Рис. 12.5. Гнездо муравьев-портных, обитающих в Юго-Восточной Азии.
Много больше хлопот при поддержании оптимального микроклимата в яслях выпадает на долю тех социальных насекомых, которые живут в местностях с резкими суточными и сезонными колебаниями температуры и влажности. В пустыне, например, даже в теплое время года по ночам бывает прохладно, а днем почва нагревается нередко до 70° и более. В умеренной зоне, в частности у нас, в центральных районах России, средняя температура наиболее холодного и самого теплого месяцев может отличаться в некоторые годы на 30–40°, а крайние значения температур зимой и летом разнятся подчас на 60–70°. В таких условиях даже самые прочные стены не в состоянии сами по себе противостоять перегреву или переохлаждению жилья общины, так что насекомым приходится прибегать ко всевозможным ухищрениям, чтобы режим выращивания потомства сохранялся достаточно комфортным.
Коротко говоря, стратегия маленьких тружеников в районах с неустойчивой погодой и сезонно меняющимся климатом состоит в том, чтобы аккумулировать энергию солнечных лучей, когда в гнезде не хватает метаболического тепла, и всеми возможными способами противостоять перегреву и чрезмерной сухости в сильную жару. И здесь на помощь общественным насекомым приходят их архитектурные способности. Наиболее просто решают задачу оптимизации микроклимата своих жилищ многие виды пустынных муравьев. Они роют в грунте жилые ходы, часть которых в виде узких шахт уходят вертикально вниз — нередко на 3–3,5 м в глубину, до уровня грунтовых вод. Жилые камеры и склады с запасами провизии отходят от этих шахт горизонтально на разной глубине, так что обитатели подземелья могут переходить из одного помещения в другое, выбирая в каждый данный момент наиболее устраивающий их режим температуры и влажности.
Когда за порогом прохладно, муравьи переносят яйца, личинок и куколок в верхние галереи гнезда, используя солнечное тепло, которое аккумулируется верхними слоями почвы. При сильном зное и в периоды длительных похолоданий зимой насекомые спускаются в нижние камеры, где температура и влажность остаются более или менее постоянными на протяжении всего года. Примерно так же ведут себя другие обитатели тропических и субтропических пустынь — термиты. В общинах этих насекомых, которые из-за нежности своих покровов не переносят повышенной сухости, существует особая категория рабочих-водоносов. Их задача состоит в том, чтобы доставлять в верхние камеры подземного гнезда воду из нижних горизонтов, с глубины до 6 м, куда проникают вертикальные шахты, вырытые совместными усилиями членов общины.
У всех термитов сооружение жилища начинается с обустройства подземных галерей, архитектоника которых весьма сходна с тем, что мы видели у пустынных муравьев. В дальнейшем у многих видов тропических термитов над этим первоначальным гнездом надстраивается купол той или другой формы, который обычно и называют «термитником». Он сооружается из пережеванной клетчатки, замешенной на слюне и испражнениях этих насекомых и не уступающей по твердости цементу лучших сортов. У африканских термитов-грибоводов, к замечательным особенностям которых я еще вернусь позже, термитники достигают иногда 8–9 м в высоту и 20–30 м в диаметре у основания. Что же касается технологии регулирования микроклимата, наиболее замечательными в этом отношении считают постройки термитов амитермес, населяющих засушливые саванны Северной Австралии. Выглядят их термитники наподобие очень крутых двускатных крыш, плоскости которых сходятся на конус по фронтальным фасадам (рис. 12.6). Эти впечатляющие сооружения длиной до трех и более метров и высотой до четырех ориентированы своей длинной осью точно с севера на юг, почему и получили название компасных термитников. Ученые предполагают, что особенности архитектуры этих построек позволяют наиболее рационально использовать солнечную энергию: максимальные по площади поверхности имеют восточную и западную экспозицию и аккумулируют умеренное тепло солнца на восходе и ближе к вечеру. В самые знойные часы к палящему солнцу обращены острый зазубренный гребень и узкий южный фронтон, что отчасти препятствует чрезмерному нагреванию замка термитов в полуденное время.
Рис. 12.6. Компасные термитники в Австралии.
Если в отношении термитов амитермес суждения о соответствии их архитектурных изысканий потребностям поддержания приемлемого микроклимата в гнезде остаются пока что лишь правдоподобным предположением, продуктивность очень похожей стратегии безусловно доказана на примере самых обычных наших насекомых — рыжих лесных муравьев. Именно им принадлежат столь обычные в лесах средней России «муравьиные кучи», выстроенные из тонких обломков веточек и покрытые сверху слоем хвои. Для непосвященного муравейник — это и есть жилище маленьких тружеников. На самом деле такое мнение верно только наполовину, ибо насыпной холм муравьев представляет собой лишь надземную часть всего сооружения, как и цементные башни термитов.
Под куполом муравейника располагается подземная система. Нижние камеры гнезда находятся на глубине до 2,5 м под поверхностью почвы, и здесь муравьи проводят зиму, сбившись в плотную массу и пребывая в малоактивном состоянии при температуре около 4–5 °C. С наступлением теплых дней они постепенно переходят в надземный купол, который, как сейчас установлено, служит в основном для аккумулирования солнечного тепла. Именно поэтому скат муравейника, обращенный к югу, бывает обычно более пологим. За счет этой хитрости насекомые увеличивают площадь поверхности купола, обогреваемый солнцем в самое теплое время суток. Муравьи имеют то преимущество перед термитами, что они в состоянии быстро изменить форму купола, перетащив в авральном порядке строительный материал из одной его части в другую. Эта их способность была воочию показана в опыте, когда муравейник освещали мощными инфракрасными лампами, установленными на разной высоте и под разными углами по отношению к куполу муравейника. Таким образом, талант рыжих лесных муравьев наиболее рационально использовать энергию солнца не подлежит сомнению.
Впрочем, одной только солнечной радиации было бы недостаточно, чтобы поддерживать температуру вокруг расплода на уровне 27–32°, необходимом для развития молоди. Ученые доказали это, поставив следующий опыт. Они нашли два совершенно одинаковых муравейника и один из них посыпали нафталином, чтобы заставить его обитателей покинуть свое жилище. Через несколько дней при температуре воздуха около 29° одновременно поместили термометры в оба купола. На глубине 20 см от поверхности купола в жилом муравейнике температура оказалась равной 28°, а в брошенном — на целых 9° ниже.
В жилом муравейнике наиболее постоянная высокая температура сохраняется в его основании, покоящемся в конусовидном углублении почвы, от которого вниз идут многочисленные ходы и галереи. Именно в этом «внутреннем конусе» выращивается молодь. Здесь мириады рабочих, занятых уходом за расплодом и прочими заботами по дому, обогревают помещение выделяемым ими метаболическим теплом. Другие рабочие, надзирающие за состоянием купола, с наступлением дня открывают многочисленные вентиляционные отверстия, регулируя тем самым температуру и влажность в гнезде.
В гнездах муравьев и термитов рабочие размещают отложенные царицами яйца на полу камер, где температура, влажность и содержание кислорода в воздухе наиболее удовлетворяют в данный момент потребности развития расплода. Если микроклимат здесь почему-либо резко меняется, насекомые-няньки переносят яйца ближе к поверхности гнезда или, наоборот, в более глубокие его камеры. Вылупляющиеся из яиц личинки термитов представляют собой миниатюрное подобие взрослых рабочих и сами способны выбирать для себя помещения с наиболее комфортными условиями. Что касается безногих, беспомощных личинок муравьев и их куколок, называемых в простонародье «муравьиными яйцами», то их рабочие транспортируют туда или сюда по собственному усмотрению. Например, у обитающих в средней полосе России муравьев мирмика перед наступлением зимних холодов рабочие утаскивают личинок в самые нижние камеры гнезда, где даже в сильную стужу температура не опускается ниже +5 °C. Здесь личинки проводят всю зиму вместе со сбившимися в плотный клубок, оцепеневшими взрослыми членами общины.