Муравьи тоже устраивают войны. Да еще какие!

Зоолог Шон О’Доннелл о кочевых муравьях, их химическом оружии и схватках муравьев.

Войны муравьев – прямая агрессивная форма взаимодействия между муравьями из разных колоний. Муравьи вовлечены в конкуренцию друг с другом. К примеру, если одна из колоний присваивает себе источник еды, этот источник уже недоступен для других муравьев. Это – косвенная конкуренция. В контексте конкуренции муравьиные войны – форма конфликта, при которой муравьи напрямую вступают в схватки друг с другом. Интересно, что такие конфликты могут происходить как внутри одного вида, так и между видами.

Если рассматривать муравьев как общество, то есть два варианта вступления в так называемые войны. Один из них довольно близок к привычному для людей пониманию «войны», а именно схватки между колониями одного вида. Другой подразумевает взаимодействия между муравьями разных видов. И оба типа конфликтов интересны для биологии муравьев.

История исследований

О существовании муравьиных войн люди знали даже до того, как биологи всерьез заинтересовались этим феноменом. Например, о конфликтах между муравьями писал Чарльз Дарвин. Отсылки к успеху сообществ муравьев есть в Библии, так как люди интересовались наблюдениями этого феномена на протяжении тысяч лет. Отчасти муравьиные войны привлекали такое внимание, потому что столкновения между муравьями были драматичными и очевидными, но также потому, что муравьи – это такие же социальные существа, как и люди, поэтому сложно удержаться от проведения параллелей между нашими обществами. Интересно рассматривать историю этих сравнений как диалог: с одной стороны, интерес вызывал вопрос, может ли борьба между муравьями подкрепить уже существовавшие идеи или открыть новую сторону людских конфликтов; с другой – возможность применения по отношению к муравьям тех учений, которые мы разработали для понимания природы конфликтов среди муравьев.

Методы исследования

Муравьи – социальные насекомые. Как правило, в обществах насекомых колония действует как единое целое и в определенной степени сохраняет генетическую целостность. Другими словами, колонию скрепляет родственная структура, которая иногда бывает довольно запутанной. Внутри колонии вырабатывается способность выделять и узнавать каждого из ее членов. Муравьи склонны довольно просто делить мир на два класса: члены колонии и все остальные. Внутри колонии вырабатываются очень яркие отличительные черты, призванные объединять ее, по крайней мере, у большинства видов и при большинстве обстоятельств.

Муравьи часто сталкиваются с другими муравьями, особенно в тропиках. Недавнее исследование, проведенное в горах Аппалачи в США, показало, как плотно могут селиться муравьи. Исследователи собирали мертвых насекомых в лесу, оставляли их на земле и наблюдали за тем, сколько времени пройдет, прежде чем на пищу наткнется потенциальный хищник или консумент. Большинство этих кусочков еды находили муравьи, и им ни разу не потребовалось больше пары минут. В тех местах, где муравейники расположены ближе всего к земле, муравьи постоянно просматривают и патрулируют почву, практически не оставляя не тронутых в течение долгого времени участков.

Муравьи с большой вероятностью сталкиваются с членами других колоний и даже других видов. В местах обитания, занимаемых сразу многими видами, вероятность межвидового столкновения колоний крайне высока. Подобное взаимодействие происходит регулярно. Если колония понимает, что существует угроза потери ресурсов или территории со стороны как муравьев другого вида, так и муравьев из других колоний того же вида, за этой угрозой следует организованный агрессивный ответ, который иногда может вылиться в настоящее сражение.

Эволюция оружия муравьев

Муравьи – древние насекомые. Они существовали задолго до раскола суперконтинента Гондваны. Он произошел более ста миллионов лет назад, а муравьи появились задолго до этого. Разумеется, муравьи вступали в войны на протяжении многих десятков, если не сотен, миллионов лет. У муравьев есть ряд приспособлений, которые они могут применить во время схватки в качестве оружия. Можно предположить, что войны сыграли важную роль в их эволюции. Ученые, изучающие процесс их эволюции, рассказывают об изменении объекта агрессии по мере их развития. В далеком прошлом главными врагами ранних муравьев были позвоночные, такие крупные сухопутные животные, как динозавры, птицы и млекопитающие. Многие виды муравьев были оснащены очень мощным жалом. Они были хорошо приспособлены к нападению на человека, но их «оружие» не было очень эффективно в борьбе с другими насекомыми.

По мере того как муравьи эволюционировали и их виды становились более разнообразными, воздействие этих видов друг на друга становилось все более существенным. Это стало причиной того, что место главных врагов муравьев заняли другие муравьи. Казалось бы, это противоречит здравому смыслу, но некоторые виды муравьев утратили жало. Во многих случаях жало трансформировалось в систему подачи химических средств нападения, которые можно было с успехом использовать в борьбе против других муравьев. Это выглядит так, как будто муравьи намеренно отказались от возможности борьбы с позвоночными вроде нас в пользу способности нападать, отбиваться и выигрывать в противостоянии с другими муравьями.

Сейчас многие виды муравьев обладают особым арсеналом вооружения, который не очень эффективен в борьбе против млекопитающих, но хорошо работает против других муравьев. Источники и особенности этих химикатов – в какой части организма они образуются и какие химикаты используются – различаются у всех типов. У разных видов муравьев можно найти железы, которые используются во время муравьиных боев и располагаются буквально в любой части тела. Химические соединения тоже крайне разнообразны. Существовали эволюционно независимые источники этого оружия, которые развивались у разных видов муравьев. При этом можно понять, как по-разному они подходили к решению общей проблемы.

У муравьев есть множество видов вооружений. Обычно применяются укусы. Зачастую муравьи действуют слаженно: члены нападающей колонии могут удерживать членов другой колонии или же самостоятельно разрывать муравьев на кусочки, в то время как их сородичи задерживают врага. На самом деле муравьи очень гадкие. Существует по крайней мере один вид, в котором у рабочих муравьев в теле есть очень крупная железа. Когда эти муравьи сильно нервничают, они могут усилить давление на нее и буквально взорваться, забрызгивая все вокруг клейкой субстанцией. Другие муравьи также обладают разнообразными железами, расположенными иногда в голове, а иногда в брюшке и выделяющими токсичные вещества, которые сбивают их врагов. Таким образом, их конфликты включают методы, начинающиеся со схваток и заканчивающиеся химическим оружием, и это роднит их с людьми.

Make Love Not War

Есть интересный феномен, который почти наверняка связан с производимыми человеком изменениями естественной среды. Вторжения инвазивных видов неоднократно происходили по всему миру. Когда завезенный человеком вид получает возможность освоить новую среду, он может расплодиться до немыслимых масштабов, достигая беспрецедентной для его родной среды обитания плотности. Ареал распространения инвазивных видов муравьев может достигать огромных площадей – тысяч квадратных километров.

Почему эти вторжения достигают такого успеха? Преимущества биологии этих видов связаны с униколониальностью. Данный феномен заключается в потере у некоторых видов по тем или иным причинам способности различать границы колоний. В нормальных условиях каждая колония имеет свою химическую подпись, с помощью которой муравьи различают своих и чужих. Но многие инвазивные виды ее утратили. Внутри своего вида они ведут себя с другими особями так, словно те являются членами их собственной колонии.

Возможность избежать муравьиных войн внутри вида и стремление принимать членов других колоний в свою собственную позволили снизить количество затрат. Поэтому они смогли увеличить размер популяции и стать более успешными в конкурентной борьбе. Они сохраняют способность рассматривать представителей других видов как врагов или чужаков, но не проявляют внутривидовой агрессии. В результате практически одна колония муравьев распространяется на тысячи километров. Муравьи с одного ее края могут без всякой агрессии взаимодействовать с муравьями с другого. Этот эффект наблюдался неоднократно и является весьма удивительным. Виды, добившиеся успехов во вторжениях, не связаны близким родством, а происходят из разных подсемейств муравьев, что делает их очень разнообразными.

Это говорит нам о том, что кооперация – верный путь к успеху. Разумеется, многое зависит от уровня, на котором она выражена. Мы снова можем обратиться к сравнению между муравьями и человеческим обществом. Люди являются социальными животными: мы сотрудничаем, мы образуем союзы. Но колонии муравьев имеют такой уровень кооперации и интеграции, который практически недостижим для человека. Человек почти всегда отличается от муравья тем, что, даже существуя в семье или другой социальной группе, сохраняет значительную часть индивидуальной идентичности.

Мы всегда с большим волнением воспринимаем случаи самопожертвования и щедрости, и в конечном счете наша жизнь заключается в деликатном лавировании между эгоизмом и сотрудничеством. В этом смысле муравьи отличаются от нас. Внутри колонии эгоизм и индивидуальные интересы в большей степени перестали существовать. Муравьи продолжают вступать в конфликты между разными колониями, но интересно то, что отказавшиеся от барьеров колоний инвазивные виды, по видимости, достигают большего успеха.

Солдаты против кочевых муравьев

Солдаты – это особый тип муравьев, встречающийся в колониях некоторых видов. Они являются частью рабочей силы и специализируются на обороне. Не у всех видов муравьев есть солдаты, большинство ограничивается лишь одним типом рабочих особей. Но у остальных видов специализированные солдаты отличаются от простых рабочих увеличенными размерами тела и поведением. Если колонию атакуют, то именно солдаты принимают важнейшее участие в ее обороне.

Кочевые муравьи – это подсемейство муравьев, представители которого имеют несколько уникальных особенностей поведения. Они развили свои социальные навыки сильнее, чем любая другая группа социальных насекомых или даже любой другой вид известных нам животных. Кочевые муравьи интересны благодаря их особенности совершать все действия сообща. Любая деятельность осуществляется в тесном взаимодействии больших групп отдельных особей. Они не совершают единоличных независимых действий, а отдельно взятые работники никогда не ходят сами по себе.

Единственные члены колоний кочевых муравьев, которые способны действовать независимо, – это мужские особи. Время от времени они рождаются колонией для спаривания. У них есть крылья, и они время от времени покидают колонию, чтобы найти молодых женских особей. Любая другая деятельность в колониях кочевых муравьев производится группой, состоящей из членов одного гнезда. Среди них не существует отдельно взятых разведчиков или фуражиров – все делается путем массовой работы роя насекомых.

Можно подумать, что колония кочевых муравьев представляет собой неделимую единицу, почти как организм, как ложноножка амебы. Рейд кочевых муравьев можно представить как руку или ногу, никогда не теряющую связи с телом. И все, что они делают, происходит с высокой степенью координации и взаимодействия.

Кочевые муравьи дают отличный материал для исследования муравьиных войн. В этом они также немного отличаются от всех других муравьев. Для них мир разделяется на три категории: другие колонии того же вида, другие виды кочевых муравьев и другие животные, включая другие виды муравьев, не являющихся кочевыми. Их реакция на каждую из категорий совершенно различается. В целом кочевые муравьи не принимают участия в войнах с другими кочевыми муравьями. Однако одна из любимых жертв для кочевых муравьев – другие виды муравьев.

У кочевых муравьев есть два типа реакции на конфликты: игнорирование и избегание. Представьте процесс фуражирования кочевых муравьев: они высылают большую рейдовую группу, целый ковер муравьев-работников, проносящийся через лес. Иногда подобный рой приближается к рою представителей другого вида кочевых муравьев. В такой ситуации мы ожидаем увидеть захватывающую битву между двумя массами. Однако чаще всего они просто игнорируют друг друга: два огромных роя спокойно проходят сквозь друг друга. Вид этого явления удивителен.

Другой тип реакции встречается очень редко. Когда две колонии одного вида кочевых муравьев вступают в контакт, они очень быстро распознают, что встретились с членами другой группы. Но вместо того, чтобы начать битву, обе колонии отступают в противоположном друг от друга направлении. Они готовы преодолеть довольно большие расстояния, чтобы максимально отдалиться друг от друга, что может повлечь за собой даже сдвиг всей колонии. Таким образом, внутри своего вида кочевые муравьи показывают явное избегание, а представители разных видов просто игнорируют друг друга.

Когда кочевые муравьи сталкиваются с представителями другого, некочевого вида муравьев, происходит обратное: они начинают атаку и пытаются убить каждого муравья из этой колонии. Кочевые муравьи нападают на очень большие колонии других видов муравьев, рассматривая их как добычу. Разумеется, другие муравьи во многих случаях дают им отпор. Такие битвы могут оборачиваться большими потерями с обеих сторон. Войны между колониями кочевых муравьев и их жертвами – одни из самых впечатляющих и катастрофических сражений в природе. Чаще всего кочевые муравьи одерживают верх, но и они могут понести огромные потери в процессе битвы.

Кочевые муравьи способны рекрутировать большое число своих собратьев по гнезду, когда находят какой-либо ценный ресурс. Существуют доказательства наличия у них специального вещества для использования в таких случаях – рекрутирующего феромона. Это область для новых исследований кочевых муравьев и их химического инструментария. Было экспериментально обнаружено, что у них имеются функционально различные феромоны и химические сигналы для сообщения различной информации, но мы почти ничего не знаем об их конкретном химическом составе.

С точки зрения физических размеров кочевые муравьи не всегда большие. Существует множество других видов муравьев с намного более крупными размерами тела. Но успеха они достигают благодаря количеству. Их колонии огромны, а все действия совершаются в больших согласованных группах. Если вы сталкиваетесь с представителями колонии кочевых муравьев, то речь идет не об одном разведчике, а сразу о значительной части колонии. Одновременно появляется множество отдельных особей, с которыми придется бороться, и, в отличие от других муравьев, им не приходится ждать до завершения рекрутирования. Они взаимодействуют со всеми элементами среды как отдельная социальная единица.

Кочевые муравьи против муравьев-листорезов

Одна из разновидностей кочевых муравьев в тропических лесах Нового Света регулярно предпринимает попытки вторгнуться на территорию развитых колоний муравьев-листорезов. Кочевые муравьи и муравьи-листорезы – венцы муравьиной эволюции: они способны создавать обширные колонии, достигать высокого уровня социализации и участвовать в многогранном разделении труда. Когда кочевые муравьи нападают на высокоразвитые популяции муравьев-листорезов, солдаты обоих видов выстраиваются друг напротив друга и начинают катастрофические схватки, которые могут длиться днями, пока кочевые муравьи не прорывают линию обороны, добираются до гнезд листорезов и начинают разграблять их запасы.

Муравьи-листорезы строят огромные муравейники и основывают обширные колонии с многомиллионным населением. Муравьи-солдаты этого вида отличаются внушительными размерами: грузоподъемность муравья-солдата в сотни раз превышает аналогичный показатель у муравья-работника. Впрочем, солдаты не могут выполнять большое количество работы для колонии: они слишком массивны, их содержание дорого обходится популяции, а точное предназначение до сих пор не до конца разгадано биологами.

Тем не менее, когда биологи начали наблюдать регулярные нападения кочевых муравьев на колонии муравьев-листорезов, они заметили, как листорезы реагируют на эти вторжения. Тысячи огромных листорезов-солдат отправляются на передовую, где они должны попытаться отразить атаку кочевых муравьев. В большинстве случаев их усилия безуспешны, и в конечном счете кочевые муравьи все равно прорывают линию обороны. Однако можно предположить, что именно защита от кочевых муравьев является причиной существования листорезов-солдат. Это наблюдение подкрепляет теорию о том, что войны или схватки с другими муравьями представляют собой важный аспект муравьиной эволюции.

Если пристально взглянуть на то, как остальные муравьи отвечают на атаки кочевых муравьев, можно выделить широкий спектр реакций: некоторые виды муравьев пытаются отбиться, другие начинают паниковать, едва завидев первых солдат кочевых муравьев, и бросаются спасать гнездо. Обычно они эвакуируют потомство и пытаются отойти на как можно большее расстояние. Почувствовав себя в безопасности, они останавливаются и выжидают. После того как насытившиеся кочевые муравьи покидают разоренную колонию, жертвы нападения могут вернуться домой.

Современные исследования муравьев

В настоящее время интерес вызывают биологические особенности инвазивных видов муравьев. Ученые начали понимать, что информация о том, ввязывается ли та или иная колония в столкновения, помогает нам узнать больше о биологических вторжениях и их возможных негативных последствиях. Некоторые виды инвазивных муравьев вызывают экологические проблемы глобального масштаба – не только для людей, но и для подорванных экосистем мест их вторжения. Учитывая, что они стирают с лица земли исчезающие виды и своим поведением способствуют изменению структуры места обитания, они могут оказывать ужасный по своему масштабу эффект на экологию.

Они также представляют собой проблему для людей: эти муравьи забираются в еду, некоторые виды источают неприятный запах, вызывают заболевания. Понимание муравьиных войн может оказаться ключом к обнаружению черты, присущей инвазивным видам муравьев и провоцирующей в них подобное поведение. Вероятно, это открытие поможет нам выработать реакцию на муравьиные демарши или даже предсказывать, когда нечто подобное случится вновь. Поэтому на сегодняшний день проводится огромное количество исследований муравьиной агрессии и муравьиных войн, которые, как ожидается, позволят дать ответ на вопрос о биологических вторжениях.

Неплохой идеей было бы внимательнее присмотреться к видам животных, непосредственно извлекающих выгоду из муравьиных войн. В колониях многих подвидов муравьев живут представители других видов, получившие название мирмекофилов. Эти представители животного мира добывают пропитание в основном за счет муравьиной колонии. Обычно речь идет о паразитах, но их негативное воздействие на жизнь колонии, как правило, минимально. Мирмекофилы развивают в себе способность прятаться от муравьев. Принятый в колонии механизм распознавания соплеменников не распространяется на них, однако они каким-то образом обходят его. И виды, чья судьба связана с судьбой муравьиной колонии в эволюционном плане, демонстрируют живую заинтересованность исходом муравьиных войн. Другими словами, если колония разорена, им тоже приходится несладко. Однако на настоящий момент ученые не располагают сведениями о непосредственном участии мирмекофилов в сражениях, хотя идея неплохая.

Сейчас мы работаем по двум направлениям. Во-первых, мы исследуем эволюцию муравьиного мозга и пытаемся понять, каким образом нервная система реагирует на различные экологические условия, предопределяет ли она социальные роли и размеры тела муравьев. Во-вторых, мы заинтересованы в понимании того, как можно использовать кочевых муравьев для изучения колебаний температуры и, возможно, воздействия климатических изменений на генетику и психологию представителей животного мира. Мы считаем кочевых муравьев отличной моделью для исследования – отчасти потому, что представители подвидов кочевых муравьев, распространенных в тропиках, могут выдерживать широкий диапазон температур: идентичные подвиды в ходе исследований были подвергнуты воздействию очень высоких температур в низинных местностях и очень низких – в горах.

Открытые вопросы

Из шквала научных статей, появившихся в 2015 году, мы узнали, что структура муравьиного мозга в последнее время претерпела значительные изменения, в частности, в аспекте превращения вида из энтомофага в социальных существ. Это изменение теоретически подтверждает предположение, что, став социальным существом, представитель вида не нуждается в прежнем высоком уровне развития своего мозга и познавательной активности, поскольку теперь он может делиться информацией и интегрироваться с другими представителями своего подвида – почти так же, как если бы нейронные связи могли быть выведены на групповой уровень. Это открытие стало настоящим прорывом; необходимо проанализировать схожие тенденции у представителей других видов, чтобы понять, применимо ли это для всех представителей фауны. Это важно, поскольку, если взглянуть на представителей класса позвоночных – млекопитающих, птиц, рыб, большинство из них в основном демонстрирует прямо противоположную тенденцию. Другими словами, если ваш вид становится более социализированным, мозговая деятельность также возрастает; насекомые же демонстрируют прямо противоположную зависимость. Это направление исследований может таить в себе много захватывающих открытий.

Открытыми остаются вопросы о мегаколониях. Неизвестно, насколько глубока существующая в них интеграция. Возможно, все ограничивается локальным уровнем, и они обмениваются информацией только на небольших расстояниях. Интересно воображать глубоко интегрированные колонии, хотя маловероятно, что они способны обмениваться информацией на больших расстояниях. Хотя это неплохая идея для научно-фантастического романа.

Шон О'Доннэлл,

профессор,

Drexel University