От пчелы до гориллы » Гнездо. Теория стигмергии

Нравы термитов способны зачаровать наблюдателя, так же как нравы муравьев. Но для краткого их обзора не хватило бы и всего этого томика. Поэтому мы рассмотрим только одно из самых поразительных их созданий — гнезда. Убежден, что по совершенству и сложности своей архитектуры гнездо термитов оставляет далеко позади гнезда ос, пчел и муравьев. Бельгийский ученый доктор Дэне всю свою жизнь посвятил изучению устройства гнезд африканских термитов; сделанные им зарисовки пленяют воображение. Никто не поверил бы, что все это не дело рук человека: шары, кувшиноподобные и колоколообразные купола, стенки которых состоят из рядами восходящих по спирали колонок, сложная система галерей, переходящих одна в другую, положенных одна под другой или скрещивающихся. И все безупречно правильно, словно выточено. Каково значение такого устройства, мы еще не знаем, да и застать строителей за работой удается не так уж часто. Нет у нас точных сведений и о том, как они справляются со строительством.

Но суть не в этом. Нас беспокоит все тот же вечный вопрос, о котором уже шла речь на предыдущих страницах: как могут крошечные букашки, не имея плана, возводить свои огромные постройки — эти пирамиды и соборы Св. Петра термитов? Следует ли считать, что план существует у них в мозгу, или нужно постараться придумать взамен этого плана нечто, заменяющее нам объяснение, вроде “духа улья” или “духа термитника”? Но прежде всего такой план не может вместить маленький мозг отдельного насекомого. Ведь если есть для нас что-нибудь действительно достоверное, то это именно тупость пчелы, муравья или термита, изолированных от коллектива. В одиночном состоянии они буквально ни на что не способны, разве что в короткий срок погибнуть по непонятным нам причинам Даже когда они объединены в небольшие группы, их способности не очень-то выигрывают от этого. Мы уже видели у пчел, что проявления социальной жизни немыслимы без некоторого твердою минимума участников. Именно об этом я думал, когда выдвинул теорию взаимосвязи нервных систем отдельных особей, теорию, построенную почти целиком на аналогии с вычислительными машинами.

Грассе предложил другую теорию, и нужно признать, что она дает объяснение некоторых фактов. Не думаю, что всех. Прежде всего следует различать три фазы в поведении термитов, которых только что извлекли из гнезда и положили в таз, где были уже кое-какие строительные материалы. Первая фаза, названная фазой отсутствия работы, легко объясняется смятением, в которое повергает насекомых столь грубое вмешательство в их жизнь. Совершенно потерянные, они мечутся во все стороны. Это продолжается довольно долго. Но вот некоторые из них принимаются за работу: наступает фаза несогласованной работы. В этой фазе термиты работают все активнее, но это интенсификация лишь в чисто индивидуальном плане, так что поведение наших насекомых в данный момент соответствует теориям Рабо (как мы уже знаем, он утверждал, что у общественных насекомых каждая из особей, объединяемых слепой силой взаимного притяжения, в действительности занята лишь своим делом и нисколько не интересуется собратьями). Термиты переносят шарики, слепленные из земли или древесной массы, и кладут их как попало; делаются слабые попытки вырыть галерею. Но каждый термит безразличен к работе своих товарищей до такой степени, что шарик, только что прилепленный одним термитом, может преспокойно оторвать другой термит. То же можно наблюдать и у пчел, только что впущенных в пустой ящик: они сразу же начинают приклеивать к потолку комочки воска, но делают это крайне беспорядочно.

Затем наступает фаза согласованной работы. Случайно может оказаться, что в какой-нибудь одной точке прилеплены один на другой два-три шарика. Они служат для других термитов мощным стимулом, возбуждая их гораздо сильнее, чем одиночный шарик. Термиты сейчас же начинают подносить новые материалы и строят колонку. Как только она достигнет определенной высоты, шарики приклеиваются уже не на самой се вершине, а чуть-чуть вбок: так начинается кладка свода маленькой арки. Работа прекращается, по крайней мере на время, если рабочие не найдут поблизости другой начатой арки или валика, с которым они могли бы соединить свой свод. Грассе заметил также, что слепые термиты-рабочие, относящиеся к видам рода Bellicositermes (они работают к тому же еще и в полнейшей темноте), совершенно точно соединяют обе половины свода арки, строящейся с противоположных сторон; при этом они не видят той половины арки, с которой они должны соединиться, и не касаются ее (рис:32). Не очень ясно, каким образом они чуют близость своих товарищей по строительству. Грассе склонен принять гипотезу топохимического обоняния, предложенную Форелем [Август Форель — известный швейцарский врач и натуралист, автор ряда крупных работ по биологии муравьев. — Прим. ред.]. Форель полагал, что муравьи могут чувствовать “удлиненный запах” травинки, “округленный запах” гальки и т. д., а термиты, быть может, ощущают “выгнутый запах” арки. Я не склонен принять эту точку зрения. Слишком велика теснота, в которой работают термиты среди массы своих соплеменников; они, должно быть, насквозь пропитаны специфическим “запахом термитов”. Как же им в таких условиях различать еще какие-то дифференцированные запахи? Видимо, понадобится еще немало опытов, прежде чем этот вопрос будет решен окончательно.

Рис. 32. Термиты за постройкой арочного свода. Строительным материалом служат шарики из экскрементов. Хотя термиты слепы, вторая половина свода. возводимая совершенно самостоятельно другой группой строителей, точно совпадает с первой половиной (по Грассе).

Как бы то ни было, Грассе считает, что сама работа подстегивает работающего. Она обладает стигмергическими свойствами (от двух греческих слов, означающих “побуждаю к труду”); даже при очень быстрой смене рабочих воздвигаемая ими постройка своими размерами и формой, в которую она облекается, сама собой регулирует работу. Но все же кое-какие трудности остаются. Если, например, в данном участке вообще нет никакой постройки, то рабочий не успокаивается; он отправляется на поиски работы. Грассе наблюдал две стройки, значительно удаленные одна от другой и соединенные туннелем; прямолинейность туннеля отчетливо свидетельствовала о том, что оп действительно связывал эти участки. С другой стороны, Грассе, наблюдая термитники Убанги, установил, что строительным материалом для них служит глина определенного сорта, месторождение которой находится на 12 метров ниже гнезда. Значит, термитам приходилось проделывать туда и обратно очень долгий и сложный путь. Безусловно, они при этом проходят мимо многих строящихся гнезд, но не выказывают к ним никакого интереса. Они, следовательно, не пребывают в пассивном ожидании возбудителей. Нет, они ищут их активно, они стремятся к одной вполне определенной деятельности. Таково, впрочем, свойство всех живых организмов: не просто реагировать на раздражители, а “искать” их. Возводимое сооружение, бесспорно, действует на рабочего как некий возбудитель; однако рабочий сам способен направляться к работе, требующей выполнения.

Как расценивать теорию стигмергии? Сейчас это, может быть, и затруднительно, так как мы не располагаем еще достаточными данными. Думаю, что при всех условиях следует принять предложенную Грассе схему первых фаз строительства. Эта схема подсказывает некоторые эксперименты: например, можно в “фазе несогласованной работы” произвольно определять зону будущего строительства, прилепляя в намеченном месте друг на друга три-четыре земляных шарика.

Но в естественных науках приходится сталкиваться с ограниченностью почти любой теории. Сначала, как я уже говорил, кажется, что она полностью подтверждается. Между тем теория Граете может объяснить только строение гнезд, имеющих губчатую структуру. Однако такой структурой гнездо термитов обладает лишь в отдельных своих частях, и сам Грассе, долго изучавший в Африке термитов, описал очень сложно устроенное гнездо Bellicositermes (рис:33) с огромными странными столбами у основания; можно подумать, что они обточены на станке. Каждый из этих столбов по своим относительным размерам равен пирамиде Хеопса. Они ничего не поддерживают, так как нижний конец их даже не соприкасается с землей. Царская камера [Так называется камера, в которой находятся кладущая яйца самка и самец термитов. — Прим. ред.] также отличается по устройству от остального гнезда (рис. 34). Наконец, и наружное покрытие термитника обладает совершенно особой структурой. Выходит, термиты, сооружая гнездо, действуют по-разному, в зависимости от того, в какой части его они ведут строительство. Но действительно ли дело здесь в изменении реакции? Или, может быть, просто работа ведется разными группами строителей с различными нормами реагирования? В этом случае работа в процессе ее выполнения должна воздействовать на них неодинаковым образом.

Рис. 33. Термитник вида Bellicositermes natalensis. Видна царская камера, обведенная черной краской, посредине — разбросаны камеры меньшего размера с грибными садами; внизу — конические столбы, на которых держится все гнездо (по Грассе).

Рис. 34. Опыт по восстановлению царской камеры. Царица термитов (справа), положенная в сосуд вместе с несколькими рабочими термитами и небольшим количеством строительного материала, вскоре оказывается окруженной столбами (кружки), которые вскоре образуют сплошную стену, а затем — свод (по Грассе).

Даже по отношению к гнездам, имеющим однородную структуру во всех своих частях, скажем, к пчелиным гнездам, теория стигмергии, как показали некоторые наблюдения, полностью приложима лишь на первой фазе строительства. Пчелы, например, способны восстанавливать нарушенную параллельность сотов, но только наращивая края ячеек, но и перемещая дно, если оно оказалось слишком близко к соседним сотам. Но разве можно приложить теорию стигмергии к действиям скульптора, который создает статую из каменной глыбы, удаляя лишний материал? А ведь характер действий пчел именно таков, как это было остроумно показано Даршеном. Действительно, если в маленьком улье, где пульс строительства не слишком напряжен, прилепить к потолку кусочки вощины самой различной формы, то можно убедиться, что все они окажутся как бы обрезанными по краям, причем некоторые из них вскоре бывают обработаны в форме эллипсоида, дающего начало первому соту; с этого всегда начинают строительницы свою работу. Это то же, что сделал бы термит, если бы, оказавшись перед комом земли, принялся отбрасывать (а не добавлять) землю до тех пор, пока у него не получился бы столб.

Подобные примеры заставляют думать, что даже теория стигмергии не спасает нас от гипотезы, предполагающей наличие какого-то предварительного плана, которому подчинены действия строителей. Но может быть, теория взаимосвязи здесь все же больше подойдет?...

Рис. 32. Термиты за постройкой арочного свода. Строительным материалом служат шарики из экскрементов. Хотя термиты слепы, вторая половина свода. возводимая совершенно самостоятельно другой группой строителей, точно совпадает с первой половиной (по Грассе).

Рис. 33. Термитник вида Bellicositermes natalensis. Видна царская камера, обведенная черной краской, посредине — разбросаны камеры меньшего размера с грибными садами; внизу — конические столбы, на которых держится все гнездо (по Грассе).

Рис. 34. Опыт по восстановлению царской камеры. Царица термитов (справа), положенная в сосуд вместе с несколькими рабочими термитами и небольшим количеством строительного материала, вскоре оказывается окруженной столбами (кружки), которые вскоре образуют сплошную стену, а затем — свод (по Грассе).