Феномен медоносной пчелы. Биология суперорганизма

Ячейки медоносных пчел, напротив, обладают совершенной формой. Медоносные пчелы ни в коем случае не являются более пунктуальными архитекторами, чем осы, но их созидательным усилиям помогает воск как «активный» строительный материал. Воск содержит более 300 различных химических компонентов. Когда они смешаны, это приводит к появлению вещества с физическими свойствами жидкости, даже если оно кажется твердым при пониженных температурах. Та же ситуация наблюдается у стекла – жидкости с точки зрения физики. Твердые вещества имеют строго определенную точку плавления; с другой стороны, стекло становится все более и более текучим по мере нагрева. То же справедливо и для воска. Однако изменения, которые происходят в воске с увеличением температуры, не постепенны. Тонкая внутренняя структура воска демонстрирует три основных состояния: высокоупорядоченное кристаллическое, в котором все молекулы выровнены строго параллельно друг другу, и его полную противоположность – аморфное, в котором полностью неупорядоченные молекулы вытянуты во всех направлениях. Между этими двумя крайностями преобладает псевдокристаллическое состояние, в котором можно найти и аморфные, и кристаллические состояния, соседствующие друг с другом. Теплый воск демонстрирует аморфную структуру. Изменение от кристаллической и псевдокристаллической структуры к аморфной протекает не постепенно, а в два шага, примерно при 25 и 40 °C (так называемые переходные температуры). Подвижность частиц воска относительно друг друга в этих точках перехода резко меняется, что выражено в виде изменения мягкости воска.

Рис. 7.10 Людей издавна очаровывали геометрически точные детали пчелиных сотов

Рис. 7.11 Свободно построенные соты свисают вертикально и расположены параллельно друг другу в дупле дерева

Рис. 7.12 Рецепторы гравитационных органов расположены на всех суставах ног и между головой, грудью и брюшком пчел. Они используют полученную от этих рецепторов информацию, чтобы в темном улье ориентировать соты вертикально

Рис. 7.13 Ширина улочки, или промежутка между соседними сотами, позволяет пчелам на противоположных сторонах расходиться друг с другом спиной к спине

Рис. 7.14 Осы строят свои гнезда из пульпы, которую делают из пережеванной древесины. По сравнению с геометрией сотов пчелиной колонии геометрия осиных сотов выглядит менее аккуратной – отсутствуют точные углы и резко выраженные грани

Эти физические свойства воска, а также способность медоносных пчел поднимать температуру тела до 43 °C и более, лежат в основе способности строить геометрически правильные соты. В 1637 году Р.-А. Ремнант без помощи совершенных технологий наблюдал это и удачно написал: «Жар пчел делает воск таким теплым и гибким, что они могут работать с ним и использовать его сразу же после сбора». Однако Ремнант делал свои выводы под влиянием одного из ложных представлений своего времени: считалось, что пчелы собирают воск с цветов.

Пчелы используют свое собственное тело как шаблон, когда начинают изготавливать стенки ячеек и строят вокруг себя цилиндрические трубы. Внутренние закрытые концы цилиндров – гладкие полусферы, и они остаются в таком виде на протяжении многих недель после их изготовления. Будучи изначально цилиндрическими, трубкообразные ячейки принимают свою типичную шестиугольную форму (рис. 7.15) только после того, как пчелы поднимают температуру воска до 37–40 °C (рис. 7.16). Участки строительства сотов, рассматриваемые с помощью тепловизора, горят от деятельности рабочих пчел, которые нагревают воск до тех пор, пока тонкие восковые стенки постепенно не начинают течь. В результате из-за внутренних механических напряжений стенок (то же самое можно наблюдать, когда соприкасаются два мыльных пузыря) оказывается, что общая стенка становится совершенно ровной. Таким образом, боковые стенки между плотно прижатыми друг к другу восковыми цилиндрами также вытягиваются в прямую линию, приобретают совершенно гладкую поверхность, толщину 0,07 мм и образуют угол относительно друг друга, составляющий точно 120°.

Рис. 7.15 Ячейки сотов изначально строятся в виде цилиндров и лишь спустя некоторое время принимают свою точную шестиугольную форму

Пчелы, у которых были ампутированы последние членики антенн, строят дефектные ячейки со стенками вдвое толще нормы, также покрытыми отверстиями. Органы чувств, которыми пчелы измеряют окружающую температуру, заключены внутри сегментов их антенн; большинство этих рецепторов расположено в последнем членике на кончиках антенн, меньше – в последующих члениках. Ампутация антенн лишает пчел множества сенсорных сигналов, делает их нечувствительными к температуре. На основании этого можно предположить, что покалеченные пчелы, также ответственные за нагрев воска, больше не в состоянии правильно измерять температуру.