Феномен медоносной пчелы. Биология суперорганизма

Жизненно важные процессы в здоровом организме должны оставаться в равновесии. Для достижения этого необходимы механизмы, которые активно восстанавливают равновесие, если оно нарушено внешними или внутренними факторами. Значения, которые опускаются ниже заданного уровня, должны быть подняты, а если они слишком высоки, то снижены. Такие регулирующие процессы действуют посредством отрицательных обратных связей, которые соединяют различные компоненты системы с внешним миром и поддерживают гомеостаз. В биологическом организме вроде пчелиной колонии гомеостаз – это сохранение равновесного состояния путем саморегуляции. Термин «равновесие» может означать мир и покой. Однако равновесное состояние пчелиной колонии вовсе не «застывшее». Значения заданных уровней постоянно меняются и регулируются посредством непрерывной деятельности колонии – такую ситуацию два чилийских первопроходца, Франсиско Варела (1946–2001) и Умберто Матурана (р. 1928), описывают скорее как гомеодинамическую, чем как гомеостатическую.

Регулируемые биологические системы демонстрируют две основные особенности.

• Первая: целое – это больше чем простая сумма частей; у него появляются свойства, которые отсутствуют на уровне составных частей.

• Вторая: целое, в свою очередь, определяет поведение составляющих его частей.

Взаимосвязанное состояние целого и его частей – это один из фундаментальных принципов биологии организмов. Для лучшего понимания сложных явлений живых организмов, их функций и биологических целей следует предпринять попытку всеобъемлющих исследований для оценки взаимозависимости отдельных частей друг от друга и от единого целого. Медоносные пчелы особенно хороши для данного подхода, потому что эти две гипотезы о свойствах живых систем – целое больше, чем простая сумма частей, и целое влияет на свойства частей – отчетливо демонстрируются в колониях медоносных пчел.

Первая основная особенность

Колонии медоносных пчел – в высшей степени сложные системы, несущие возможности для существования множества петель обратной связи. В суперорганизме пчелиной колонии мы обнаруживаем гомеостаз на уровне жизнедеятельности отдельных пчел, а также общественный гомеостаз на уровне целой колонии. С точки зрения жизнедеятельности отдельно взятая пчела сбалансирована так же, как любое другое здоровое живое существо. Сбалансированные состояния в колонии достигаются только путем коллективных действий всех членов колонии. Здесь уместно вспомнить строительство сотов, управление климатом гнезда и гигиену. Способности и свойства, которые возникают только как коллективное усилие и недостижимы для отдельных особей, – это признак социофизиологии суперорганизма.

Вторая основная особенность

Социофизиология колонии оказывает существенное влияние на свойства отдельных пчел, как в случае «разведения» отличительных признаков отдельных пчел (см. главу 8) или постройки сотов (см. главу 7).

Все оказывается связанным со всем остальным, что делает выделение и изучение отдельных систем регулирования очень трудным делом.

Поддержание температуры расплодного гнезда – хороший пример систем регулирования в суперорганизме пчелиной колонии.

Не слишком тепло, не слишком холодно

Под управлением мы подразумеваем исправление (в любом направлении) отклонений системы от заданного значения. У пчел были выявлены соответствующие инструменты для регулирования температуры (регуляторный механизм): доставка влаги и вентиляция для снижения температуры и выделение тепла летательными мышцами для ее повышения. Тепло, вырабатываемое пчелами, эффективнее всего передается куколкам из ячеек внутри расплодных сотов.

Здесь также играет свою роль архитектура расплодного гнезда – оно устроено особым способом, гарантирующим нахождение расплода в постоянных и энергетически оптимальных условиях. Для любой окружающей температуры на участках с запечатанным расплодом складывается оптимальная плотность незанятых ячеек, используемых для нагрева изнутри (рис. 10.1). Если оставлено слишком большое или же недостаточное количество доступных пустых ячеек, эффективность обогрева снижается. Доля незанятых ячеек в расплодных гнездах здоровых пчелиных колоний составляет 5–10 %. Количество пустых ячеек, которые находятся между запечатанными куколочными ячейками, может также изменяться в зависимости от средней окружающей температуры. Действие неблагоприятных условий, которые сами по себе не участвовали бы в регулировании климата гнезда, может привести к тому, что в запечатанной части оказывается пустыми до 20 % расплодных ячеек. Например, высокая частота появления диплоидных трутневых личинок (см. главу 9), которые уничтожаются рабочими пчелами и удаляются из ячеек, может привести к тому, что расплодное гнездо будет иметь весьма «дырявый» вид.