Жужжащие. Естественная история пчёл - читать онлайн

Глава 1 Оса-вегетарианка

Я не мог игнорировать это жужжание. Конечный пункт моего маршрута располагался на дне широкого гравийного карьера, где я мог наблюдать порхание редкой белой бабочки, которую мне поручили найти. Мне бы следовало поспешить именно туда, с сачком и блокнотом наготове. Однако земля у меня под ногами гудела знакомыми жужжащими тремоло, которые требовали немедленного внимания. Это обычная проблема для натуралиста: сосредоточиться на конкретном предмете, в то время как мир вокруг изобилует чудесами. «Держи цель», – сказал я себе. Этот совет я почерпнул из эпизода IV «Звездных войн», когда в суматошной финальной схватке герои с боем пробивались к узкому каналу вентиляционной шахты, чтобы уничтожить Звезду смерти. К несчастью для моих заказчиков, мне недоставало концентрации джедая. Бабочка подождет, решил я.

Присев на корточки, я оказался в окружении ос – множества ос. Их гладкие золотисто-черные тельца рыскали и метались во всех направлениях, словно искорки от костра. Но, в отличие от искр, осы время от времени целенаправленно опускались на землю возле небольших гнездовых отверстий, которые составляли их колонию – крупнейшую из тех, что я когда-либо видел. Я ощутил прилив адреналина, но не из-за угрозы быть ужаленным, а в предвкушении открытия. Для людей, интересующихся пчелами, обнаружение хорошего осиного гнезда – это своего рода взгляд в прошлое. Если я не ошибался, то крошечные норки в земле у моих ног хранили в себе важный ключ к разгадке того, как и для чего эволюционировали пчелы. Отложив в сторону сачок, блокнот, а также все мысли о бабочках, я улегся в траву, припал лицом к земле и стал наблюдать.

Тут же в нескольких дюймах от меня на гравий опустилась оса и принялась сновать взад-вперед так быстро, что ее движения были едва уловимы глазом. Выбрав приглянувшийся ей участок песка, она вдруг остановилась, выставила передние ноги и принялась копать, напоминая собаку, отбрасывающую грунт из-под себя назад, или малютку-футболиста, отрабатывающего выброс мяча[18]. Другие осы вокруг меня проделывали все то же, в той же последовательности, и земля будто колыхалась от струек непрекращающегося «душа» из песка. Некоторые обустраивали старые норки, остальные закладывали новые, но при этом каждая работала самостоятельно. В отличие от шершней, общественных ос и им подобных, эти неистовые копатели не докучают людям во время пикников и не сооружают искусные бумажные гнезда. И большими структурированными сообществами под управлением царицы они не живут. Это были одиночные создания, собирающиеся вместе в большом количестве лишь для того, чтобы воспользоваться преимуществами хорошего участка земли[19] для устройства гнезд. Я распознал в них представителей разнородного семейства, до сих пор многим знакомого под названием сфециды (Sphecidae)[20], присвоенным им в 1802 г. Оно происходит от греческого слова σφήκα (сфика), что означает «оса», из чего следует, что эти насекомые когда-то представлялись энтомологам идеальным воплощением осиного образа жизни, за что и удостоились этого формального описания: «осиные осы». Однако та особенность сфецид, из-за которой я сейчас лежал, уткнувшись носом в песок, была гораздо древнее линнеевской таксономии. Где-то в середине мелового периода, практически на пике эпохи динозавров, некая отважная группа роющих ос решила отказаться от одной из своих самых основных осиных привычек. Вскоре после этого они стали пчелами.

Неожиданно оса, копавшая песок напротив меня, остановилась и улетела. Присмотревшись внимательнее, я заметил, что она частично обнажила норку – я не мог знать, свою либо чью-то еще. Я прождал несколько минут, но оса не возвратилась. Тогда я сам стал раскапывать песок, высвобождая ход диаметром с карандаш, уходящий под небольшим углом в землю. Пока я копал, его стенки начали обваливаться внутрь, тогда я воткнул туда сухую травинку в качестве ориентира. В нескольких дюймах под землей ход заканчивался камерой, в которой находилось то, что я и ожидал там найти: мертвая муха. Она была черной и неприметной, как какой-нибудь мусор, что вы сметаете с подоконника солнечным днем. Только эта мертвая муха раскрывает нам некую важную особенность «осиных ос» – это охотники, постоянно рыскающие в поисках добычи для своей молоди. Данный вид роющих ос, называемый песочная оса, специализируется на мухах. Осы других видов ловят разных членистоногих, от тлей и бабочек до пауков, убивая либо парализуя их с помощью жала. Пойманная добыча помещается в норку, чтобы затем быть съеденной подрастающими личинками – заживо либо будучи умерщвленной. Способ изуверский, зато достаточно эффективный и является основной стратегией этих ос вот уже более 150 млн лет. Однако оказалось, что, изменив ее, можно достичь даже больших результатов.

Рис. 1.1. Колония роющих ос из рода Bembix. Каждая самка роет собственное гнездо и приносит туда добычу, чтобы прокормить подрастающее потомство.

Иллюстрация Джеймса Эмертона к книге Джорджа и Элизабет Пекхэм «Осы: одиночные и общественные» (1905)

Знаменитые вегетарианцы, от Льва Толстого до Пола Маккартни, выступали за закрытие скотобоен, а также пропагандировали многочисленные преимущества отказа от потребления мясной пищи для человеческого здоровья и окружающей среды. Но эти энтузиасты по-прежнему упускают из виду нечто важное – естественную историю пчел. Вегетарианство не просто изменило их образ жизни, но направило их по совершенно новому пути. В результате перехода в своем рационе от питания фрагментами тел животных к пище, предоставляемой цветами, предки пчел открыли для себя все более увеличивающийся и почти еще никем не освоенный ресурс, который к тому же оказался весьма доступным. Если осам сначала нужно найти один вид пищи для себя, а затем выследить нечто совершенно иное[21] для прокорма своего потомства, то пчелы обрели возможность сразу «отовариваться» в одном месте. Добротный цветок дает пчелам сладкий нектар для собственного потребления и богатую белками пыльцу, которую можно отнести домой, чтобы накормить молодь. И если мух, пауков и прочую юркую добычу ловить бывает непросто, а порой и опасно, то цветы всегда остаются на одном месте и часто даже сообщают о своем местоположении манящими запахами и окраской. Точные детали и сроки перехода от ос к пчелам остаются открытыми для обсуждения, но все ученые сходятся в одном: это получилось просто замечательно. На сегодняшний момент по числу видов пчелы превосходят своих родственниц сфецид[22] чуть ли не в три раза.

Осторожно выровняв норку, я вернулся к поискам бабочек, оставив ос в покое, и провел остаток дня на склоне, пестром от цветущих трав: золотистой полевой горчицы, красного клевера, лиловых люпинов и люцерны. Посреди этого цветочного изобилия идея обратиться к цветкам за пропитанием показалась мне совершенно очевидной. Однако в том мире, где пчелы эволюционировали, это могло быть расценено не иначе как весьма новаторская и рискованная адаптация. Меловой период ассоциируется у нас с динозаврами, но многообразие рептилий далеко не единственное отличие от нашей эпохи. Чтобы обеспечить свою молодь пыльцой, первая пчела собирала ее среди ландшафта, лишенного лугов с дикими цветами – таких, какими мы их знаем, поскольку в ту пору сами цветки были еще в процессе развития лепестков, окраски и других типичных своих черт. Окаменелости говорят нам о том, что первые цветки были мелкими, невзрачными и растворялись среди совершенно иной флоры, где доминировали хвойные растения, семенные папоротники и саговники. Для того чтобы вписать в эту обстановку эволюционирующих пчел, требуется полное представление о том мире, однако в большинстве реконструкций акцент обычно ставится на крупных ящерах, но не на растительности. Когда в книгах о динозаврах я разглядывал ревущих чудищ, то не мог найти хотя бы что-то напоминающее цветок, не говоря уже о пчелах.

Рис. 1.2. Взгляните на этих сражающихся динозавров из далекого прошлого, и перед вами предстанет типичный среднемеловой пейзаж: мшистые, заросшие папоротником леса без каких-либо цветущих растений и пчел в поле зрения.

Иллюстрация Эдуарда Риу к книге Луиса Фигюйера «Земля до потопа» (1865)

В попытках получить ясное представление о среде, в которой проходила эволюция пчел, я очень скоро подступил к вопросу: как же это произошло? Если цветки в самом деле были в ту пору мелкими и встречались очень редко, то зачем предкам пчел вообще понадобилось их отыскивать? Чем был обусловлен этот важный переход к вегетарианству? Как выглядела первая пчела? Сколько времени понадобилось для превращения осы в пчелу? Я знаю, что, когда у меня возникают подобные вопросы, касающиеся эволюции насекомых, весьма полезно обратиться к человеку, который написал на эту тему целую книгу.

«Это удивительная и неразгаданная история. К сожалению, мы располагаем очень немногими данными на этот счет», – поделился Майкл Энджел[23], когда я спросил его про эволюцию пчел. «Проще говоря, – продолжал он, – нам катастрофически не достает ископаемых находок».

Майкл разговаривал со мной из своего кабинета, расположенного в хранилище, находящемся во владении Канзасского университета. Коллекция насекомых (вместе с ее старшим куратором) переехала сюда в 2006 г., когда администрация посчитала, что 5 млн наколотых на булавки экземпляров занимают слишком много места в одном из главных старых зданий кампуса. Он ответил на звонок коротким «Энджел», голос его звучал устало, как у человека, привыкшего к тому, что его постоянно отрывают от работы. Ничего удивительного. Обязанности куратора коллекции Майкл Энджел совмещает с преподаванием в двух университетах, научными исследованиями совместно с Американским музеем естественной истории и должностью редактора в девяти разных специализированных журналах. Список его научных публикаций насчитывает более 650 статей, в том числе он является соавтором весьма значимой книги «Эволюция насекомых», что и привело меня к его порогу. Несмотря на столь разноплановую деятельность, пчелы представляют для Майкла особый интерес. Когда я напомнил, с какой целью звоню, голос его оживился и все остальные заботы, похоже, оказались забыты. Мы проговорили с ним около двух часов.

«В поисках ранних протопчел вам придется отправиться примерно на 125 млн лет назад в прошлое», – пояснил Майкл. К сожалению, самая первая истинная пчела[24] появляется в окаменелостях только спустя 55 млн лет, оставляя большой пробел в середине данной летописи. С другой стороны, столь вопиющая нехватка свидетельств может, по крайней мере, поведать нам кое-что о том, где происходило развитие пчел. Потому что если окаменелости особенно скудны, то очень часто для этого имеются веские причины.

«Излюбленные места обитания ранних пчел, по всей вероятности, оказались наихудшими для образования окаменелостей», – говорит Майкл. По ряду свидетельств, пчелы, как и ранние цветковые растения, эволюционировали в сухой и жаркой среде. Даже сегодня разнообразие пчел во влажных тропиках, известных своим видовым богатством, не столь велико, как в аридных областях, таких как Средиземноморье и юго-запад Северной Америки. Бо́льшая часть ландшафта мелового периода, скорее всего, выглядела одинаково, но мы относительно мало знаем о тех местах и их обитателях, потому что для формирования окаменелостей требуется вода, которой как раз и не достает в подобной местности. Чтобы превратиться в окаменелость, животное или растение, как правило, должно быстро покрыться осадочными отложениями, что гораздо лучше происходит в местах, обедненных кислородом, где нет угрозы скорого разложения. Такие условия в основном отмечаются под водой: на дне болот, озер, рек и мелководных морей. Это означает, что из-за явления, которое палеонтологи называют погрешностью сохранения, у нас возникают сложности с представлением о далеком прошлом и возможностью его изучения. Наши представления складываются с учетом флоры и фауны самых влажных областей, потому что как раз их обитатели обычно и становятся окаменелостями. Среди исключений – окаменелости, образовавшиеся в сухих местах в результате внезапных наводнений либо вулканической активности, но даже они дают мало информации о происхождении пчел.

«Это безвыходная ситуация, – сказал Майкл. – Вы делаете отчаянные попытки отыскать окаменелость с признаками пчелы, но если все-таки удастся найти таковую, то это всегда просто пчела! И мы по-прежнему ничего не знаем о переходе от ос к пчелам. В любом случае это тупик».

Проблема заключается в природной особенности пчел, а именно в их вегетарианстве. Потребление пыльцы – это скорее поведенческая, а не морфологическая особенность, но по окаменелостям очень сложно судить о поведении. Реальные свидетельства их нового рациона появились позже – это были характерные волоски и ряд других особенностей, позволившие собирать и переносить пыльцу. (Пчел как «длинноволосых», одержимых цветами вегетарианцев в шутку называют «осы-хиппи», и, по правде говоря, это прозвище не позволяет забывать о ключевой особенности их эволюции!) Но самые ранние пчелы должны были выглядеть точь-в-точь как их родственницы-осы и могли оставаться такими в течение еще какого-то времени; скорее всего, они переносили пыльцу в желудках и отрыгивали ее в гнезде[25], как сейчас проделывают некоторые пчелы. Очень маловероятно, что кто-нибудь однажды найдет истинно «первую пчелу» (или распознает таковую, если даже повезет на нее наткнуться).

«Для большей достоверности следовало бы отыскать ископаемое гнездо, – продолжал рассуждать Майкл. – И желательно, чтобы там находилась пыльца, а еще лучше пчела, застывшая прямо в момент создания запасов провизии. И если кто-нибудь найдет все это, – добавил он с усмешкой, – то я бы обналичил все свои сбережения, купил авиабилет и направился в любую точку мира, где бы это ни находилось, чтобы увидеть собственными глазами!»

Из нашего разговора стало очевидно, что Майкл обладает присущей ученым любовью к фактам и предпочитает четко разграничивать теории, подкрепленные доказательствами, и гипотезы, основанные на домыслах. Пчелы являются прямыми вегетарианскими потомками роющих ос из среднемелового периода. Это хорошо известно. Однако, как только мы к этому подошли, он вынудил меня пойти еще дальше, и мы с ним с радостью окунулись в мир бесконечных «наверное», «а если» и «возможно». Что касается изучения вероятной ранней эволюции пчел, то я вряд ли бы нашел другого, столь же компетентного консультанта. «Я один из немногих людей, тратящих на это столько времени», – сказал он не без иронии, хотя сложно было назвать его впечатляющие результаты потерей времени. В 2009 г. Линнеевское общество наградило его Медалью двухсотлетия – самой престижной наградой в биологии для ученых до 40 лет. Если бы Майкл Энджел не принял спонтанного решения на последнем курсе колледжа, то вполне вероятно, мог бы в жизни и вовсе не взглянуть на пчелу.

«В детстве я не был помешан на букашках, – вспоминал он, – хотя всегда обладал способностью обращать внимание на детали». Ему нравилось рисовать всякую мелочь, и он чуть не довел до помешательства свою мать, требуя дорогих высококачественных ручек, чтобы можно было точно отображать мельчайшие подробности. Позднее он уверенно встал на путь изучения медицины в Канзасе, пока однажды преподаватель химии не предложил ему взяться за несколько иную тему в качестве дипломной работы. «Он сказал, что эта работа позволит мне отличиться на фоне других студентов медицинского факультета», – пояснил Майкл. С подачи своего куратора он забрел в лабораторию легендарного специалиста по пчелам Чарльза Миченера[26] и в некотором смысле так и не покинул ее до сих пор. Мир пчелиной систематики идеально совпал с любовью Майкла к порядку и мелким деталям, и он получал истинное удовольствие от решения сложных эволюционных загадок. Когда я спросил о его подходе к исследованиям, он описал это так: «Если никто не занимается изучением какой-нибудь темы, то мне сразу же хочется этим заняться». Это своенравие вскоре привело его к ранним пчелам и эволюции насекомых в целом, после того как он услышал, что один авторитетный энтомолог принизил значение всех находок ископаемых насекомых, назвав их «бесполезными». Завершив обучение в аспирантуре в Корнеллском университете и пройдя стажировку в Американском музее естественной истории, он вернулся в Канзас в качестве преемника Миченера, унаследовав традиции изучения пчел, восходящие к 1940-м гг. Хотя он и публиковал работы обо всех насекомых, от пауков до коллембол, сеноедов, термитов и муравьев, все же основное его внимание сосредоточено на пчелах и их эволюции. Пожалуй, можно с уверенностью сказать, что Майкл Энджел исследовал едва ли не больше ископаемых пчел, чем кто-либо еще, да и размышлял о них не меньше.

«Моя излюбленная гипотеза, – рассказал он мне, продолжая размышлять, – заключается в том, что осы стали “заправляться” нектаром, при этом пыльца случайно попадала на них и затем переносилась ими в гнездо». Также вполне вероятно, что на цветках они начали отлавливать своих жертв: мух и других насекомых, чьи тела могли быть также покрыты пыльцой, или они могли сами ее есть. Так или иначе, с какого-то времени пыльца стала поставляться в гнездо систематически: для личинок ос появилась возможность включать ее в свой рацион вместе с животной пищей. И вот однажды поначалу случайное снабжение гнезд пыльцой сделалось целенаправленным; по словам Майкла, такой резкий переход к использованию пыльцы произошел «лавинообразно».

«Неожиданно оказалось, что самки, проводившие больше времени на цветах, избегали многих опасностей», – подчеркнул он, указывая на относительную безопасность сбора пыльцы по сравнению с рисками во время охоты. «Хищничество – дело рискованное. Жертва будет защищаться, и если тебе порвут крыло или повредят ротовой аппарат, то тебя ждут серьезные неприятности». Естественный отбор сразу же начал благоприятствовать сборщикам пыльцы, чей мирный образ жизни позволял им дольше прожить и вывести больше потомства. «Ну, а дальше вы знаете, – заключил он, – появились пчелы».

В своем сценарии Майкл приводил сильные и легкие для понимания аргументы в пользу перехода от осы к пчеле, однако к дальнейшему развитию событий он подходил уже более осторожно. Специалисты отмечают некоторые характерные анатомические особенности современных пчел: даже наиболее нетипичные виды имеют много общих тонких деталей в жилковании крыльев и несут по меньшей мере несколько разветвленных волосков на теле, столь удобных для переноса пыльцы. Старейшие ископаемые пчелы, известные науке, уже располагают этими чертами. Отсутствие же более древних экземпляров лишает нас возможности точно узнать, когда они эволюционировали, и в ряде случаев – с какой целью. «Нет ясности даже в отношении происхождения этих характерных разветвленных волосков», – заметил Майкл. В ходе эволюции у пчел они могли развиться для тепловой изоляции крыловой мускулатуры или, если становление пчел действительно проходило в пустынях, для снижения потери воды в районе дыхалец. Многие вопросы останутся ждать своего решения, пока кто-нибудь не обнаружит то самое совершенное ископаемое гнездо (о котором грезит Майкл) и еще несколько древних пчел, чтобы заполнить пробелы. К счастью, для того чтобы разобраться в сути эволюции пчел, нет нужды выяснять происхождение отдельных признаков. Совершенно ясно, что к тому времени, как пчелы начали попадать в окаменелости, они уже оставили своих прародительниц-ос позади, дабы сложиться как обособленная, разнообразная и очень успешная группа. И, как будто стараясь сгладить свои ранние недостатки, они предстали перед нами в облике столь прекрасном, что люди даже, бывало, носили их в качестве украшений.

Дэвид Гримальди, соавтор Майкла по книге об эволюции насекомых, как-то отметил, что работа его требовала использования двух очень непохожих предметов: легкого сачка для отлова живых насекомых и стального молотка для добывания окаменелостей. Но и для владения молотком необходимы определенные навыки, особенно если ископаемые объекты заключены в янтаре. Залежи янтаря, образовавшиеся из смолы хвойных и других смолистых деревьев, возникли в тех местах, где древние леса были затоплены или по иным причинам быстро покрывались осадочными отложениями. Окаменевшая смола различается по цвету от теплого смолистого оттенка до светло-коричневого, желтого, зеленого и даже голубого, из-за этого процесс добывания янтаря становится похожим на поиски кусочков цветного стекла. Но если стекло предназначено для того, чтобы смотреть сквозь него, то янтарь примечателен тем, что можно разглядеть нечто внутри него. Любое живое существо надежно сохраняется в смоле, окруженное клейкими выделениями[27], – в трехмерном виде со всеми мельчайшими деталями, в отличие от плоских отпечатков типичных окаменелостей. Часто можно различить даже микроскопические черты. Вспомним известный случай, когда москит из мелового периода оказался в такой отличной сохранности, что в его желудке обнаружили хорошо различимые клетки крови пресмыкающихся вместе с известными патогенными микроорганизмами. Это помогло выяснить, что динозавры, так же как люди и некоторые современные животные, страдали от разрушительного действия[28] трансмиссивных заболеваний[29].

Для пчел янтарь оказался идеальной средой, обеспечивающей сохранение всех мелких анатомических деталей, связанных со сбором пыльцы (а порой и сохранение самой пыльцы). Даже на фотографиях инклюзы[30] выглядят на удивление реалистично и зачастую довольно красиво, подсвеченные сзади и сверкающие в своих полупрозрачных усыпальницах. Старейший экземпляр, извлеченный из залежей в Нью-Джерси, где произрастает множество цветковых растений, датируется возрастом в 65–70 млн лет. Это пчела в кусочке светло-желтого янтаря: рабочая самка, практически неотличимая от современных безжальных видов, распространенных ныне в тропической зоне. Даже такие простые факты, полученные от одного конкретного экземпляра, показывают, к чему пчелы уже пришли в то время. Безжальные пчелы, как производящие мед строители восковых гнезд со сложным общественным жизненным укладом, появились уже после того, как сформировались более примитивные одиночные виды. Чтобы добывать достаточное количество пыльцы и нектара для обеспечения колоний из сотен и тысяч рабочих особей, нужна растительность, давно и хорошо адаптированная к пчелам. Найденные поблизости окаменелости растений, имеющие отношение даже к куда более древним лесам, подтверждают это. Они содержат древние верески с комочками пыльцы, предназначенной для распространения «мохнатыми» насекомыми, а также близкое роду Clusia