В бой идут одни старики

Наталья Резник
Наталья Резник

У социальных насекомых существует разделение труда: в колонии есть королева и бесплодные няньки, уборщики, фуражиры и защитники. Особенность этого разделения заключается в том, что рабочая особь, попав в определенную касту, не остается в ней навеки, а последовательно выполняет разные типы работ, начиная с самых легких и безопасных обязанностей внутри гнезда и заканчивая изнурительной и рискованной фуражировкой. Такое разделение труда называется возрастным полиэтизмом. Колонии выгодно, когда молодые рабочие выполняют самые легкие задачи. Это позволяет им прожить как можно дольше. А с врагами бьются и от хищников уворачиваются насекомые, которые и так приближаются к концу жизни. Благодаря возрастному полиэтизму рабочие особи живут долго, и колония многочисленна. Большая семья собирает больше корма, ей легче защищаться и ухаживать за королевой и личинками.

Хорошо известен возрастной полиэтизм медоносных рабочих пчел, которые сначала трудятся в гнезде: чистят его и ухаживают за личинками, потом становятся сторожами, а под конец жизни отправляются собирать пыльцу.

Рис. 1. Гнездо дальневосточных термитов — это источенные изнутри бревна, соединенные между собой ходами [2]. Королевская камера, в которой самка откладывает яйца, находится в середине гнезда, и добраться до нее нелегко. Поэтому солдаты, обороняющие внешние границы, подвергаются большей опасности, чем королевская гвардия
Рис. 1. Гнездо дальневосточных термитов — это источенные изнутри бревна, соединенные между собой ходами [2]. Королевская камера, в которой самка откладывает яйца, находится в середине гнезда, и добраться до нее нелегко. Поэтому солдаты, обороняющие внешние границы, подвергаются большей опасности, чем королевская гвардия
Возрастное разделение труда исследовали и у южноамериканских термитов Neocapritermes taracua. С возрастом рабочие особи накапливают медьсодержащие белки. В случае опасности насекомое взрывается, и кристаллы белков реагируют с секретом слюнных желез, образуя токсичное вещество. Термит погибает, зато враг уничтожен. И количество белка, и способность взрываться прогрессируют с возрастом. Соответственно снижается способность насекомых собирать продовольствие. Эта особенность термитов когда-то наделала шума в СМИ [1].

Солдаты, обороняющие термитник, больше никем стать не могут — это терминальная стадия их «карьерного роста», что с точки зрения возрастного полиэтизма вполне объяснимо. Однако никто не рассматривал возрастное разделение труда внутри одной касты. Рабочие пчелы живут примерно месяц и за это время успевают сменить несколько специальностей. А термит рода Reticulitermes, став солдатом, живет не менее пяти лет, и его гибель в самом начале службы будет большой потерей для колонии.

Специалисты лаборатории экологии насекомых Киотского университета (Япония) под руководством профессора Кэндзи Мацууры (Kenji Matsuura) попытались выяснить, зависят ли возложенные на солдата задачи от его возраста [2]. Ученые работали с дальневосточными термитами Reticulitermes speratus. Колония этих термитов занимает несколько гнезд, соединенных подземными туннелями и надземными укрытиями (рис. 1). Гнезда разделены на камеры, и по внутренним ходам может пройти лишь одно насекомое. Двоим в них не разминуться.

Камера, в которой находится королева, спрятана под землю или в самый центр бревна. Такое устройство облегчает защиту гнезда. Королевскую камеру охраняют солдаты, гвардейцы ее величества, они всегда поблизости. Если враг пробьется в сердце гнезда, солдаты будут яростно сражаться. Среди термитов разных каст, находящихся неподалеку от королевской камеры, доля солдат достигает половины. Однако, чтобы добраться до королевы, неприятелю (обычно это хищные муравьи) надо сначала прорваться через внешние ходы, ведущие в гнездо. Для их защиты термиты используют другую тактику. Солдаты просто стоят в проходах, затыкая внешние отверстия собственной огромной головой. Если муравей пытается сунуться внутрь, солдат кусает его мощными челюстями, и агрессор отступает. Таких кусающих пробок нужно относительно немного, по одной на вход, поэтому численность солдат на внешних границах и вне гнезда составляет всего около 4% от численности рабочих.

Рис. 2. Модель гнездовой камеры Reticulitermes speratus, в которую пытается проникнуть хищный муравей [2]. Стрелки указывают на солдат
Рис. 2. Модель гнездовой камеры Reticulitermes speratus, в которую пытается проникнуть хищный муравей [2]. Стрелки указывают на солдат
Служба на границе опаснее, чем в гвардии, потому что столкновения с хищными муравьями происходят преимущественно у входов в гнездо. Японские исследователи предположили, что место службы солдата зависит от его возраста: ветераны должны быть на периферии, а новобранцы — в центре. Ученые работали с пятью колониями термитов, собранных в лесах вокруг Киото и Сиги. Новые солдаты появляются с июня по сентябрь. В конце апреля всех солдат из колонии удаляли, помечали масляными красками и помещали вместе с рабочими в опилки. С июня по июль в «демилитаризованных» группах объявились новые солдаты. Размерами они почти не отличались от старых. Когда кутикула новобранцев затвердела, исследователи начали эксперименты. Для этого из толстого картона изготовили экспериментальное гнездо с центральной камерой диаметром 15 мм и единственным входом (рис. 2). Сверху гнездо накрыли стеклом. В эту камеру посадили двух солдат и пять рабочих, чтобы было кого защищать. Спустя час, когда термиты привыкли к новому месту, исследователи определили положение солдат. Затем в чашку Петри, где лежало гнездо, запустили хищного муравья Brachyponera chinensis и в течение получаса наблюдали за взаимодействием насекомых.

Есть хищник поблизости или нет, вход в гнездо должен быть загорожен. Оказалось, что если посадить в гнездо двух солдат, ветерана и новобранца, то в отсутствие муравья старые солдаты занимают эту позицию у входа в два раза чаще молодых. Солдаты-первогодки остаются внутри камеры. А когда ко входу в гнездо приближается хищник, ветераны оказываются на страже примерно в четыре раза чаще новобранцев.

Такой результат нельзя объяснить различием физических возможностей молодых и старых солдат. Если в гнезде оказывались два новобранца, один из них непременно закрывал собой отверстие. Не было случая, чтобы вход оставался незащищенным, как в присутствии муравья, так и без него. Так что с ролью пробки термиты справляются в любом возрасте. Следовательно, распределение обязанностей на солдатской службе зависит от возраста термита и опасности задачи. Эти результаты подтверждает еще один эксперимент. Исследователи поставили в большой пластиковый ящик пять маленьких контейнеров с опилками, которые имитировали гнезда (рис. 3). В каждый контейнер посадили по две королевы, по два молодых и старых солдата, 10 личинок и 100 рабочих. В контейнерах были отверстия, так что термиты свободно могли перемещаться. Естественно, насекомые быстро освоились в опилках и понаделали там камер. Спустя месяц ученые проверили расположение солдат. Оказалось, что первогодки толпились в гнездах, преимущественно в камере по соседству с королевской, а ветераны патрулировали окрестности: часто выходили во внешний ящик и даже добирались до соседнего пустого, соединенного с первым узким проходом. В природе такие путешествия смертельно опасны.

Рис. 3. Молодые солдаты редко покидают гнездо и держатся поближе к королеве, ветераны уходят довольно далеко [2]
Рис. 3. Молодые солдаты редко покидают гнездо и держатся поближе к королеве, ветераны уходят довольно далеко [2]
Рабочие и солдаты термитов, хотя и не размножаются, имеют пол. Среди них поровну самок и самцов, которых легко различить по строению брюшка. Оказывается, если поместить в камеру двух разнополых ветеранов, отверстие чаще затыкает самка. У новобранцев такой закономерности не обнаружили. Возможно, дело в том, что почтенная самка крупнее и потому лучше подходит на роль затычки. Впрочем, исследователи отмечают, что адаптивное значение такого поведения пока неясно, и его еще предстоит изучать.

Наталья Резник

1. Šobotnıґk J. et al. Explosive backpacks in old termite workers // Science, 2012, 337, 436, doi: 10.1126/science.1219129.

2. Yanagihara S., Suehiro W., Mitaka Y., Matsuura K. Age-based soldier polyethism: old termite soldiers take more risks than young soldiers // Biol. Lett. 2018, 14: 20180025, doi: 10.1098/rsbl.2018.0025.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 См. также:

  • Сохранить опылителей13.03.2018 Сохранить опылителей Землю населяют более 600 видов хищных растений. Питаются они беспозвоночными, в том числе насекомыми; насекомые же их и опыляют. И возникает проблема: как своего благодетеля-опылителя не съесть? Практика показывает, что питание опылителями ни к чему хорошему не приводит.
  • Защита томата15.08.2017 Защита томата Когда на растение нападают травоядные насекомые, оно сопротивляется. В его арсенале есть разные химические средства, позволяющие отогнать вредителя, умерить его аппетиты или приманить хищников. Возможно, скоро растения начнут стравливать своих поедателей друг с другом. Такой метод защиты в естественных условиях пока не описан, однако в лаборатории о нем уже задумываются. Одно из эффективных средств защиты от травоядных насекомых — жасмоновая кислота. В «мирной жизни» это фитогормон, регулирующий образование семян, рост корней, развитие пыльцы и созревание плодов. Повреждение листьев тоже вызывает синтез жасмоновой кислоты, и тогда это соединение стимулирует образование защитных ферментов: полифено-локсидазы и ингибиторов […]
  • Через тернии к листьям01.08.2017 Через тернии к листьям Колючки нужны растению, чтобы его никто не ел. Под «никем» мы обычно подразумеваем млекопитающих, но, оказывается, колючки могут помешать и травоядным насекомым. В пасть гусенице они, разумеется, не впиваются, однако ощутимо затрудняют процесс питания. Впрочем, исследователи до недавнего времени не обращали особого внимания на колючки, их больше интересовали другие средства защиты: выделяемые растениями токсичные вещества, а также железистые и нежелезистые волоски. Несколько лет назад специалисты Пенсильванского университета под руководством профессора Эндрю Стефенсона (Andrew G. Stephenson) изучали механизмы устойчивости растений к травоядным […]
  • Зомби-гены обонятельных рецепторов04.07.2017 Зомби-гены обонятельных рецепторов Всякий геном содержит псевдогены — последовательности ДНК, бывшие когда-то полноценными генами и утратившие функциональность в результате мутаций. Недавно швейцарские ученые под руководством ассоциированного профессора Лозаннского университета Ричарда Бентона (Richard Benton) обнаружили, что псевдогены, несмотря на поломку, могут быть вполне функциональны. Авторы исследования предложили для них новое название — псевдопсевдогены.
Подписаться
Уведомление о
guest
3 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
2 года (лет) назад

Мне статья понравилась – живая, заставившая меня вспомнить последнюю страницу изумительной вещи Мориса Метерлинка — «Жизнь пчёл».
Странное ощущение – получается, социальная жизнь может защититься, сохранить себя только в окружении себе подобных по масштабу и возможностям. От нашей ей не защититься, можно только спрятаться или стать чем-то полезной — это настораживает и, заодно, подталкивает к разумной толерантности, терпимости – живи сам и дай жить другим. В России, особенно в Сибири – это бытовая ментальная особенность членов социума – от тебя стерпят любые чудачества, веру во что угодно – пока не станешь навязывать их силой. :)

Александра Левчун
2 года (лет) назад

Спасибо большое за статью!

Alex
Alex
2 года (лет) назад

«Адаптивного значения» может и вовсе не быть; кстати, обычно упускают из виду, что недостаточно просто его обнаружить, а надо ещё и доказать. Но гораздо интереснее внутренние механизмы поведения: имеет ли место разветвлённая жёсткая программа, или насекомыми управляют некие «тропизмы», типа честолюбия? Судя по тому, что я читал о муравьях, последнее не кажется совершенно невозможным.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: