Мир общественных насекомых

Какие же компоненты молочка детерминируют касту? Этот вопрос изучали в десятках лабораторий всего мира. Установлено, в частности, что в царском молочке содержится около 12% сахаров, а в рабочем — только 4%; кроме того, в рабочем молочке меньше различных биологически активных веществ. Сейчас существует до десяти гипотез, связывающих детерминацию касты с теми или иными компонентами молочка, но ни одна из них пока не подкреплена убедительными экспериментальными доказательствами. Одна из наиболее обоснованных гипотез утверждает, что все дело в сахарах: сладкое маточное молочко стимулирует личинку к поглощению все увеличивающихся порций пищи, и поэтому она быстро растет и становится маткой. Будущие исследования покажут, так ли это.

Процессы детерминации каст у муравьев сложны и чрезвычайно многообразны, но подробно изучены лишь у некоторых видов. У большинства видов, обитающих в условиях умеренного климата, крылатые развиваются из самых крупных личинок, перезимовавших в муравейнике.

Лучше всего исследована детерминация каст у муравьев рода мирмика известным английским мирмекологом М. В. Брайеном. Для того чтобы крупная личинка мирмики могла стать крылатой самкой, она должна обязательно подвергнуться зимнему охлаждению. Поэтому-то из летних личинок никогда не получается самок. Но к тому же в самку способны развиться только самые крупные перезимовавшие личинки при условии обильного кормления. Более мелкие не станут самками, сколько им пищи не давать. Значит, они необратимо детерминированы в рабочих. Если крупную личинку муравьи будут кормить недостаточно, то рост ее замедлится и она преждевременно окуклится. При этом некоторые органы — крылья, глазки, яичники — не успевают достигнуть нормального развития и отсутствуют у взрослого насекомого или недоразвиты. Следовательно, преждевременное окукливание приводит к появлению рабочего муравья. Если в гнезде мало муравьев или пищи не хватает по другим причинам, то все личинки развиваются в рабочих.

Поэтому только в достаточно крупных колониях мирмик появляются крылатые самки. Самцы мельче, не требуют такого-обильного питания, и их можно найти в колониях поменьше.

Но не только кормление участвует в детерминации каст. Огромнейшее влияние на этот процесс оказывает присутствие царицы. Если весной в группе рабочих с личинками нет царицы, то муравьи сосредоточиваются на наиболее крупных личинках и обильно их кормят, выращивая таким образом много крылатых самок. А на мелких личинок они совсем не обращают внимания и почти не кормят. Лишь когда личинки крылатых окуклятся, очередь дойдет и до мелких личинок. Присутствие царицы заставляет рабочих распределять пищу более равномерно, не забывая и мелких личинок. Поэтому крупные личинки получают меньше корма и рост их замедляется. Все же некоторые из них имеют достаточно пищи и могли бы стать плодовитыми самками. Но рабочие, а иногда и сама царица нападают на этих личинок и кусают их голову и грудь так сильно, что на теле личинок остаются небольшие рубцы-шрамы. При столь «жестоком обращении» личинка вскоре прекращает питаться и преждевременно окукливается, превращаясь в рабочего. Это позволяет муравьям «превратить» в рабочих почти всех крупных личинок.

Царица мирмик осуществляет свой контроль за детерминацией каст с помощью феромона, выделяемого мандибулярными железами. Рабочие воспринимают его только при контакте с царицей и лишь в этом случае прилагают все усилия к тому, чтобы подавить «стремление» крупных личинок стать крылатыми самками. Если гнездо перегородить сеткой, то крылатые появятся в той части, где нет цариц. Значит, воздействие царицы по водуху не передается. Оказалось также, что если феромон царицы попадает на тело личинок или в их пищу (а это, видимо, происходит, когда муравьи облизывают личинок), то он дополнительно препятствует их развитию в крылатых.

Детерминацию каст царицы мирмик контролируют не только весной, но и летом. Они побуждают муравьев обильнее и чаще кормить личинок, и те не впадают в диапаузу, а окукливаются, превращаясь в рабочих. Если же влияние цариц отсутствует, то гораздо больше личинок диапаузирует и зимует; весной они смогут стать крылатыми. Следовательно, воздействие цариц, . приводит к появлению в гнезде преимущественно рабочих. Как же вообще могут развиться крылатые самки в полигинных колониях мирмик? Это случается тогда, когда на одну царицу приходится достаточно много рабочих и царский контроль слабеет. Кроме того, в обширном гнезде мирмик царицы присутствуют далеко не во всех камерах. И в удаленных участках гнезда рабочие-няньки, выкармливающие личинок, могут практически не ощущать на себе воздействия цариц и выращивать крылатых самок. Поэтому-то крылатые самки многочисленнее в крупных гнездах, населенных большим количеством рабочих.