За 30 млн лет своей эволюции пчелы, образующие колонии, пришли к тому, чего людям еще предстоит достичь – они могут изменять свою среду обитания ради собственной пользы.

Мы постепенно начинаем понимать очень сложные и многочисленные механизмы обратной связи и взаимовлияния между пчелами и их самоуправляемой окружающей средой. Одно из самых последних достижений – открытие того факта, что температура расплодного гнезда имеет большую важность для всей биологии медоносных пчел.

Расплодное гнездо медоносных пчел (рис. 8.1) – это чрезвычайно важная и чувствительная часть их живого мира, контролируемого ими с удивительной аккуратностью, а температура области, в которой находятся запечатанные ячейки с куколками, регулируется особенно точно.

Пчеловоды уже давно знали о тепле, что выделяется в расплодном гнезде медоносных пчел, и о том, что его можно ощутить, даже просто поднеся руку. Предполагалось, что сам расплод локально выделяет тепло, и пчелы приходят туда греться. Однако было показано, что это мнение ошибочно. Ему на смену пришла более интересная догадка о биологическом значении климата гнезда медоносных пчел, а именно: применение термочувствительных камер, тщательное наблюдение за поведением и осторожные манипуляции пчелами и пчелиными колониями раскрыли новые перспективы, последствия которых оценены еще далеко не полностью.

Животные способны выделять тепло, включая в обмен веществ высокоэнергетические соединения вроде жиров и углеводов, или же при помощи сокращений мускулатуры, как это делаем мы, когда дрожим от холода. Медоносные пчелы прогреваются, сокращая летательные мышцы, которые используются не только для полета, но и, как мы видели в главе 4, отвечают за появление вибрационных импульсов при обмене информацией в ходе виляющего танца. Тепло выделяется этими мышцами несколько по-разному. Пчелы отцепляют эти мышцы от крыльев при помощи хитроумного действия крохотных регулирующих мышц и, сокращая и расслабляя их, ускоряют собственный обмен веществ. Мышцы-антагонисты работают друг против друга, и так возникает вибрирующая мышечная дрожь. Эти вибрации значительно слабее, чем производимые танцующей пчелой. Применительно к выделению тепла результат этой дрожи можно оценить по изображениям, полученным с помощью термочувствительной камеры (рис. 8.2).

Рис. 8.1 Расплодное гнездо медоносных пчел – это та часть сотов, на которой каждый член колонии, развиваясь от личинки через куколку до взрослой пчелы, получает индивидуальный уход пчелы-няньки

Многие насекомые, включая медоносных пчел, выработали способность разогревать свои летательные мышцы с помощью таких сокращений, готовясь к полету. Вероятно, одиночные эволюционные предшественники медоносных пчел, которые не образовывали колоний, уже обладали и этой способностью, и приемом управления температурой гнезда. Это наследственное качество было одной из самых важных физиологических потребностей для эволюции образующих колонии медоносных пчел.

Рис. 8.2 Распределение температуры в телах пчел-обогревателей становится видимым на термографиях. Искусственное окрашивание изображений показывает низкую (синий цвет) и повышенную (желтый цвет) температуру. Изобретательное использование принципа встречного потока предотвращает пассивное рассеивание тепла через брюшко пчелы, и теплота оказывается заключенной в грудном отделе тела, где она выделяется благодаря сильной дрожи летательных мышц

Рис. 8.3 Термограммы показывают, что «горячие пчелы», грудной отдел тела которых выглядит здесь белым, собираются на запечатанных местах расплодного гнезда. Окружающая незапечатанная часть сотов, распознаваемая по темным краям стенок ячейки, свободна от пчел-обогревателей

При помощи термографической камеры были сделаны снимки многих насекомых, готовящихся к полету, и оказалось, например, что ночные бабочки разогревают свои летательные мышцы, прежде чем взлететь в прохладный ночной воздух. Такая же разминка происходит в летательных мышцах медоносных пчел, готовящихся к полету; это и есть исходное назначение той способности, используя которую медоносные пчелы добились совершенно иного результата.

Взгляд на расплодные соты через линзы термографической камеры выявляет «горячих» пчел-обогревателей с «горящей» грудью, отчетливо выделяющихся на фоне области с запечатанными ячейками (рис. 8.3).

Эти пчелы прижимаются грудью к крышечкам находящихся под ними ячеек и отдают свое тепло куколкам, заключенным под крышечками. Эта поза обогрева, в которой они сидят, как минимум на половину высоты тела ниже, чем у других пчел на сотах; она легко распознается (рис. 8.4). Пчелы сохраняют это положение тела в совершенной неподвижности до получаса, и их вполне можно принять за мертвых. Антенны не движутся, но находятся в постоянном контакте с восковой крышечкой куколочных ячеек, находящихся перед пчелой, возможно для измерения температуры, потому что на кончиках антенн сконцентрировано больше всего термочувствительных рецепторов.

По отношению к пчелам было бы в высшей степени несправедливо полагать, что они отдыхают, спят или даже мертвы. Они активны ровно настолько, насколько это возможно для медоносной пчелы. Интенсивной деятельности пчелы-обогревателя может соответствовать лишь энергичный полет.

Пробыв в этой позе не больше получаса и выполнив работу по обогреву, соответствующую температуре тела в 43 °C, животные выбиваются из сил и прекращают свое занятие. Крышечка нагретой куколочной ячейки будет «гореть» еще какое-то время после того, как пчела-обогреватель перестала ее греть и удалилась (рис. 8.5).

Пчела-обогреватель может одновременно греть лишь одну крышечку куколочной ячейки, потому что она имеет такие же размеры, как грудной отдел ее тела.

Инженер-теплотехник мог бы поинтересоваться эффективностью системы, в которой тепло передается от груди пчелы к отдельной ячейке. Горячие пчелы излучают тепло во все стороны, а не только вниз к куколкам, которым нужен обогрев. Они теряют больше тепла в окружающую среду, чем передают находящимся под ними ячейкам, с которыми непосредственно работают. Этот метод обогрева выглядит скорее как в гостиничном номере с неисправными окнами в былые социалистические времена: окна не чинили, и тепло просто улетучивалось.

Более внимательный взгляд на пчел на участке с запечатанными расплодными ячейками выявляет те усилия, которые они на самом деле прикладывают, чтобы потери тепла были как можно меньше (рис. 8.6, 8.7). Например, не занятые нагревом пчелы сидят на сотах, плотно прижавшись друг к другу, теплоизолируют их и снижают потери излучаемого тепла.

Кроме того, пчелы освоили гораздо более изобретательный и эффективный способ обогрева своего расплода, который описан в следующем разделе.

Пчелы всегда начинают устраивать место для расплода с центра сота. Оно расширяется во все стороны по мере того, как матка продолжает откладывать яйца, а ячейки закрываются крышечками во время последней личиночной стадии, чтобы личинки могли спокойно окуклиться. Запечатанная крышечками область расплодных сотов в колониях медоносной пчелы закрыта не вся; среди запечатанных ячеек разбросаны пустые, составляющие 5–10 %. Этот процент меняется в зависимости от климата снаружи.

Неиспользованные ячейки можно обнаружить на всех стадиях развития расплодного гнезда (см. рис. 8.7). Доля пустых ячеек на расплодных сотах, превышающая 20 % от общего количества, может быть результатом необычных ситуаций в колонии вроде нежелательного появления большого количества диплоидных трутневых личинок, которых рабочие пчелы затем удаляют из расплодного гнезда.