Путешествие к муравьям - Берт Хёлльдоблер

Через пятьдесят лет Берт Хёлльдоблер, изучая муравьёв-хищников из подсемейства Ponerinae, начал подробное исследование Odontomachus bauri – вида, близкого тому, с которым повстречался Эд. Он и его коллеги Вульфила Гроненберг и Юрген Тауц из Вюрцбургского университета были очарованы их скоростью и тем, с какой силой они захлопывают свои мандибулы. Удар настолько силён, что, если кончики мандибул сталкиваются с твёрдой поверхностью, муравей делает в воздухе сальто назад. Исследователи решили записать закрытие мандибул при помощи сверхвысокоскоростной съёмки, обеспечивающей до 3000 кадров в секунду. К своему изумлению они обнаружили, что движения челюстей не просто очень быстры – оказалось, что это самые быстрые анатомические движения из всех, когда-либо наблюдавшихся у представителей царства животных. Всё действие, с момента полного раскрытия жвал до момента их соприкосновения при закрытии, занимает от трети миллисекунды до миллисекунды – то есть от одной трети тысячной до тысячной секунды. До этого самыми быстрыми движениями считались: прыжок ногохвостки (4 миллисекунды), убегание таракана (40 миллисекунд), удар передней ногой богомола (42 миллисекунды), «выстрел» языка стафилиниды (1–3 миллисекунды), прыжок блохи (0,7–1,2 миллисекунды). Длина мандибул Odontomachus составляет всего 1,8 мм, но их концы двигаются со скоростью 8,5 м/с. Если бы муравьи были людьми, это было бы то же самое, что удар кулаком со скоростью 3 км/с, то есть быстрее летящей пули.

Мощные и быстрые челюсти Odontomachus. На иллюстрации мандибулы рабочего муравья полностью открыты; стрелка указывает на чувствительные волоски, вытянутые вперёд. На вставке показана часть мозга, в которую входят гигантские нервные клетки от волосков. На рисунке ниже эта часть мозга показана в увеличенном виде; чёрным показана нервная дуга. (Рисунок Вульфилы Гроненберг.)

Рабочие муравьи вида Odontomachus могут поймать любое живое существо на земном шаре – правда, только умещающееся между их мандибулами. Когда они охотятся, их челюсти открыты и зафиксированы в положении, в котором мощные приводящие мышцы могут быстро их захлопнуть. От основания каждой мандибулы вперёд отходят длинные чувствительные волоски. Во время охоты рабочие Odontomachus двигают усиками взад-вперёд перед головой. Когда органы обоняния на поверхности усиков чуют добычу или врага, муравей вскидывает голову вперёд, чтобы кончики волосков коснулись цели. В мандибулах содержится множество нервных клеток, реагирующих на давление на волоски. Их аксоны, отростки клеток, считаются самыми длинными среди аксонов как насекомых, так и позвоночных. Коллеги Хёлльдоблера обнаружили, что их размер позволяет им необычайно быстро проводить импульсы. Рефлекторная дуга, идущая от рецепторных клеток челюсти к мозгу и обратно к двигательным клеткам мышц мандибулы, занимает всего 8 миллисекунд – кратчайший срок, зарегистрированный на сегодняшний день у животных. Когда электрический разряд завершает дугу, а импульс достигает мышц, мандибулы закрываются за тысячную долю секунды, завершая полный цикл поведенческой реакции.

Мандибулы Odontomachus в основном заполнены гигантскими сенсорными клетками, окружёнными воздухом: это дает мандибулам лёгкость, помогающую им развивать такую ошеломительную скорость. Щёлкая челюстями, Odontomachus оглушают свою добычу или пронзают её зубцами мандибул, удерживая неподвижно, и в то же время подводят к жертве брюшко, чтобы впрыснуть яд. Удар мандибул достаточно силён, чтобы разрезать некоторых мягкотелых насекомых пополам.

Помимо этого, у супербыстрого захвата мандибул Odontomachus есть вторая, совершенно отдельная функция. Рабочие используют их как транспортное средство при атаке на захватчиков. Упираясь головами в твёрдую поверхность и защёлкивая мандибулы, муравьи катапультируются в воздух и приземляются на врагов. Когда Берт Хёлльдоблер дотронулся до муравейника крупного вида Odontomachus на дереве в коста-риканской Ла-Сельве, около двадцати рабочих муравьёв защёлкнули свои жвалы, пролетели по воздуху около 40 сантиметров, приземлившись на исследователя, и тут же начали жалить его[51]. Берту пришлось невольно отступить. Он моментально понял, как колонии этого вида защищают свои в целом уязвимые жилища, стены которых представляют собой всего лишь тонкий настил из сухих растений.

В тропических и тёплых регионах мира в изобилии встречаются и другие муравьи, чьи головы оснащены своеобразными силками. В ходе эволюции арсенал, похожий на арсенал Odontomachus, возникал неоднократно. Будучи студентом колледжа в 1940-х, Уилсон обратил внимание на одну из таких групп, Dacetini[52] – небольших муравьёв, известных тем, что они охотятся на ногохвосток. Многие распространённые в Алабаме виды, в том числе виды Strumigenys, Smithistruma и Trichoscapa[53], в то время оставались практически неисследованными. Уилсон решил найти всех дацетин, которых мог, – в лесах, полях, в центральных и южных частях штата. Он разместил колонии, в основном состоявшие из одной королевы и нескольких десятков рабочих, в искусственных муравейниках, которые сделал из гипсовых блоков. Конструкция представляла собой вариацию на тему искусственного муравейника, предложенного полувеком ранее французским энтомологом Шарлем Жане. Чтобы пристальнее наблюдать за дацетинами, Уилсон вырезал отверстия в одной половине верхнего пласта, создав небольшие камеры и соединив их галереями, как в настоящем муравейнике.

Рабочий муравей центральноамериканского вида Acanthognathus, обладающий челюстями-капканами; удивительно длинные и тонкие мандибулы он использует для ловли ногохвосток и других мелких быстрых насекомых.

На другой половине верхнего пласта он создал намного бо́льшую камеру, служившую муравьям для сбора пищи. Всю конструкцию он покрыл стеклом, создав таким образом прозрачную крышу. На полу площадки для сбора пищи он раскидал землю и трухлявые куски дерева, имитируя лесную подстилку. И наконец, он поместил на эту площадку живых ногохвосток, клещей, пауков, жуков, многоножек и других мелких членистоногих, собранных из мест обитания дацетин, чтобы посмотреть, на кого те будут охотиться и каким образом. Ширина пласта гипса составляла всего пару ладоней, чтобы поместиться на платформе препаровальной лупы. Таким образом, приложив минимум усилий, Уилсон смог наблюдать и за колонией дацетин в гнездовой части, и за рабочими, охотящимися на площадке для сбора пищи, практически одновременно.