Поведение насекомых

Многочисленные исследования детально выявили значительное многообразие сенсорных способностей насекомых. Так, в частности, у них прекрасно развито обоняние. Это было убедительно показано Ж.А. Фабром, К. Фришем и другими исследователями конца ХIХ – середины ХХ столетия. Так, в частности жуки-могильщики и навозники издалека прилетают на приманку с большой быстротой и в большом количестве. Наездники, относящиеся к отряду перепончатокрылых, имеют столь острое обоняние, что находят под толстой корой дерева личинок жуков-короедов и, прокалывая кору яйцекладом, откладывают в ней свои яйца. Фабр наблюдал удивительное развитие обоняния у светляков. Крылатые самцы сотнями прилетали к бескрылым самкам, но когда Фабр прикрыл самок стаканом, то полеты прекратились. Эти же самцы собирались в пустой стакан, где раньше находились самки, на кусок марли или ваты сохранившие запах самок.

Способность к различению цветов насекомыми была подробно изучена К. Фришем в опытах на пчелах. Его методика заключалась в следующем: картонные прямоугольники серого цвета различной яркости были помещены на столе в случайном порядке, и среди них – один цветной с подкормкой. Сначала пчелы садились равномерно на все поверхности, но через некоторое время они стали демонстрировать предпочтение цветному прямоугольнику. Затем был поставлен контрольный опыт. Все картоны были перемешаны и подкормка удалена. Через 4 минуты после этого на цветной картон прилетело 280 пчел, а на всех серых было за это время только 3 пчелы. Таким же методом была выявлена способность пчел к различению формы.

Способность насекомых к научению изучали многие исследователи. В частности, Тернер приучил тараканов различать зеленые и красные карточки посредством электрических ударов на одной и подкрепления на другой. При помощи того же метода, Т. Шниерла установил, что муравьи способны усвоить правильный путь в коридорах довольно сложного лабиринта. Шиманский доказал возможность образования навыков при нахождении пути в лабиринте и у тараканов.

Минич исследовал вкусовые ощущения насекомых. В его опытах бабочки всасывали воду с минимальным раствором сахара и отказывались от раствора хинина той же концентрации. При этом Минич установил, что вкусовые ощущения у бабочек во много раз острее, чем у человека.

Интересные материалы по вопросу об особенностях памяти насекомых собраны крупным В. А. Вагнером.

Им были взяты два десятка насекомых из шмелиного гнезда и унесены в закрытой коробке на несколько километров от гнезда. Затем эти шмели, предварительно помеченные различными красками, были выпущены на разном расстоянии от гнезда. К вечеру Вагнер обнаружил всех шмелей в гнезде.

Вопрос о том, является ли способность шмелей находить гнездо результатом запоминания или особым " чувством направления", окончательно не решен.

В остроумных экспериментах Вагнера выяснены качественные особенности памяти у насекомых. Шмели, улетающие довольно далеко от гнезда, обычно всегда в него возвращаются, но в случаях перемещения гнезда на 1/2 метра, они его не находят. На основании этих данных Вагнер пришел к выводу, что насекомые запоминают не предметы, а направления, и что их память не предметная, а топографическая. В дальнейшем Бете произвел такие же опыты над пчелами. Оказалось, что пчелы не могли найти своего улья, который поворачивался исследователем на 90 градусов или отодвигался на один метр.

Поведение насекомых главным образом складывается из инстинктов.Эта врожденная форма сложного поведения дала основания к распространению различных мнений о разумной, целесообразной и вместе с тем загадочной и непонятной организации жизни таких существ, как насекомые.

В действительности же ничего загадочного и разумного в инстинктивном поведении насекомых нет. Возникнув и закрепившись в процессе приспособления животных к условиям жизни, инстинкты проявляются приблизительно одинаково у особей одного вида.

Шмели и пчелы, вылупившись из коконов, без всякой выучки или подражания строят из воска ячейки и соты точно так же, как и все особи данного вида.

Кажущаяся разумной целесообразность инстинктивных действий насекомых опровергается объективными наблюдениями. Множество подобных наблюдений и опытов было проведено Ж.А.Фабром.

Так, он прокалывал снизу пчелиные соты, что приводило к вытеканию из них меда. Однако, несмотря на это пчелы продолжали наполнять дырявые восковые ячейки и не пытались их заделать.

Большую известность получили опыты Фабра с жуками-могильщиками. Эти жуки, как известно, обладая прекрасным обонянием, издалека слетаются к падали. Зарывая мертвую птицу, мышь и т. п. в землю, они затем откладывают на мертвое тело свои яйца. Фабр подвесил мертвого крота к перекладине на, двух подставках так, что крот только касался земли. Жуки прилетели на падаль, долго рыли под ней землю, но так и не сумели закопать крота и отложить на него свои яйца. Жуки не сделали не единой попытки перегрызть нитку, которой был привязан крот, поскольку подобные действия не входят в инстинктивную программу.

Подобным же примером является и поведение осы-сфекса, подробно описанное нами в главе " Инстинкты".

17.1.11. Общественные насекомые

Относящиеся к отряду перепончатокрылых насекомые, ведущие общественный образ жизни – муравьи, термиты, осы, пчелы и некоторые другие – отличаются удивительно сложным поведением, огромным видовым разнообразием и высокой численностью во всех регионах Земли. Они представляют собой пик эволюции ветви первичноротых и по уровню развития психики вполне сравнимы с низшими позвоночными.

Общественные насекомые всегда привлекали внимание не только ученых-энтомологов, но и представителей многих других наук, натуралистов и даже писателей. Все дело в том, что колония общественных насекомых – это интереснейший объект для любой биологической науки от молекулярной биологии и генетики до экологии и теории эволюции. Поэтому исследования в русле социобиологии насекомых из года в год расширяются, привлекая к себе все больше специалистов из самых разных областей биологии.

Поведение общественных насекомых чрезвычайно сложно и во многом напоминает поведение млекопитающих и даже иногда соперничает с ним, что заставляет приписывать насекомым разум и интеллект. Экспериментальный анализ показывает, что насекомые очень сильно ограничены стимулом, т.е. они реагируют в стереотипной форме, в строгой зависимости от получаемого стимула. У высших форм насекомых имеется определенная пластичность поведения, и обучение у них достигает значительного уровня. Три особенности сделали возможным такое сложное поведение: наличие очень сложных органов чувств, которые позволяют осуществлять высокодифференцированную оценку окружающей среды; эволюция сочлененных придатков (суставных соединений) и их последующие преобразования в ноги и органы рта чрезвычайной сложности, делающие возможной исключительную манипулятивную способность; развитие мозга, достаточно сложного, обладающего необходимой интегративной способностью для организации огромного потока получаемой сенсорной информации и управления всеми движениями придатков. Многое в высокоорганизованном поведении общественных насекомых объясняется также врожденными реакциями на стимул. Например, чувство времени являются у таких насекомых частью некой системы " внутренних часов", которые регулируют периодическую активность многих животных. Однако визуальные ориентиры в окружающей среде являются приобретенными.

Поведение общественных насекомых (на примере муравьев и пчел). Поведение общественных насекомых включает в себя многие области. Наибольшее внимание ученых привлекают их коммуникация и социальные отношения.

Ни одно звено цепи поведенческих актов насекомых не может обойтись без механизма ориентации. Отправляясь на сбор нектара и пыльцы, пчела первоначально руководствуется целой серией ориентиров на местности, которые попадаются ей на пути. Когда цветы-медоносы уже недалеко и насекомое видит их, ведущим стимулом оказываются очертания растений. На более близком расстоянии пчелу привлекает окраска венчиков, затем знакомый запах – зрительные и химические " путеводители пчел". Когда насекомое оказывается внутри цветка, вступают новые стимулы – запах нектара и ощущения от прикосновения к органам цветка. Роль каждого из этих стимулов состоит не только в том, чтобы вызвать очередную стадию в общей цепи действий и отключить предыдущую. Они одновременно заставляют действовать соответствующие механизмы ориентации с его целевыми установками.

Общение насекомых друг с другом представляет собой комплексный процесс, включающий химические, слуховые, вибрационные, зрительные и тактильные стимулы – язык запахов, язык поз и вибраций. Первые сведения о наличии у насекомых особых " ароматов", способных привлекать особей противоположного пола с больших расстояний, появились почти столетие назад, еще в опытах Фабра. В настоящий момент показано, что феромоны играют огромную роль в коммуникациях насекомых. Исследование феромонов открывает пути к управлению поведением. Например, блокирование связи между самцами и самками насекомых-вредителей и тем самым нарушение размножения входит составной частью в перспективные интегрированные методы защиты растений.

В качестве модели общественных насекомых часто выступают муравьи, как самые яркие представители этой группы. Муравьи имеют исключительно сложные сообщества, состоящие из специализированных групп особей, которым свойственно культивация " грибных садов", " доение" тлей, изгнание чужаков из колонии и т.п.

Семейство муравьев возникло в меловом периоде в условиях теплого или даже тропического климата. Наибольшее число видов этих насекомых и в настоящее время обитает в тропиках и субтропиках. Постепенно муравьи заселили также умеренные области Земли и проникли даже в районы с очень холодным климатом, достигнув зоны тундры. Изучению муравьев посвящена целая наука – мирмекология. Функционирование такой сложной системы, как многовидовое сообщество муравьев, определяется характером поведения и взаимодействия особей на кормовом участке. Появляется всё больше данных в пользу того, что действие муравьев, главным образом, социально обусловлены. К настоящему времени известно о различных формах координации деятельности гнездовых рабочих, а также о способах добывания пищи и об особенностях ориентации.

Одна из наименее изученных сторон жизни муравьев – индивидуальное поведение особей и роль индивидуумов в жизни семьи. Среди немногих работ, посвященных изучению индивидуального поведения муравьев, большинство проведено в лабораторных условиях и посвящено главным образом функциональному разделению особей в семье и различиям в уровнях их активности.

Возможности муравьиного интеллекта давно занимали умы исследователей. Долгое время господствовало мнение о том что у насекомых вырабатываются лишь элементарные условные рефлексы. Однако сама по себе способность муравьев к запоминанию и научению была экспериментально продемонстрирована с помощью различных методик. Плененный способностью муравьев к обучению, Теодор Шнейрла многие годы сочетал изучение муравьев в полевых условиях со всесторонними лабораторными экспериментами. Изучение тропических бродячих муравьев позволило ему детально разобраться в роли обонятельных стимулов, управляющих движением муравьиных полчищ. Развивая свои исследование в Нью-йоркском музее естественной истории, он разработал лабиринты для изучения наиболее распространенных видов муравьев. Двигаясь в этих лабиринтах, муравьи доказали свою способность запоминать и находить правильный путь, даже не имея возможности ориентироваться по собственному пахучему следу. Они могут также использовать результат обучения в новой ситуации, что ставит их способности близко к пределу доступного для насекомых. Приобретение опыта, в том числе основанное на подражании, имеет особенно большое значение для муравьев, так как в среднем срок жизни рабочих особей составляет– 1, 5-2, 5 года, т.е. больше чем у многих грызунов. При решении задач, требующих объединенных усилий группы особей, или задач, основанных на подражательных реакциях, должна проявляться неоднородность психических возможностей и индивидуального опыта муравьев. Разнообразие стереотипов поведения у них связано, прежде всего, с наличием фиксированных различий в функциях, выполняемых разными особями. В небольших функционально однородных группах муравьев выделяются " одаренные" особи, обладающие хорошей памятью и играющие роль активаторов при выполнении различных функций и организации групп. Различия в способностях и уровне активности рабочих особей можно наблюдать даже в относительно простых ситуациях, когда группа сталкивается с препятствием на пути к пище или гнезду. В одном из опытов ствол березы, по которому спускались к муравейнику муравьи-фуражиры, окружили кольцом пластилина с нафталином. Преодоление этого препятствия не было хаотическим: группа из 6-7 фуражиров останавливались перед кольцом и ожидали своего " вожака" – самого активного муравья, который первым преодолевал препятствие и затем пробегал через кольцо туда и обратно, сопровождая остальных муравьев. Возможно, что здесь проявились отношения доминирования – подчинения, связывающее знакомых между собой особей, которые используют перекрывающиеся поисковые участки.

Экспериментальное изучение коммуникаций муравьев дают основание полагать, что ранг особей и их поведение в группах зависят от психофизиологических свойств и к тому же поддерживаются активным взаимодействием. Оказалось, что индивидуальная борьба за доминирование выражается в увеличении двигательной активности соперничающих особей, а также в проявлениях агрессивности и прямого противоборства. В частности, муравьи устраивают своеобразные турниры, когда претендующий на первенство фуражир пытается занести соперника в гнездо. Два фуражира некоторое время толкают друг друга, стараясь сложить соперника " чемоданчиком". Если это долго не удается ни одному из них, муравьи разбегаются.

Высокий уровень психической организации муравьев вполне позволяет задуматься об их способности усваивать логическую структуру задачи и применять полученный опыт в измененной ситуации.

Большой интерес представляют результаты эксперимента Дж. Брауэра, в котором семья муравьев, в течение трех лет ежедневно получавшая 10 Р/ч радиации, выстроила крытую дорогу, что позволило уменьшить дозу облучения.

Согласованные действия муравьев на кормовом участке невозможны без обмена информацией о наличии и местонахождении пищи, о появлении свободной, пригодной для обитания территории, о вторжении врагов и т.п. В настоящее время выделяют следующие способы передачи информации у муравьев: кинопсис- реакция на визуально воспринимаемые характерные движения других особей: выделение феромонов, действующих либо как сигналы тревоги, либо как следовые вещества; звуковые " стридуляционные" сигналы и тактильный (антеннальный) код. Эти средства обмена информацией и способы взаимодействия муравьев на кормовом участке подробно описаны в монографии А.А. Захарова.

Г.М. Длусский систематизировал сведения, касающиеся способов передачи информации муравьями, обнаружившими пищу. Найдя источник пищи, разведчик совершает комплекс маркирующих движений – петлеобразные пробежки вокруг находки, которые иногда сопровождаются выделением следовых веществ или стредуляций. Комплекс маркирующих движений является следствием возбужденного состояния муравья и отсутствует у видов с низкой социальной организацией. В ответ на комплекс маркирующих движений разведчика может происходить самомобилизация фуражиров, которые включаются в процесс доставки пищи в гнездо. Это возможно только при достаточно высокой динамической плотности особей на кормовом участке. Возвращаясь в гнездо, разведчики могут оставлять или непрерывный пахучий след, или запаховые вехи.

Известно, что в случае сложных механизмов мобилизации у некоторых видов используется комплекс сигналов. До недавнего времени для каждого вида муравьев описывали более или менее специфическую технику рекрутирования. Пока еще очень мало работ, в которых анализируется разнообразие способов передачи информации у одного вида. Так, Б. Хольдоблер и Э.О. Вильсон выделили пять различных систем мобилизации у африканского муравья-портного:

· мобилизация на пищу с использованием пахучего следа и тактильных стимулов;

· мобилизация на новую территорию (пахучий след и удары антеннами);

· мобилизация на переселение, включающая транспортировку других особей;

· ближняя мобилизация на врагов с использованием пахучего следа

· дальняя мобилизация на врагов, которая обеспечивается сочетанием химических и тактильных стимулов и приводом особей.

Следствием разнокачественности психических возможностей муравьев является, в частности, их склонность к определенным способам ориентации, что должно отражаться на модальности сообщаемых ими сигналов.

Так, в группах активных фуражиров лугового муравья с перекрещивающимися поисковыми участками имеются особи, использующие различные ориентиры. Опыт, проведенный в лабораторных условиях, где использовались постоянные искусственные ориентиры, показал, что из числа муравьев, посещавших кормушку (около 200 особей), 40-45% особей после перестановки ориентиров меняли направление движения. В отношении муравьев большинство исследователей до сих пор сходились на том, что их коммуникативная система генетически инстинктивна и соответственно сигнальное поведение и ответы почти постоянны у всех особей данного вида.

Еще более сложно поведение пчел, так как помимо специализированных групп и сложной организации внутри ульев они передают информацию о местоположении источников пищи, пользуясь танцем, феномен, названный известным немецким биологом Фришем " языком пчел". По возвращении от источника пищи пчела выполняет танец на поверхности сот улья в виде восьмерки, в которой пчела покачивает своим брюшком, двигается по прямому пути через среднюю часть восьмерки. Остальные пчелы в улье следуют движениям танцора, чтобы определить расстояние до пищи и направление к ней. Расстояние определяется по скорости танца, при этом число танцев в единицу времени уменьшается с увеличением расстояния к пище. Направление указывается в связи с направлением солнца так, что танец с движением вверх сигнализирует расположение пищи в направлении к солнцу, а с движением вниз указывает место пищи в противоположной стороне. Ориентиры направо и налево от солнца даются исполнением танца соответственно вправо или влево.

В какой мере можно сравнивать сигнальную деятельность пчел, муравьев и других животных с языковым поведением? Среди многочисленных описаний языка наиболее удобной представляется концепция, предложенная известным американским языковедом Ч. Хоккетом. В своей книге " Курс современной лингвистики" он приводит семь ключевых свойств языка: двойственность, продуктивность, произвольность, взаимозаменяемость, специализация, перемещаемость и культурная преемственность. Он приписывает танцам пчел, в отличие от способов общения многих других животных, максимальное число свойств, т.е. все, за исключением культурной преемственности.

Действительно, согласно господствующему мнению, язык танцев полностью детерминирован генетически. Однако данные Н.Г. Лопатиной свидетельствует о том, что и для считывания информации и для формирования танца большое значение имеет образование пространственного и временного стереотипа условных связей.

Немаловажное значение для характеристики языка имеет количество информации, которое могут передать животные. По мнению Э.О. Вильсона, пчелы способны передать около трех бит информации о расстоянии и около четырех бит – о направлении полёта.

Целый ряд экспериментов, на пчелах, на муравьях показывают, что в поведении этих насекомых присутствуют элементы рассудочной деятельности. Так, в частности Г.А. Мазохин-Поршняков (1970) после интереснейших экспериментов пришел к заключению о наличии у пчел элементарной рассудочной деятельности в виде способности к экстраполяции, сложным отвлеченным операциям типа обобщения, а также к нестандартному использованию личного навыка. Следует заметить, что этот автор пишет: " Пчелы, как высокоорганизованные общественные насекомые, резко отличаются от других, ведущих одиночный образ жизни. Поэтому целиком переносить результаты опытов с пчелами на всех других насекомых, исключая шмелей, ос, муравьев, рискованно. Интеллект большинства их, конечно, уступает пчелиному" (Мазохин-Поршняков, 1970, с. 62). Ж.И. Резникова на муравьях показала, что

Таким образом, на основе опытов и экспериментов, проводимых учеными разных стран, показано, что насекомые обладают не только способностью общаться между собой,, но и некоторыми элементами логического мышления

17.2. НИЗШИЕ ПОЗВОНОЧНЫЕ

17.2.1. Рыбы