Что мы с детства знаем о муравьях? Они — образец трудолюбия, маленькие силачи, способные переносить тяжести… А помните еще наивную примету: наступить на муравья — к дождю? Не знаю, насколько важную роль в изменении погоды играют эти насекомые, но в биосистеме Земли им отведено далеко не последнее место. Взглянуть хотя бы на цифры.

Муравьи обосновались на планете на 100 миллионов лет раньше человека. Сегодня число видов достигает 12 тысяч, а общая численность маленьких животных составляет 15-20% от биомассы Земли. Можно сказать, что планета окутана шевелящимся ковром из насекомых, которые неутомимо строят гигантские дома, охотятся, выводят и ухаживают за потомством.

Но в чем состоит истинная «видовая гениальность» муравьев? Об этом мы поговорили с д.б.н., профессором, заведующей лабораторией поведенческой экологии сообществ ИСиЭЖ СО РАН, заведующей кафедрой сравнительной психологии НГУ и автором книги «Animal Intelligence», опубликованной в Кембридже, Жанной Резниковой.

У муравьев, как у советских граждан, — «секса нет»

— Жанна Ильинична, скажите, насколько сложно устроена муравьиная семья? Много ли в ней ролей?

– Начнем с того, что муравьи принадлежат к перепончатокрылым, а у этого отряда насекомых весьма оригинальное определение пола. Перепончатокрылые гаплодиплоидны, то есть, самцы, развивающиеся из неоплодотворенных яиц, содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом, тогда как самки всегда диплоидны (двойной набор хромосом). При таком гапло-диплоидном механизме определения пола дочери получают от отца весь геном, а от матери — половину. Сестры оказываются при этом более близкими родственниками между собой, чем дочери по отношению к матери. По мнению известного эволюциониста Уильяма Гамильнона, которого называют «новым Дарвином», именно такое оригинальное определение пола позволило многим видам перепончатокрылых перейти к так называемому эусоциальному образу жизни, при котором размножаются только матери-основательницы, спаривающиеся с допущенными к телу самцами, а их дочери остаются в девушках и трудятся во благо своих же сестер.

Примерами такого сообщества могут служить и муравейник, и пчелиный улей. Гамильнон назвал это родственным альтруизмом: большинство членов социума отказываются от «права» размножаться во имя поддержки своих близких родственников.

«Эу» по-гречески означает «хороший», но насколько хороша жизнь рабочей лошадки, не знающей любви?

У многих видов муравьев семья устроена довольно просто: самка, которая на несколько мгновений встретилась с коротко живущим самцом, и несколько десятков рабочих — ее дочерей. У высокосоциальных видов семья может насчитывать миллионы рабочих особей, организующих свой труд на основе разделения функций между группами. Такое разделение ролей у эусоциальных животных называют полиэтизмом.

— Зависит ли разнообразие «профессий» муравьев от численности конкретной семьи, или набор ролей одинаков и для семьи в 200 особей, и в 2000?

– Размер семьи может варьировать у одного вида в определенных пределах. Например, у рыжих лесных муравьев он может вырасти до миллиона, у других видов предел ограничивается несколькими сотнями особей. В нашей лаборатории на примере разных видов было показано, что при росте семьи усложняется и ее социальная структура. Если в маленькой семье муравьи могут переключаться с одной работы на другую, то в большой появляется специализация и постоянное закрепление ролей за отдельными особями. Основные муравьиные профессии вот какие: пастухи, которые пасут зеленых коровок — тлей и забирают от них сладкие капли (экскременты — «падь»), транспортировщики, передающие падь в гнездо, охранники, охотники, а также няньки, которые внутри гнезда ухаживают за потомством. Муравьи, добывающие пищу вне гнезда, называются фуражирами, но и среди них есть много разных подразделений. Строительством же занимаются обычно все по очереди.

— Например, у самцов львов идет борьба за право обладать самками, иными словами, за позицию главы прайда, вожака. Существует ли подобного рода конкуренция у муравьев?

– Как мы уже поняли, у муравьев — как это раньше говорилось про советских граждан — «секса нет». Поэтому конкуренции за самок у рабочих муравьев быть не может — они сами суть неоплодотворенные самки. Есть иерархические отношения среди рабочих, есть и конкуренция за право находиться на определенном участке, возможно — конкуренция за более «престижную» работу, а также за право на отдых.

Способы самоутверждения у муравьев удивительно похожи на те, что мы наблюдаем у млекопитающих, скажем, у собак, даже позы похожи и действия в драках: наскоки, попытки приподняться выше противника, демонстративные проходы на высоких напряженных ногах, укусы. Если это спор между членами одной семьи, то в конце его победитель действует уже по-муравьиному: хватает побежденного за нижнечелюстные щупики и заставляет скорчиться, свернуться в «позу чемоданчика», как ее называют мирмекологи (специалисты по муравьям). И уносит с поля боя, может даже донести до самого муравейника и бросить туда, чтоб не мешал карьере и не появлялся на одном участке с победителем.

Что касается права на отдых, то со времен Эзопа нам представляют муравья как труженика, но на самом деле эти насекомые любят отдыхать. Стоит только заглянуть внутрь гнезда: они впадают в своеобразную нирвану — спят, слегка раскачиваясь на ногах.

— А что значит «более престижная профессия» для муравьев?

– Я не уверена, что понятие «престижной профессии» у нас и у муравьев совпадает. Но некоторые аналогии довольно красноречивы. Много лет назад мы с моим тогдашним аспирантом Вячеславом Харькивым проводили опыты с муравьями-рабовладельцами. Есть такие воинственные виды, которые с боем похищают личинки и коконы из семей других видов, а когда из них появляются муравьи, то они становятся рабами. Ничего не подозревая о своем происхождении, начинают работать на семью другого вида, а рабовладельцы таким образом экономят на затратах на выкармливание яиц и личинок младших возрастов. Так вот, рабы принадлежат к видам, которые в принципе пошустрее: у них лучше получается, например, быстро переносить личинок с места на место в случае опасности. Казалось бы, семье рабовладельцев выгодно оставить им эту работу. Однако они вырывают у них личинки из жвал и переносят их сами… престиж превыше пользы! Рабам остается доля строителей — в нашем обществе такая функция уважаема, а у муравьев, видимо, не очень.

Муравей выбирает профессию, или профессия — муравья?

— Но каким образом происходит разделение ролей внутри семьи? Ведь у них нет ни вожаков, ни руководителей?

– Существуют разные точки зрения. Некоторые ученые рассматривают семьи социальных насекомых как единый «сверхорганизм», в котором есть репродуктивная часть и распределение функций по «тканям». Только вместо тканей — строго закрепленные касты (самцы и самки, солдаты, крупные и мелкие рабочие). Однако наши многолетние исследования говорят о способности рабочих муравьев гибко изменять свое поведение и даже использовать интеллект в самостоятельном принятии решений.

В нашей лаборатории мы задались таким вопросом: муравей выбирает профессию или профессия выбирает муравья? На эту тему Иван Яковлев в 2011 году защитил диссертацию, которая вызвала большой интерес не только среди мирмекологов, но и специалистов, изучающих разных животных и даже человеческий социум. Мы разработали систему тестов, позволяющую многогранно характеризовать поведение муравьев и их реакции на разные стимулы. Оказалось, что в семье высоко социальных рыжих лесных муравьев профессиональная ориентация определяется психофизиологическими свойствами, заданными, по-видимому, и генетической программой, и, например, особенностями кормления на личиночной стадии. Основные характеристики, которые помогут муравью определиться с профессией, проявляются, когда муравей только начинает выходить из гнезда.

Ключевая характеристика — уровень агрессии по отношению к потенциальному врагу.

У будущих охранников и охотников она очень высокая, ведь они должны бросаться в бой, не рассуждая. А вот будущие пастухи осторожны: они уклоняются от столкновений и больше времени проводят в обследовании местности. Совсем недавно мы с Иваном Яковлевым и с сотрудницей Института им. Белозерского при МГУ Наталией Ацаркиной проникли в тайну поведения интеллектуальной элиты муравейника — профессиональной группы разведчиков. Их в семье очень мало, они должны беречь себя, поэтому они в меру трусоваты и все же достаточно предприимчивы, чтобы искать новые пути и новые источники пищи, а самое главное — они лучше остальных не только находят, но и запоминают дорогу.

— При этом муравьи — гениальные насекомые, как вам удалось доказать: у них есть собственный язык и считать они могут аж до 30?

– Да, мы с известным специалистом по теории информации и криптографии Борисом Рябко еще в 80-е годы открыли у высоко социальных видов муравьев символический язык, напоминающий «язык танцев» медоносных пчел и, видимо, превосходящий его по сложности. На примере муравьиной коммуникации мы предложили принципиально новый подход к изучению «языка» животных. Суть его в том, что мы не пытаемся расшифровать сигналы — это очень трудно, а для таких животных, как муравьи, — просто невозможно. Мы «просим» социальных животных передать сородичам сообщение с заранее заданным количеством информации.

Тест «Бинарное дерево»

Тест «Бинарное дерево»

В одном из вариантов муравьи-разведчики должны были передать фуражирам последовательность поворотов на пути к пище в лабиринте, который мы назвали «бинарное дерево». Каждый выбор «направо-налево» — один бит информации. Измеряя время, затраченное разведчиком на передачу сообщений, содержащих до шести битов информации, мы можем оценить скорость передачи и судить об интеллекте носителей коммуникации. Муравьи оказались способными улавливать закономерности предлагаемого им «текста» и использовать их для оптимизации сообщений. Так, они затрачивали почти вдвое меньше времени на передачу сообщения «пять раз налево», чем на передачу случайной последовательности.

Использование других лабиринтов, похожих на большие гребенки с зубцами позволило выяснить, что муравьи не только способны передавать сородичам, на какой по счету от начала ветке находится кормушка, но и — при определенных условиях задачи — прибавлять и отнимать небольшие числа. Это говорит не только об их «математических» способностях, но и о гибкости системы коммуникации.

— Насколько легко научное сообщество приняло новый подход к изучению коммуникации животных? И не шокировала ли ученых муравьиная гениальность?

– Надо сказать, что сами эксперименты заняли много лет, и еще немало лет ушло на то, чтобы научное сообщество дозрело до понимания и принятия наших результатов. Они были опубликованы во многих российских и международных научных журналах и обсуждались на многих международных конференциях, и все же до поры до времени их мало цитировали. Наконец, стали накапливаться публикации множества исследователей о способностях к абстрагированию и количественным оценкам у самых разных организмов — не только у наших ближайших родственников шимпанзе или у признанных умников-дельфинов, но и у наземных хищных млекопитающих, грызунов, птиц… Вот тогда наши муравьи наконец вписались в этот ряд, заняв в нем очень высокое место.

После того, как в 2011 году в журнале «Behavior» опубликовали нашу обобщающую статью о способности муравьев к счету, «Discovery», «Animal Planet» и другие научно-популярные издания на разных языках запестрели заголовками «Муравьи считают лучше пятиклассников!» или «Кто самый умный в животном царстве? Не муравей ли?». Нужно оговориться, что речь идет не о выдающемся уме муравьев, пусть и принадлежащих к высоко социальным «приматам» многотысячной армии разных видов, а об узком домене их интеллекта, связанном с коммуникацией.

То есть, если муравьи и гениальные насекомые, то их можно назвать «гениями общения».