Как у общественных насекомых образуются крупные колонии

У космополитов есть шанс попасть на трон

Каким образом у общественных насекомых образуются крупные колонии. Чаще всего просто из-за того, что самка-основательница откладывает много яиц. Однако бывает и так, что в одно большое сообщество объединяется несколько совершенно не родственных друг другу семей. Такой оригинальный способ укрупнения колонии недавно был открыт у примитивных термитов.

Фото:

В большинстве случаев колонии у общественных насекомых состоят из самки-основательницы и ее многочисленного потомства, то есть рабочих особей, а также "принцев" и "принцесс", которые обитают в семье до совершеннолетия. Иногда (например, у пчел и у термитов) там же живут и самцы, спаривающиеся с основательницей. У пчел их статус весьма невысок, и поэтому они постоянно вынуждены прятаться по углам, а вот у термитов особи мужского пола являются такими же полноценными "монархами", как и самки.

Тем не менее, следует заметить, что большая часть населения такой семьи — это дочери основательницы (а у термитов еще и сыновья — рабочими особями могут быть и бесплодные самцы). Поэтому способ увеличения числа жителей колонии чаще всего лишь один — отложить побольше яиц. Долгое время считалось, что он вообще является единственным, однако новые данные позволили энтомологам усомниться в этом.

Еще с 80-х годов прошлого века в самых разных лабораториях проводились эксперименты по совмещению двух различных семей общественных насекомых (пчел, ос, муравьев) в одном жилище. И следует заметить, что чаще всего результат был положительным — получалась вполне успешная гибридная колония, члены которой не проявляли друг к другу агрессии. Примерно тогда же отечественный мирмеколог А. Захаров и его коллеги выяснили, что такое "слияние" колоний часто происходит у муравьев рода Formica и в естественной среде. Получается, что можно образовать большую семью и путем слияния нескольких мелких.

И вот, руководствуясь полученными данными, не так давно ученые предложили новую теорию, согласно которой эусоциальность может появиться и при кооперации не родственных друг другу особей. И одним из примеров, подтверждающих данное предположение, является поведение сухо-древесных термитов (Kalotermitidae), которые, как и следует из их названия, обитают в засохшей древесине. У этих общественных насекомых еще нет жесткого разделения на касты, что дает повод говорить об их примитивности.

Для этих термитов кусочек сухого дерева служит и жильем, и пищей. Когда же он оказывается полностью съеден, то часть его обитателей просто погибает, а часть становится крылатыми и улетает искать новое жилище. Именно поэтому, в отличие от более высокоорганизованных видов термитов, у которых кастовая принадлежность предопределена генетически, развитие той или иной касты у этих термитов зависит от условий существования, а шанс стать репродуктивными особями есть у каждого члена колонии.

Так, каждая рабочая особь, являющаяся молодым самцом или самкой, в течение своей жизни имеет возможность превратиться либо в солдата, которых в колонии этого вида весьма немного, либо в репродуктивных особей. Причем это могут быть принц и принцесса, которые расселяются и образуют новые колонии, или царь и царица, которые останутся в родном жилище в том случае, если старые монархи погибнут. Следует заметить, что выбор "профессии" почти всегда определяется наличием пищи — например, если кусок дерева почти съеден его обитателями, рабочие становятся крылатыми и расселяются.

За поведением этих термитов уже много лет наблюдает немецкий энтомолог Юдит Корб, которая содержит колонии этих термитов у себя в лаборатории (особый курьез здесь заключается в том,чтовпереводе с немецкого слово "korb" означает "улей"). Так вот, согласно ее данным, для термитов, принадлежащих к виду Сryptotermes secundus, образование смешанных колоний является обычным делом. И вот, два года назад исследователь решила поставить интересный эксперимент, целью которого было выяснение выгоды от такой кооперации.

Наблюдения проводились как в лаборатории г-жи Корб, так и в Австралии в окрестностях города Дарвин — местах, которые являются исторической родиной С. secundus. В каждом эксперименте одну исходную семью разделяли на две колонии, которые сначала какое-то время содержались раздельно (чтобы члены каждой приобрели уникальных запах), а потом их заселяли в один кусок сухой древесины. Такое первичное разделение было сделано для того, чтобы исключить конфликт между неродственными особями.

В результате выяснилось, что в опытах в дикой природе из 14 пар таких колоний восемь объединилось, причем пять из объединений были мирными, а три — агрессивными (то есть союзу предшествовало сражение, после которого выжившие сливались в одну семью). Из семи же пар колоний, живших в лаборатории, в итоге объединились все, причем только в двух случаях объединение было агрессивным. Когда после этого Корб и ее коллеги сравнили население независимых и объединенных колоний, то обнаружили, что в последних появилось много новых репродуктивных особей. Причем больше всего их было в тех гибридных семьях, что объединились мирным путем.

Обобщив результаты экспериментов, авторы работы выяснили, что агрессивное объединение было более характерно для колоний меньшего размера. Ученые объяснили это тем, что, поскольку каждый представитель колонии имеет свой запах, и в маленьких колониях индивидуальная изменчивость запаха ниже, чем в больших колониях, то чем выше эта изменчивость, тем легче перепутать представителей своего и чужого гнезда при встрече особей из разных колоний. То есть в больших семьях нет такого уж четкого разделения на "своих" и "чужих" по запаху, поскольку особей так много, что не возможно запомнить, как пахнет каждый из них. Отсюда и более толерантное отношение к чужакам — а вдруг это сородич, запах которого мы просто не помним?

Смысл же объединения г-жа Корб видит в том, что в результате некоторые рабочие особи получают шанс стать царем или царицей. Их, правда, не много, однако союз колоний в первую очередь выгоден им. Поэтому такие "честолюбивые" особи активно способствуют установлению дружеских контактов с чужаками. И хотя большинство особей не получают никакой выгоды и могут даже проиграть, поскольку в случае агрессивного объединения рост колонии замедляется, тем не менее им приходится подчиняться "космополитам", поскольку объединение способствует повышению выживаемости колонии в целом (ведь чем больше репродуктивных пар, тем больше потомства и тем большую территорию может контролировать семья).

Итак, по крайней мере у термитов образование больших колоний может идти путем слияния не родственных семей, поскольку это приносит выгоду как всей колонии в целом, так и некоторым ее членам. Кстати, это весьма похоже на процесс слияния мелких фирм в одну большую компанию — непосредственную выгоду от этого получает лишь небольшое количество сотрудников, которые успевают занять в новой структуре руководящие должности. Большинство же не имеет никакого выигрыша, а часто вообще оказывается в проигрыше. Тем не менее, поскольку происходит объединение активов фирм и их рынков сбыта, то в целом можно сказать, что такое слияние повышает выживаемость компании…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"