Лето: Секреты выживания растений и животных в сезон изобилия - Бернд Хайнрих

Разгадать загадку цикады удалось двум биологам, Джеймсу Хийту из Иллинойского университета и Эрику Тулсону из Университета штата Аризона, – как выяснилось, это история об исключительно элегантной адаптации к жизни в пустыне. Хийт заключил из своих исследований, что в то странное время, когда активна Diceroprocta apache, все потенциальные хищники (птицы и осы) прячутся, потому что не выносят жары. Тулсон обнаружил, что цикады этого вида могут выдержать высокую температуру благодаря железам, которые функционируют как потовые и в крайних случаях обеспечивают охлаждение через испарение – например, когда самцы в огромном напряжении оглушительно кричат, чтобы привлечь самок для спаривания.

Цикады не могли бы противостоять летним температурным крайностям и таким образом спасаться от хищников без постоянного надежного источника влаги. Как и члены отряда равнокрылых (Homoptera) – тли и их родственники, – цикады преадаптированы к тому, чтобы добывать воду. Около Таксона цикады Diceroprocta apache летом весь день сидят в тени ветки дерева пало-верде[23] в овраге-арройо и сосут воду из глубин почвы. До воды они добираются с помощью глубоко уходящих корней этого растения: те проникают в почву на 20 метров и достигают водоносного слоя. Вода поступает в ветки, откуда цикады высасывают сок.

Насекомые также могут использовать тепло как оружие в битвах друг с другом. Азиатская восковая пчела Apis cerana japonica противостоит серьезному хищнику, гигантскому шершню Vespa mandarinia japonica. Шершни-разведчики вторгаются в ульи и в случае успеха призывают сородичей явиться туда всей толпой и опустошить улей. Шершень слишком велик и хорошо защищен, чтобы пчелы, которые гораздо мельче, могли его убить. Но пчелы нашли способ компенсировать разницу в размерах. Они зажимают шершня, собираются вокруг него сотнями и образуют шар, а потом начинают дрожать и вырабатывать тепло, так что температура в центре шара, где находится шершень, поднимается до 48 °C. Шершень при такой температуре погибает, а пчелы все еще могут ее выдержать (Ono et al., 1995).

Немного иная история разыгрывается летом рядом с моим домом в Вермонте и в лесах Мэна. В данном случае на температуре основана стратегия пятнистых ос (или шершней) Dolichovespula maculata, о чьих летних колониях я уже рассказывал. Летом в течение дня у нас часто бывает жарко, но в начале и конце лета температура по ночам может опускаться до 3 °C и ниже и ранним утром еще оставаться на этой отметке. При такой низкой температуре многие мелкие насекомые, на которых охотятся осы, не могут летать. Осы летают над листвой и бросаются на любой контрастный объект, который мог бы оказаться мухой или другим ничего не подозревающим насекомым. Больше всего шансов на успех у ос именно тогда, когда у добычи заторможена реакция, или она не может улететь, или то и другое; так бывает как раз ранним утром, пока еще холодно. В это время осы, чья мышечная температура близка к человеческой, стаей покидают теплые изолированные бумажные гнезда, чтобы охотиться. Они крупнее своей добычи, и при низких температурах у них есть дополнительное преимущество: их телодвижения, как в полете, так и при подготовке к нему, когда насекомые дрожат, позволяют им сохранить больше тепла, чем может произвести гораздо более мелкая жертва.

На мой взгляд, самой экстремальной стратегией в термической войне пользуются серебристые муравьи-бегунки рода Cataglyphis. Эту стратегию замечательным образом описали Рюдигер и Сибилла Венер с соавторами из Цюрихского университета, Швейцария. Муравьи-бегунки Cataglyphis из Сахары примечательны тем, что выходят за продовольствием преимущественно в середине дня, когда температура на поверхности почвы достигает 63 °C. Они переносят очень высокую температуру тела в 54 °C, но из-за крохотного размера могут разогреться до смертельного уровня всего через несколько секунд после того, как выйдут из подземных гнезд и ступят на песок. Муравьи слишком малы, чтобы использовать испарение влаги, и вместо этого часто останавливаются и охлаждаются, забираясь на сухие стебельки, которые служат им убежищем от жары. Вопрос: почему они не выходят по ночам, как большинство других обитателей пустыни, когда они бы не перегревались так легко и им не грозила бы опасность погибнуть от перегрева?

Как выяснили Рюдигер и Сибилла Венер, ответ связан с охотничьей стратегией муравьев. Они движутся быстро, но недостаточно, чтобы догнать живую добычу. Они специализируются на насекомых, которые были обездвижены или убиты жарой. Но загвоздка в том, что муравьи не могут позволить себе выйти из безопасных гнезд, пока песок не нагреется настолько, чтобы исчезли их главные враги – ящерицы. В результате муравьям приходится ждать у выхода из гнезда, не рискуя выйти массово, пока не станет достаточно жарко, чтобы ящерицы удалились с поля боя, но все же не настолько, чтобы погибли сами муравьи.

Группа Венера исследовала способность муравьев к хомингу – нахождению своего гнезда. Муравьи добывают насекомых, обездвиженных или убитых жарой. Искать приходится на обширной территории, двигаясь по сложным траекториям. Кроме того, когда поход окончен и либо нашлась добыча, либо температура слишком повысилась, муравей должен вернуться. И возможно, муравьишке придется быстро бежать домой, так как песок бывает очень горячим и насекомое не может выносить это долго.

Физиологический запас прочности у муравья зависит от того, насколько быстро он бегает и насколько точно ориентируется в поисках гнезда. Группа Венера определила, что муравьи находят дом в результате удивительного мыслительного процесса. Они постоянно вычисляют, где находятся, соотнося повороты на своем пути и пройденные расстояния («интеграция пути»), а затем вычисляют, в каком направлении расположен дом, используя в качестве компаса местоположение Солнца, которое определяют по тому, как поляризован свет. Ближе к концу пути, поблизости от входа в гнездо, муравьи также используют выделяющиеся на местности объекты, если они есть.

Находиться вне подземного гнезда для муравьев опасно, и они выходят наружу только ближе к концу жизни. Люди действовали бы похоже, если бы набирали в солдаты стариков, которые уже пожили и внесли свой вклад в общество, а не отправляли бы на войну молодых людей, которым еще многое предстоит сделать, многого добиться.

Длинноногий муравей-бегунок Cataglyphis из пустыни Сахара выходит из своего относительно прохладного гнезда, чтобы днем пойти по песку на поиски корма при температуре, близкой к смертельной. Муравей снижает количество прямых солнечных лучей, попадающих на него, поднимая вверх брюшко

Многие антропологи и физиологи отмечают, что человек тоже начал свой долгий эволюционный пусть в условиях экстремального лета. У нас чрезвычайно высокая потливость, как у цикады Diceroprocta apache, сочетается с невероятными способностями к бегу, охоте и ориентированию, как у муравьев Cataglyphis из Северной Африки и Азии (другие виды муравьев в южноафриканских и австралийских пустынях ведут похожий образ жизни). Благодаря этим способностям и воображению наши далекие предки (как и некоторые современные племена) могли и ускользнуть от хищника, и загнать антилопу.