятся на землю и начинают строить гнездо. Вскоре после оплодотворения самцы погибают, а самки откладывают яйца, из которых впоследствии вылупятся рабочие особи. До того момента, пока рабочие особи не начнут добывать корм, королева ничего не ест. Этот период иногда может длиться до года, а пережить голод самке помогают… крылья. После брачного полета она их отгрызает, а оставшаяся мускулатура растворяется в ее теле, высвободившиеся питательные вещества идут на формирование яиц и поддержание жизни матки.

У всех видов муравьев из оплодотворенных яиц рождаются самки (рабочие или молодые королевы), а из неоплодотворенных — самцы. Таким образом состав семьи саморегулируется: чем меньше самцов, тем выше вероятность их рождения.

Удивительное исключение представляет собой малый огненный муравей, у которого все происходит с точностью до наоборот. Из неоплотворенных яиц у него рождаются исключительно самки-королевы, из оплодотворенных — рабочие особи. В некоторых яйцах отцовские гены приводят к уничтожению материнских хромосом и тогда из них рождаются самцы. Таким образом самки этого вида всегда наследуют только материнские гены, а самцы — только отцовские, то есть оба пола размножаются по сути независимо друг от друга клонированием.

Несмотря на свой крошечный размер муравьи живут очень долго: рабочие особи — 1−3 года, а королевы — до 20 лет! И только возраст самцов обычно не превышает нескольких недель.

Естественных врагов у муравьев много. Взрослых особей поедают различные птицы, жабы, лягушки, ящерицы, землеройки, хищные осы, пауки. В поисках яиц и куколок муравейники могут разорять кабаны и медведи. Муравьеды, трубкозубы, ящерицы молохи, муравьиные львы питаются исключительно этими насекомыми.

При нападении на муравейник инстинкт побуждает муравьев не прятаться, а сообща нападать на врага. Таким образом колония выживает за счет гибели отдельных особей. У цилиндрических кампонотусов инстинкт самопожертвования настолько развит, что в случае атаки они буквально делают себе харакири. Из вспоротого брюшка изливается липкая жидкость, склеивающая врага.

Массовость муравьев привлекает не только хищников, но и всевозможных нахлебников-паразитов, желающих поживиться за чужой счет. В муравейниках обитают личинки бронзовок, особые виды сверчков и жуков, имитирующие запахом личинки муравьев. Взрослые муравьи кормят этих сожителей и даже перетаскивают в новое гнездо.

Не все сожители столь безобидны: жуки ломехузы опьяняют муравьев особой жидкостью и поедают муравьиные яйца и куколок. Некоторые живые организмы пользуются помощью муравьев, не причиняя им вреда. Это 250 видов мелких птиц, регулярно принимающих «ванны» в муравейниках. Распушив перья, пернатые позволяют муравьям выпускать в себя струйки муравьиной кислоты, которая дезинфицирует оперение.

Неоценимую услугу оказывают муравьи различным лесным цветам. Этим растениям трудно распространять свои семена, поскольку они маленькие, а ветра в лесу не бывает. Поэтому у пролески, фиалки, марьянника, копытня семена имеют крохотный сочный придаток, привлекающий муравьев. Сорвав семя, муравей тащит его в гнездо и лакомится сочным придатком, а само семя выбрасывает. Таким образом эти насекомые ежегодно растаскивают миллиарды семян по всему лесу.

В тропиках некоторые растения привлекают муравьев для защиты своих листьев от поедания другими насекомыми. Для этого они обеспечивают своих стражей бесплатным жильем. Например, африканские акации имеют полые шипы, а мирмекодия — толстые клубни со множеством ходов и полостей. В этих готовых муравейниках и поселяются их охранники.

Люди используют муравьев различным образом. В Мексике и Таиланде большие питательные яйца некоторых видов собирают и используют в кулинарии как заменитель икры. Крупных муравьев обжаривают, а хватких муравьев-ткачей применяют для наложения швов в полевых условиях. Для этого муравья подносят к краям раны и дают ему ухватиться за кожу, после чего тело отрывают, а голову оставляют. Жвалы муравья действуют как степлер, прочно сшивая края на несколько дней до полного рубцевания раны.

В средней полосе муравьев иногда привлекают для защиты лесов и садов, но нужно учитывать, что привычка этих насекомых разводить тлей может быть и вредной. В тропиках большой вред плантациям фруктов наносят муравьи-листорезы. Крайне опасны агрессивные огненные муравьи. Они при укусе выделяют в тело жертвы яд. Он хотя и не смертелен, но вызывает сильные болевые ощущения (словно ожог), а в ряде случаев — опасную аллергическую реакцию.

Укус Paraponera clavata, также широко известного как «муравей-пуля», считается наиболее болезненным. Жертвы этого хищного муравья утверждают, что ощущения близки к пулевому ранению, отсюда и второе название данного вида. Всепоглощающая боль может продолжаться, не ослабевая, вплоть до 24 часов.

Тогда как укус Paraponera clavata считается самым болезненным, укус муравья-бульдога скакуна может обернуться даже летальным исходом. К счастью, от него существует противоядие.

Самыми большими муравьями являются репродуктивные особи бродячих муравьев Рода Dorylus (монотипичного подсемейства Dorylinae), обитающие в Африке и тропической Азии и достигающие около 5 см в длину.

А из рабочих особей следует отметить 3 сантиметровых красавцев видов Camponotus gigas, Dinoponera gigantea, Paraponera clavata. Они обладают очень сильным жалом и ядом. За это получили название «муравей-пуля» или «муравей-24 [часа]", так как боль ощущается почти сутки. Сила укуса приравнивается к огнестрельному ранению.

У некоторых местных индейских племен (Satere-Mawe, Maue, Бразилия) эти муравьи используются в весьма болезненных обрядах инициации мальчиков к взрослой жизни (что приводит к временному параличу и даже почернению ужаленных пальцев).

Муравьи произошли от осообразных предков примерно в середине мелового периода то есть около 110 — 130 миллионов лет назад. Они такие же древние, как динозавры, но, в отличие от последних, муравьям удалось выжить.

Термитов часто ошибочно принимают за муравьев, но на самом деле они относятся к отряду Isoptera, который ближе к тараканам, чем к муравьям.

Некоторые научные исследования показывают, что в любой момент времени на Земле обитает около 10 квадриллионов муравьев. Считается, что эти насекомые составляют около 15−20% от общей земной биомассы животных, что превышает процент позвоночных.

Муравьи способны «порабощать» особей других видов, содержа их в плену и заставляя выполнять работу для колонии.

Известно, что муравьи могут поднимать и переносить предметы, вес которых превышает вес муравья в 50 раз. Однако недавние исследования предположили, что эта цифра может быть в сто раз больше, то есть муравей способен поднять объект в 5000 раз тяжелее него самого.

Тяжелая атлетика — не единственный спорт, в котором преуспели муравьи. Они могут развивать скорость до 20 сантиметров в секунду. Если бы человек мог бежать так же быстро, то его скорость составила бы 55 километров в час.

Муравьи имеют сложные фасеточные глаза, состоящие из многочисленных крошечных линз. Они могут хорошо замечать резкое движение, но не способны создать четкое изображение.

Муравьи, возможно, единственные существа (кроме млекопитающих), способные к взаимному обучению. Были зафиксированы случаи, когда опытных муравьи-собиратели вели своих «учеников» к недавно найденной пище. Последователи получали знания через ведущего их наставника. Лидер был даже чуток к прогрессу последователей и замедлял обучение, когда остальные отставали.

Помимо обыкновенных способов находить дорогу назад после поиска пищи, таких как визуальная ориентация или использование антенн, некоторые виды муравьев даже овладели использованием магнитного поля Земли для навигации.

Польза муравьев значительно превышает вред, который они способны нанести, поэтому у людей эти насекомые издавна пользовались любовью. Они являются образцом трудолюбия и взаимопомощи. В то же время ряду эндемичных видов угрожает исчезновение. Сейчас в Международную Красную книгу внесены 146 видов муравьев.