Муравьиный бестиарий: эти насекомые поражают воображение ученых

Биологи Эдвард Уилсон (1929–2021) и Берт Хелльдоблер (р. 1936) посвятили всю жизнь изучению муравьев. Своими открытиями они поделились в книге «Путешествие к муравьям», которая недавно была издана на русском языке.

За сто миллионов лет истории муравьи продемонстрировали невероятные способности к адаптации. Некоторые формы поражают воображение: энтомологи, столкнувшиеся с ними «в поле», зачастую не могли представить себе такого даже в самых смелых фантазиях. Так сформировался наш собственный муравьиный бестиарий — истории о встретившихся нам видах муравьев, раздвинувших границы наших представлений об эволюции.

Идеальный охотник

Наша история начинается в 1942 году в Мобиле, штат Алабама, на бесхозном участке, соседнем с тем, где стоял дом семьи Уилсона. На краю заросшего травой участка росло фиговое дерево, на котором поздним летом появлялись съедобные плоды (Мобил находится близко к американским субтропикам).

Землю под деревом устилали обрубки бревен, битые бутылки и отвалившаяся черепица. Под ними Эд и искал муравьев. Ему только-только исполнилось тринадцать, и он вознамерился изучить все виды, которые ему удастся встретить. Он очень удивился, обнаружив вид муравьев, который кардинально отличался от всех, которые он когда-либо видел.

Муравьи были изящными, темно-коричневыми, среднего размера, очень быстрыми. У рабочих особей были странные тонкие мандибулы, которые могли открываться на целых 180 градусов. Когда гнездо потревожили, муравьи выбежали из него, широко раскрыв свои жвалы.

Эд пытался ухватить их пальцами, но муравьи тут же схлопывали мандибулы, как миниатюрные капканы, прокусывая его кожу острыми зубцами, а сразу за этим сгибали брюшко, выпуская в ранку порцию болезненного яда. Муравьи были настолько готовы к атаке, что многие из них захлопывали мандибулы прямо в воздухе, издавая щелчки.

Двойной «удар» удивил Эда. Он бросил попытки вырыть муравейник и захватить колонию. Позже он узнал, что найденный вид называется Odontomachus insularis и что Мобил — это крайняя северная точка его обитания. Odontomachus — это род, насчитывающий множество видов и обитающий в тропиках по всему миру.

Через пятьдесят лет Берт Хелльдоблер, изучая муравьев-хищников из подсемейства Ponerinae, начал подробное исследование Odontomachus bauri — вида, близкого тому, с которым повстречался Эд.

Он и его коллеги Вульфила Гроненберг и Юрген Тауц из Вюрцбургского университета были очарованы их скоростью и тем, с какой силой они захлопывают свои мандибулы. Удар настолько силен, что если кончики мандибул сталкиваются с твердой поверхностью, то муравей делает в воздухе сальто назад.

Длина мандибул Odontomachus составляет всего 1,8 мм, но их концы двигаются со скоростью 8,5 м/с. Если бы муравьи были людьми, это было бы то же самое, что удар кулаком со скоростью 3 км/с, то есть быстрее летящей пули.

Рабочие муравьи вида Odontomachus могут поймать любое живое существо на земном шаре — правда, только умещающееся между их мандибулами. Когда они охотятся, их челюсти открыты и зафиксированы в положении, в котором мощные приводящие мышцы могут быстро их захлопнуть.

Специалист по маскировке

В тропических и теплых регионах мира в изобилии встречаются и другие муравьи, чьи головы оснащены своеобразными силками. В ходе эволюции арсенал, похожий на арсенал Odontomachus, возникал неоднократно.

Будучи студентом колледжа в 1940-х, Уилсон обратил внимание на одну из таких групп, Dacetini — небольших муравьев, известных тем, что они охотятся на ногохвосток.

Среди представителей дацетин существуют два основных типа муравьев с челюстями-капканами. У одного удивительно длинные и тонкие мандибулы, которые муравей может открыть на 180 градусов и больше, как Odontomachus, а затем закрыть судорожным движением, насадив добычу на острые концевые зубцы. Муравьи очень много перемещаются во время охоты и преследуют насекомых относительно недолго, только сразу после обнаружения.

У муравьев второй группы челюсти короче, и открыть они их могут только на 60 градусов. Уилсон обнаружил, что короткожвалые дацетины — мастера маскировки. Как только охотник понимает, что рядом есть насекомое, он замирает в полусогнутом положении и надолго застывает в такой позе.

Оказавшись под удобным углом к добыче, охотник медленно поворачивает к ней голову. Затем он начинает ползти вперед, так медленно, что заметить это можно только при постоянном и внимательном наблюдении, отслеживая расположение его головы относительно крупиц почвы.

Прежде чем муравей займет позицию для удара, может пройти несколько минут. Если за время выслеживания добыча пошевелится, муравей снова замирает и ждет, когда можно будет возобновить движение вперед. Наконец он подбирается достаточно близко, чтобы тронуть жертву кончиками длинных чувствительных волосков, растущих у него на голове, и резко защелкнуть мандибулы.

Искусный повар

Челюсти муравьев — это функциональный эквивалент рук человека. Муравьи используют их, чтобы поднимать и перемещать частички почвы, еду и сородичей. Они также используют их как оружие, чтобы бороться с врагами и ловить добычу. Размер и форма челюстей дают ключ к пониманию того, какой образ жизни ведут муравьи и какую еду собирают их рабочие.

Из всех муравьев мира самые странные мандибулы не у Odontomachus или дацетин, но у видов рода Thaumatomyrmex из подсемейства Ponerinae. Головная капсула рабочего муравья у них короткая, почти шарообразная, а по бокам ее расположены большие выпуклые глаза. Огромные мандибулы тянутся вперед, образуя подобие корзины, где «прутьями» служат длинные тонкие зубцы, напоминающие зубцы вил.

Когда мандибулы в состоянии покоя плотно прижаты ко рту, кончики чрезвычайно длинных концевых зубцов выходят за заднюю границу головы, как пара рогов. Название Thaumatomyrmex довольно точное — оно означает «удивительный муравей».

Муравей и вправду удивительный. Как же он использует свои впечатляющие челюсти? Это челюсти-капканы или они выполняют какую-то другую, совершенно неожиданную роль? Годами исследователи муравьев размышляли о естественной истории Thaumatomyrmex — где они устраивают свои жилища и на кого они охотятся. К несчастью, представители рода относятся к одним из самых редких муравьев в мире.

За всю свою жизнь Уилсону удалось встретить лишь двух рабочих муравьев — одного на Кубе, другого в Мексике. Много лет он мечтал обнаружить их колонию и разгадать загадку изумительных челюстей. В 1987 году он провел неделю на полевой станции Ла-Сельва и на биостанции Организации тропических исследований на северо-западе Коста-Рики — в местности, где в прошлом удалось встретить нескольких представителей рода.

Всю неделю он только и делал, что ходил по тропинкам и по девственному лесу, смотря в землю и рассеянно пиная листья и упавшие ветки в поисках характерных черных блестящих рабочих муравьев с «корзинами» перед головами. И не обнаружил ни одного. Расстроившись, он опубликовал статью в мирмекологической рассылке Notes from Underground («Записки из подземелья»). Суть сводилась к следующему: «Может кто-нибудь выяснить, чем питается Thaumatomyrmex, чтобы я мог успокоиться?»

В течение года ответ на этот вопрос нашли трое молодых бразильских ученых — Карлос Роберто Ф. Брандао (Бето), Жоржи Л.М. Диниз и Мария-Элиза Томотаке. В разных районах Бразилии им встретились два рабочих муравья, которые несли мертвых кистевиков. Также им удалось обнаружить фрагмент колонии и затем пронаблюдать его в лаборатории. Рабочие муравьи принимали предложенных им кистевиков и отвергали другие виды добычи.

У многоножек (и кистевиков, в частности) по две пары ног на каждом сегменте тела. Иногда их называют тысяченожками. Большинство представителей — это длинные цилиндрические существа с твердыми обызвестленными экзоскелетами. Впрочем, кистевики отличаются от сородичей. Они относительно короткие, мягкотелые, покрыты длинными густыми волосками — можно сказать, что это дикобразы мира многоножек.

А Thaumatomyrmex — это охотники на дикобразов. Их невероятные мандибулы хорошо приспособлены к тому, чтобы преодолевать защиту кистевиков. Брандао с коллегами выяснили, что при встрече с многоножкой муравей загоняет острые зубцы на своих жвалах между щетинок в тело добычи, а затем тащит ее домой, в муравейник.

В муравейнике при помощи грубых волосков на подушечках передних лапок он «состригает» щетину с многоножки, как повар, ощипывающий курицу для супа. Потом муравей поедает многоножку, начиная с головы и заканчивая хвостом. Иногда он делится остатками со взрослыми соседями и личинками.

Мастер иллюзий

Еще одна недавно раскрытая тайна — естественная история больших темных муравьев рода Basiceros. Головы у их рабочих муравьев удлиненные, тела плотные и грубо слепленные, покрытые причудливыми волосками. Подобно Thaumatomyrmex с вилообразными челюстями, Basiceros широко распространены в лесах Центральной и Южной Америки, хотя до недавних пор мало кто видел их вживую. Об их истории почти ничего не было известно.

Редкость Basiceros оказывается иллюзией, потому что муравьи этого рода — мастера иллюзий. В 1985 году, собирая образцы в биологическом заповеднике Ла-Сельва, мы обнаружили, как можно относительно легко найти колонии местных видов. Мы выяснили, что Basiceros manni довольно широко распространены. Чтобы обнаружить их, нужно ориентироваться на белых личинок и куколок, которые хорошо выделяются на фоне гниющей древесины, где муравьи этого вида строят свои муравейники.

Рабочих муравьев и королев сложно найти, если только ищущий не знает, где именно они должны быть, и не смотрит туда пристально. Муравьи прекрасно скрыты от людских глаз и, вероятно, от хищников, например от птиц и ящериц.

Передвигаясь по земле, муравьи почти незаметны, а если они останавливаются, то и вовсе становятся практически невидимыми. Такой эффект возникает отчасти благодаря невероятной медлительности рабочих муравьев Basiceros manni.

Яркие модники

Прямой противоположностью невидимок дацетин и Basiceros являются муравьи, щеголяющие яркой окраской в свете солнца. Они подчиняются базовому правилу естественной истории, справедливому на суше и на море: если животное ярко окрашено и не проявляет к вашему присутствию интереса, оно с большой вероятностью ядовито или хорошо защищено челюстями или иглами.

В Австралии рыжих и черных муравьев-бульдогов длиной в сантиметр и более, с жалом, мощным, как у осы, можно заметить с расстояния 10 метров. В окрестностях своих муравейников они ведут себя бесстрашно и воинственно, и кроме того, у них отличное зрение. Рабочие некоторых видов буквально несутся навстречу непрошеным гостям огромными скачками.

Одни из наиболее ярких и беззаботных муравьев мира водятся на Кубе. Они относятся к роду Leptothorax (сейчас эти муравьи относятся к роду Temnothorax. — Прим. науч. ред.), а до недавнего времени их выделяли в отдельный род, Macromischa, названный так из-за их анатомических особенностей. На острове обитают десятки видов этого рода, большинство из которых больше нигде не водится.

Неуловимые притворщики

Завершим наш «бестиарий» самым редким или как минимум самым неуловимым из всех известных нам муравьев. В 1985 году Хелльдоблер осматривал поросль на опушке леса в Ла-Сельве, нашем любимом месте для проведения тропических исследований. Его заинтересовала маленькая кучка высохшей, похожей на тростник растительности на высоте груди в листве небольшого дерева, и он ткнул в нее пальцем. Оттуда высыпало более сотни рабочих нового вида, относящихся к роду Pheidole.

Муравьи бегали хаотичными петлями, удаляясь от муравейника. В такой реакции не было ничего необычного: муравьи зачастую кидаются защищать свой дом, но в этом случае рабочие были очень похожи на термитов рода Nasutitermes. Такие термиты в изобилии водятся на деревьях Ла-Сельвы и в других лесах Нового Света.

Pheidole, которых обнаружил Хелльдоблер, напоминали термитов лишь внешне, но сходство было убедительным. Сначала он подумал, что это и в самом деле термиты. Движения рабочих были практически идентичны движениям Nasutitermes.

Сходства добавляет и то, что расцветка солдат Pheidole свойственна только этому роду, но очень похожа на расцветку термитов. Если наша интерпретация верна, муравьи, позже получившие название Pheidole nasutoides — это первый случай, когда муравьи мимикрируют под термитов. Таким образом, они, вероятно, блефуют перед хищниками, которые обычно избегают тяжеловооруженных термитов.

_{Из книги Э. Уилсона и Б. Хелльдоблера «Путешествие к муравьям». М.: Бомбора, 2022.}