Феномен медоносной пчелы. Биология суперорганизма - Юрген Тауц
Рис. 3.8 Рабочие пчелы спят главным образом ночью, собравшись группами в тихих местах по краям сотов
Первая ситуация относится к пчелам в умеренных широтах, последняя – в тропиках. Независимо от характера окружающей пчел среды обнаружение и сбор ресурсов ставят перед ними ряд проблем. Ограниченное в пространстве появление цветков, время цветения которых непредсказуемо для пчел, могло бы значительно обострить конкуренцию среди пчелиных колоний в данном месте. Такую ситуацию создают цветущие тропические деревья, которые встречаются среди моря зеленых листьев, в иное время лишенного цветков; пчелы могут найти цветущее дерево на протяжении всего года, но то в одном, то в другом месте. Медоносные пчелы эволюционировали в таких условиях и в своей стратегии по сбору пищи сделали упор на оригинальную систему обмена информацией. Когда пчелы распространились из тропиков в умеренные широты, они пришли на новое место полностью подготовленными. Для успешной эксплуатации цветочных ресурсов пчелиная колония также выработала способность точно распределять по территории необходимое количество сборщиц, соотносимое с продуктивностью цветков на ней. Привлекательные и обильные источники посещаются часто, а менее продуктивные не игнорируются, но посещаются меньшими рабочими силами. Истощенные источники корма не посещаются совсем.
Рис. 3.9 Иногда можно увидеть пчелу-сборщицу, спящую на цветке в поле
Сколько и где?
Если бы людям нужно было оптимизировать процесс сбора урожая с учетом доступности нектара и пыльцы и распределять доступную рабочую силу соответствующим образом, их стратегия зависела бы от большого объема информации относительно производства этих ресурсов на местности. Кроме того, ситуация непрерывно меняется, поэтому совершенно необходимо было бы ее непрерывное обновление. К этому следует добавить обязательное представление о состоянии домашних хранилищ – ведь когда они полны, нужно собирать значительно меньше пищи.
Количество пчел, задействованных в роли сборщиц, меняется в широких пределах; они делятся на сборщиц пыльцы и нектара в различных соотношениях. На самом деле есть очень мало сборщиц (самое большее 15 %), занимающихся одновременно сбором и нектара и пыльцы (см. рис. 3.6). Большинство занятых работой медоносных пчел собирает либо нектар, либо пыльцу.
Ни одна отдельно взятая пчела в колонии не имеет представления о спросе и предложении и не берет на себя обязанностей по распределению рабочей силы. Однако по наблюдениям и экспериментам известно, что колония медоносных пчел оптимально распределяет силы своих сборщиц в поле. Как же это получается, когда ни одна из особей в колонии не имеет ни малейшего представления о ситуации в целом?
Рис. 3.10 Деятельность пчел по сбору пищи на протяжении всей их жизни можно измерить, прикрепляя к ним микрочип, как только они выведутся из куколок. Таким способом можно обнаружить различия между отдельными особями пчел и изучить факторы, которые влияют на их деятельность, связанную с поиском пищи
Ответ заключается в децентрализованном самоорганизующемся механизме распределения. «Децентрализованный» означает, что отсутствует центральная власть, которая «отдает приказы». «Самоорганизующийся» означает, что характер ввода в действие рабочих сил в целом вытекает из множества мелких контактов между особями. Эти мелкие контакты служат для обмена отдельными элементами информации о миллионах цветков на окружающей местности. Колония медоносных пчел раскидывает свою сеть на многие сотни квадратных километров, плетет частые петли там, где посещение заслуживает внимания, и позволяет петлям быть более редкими там, где мало что можно собрать. Пчелы-разведчики, обычно составляющие 5–20 % от числа вылетающих из колонии пчел, непрерывно ищут новые источники пищи и делятся открытиями с соседями по гнезду.
При более высокой потребности в корме усилия колонии по его сбору не регулируются увеличением интенсивности работы уже задействованных сборщиц. Интенсивность сбора пищи у различных особей пчел также не одинакова. Есть ленивые сборщицы, которые довольствуются в среднем одним-тремя вылетами в день. Есть и настоящие пчелы-трудоголики, которые показывают результат в десять или больше вылетов за пищей в день. Различные персональные особенности внешне одинаковых членов колонии открылись только после долгосрочных наблюдений за их поведением. Прикрепляя крошечный микрочип RFID (радиочастотной идентификации) к верхней части груди каждой пчелы колонии при ее рождении, можно отслеживать поведение каждой особи на протяжении всей ее жизни (рис. 3.10). В таких «прозрачных» колониях можно наблюдать отдельные пчелиные личности во всех их проявлениях (трудолюбивые, ленивые, мирные, агрессивные, теплолюбивые, любящие прохладу и т. д.). Различия между особями, однако, достаточно невелики, поэтому с таких позиций нельзя объяснить широкий динамический диапазон поведения, демонстрируемого колонией. Уплотнение сети маршрутов сборщиц в поле чаще всего является результатом усиления мобилизации дополнительных сборщиц, которые летят к выгодному источнику ресурсов. Присутствие бездействующих сборщиц и ввод их в работу в соответствии с потребностями – это и есть тот секрет, который позволяет колонии оптимальным образом эксплуатировать источник цветов на своей территории, несмотря на то что в ней нет «управляющего». Благодаря этому несколько сотен активных и успешных сборщиц способны вызвать мобилизацию третьей части всей колонии.
Рис. 3.11 Лишь немногие пчелы специализируются на сборе смолы с растений, а затем переносят этот прополис в улей на своих задних ногах
Совместная эволюция пчел и цветков привела к появлению отношений, отмеченных не взаимной щедростью, а скорее взаимной эксплуатацией. Это запустило спираль положительных обратных связей, давшую начало чудесному партнерству, в котором пчелы и цветы формировали друг друга, образуя столь тесную взаимосвязь, что пчелы оставляют другим насекомым мало возможностей для обслуживания цветов. Одна из очень немногих возможностей, доступных другим конкурентам, связана с температурой, при которой пчелы начинают искать корм. Медоносные пчелы способны летать, когда температура воздуха повышается примерно до 12 °C. Это обстоятельство открывает возможность беспрепятственного доступа к растениям для шмелей, которые способны летать при температуре около 7 °C и конкурируют с ними за одни и те же цветы.
Смола – третий и важный продукт растительного происхождения, который пчелы собирают и превращают в прополис для его использования снаружи и внутри гнезда. Лишь малая часть собранной смолы поступает с цветков, а больше с почек, плодов или листьев (рис. 3.11). Похоже, что у растений отсутствуют какие-либо специфические адаптации для удовлетворения этой потребности, но такой возможности не нужно исключать.
Способность собирать корм у каждой отдельной пчелы, как и у колонии в целом, зависит от ряда переменных факторов. Проще
