Мир общественных насекомых

Эффективность рабочих уменьшается не только потому, что они напрасно дублируют друг друга, есть и иные причины. Личинки в гнезде нередко сложены кучками. Это затрудняет нянькам доступ к тем, кто находится внизу, и уменьшает продуктивность их деятельности. Недаром муравьи стараются размещать личинок в камерах гнезда как можно более равномерно. Но далеко не всегда это у них получается. Вот почему система выращивания расплода у пчел и ос, при которой каждая личинка занимает отдельную ячейку, значительно рациональнее, чем у муравьев.

Вторая причина неэффективности рабочих связана с их численностью и распределением. Если муравьев в данном месте слишком много, то они мешают друг другу, затрудняют доступ к личинкам и коэффициент их полезного действия снижается. Так происходит не только при кормлении личинок, но и в иных случаях. Например, когда муравьи роют ход, количество выкапываемой в пересчете на одного рабочего почвы максимально при 3—5 работающих. При большем количестве землекопов их индивидуальная выработка намного уменьшается, поскольку они путаются под ногами друг у друга. Получается, что реальный вклад рабочих в общественное благосостояние зависит от очень многих факторов и далеко не всегда так высок, как можно было бы предполагать.

Рассмотрим еще один пример — строительство воскового сота медоносными пчелами. Если внимательно приглядеться к происходящему, то прежде всего бросается в глаза хаотичность, беспорядочность действий отдельных пчел. Вот строительница прилепила к краю сота кусочек воска, придала ему определенную форму и отошла в сторону. Другая пчела, появившаяся на этом месте, тут же оторвала кусочек и пристроила его неподалеку. То же самое совершается и вокруг: одни строят, другие ломают и переделывают на свой лад. Пчелы действуют в полном смысле слова наперекор друг другу. Но поскольку строят они все же больше, чем разрушают, сооружение постепенно увеличивается и вот — о чудо! — перед нами великолепно изготовленный, геометрически правильный сот. Очень похожую картину строительных работ можно увидеть в гнездах ос, шмелей, термитов — любых общественных насекомых. Как же возникает порядок из хаоса?

Прежде всего из уже сказанного ясно, что в колонии общественных насекомых нет какого-либо управляющего центра, механизма, регламентирующего деятельность каждого ее члена. Если регуляция и осуществляется, как, например, в случае репродуктивного контроля царицы, то она носит исключительно общий характер и не затрагивает конкретной деятельности отдельных насекомых. Коллективное поведение формируется путем суммирования действий множества индивидуумов, т. е. является стохастическим процессом. При этом отдельные насекомые могут действовать неправильно, нерационально, вхолостую и даже во вред коллективу. Но поскольку большинство прилагает усилия в определенном направлении, при усреднении возникает целесообразный результат. Следовательно, наблюдающийся порядок является исключительно статистическим. В этом и заключается феномен коллективного поведения общественных насекомых.

Хорошей его иллюстрацией служит прокладка пахучей тропы термитами или продвижение вперед фуражировочных колонн муравьев — жнецов и кочевников. По наблюдениям Т. Шнейрлы, перемещение фуражировочного скопления эцитонов определяется двумя процессами. Во-первых, муравьи стараются покинуть участки со слишком высокой плотностью особей. Поскольку сзади по тропам подходят все новые контингенты рабочих с бивуака, фуражиры в скоплении вынуждены постепенно перемещаться вперед. Во-вторых, как только муравьи, продвигаясь, освобождают хоть какое-то пространство, его тут же заполняют рабочие из соседних участков с повышенной плотностью; этот механизм обеспечивает непрерывность, связанность фуражировочного скопления. Его фронт продвигается вперед благодаря челночным движениям множества прокладывающих следы муравьев. Хотя траектории движения особей хаотичны, фуражировочное скопление перемещается как единое целое в определенном направлении.

Вероятно, одним из первых понял суть коллективного поведения общественных насекомых создатель кибернетики Н. Винер. Согласно его идее, колония общественных насекомых состоит из элементов (особей) с простым стереотипным поведением, а сложность ее коллективной деятельности определяется связями и взаимодействиями между элементами. Но от подобного понимания еще очень далеко до настоящего объяснения. Попытаемся хотя бы немного прояснить эту проблему.

Если внимательно понаблюдать за поведением отдельных пчел или муравьев внутри гнезда, хронометрируя их деятельность за длительный период, легко убедиться в том, что более половины, а нередко и свыше двух третей всего времени насекомые заняты «ничегонеделанием» — бродят без видимой цели по гнезду или пребывают в неподвижности, как бы «отдыхают». Эта картина не очень-то согласуется с тезисом о всепоглощающем трудолюбии общественных насекомых! Но свидетельствует ли она об их лености?