Евгения Васильева - Пчелы: Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах
Недавно с помощью прибора, чутко регистрирующего коротковолновые колебания, удалось услышать не воспринимаемые вообще человеческим слухом голоса различных пчелиных семей: и беззвучное пение массы пчел, слетевшихся на кормушку с медом, и призывные сигналы пчел, толкущихся у летка улья и на прилетной доске, и даже путевые сигналы, которые подает летящая пчела.
Начав изучение всех этих ультразвуков, производимых пчелами, исследователи пчелиной жизни вступили в область, где все еще неизвестно и где их ждут самые неожиданные открытия.
Чем подробнее изучается работа органов чувств пчелы, тем отчетливее встает перед нами причудливая картина мира, в котором живет рядом с нами это четырехкрылое создание. Все в этом мире неожиданно смещено, все отмечено фантастическим своеобразием.
Вкус пищи здесь может познаваться лапками. Восприятия обоняния и осязания переплетаются в рядом расположенных нервных клетках и сливаются, как доказывают некоторые исследователи, в одно незнакомое человеку обонятельно-осязательное «топохимическое» ощущение. Голоса и шумы, доходящие до нашего слуха, оказываются для пчелы беззвучными, хотя она слышит ультразвуки, которых человек не воспринимает. На свет одна пчела реагирует иначе, чем в массе подобных себе. Даже обычные краски неба и земли пчелы видят не такими, как люди. Само солнце светит им по-другому.
И все же люди успешно исследуют этот «нечеловеческий» мир, узнают о существовании того, о чем они не знали, чего они не слышат, чего не видят, чего не чувствуют.
Но природа никогда сама не раскрывает своих тайн.
Познание закономерностей живой природы часто требует огромных жертв, труда, терпения, настойчивости. Высокие подвиги ума, подлинные победы воли, рожденной благородным устремлением к точному знанию, живут в тысячах правильно поставленных экспериментов ученых, в тысячах успешно завершенных поисков исследователей. История науки знает множество опытов, поразительных по тонкости замысла и технике исполнения, строгих и отточенных мыслью, прекрасных и воодушевляющих, как истинные творения гениев. Вспомним хотя бы опыты К. Тимирязева, в которых изучалось значение разных частей спектра для процессов ассимиляции, протекающих в хлорофилле зеленого растения. Опыты физика П. Лебедева, взвесившего силу давления, производимого солнечным лучом. И. Павлова, который по числу капель желудочного сока, вытекающего из трубки, введенной во внутренние органы подопытного животного, регистрировал самые тонкие изменения состояния его нервной системы.
Эти подвиги ума, эта настойчивость необходимы не только в исследованиях, результаты которых озаряют светом обширные области фактов и явлений. Они необходимы и при решении маленьких, частных вопросов, выяснение которых представляет будни науки. Немало таких опытов пришлось проделать исследователям, например, при изучении летной деятельности пчел, при анализе различных устройств их летательного аппарата.
Что дает пчеле возможность летать?
Грудь ее, по размерам, значительно уступающая горошине, сверху и снизу охвачена хитиновыми полукольцами, которые покрывают сплетение мышц, приводящих в движение шесть ножек и четыре крыла.
Эти четыре крыла способны нести пчелу по воздуху со скоростью до шестидесяти пяти километров в час, то есть более километра в минуту. С полной нагрузкой пчела летит медленнее — километр минуты за три.
Прозрачные и отливающие перламутром перепончатые крылья пчелы расчерчены вдоль и вкось креплениями полых жилок. Они — каркас крыла. В спокойном состоянии крылья лежат от груди к брюшку в два слоя, параллельно продольной оси тела.
В полете пчелиное крыло делает за минуту больше двадцати пяти тысяч взмахов, за секунду — четыреста сорок.
При этом сами крылья пчелы полностью лишены мускулов. Закрепленные основаниями между спинным и брюшным полукольцами груди, крылья поднимаются и опускаются краями грудных полуколец, которые образуют здесь сильный рычаг.
Полукольца же приводятся в движение двумя группами мускулов: одни расположены вдоль груди, другие — вкось. Все мускулы крайне бедны нервами, сеть которых обычно в каждом органе тем гуще, чем интенсивнее он действует.
Непонятно стало, как же в этом случае могут с такой быстротой работать крылья, раз мускулы бедны нервами.
Чтобы разложить работу крыльев на отдельные движения, пришлось применить скоростную киносъемку «лупой времени» — аппаратом, производящим тысячу и больше снимков в секунду.
Когда заснятые такой «лупой» фотографии демонстрируются затем с обычной для кино скоростью — двадцать четыре кадра в секунду, движение воспроизводится замедленным во много десятков раз. Это и дало возможность увидеть на экране важные подробности техники полета.
Анализ снимков показал, что пчела, готовясь к летному старту, подвигает крылья вперед и прочно связывает передние и задние крылья в два треугольных воздушных весла, которые поднимаются почти под прямым углом к груди.
Скоростная съемка помогла увидеть, как расправленные крылья сразу начинают двигаться, описывая почти полный круг, едва не смыкаясь над спиной и опускаясь вниз, насколько это возможно, чтобы не ударяться о ножки.
Изучение движений крыльев сделало понятным, почему пчела, как геликоптер, с места поднимается в воздух.
Пчеле, работающей на цветках, такая способность совершенно необходима.
Зоологи-анатомы подробно описали и проанализировали механизм действия крыльев, мускульного двигателя и важных деталей той оснастки, которая обеспечивает маневренность летящей пчеле, способной на редкость быстро и круто менять силу и направление полета. Однако множество существенных подробностей остается все еще невыясненным и ждет исследования. Немало интересного расскажут эти исследования не только биологам, но, может быть, и специалистам по аэродинамике.
Напомним, что К. Циолковский в своих работах, посвященных вопросу о возможности осуществления полетов более простыми средствами, не раз напоминал о природных летательных аппаратах, в частности и о насекомых. Он писал: «Если аэропланы когда-нибудь заменятся орнитоптерами, то разумное устройство их потребует от нас еще более тщательного изучения полета птиц и насекомых». Этой же точки зрения придерживался, как известно, и один из величайших теоретиков воздухоплавания — Н. Жуковский.
Возвращаясь в улей, рабочая пчела на лету продолжает щеточками счищать с тела и ножей (правой — с левой стороны, левой — справа) пыльцу, которую она на лету же спрессовывает и укладывает в особые углубления на задних ножках. Округлые комочки пыльцы (обножка) висят по бокам пчелы наподобие настоящих корзиночек и в старых детских сказках пчела с обножкой часто изображалась заботливой хозяйкой, спешащей с рынка с двумя корзинками продуктов.
Приземляясь после полета, пчела совершает посадку на шесть точек. При ходьбе, неправильно называемой ползанием, она опирается на три точки, передвигая с каждым шагом две ножки с одной стороны тела и одну — с другой.
Сила, развиваемая пчелой при ходьбе, довольно велика: по шероховатой поверхности пчела способна тащить груз, в двадцать раз превышающий вес ее тела (лошадь, к примеру, везет обычно груз, равный ее собственному весу).
Коготки лапки, то есть последних члеников каждой из ножек, дают возможность пчеле легко двигаться по вертикальной поверхности, например, сотов или стебля растения, а подушечки между коготками, присасываясь к гладкой поверхности, позволяют быстро ходить даже по отвесно стоящему шлифованному стеклу или по потолку — вверх ногами.
Строение ножек у разных форм насекомых отличается, как известно, чрезвычайным разнообразием. Здесь можно видеть множество интереснейших ходильных и бегательных устройств, приспособленных для применения на горизонтальной плоскости, на наклонных и вертикальных поверхностях, а также для хождения и бега вверх ногами. Немало есть и ног, так сказать, специального назначения: прицепные ноги паразитов, прыгательные задние ноги некоторых прямокрылых и блошек, передние прыгательные ноги некоторых видов тлей, плавательные ноги водяных клопов и вертячек, поплавковые и рулящие ноги скользящих по поверхности воды клопов водомерок, опорные и гребные ноги живущих под водой плавунцов и гладышей, хватательные ноги хищных богомолов, роющие и копательные ноги медведок...
Во всем этом ряду собирательные ноги пчел занимают особое место.
Строение каждой пары ножек, форма каждого их членика, расположение и число щетинок и волосков на них говорит об орудийном характере этих органов.
Слово «организм», писал К. Тимирязев, включает понятие об орудии, а понятие об орудии предполагает понятие об употреблении, об отправлении, о служебном значении.
