Пчелы. Повесть о биологии пчелиной семьи и победах науки о пчелах

Пчела и её орудия

В Советском Союзе всегда было чуть не десять миллионов пчелиных семей, каждая, по крайней мере, из двух, трех и больше десятков тысяч насекомых. Удивительным могло бы поэтому показаться не то, что все хорошо знают пчелу, а скорее то, как редко попадается она многим на глаза.

Впрочем, здесь стоит напомнить, что люди в большинстве случаев видят только так называемую рабочую пчелу, а еще точнее – только взрослых рабочих пчел, которые, разлетаясь в степных местах иногда за четыре-пять километров от гнезда, а при определенных условиях даже значительно дальше, пробираются в самые укромные уголки, где цветет хоть какое-нибудь медоносное растение.

Гораздо реже непосвященному удается видеть вне пасеки пчелиных самцов – трутней.

Еще реже и, в сущности, уж совсем немногим удавалось лицезреть пчелиную самку – матку. Наиболее долговечная из членов пчелиной семьи, она за весь год иногда лишь трижды – и то обычно на считанные минуты – покидает гнездо: в первый раз – для учебного, ориентировочного вылета, для ознакомления с местностью, затем при брачных полетах и, наконец, с роем, когда часть семьи переселяется.

Что касается молодых пчел, то их, как правило, видят лишь пасечники. Впрочем, молодая, только что появившаяся на свет рабочая пчела внешне мало отличается от старой. Пчела не бывает «маленькой», «растущей»: она рождается сразу взрослой, сформированной. Молодость ее проявляется лишь в том, что она еще не отлучается из гнезда: свидетельство зрелости – первый вылет.

Матка и трутень настолько отличаются от рабочей пчелы, что их придется рассмотреть особо. Сейчас речь пойдет только о рабочей пчеле – Апис мелифера.

Эта пчела имеет примерно двенадцать-четырнадцать миллиметров в длину, пять-шесть миллиметров в высоту. Вес ее натощак около одной десятой грамма, с грузом корма – до полутора десятых грамма. Пчеле приходится иной раз поднимать в воздух еще большие тяжести: вылетая из улья с трупом трутня, она несет почти две десятых грамма, то есть вдвое больше, чем весит сама.

Маленькая, хрупкая в своем тонком, пружинящем панцире из хитина, пчела заслуживает внимания не только как летательный аппарат, но одновременно и как химическая лаборатория. Более или менее водянистый нектар, высосанный из цветков, уже в теле летящей пчелы начинает превращаться в медовый полуфабрикат, который в улье будет доведен до состояния меда.

Мука пыльцы, собранной с тычинок растений, слегка сдабривается медом и будет химически отличным от пыльцы тестом обножки, которая в гнезде станет пчелиным хлебом – пергой.

В «Стране Муравии» А. Твардовского хозяйка, угощая Никиту Моргунка,

Перга – важнейшая составная часть корма взрослых насекомых и личинок.

Темная головка, оснащенная парой жгутообразных двенадцатичлениковых усиков и сидящая на белом тяже шеи (его видели только те, кто вблизи наблюдал, как пчела наклоняет голову), темная грудь с двумя парами прозрачных крыльев и тремя непохожими одна на другую парами ножек, постоянно подвижное брюшко – вот, собственно, и вся пчела при первом взгляде на нее.

При таком беглом и общем обзоре она как будто бы ничем и не примечательна. Но ее стоит рассмотреть пристальнее под увеличительным стеклом.

Треугольная головка пчелы покрыта седой и неожиданно густой щетинкой. По бокам головы двумя выпуклыми светособирающими линзами расположены большие черные глаза, состоящие примерно из пяти тысяч трубчатых столбиков-фасеток – каждый. Зрительные ощущения, воспринимаемые этими сложными глазами, складываются, как показали исследования, из отдельных точек, наподобие печатных растровых иллюстраций. Глаза пчел относятся к разряду тех, которые на языке специалистов именуются мозаичными, или сетчатыми. На темени пчелы между двух усиков-антенн есть еще три простых точечных глазка.

В самый яркий солнечный день пчела выходит из темного гнезда и летит, смотря во все десять тысяч немигающих боковых фасеток и три циклопических глаза на темени.

Способность различать цвета у пчел развита слабо, однако не настолько, чтобы они совсем не разбирались в красках.

Если на столике, установленном неподалеку от улья, положить рядом хотя бы десяток разноцветных листов бумаги – черный, белый, красный, розовый, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, голубой – и на один из них выставить плошку со сладким сиропом, а на остальные – точно такие же плошки с чистой водой, пчелы очень скоро начнут прилетать за сиропом и будут безошибочно находить плошку со сладким кормом.

Когда известный исследователь биологии пчел, немецкий профессор К. Фриш подробно изучил этим способом цветное зрение пчел, оказалось, что красный цвет пчела совсем не воспринимает, смешивая его с темно-серым, желтый путает с зеленым, синий – с лиловым. Длинной серией новых остроумных опытов, в том числе опытами на матерчатых, бумажных и пластмассовых цветках, было установлено, что пчела воспринимает белый, желтый и синий цвета, а все остальные различает лишь по степени яркости.

Но те же глаза видят и нечто скрытое от зрения человека. Только применяя фотопластинки с особой эмульсией, можем мы наблюдать мир, освещенный ультрафиолетовой частью спектра солнечных лучей. Пчелы воспринимают эту часть луча, и есть данные, позволяющие подозревать, что в темном для нас ультрафиолетовом свете пчелы способны видеть сквозь лепестки цветков, как мы сквозь стекло, плексиглас, целлофан. Ровно, одноцветно для человеческого глаза окрашенные лепестки для пчел часто бывают покрыты невидимыми нам великолепными тонкими узорами, указывающими путь к нектарникам.

Давно проведены опыты, в которых наряду с простым различением красок исследовалось в разных комбинациях и контрастное (синий цвет на сером фоне, серый на желтом, желтый на фиолетовом). Данными, добытыми в этих опытах, окончательно установлено, что красные цветки воспринимаются пчелами как темно-серые, пурпурные как синие, белые как зеленые, зеленые как желтоватые. Палитра пчелиных красок во многом отлична от известной человеку: пчелы различают два пурпурных, два синих, два фиолетовых цвета, у них «свои», непохожие на наши желтый, черный…

Клумбу красных маков, обсаженную белыми маргаритками, пчелы видят совсем не так, как люди: маки для них почти черные, маргаритки – зеленые, газон – светло-желтый…

Глаза занимают верх головы, ниже расположен четырехчелюстной аппарат рта (нижние две челюсти являются частью губы). Несмотря на такое количество челюстей, пчела, вопреки тому, что о ней часто говорят, практически не способна прокусывать кожуру плодов. Челюсти ее двойными клещами раскрываются в стороны. Книзу спускается длинный хоботок, который в действии выпрямляется, отгибаясь, как лезвие перочинного ножа.

Со дна глубоких цветков пчела с помощью хоботка, будто через полую соломинку, высасывает нектар. Если нектар густ, диаметр трубки, образованный ротовым устройством, увеличивается. Если в цветке мало нектара, он вылизывается «ложечкой» – кончиком гибко извивающегося, как тонкий червячок, мохнатого и, что очень неожиданно, совсем красного язычка, вся длина которого составляет почти половину длины тела.

Пчела может справиться и с сухим кормом: сахар, например, она увлажняет слюной и водой, а потом всасывает раствор хоботком.

Ротовое устройство высокосовершенно. Сложные движения челюстей и хоботка с язычком позволяют пчеле в зависимости от условий лакать, слизывать или засасывать корм. Недаром анатомы считают рот пчелы «наиболее универсальным аппаратом для приема пищи». Агрономы, однако, не скрывают, что они больше всего недовольны в пчеле именно хоботком. Познакомившись с их соображениями, мы признаем, что они заслуживают внимания.

Вкус развит у пчелы довольно хорошо. Сахарный сироп она сосет, очень точно разбираясь в концентрациях. Что в данном случае значит «точно»? В двухпроцентном сахарном сиропе люди вполне отчетливо опознают привкус сладкого, пчела же относится к такому слабому сиропу как к чистой, стопроцентной воде. Выходит, у человека вкус тоньше? Так и есть, и это вполне рационально.

Плохи были бы дела в той пчелиной семье, чьи сборщицы сносили бы в гнездо нектар со столь низким содержанием сахара. Энергетические затраты на заготовку, доставку, а главное, переработку-сгущение такого водянистого кормового сырья не возмещались бы в получаемом продукте. Тут надо учесть и большую емкость сотов, которая потребовалась бы (а соты обходятся семье недешево), и большой расход энергии для создания и поддержания нужной температуры, не говоря уже о многих далеко идущих последствиях, которые существенно сказались бы на ходе всех жизненных процессов в недрах семьи. Потому-то двухпроцентный раствор сахара оставляет пчелу в нормальных условиях совершенно равнодушной. Высота порога вкусовой восприимчивости в отношении сахара отрегулирована так, чтобы энергетический баланс семьи в целом не понес ущерба. Бесспорно, что более насыщенные растворы сахара пчела берет усерднее, чем жидкие.

Кислое и соленое она различает, по-видимому, не хуже человека, но от чрезвычайно сладкого, как считают люди, сахарина отказывается. В то же время сахар, смешанный с горчайшим хинином, пчелы преспокойно берут, явно не реагируя на горечь. Органом вкуса служит не один только язычок: пчела, ступив ножкой в каплю сахарного сиропа, сразу отгибает хоботок и принимается вычерпывать корм, чего она никогда не сделает, если ступит ножкой в каплю соленого, например, раствора или в каплю чистой воды.

Очевидно, при некоторых условиях пчела может воспринимать вкус также и усиками-сяжками.

Длинные членистые усики пчелы постоянно находятся в движении. Как и волоски, разбросанные по всему телу, они служат органами осязания. Те же усики с их шестью тысячами чувствительных пор одновременно представляют как бы обонятельные антенны. Пчелы с остриженными усиками не находят корма по запаху.

Острота обоняния пчел испытывалась в аппарате с вращающимися на колесе кормушками, когда пчелы лишены возможности привыкать к месту кормления. С помощью этого аппарата и показано, что запах некоторых веществ пчелы отличают даже при растворении одной части на сто миллионов! Обоняние пчел, видимо, в десятки, если не в сотни, раз тоньше, чем у людей.

Итак, органы вкуса разбросаны у пчелы чуть ли не по всему телу. Что касается звуков, то до сих пор не установлено, с помощью каких органов они воспринимаются пчелами.

Недавно с помощью прибора, чутко регистрирующего коротковолновые колебания, удалось услышать не воспринимаемые вообще человеческим слухом голоса различных пчелиных семей: и беззвучное пение массы пчел, слетевшихся на кормушку с медом, и призывные сигналы пчел, толкущихся у летка улья и на прилетной доске, и даже путевые сигналы, которые подает летящая пчела.

Начав изучение всех этих ультразвуков, производимых пчелами, исследователи пчелиной жизни вступили в область, где все еще неизвестно и где их ждут самые неожиданные открытия.

Чем подробнее изучается работа органов чувств пчелы, тем отчетливее встает перед нами причудливая картина мира, в котором живет рядом с нами это четырехкрылое создание. Все в этом мире неожиданно смещено, все отмечено фантастическим своеобразием.

Вкус пищи здесь может познаваться лапками. Восприятия обоняния и осязания переплетаются в рядом расположенных нервных клетках и сливаются, как доказывают некоторые исследователи, в одно незнакомое человеку обонятельно-осязательное «топохимическое» ощущение. Голоса и шумы, доходящие до нашего слуха, оказываются для пчелы беззвучными, хотя она слышит ультразвуки, которые человек не воспринимает. На свет одна пчела реагирует иначе, чем в массе подобных себе. Даже обычные краски неба и земли пчелы видят не такими, как люди. Само солнце светит им по-другому.

И все же люди успешно исследуют этот «нечеловеческий» мир, узнают о существовании того, о чем они не знали, чего они не слышат, чего не видят, чего не чувствуют.

Но природа никогда сама не раскрывает своих тайн.

Познание закономерностей живой природы часто требует огромных жертв, труда, терпения, настойчивости. Высокие подвиги ума, подлинные победы воли, рожденной благородным устремлением к точному знанию, живут в тысячах правильно поставленных экспериментов ученых, в тысячах успешно завершенных поисков исследователей. История науки знает множество опытов, поразительных по тонкости замысла и технике исполнения, строгих и отточенных мыслью, прекрасных и воодушевляющих, как истинные творения гениев. Вспомним хотя бы опыты К. Тимирязева, в которых изучалось значение разных частей спектра для процессов ассимиляции, протекающих в хлорофилле зеленого растения. Опыты физика П. Лебедева, взвесившего силу давления, производимого солнечным лучом, а также И. Павлова, который по числу капель желудочного сока, вытекающего из трубки, введенной во внутренние органы подопытного животного, регистрировал самые тонкие изменения состояния его нервной системы.

Эти подвиги ума, эта настойчивость необходимы не только в исследованиях, результаты которых озаряют светом обширные области фактов и явлений. Они необходимы и при решении маленьких, частных вопросов, выяснение которых представляет будни науки. Немало таких опытов пришлось проделать исследователям, например, при изучении летной деятельности пчел, при анализе различных устройств их летательного аппарата.

Что дает пчеле возможность летать?

Грудь ее, по размерам значительно уступающая горошине, сверху и снизу охвачена хитиновыми полукольцами, которые покрывают сплетение мышц, приводящих в движение шесть ножек и четыре крыла. Эти четыре крыла способны нести пчелу по воздуху со скоростью до шестидесяти пяти километров в час, то есть более километра в минуту. С полной нагрузкой пчела летит медленнее – километр минуты за три.

Прозрачные и отливающие перламутром перепончатые крылья пчелы расчерчены вдоль и вкось креплениями полых жилок. Они – каркас крыла. В спокойном состоянии крылья лежат от груди к брюшку в два слоя, параллельно продольной оси тела. В полете пчелиное крыло делает за минуту больше двадцати пяти тысяч взмахов, за секунду – четыреста сорок. При этом сами крылья пчелы полностью лишены мускулов. Закрепленные основаниями между спинным и брюшным полукольцами груди, крылья поднимаются и опускаются краями грудных полуколец, которые образуют здесь сильный рычаг. Полукольца же приводятся в движение двумя группами мускулов: одни расположены вдоль груди, другие – вкось. Все мускулы крайне бедны нервами, сеть которых обычно в каждом органе тем гуще, чем интенсивнее он действует.

Непонятно, как же в этом случае могут с такой быстротой работать крылья, раз мускулы бедны нервами.

Чтобы разложить работу крыльев на отдельные движения, пришлось применить скоростную киносъемку «лупой времени» – аппаратом, производящим тысячу и больше снимков в секунду. Когда заснятые такой «лупой» фотографии демонстрируются затем с обычной для кино скоростью – двадцать четыре кадра в секунду, движение воспроизводится замедленным во много десятков раз. Это и дало возможность увидеть на экране важные подробности техники полета.

Анализ снимков показал, что пчела, готовясь к летному старту, подвигает крылья вперед и прочно связывает передние и задние крылья в два треугольных воздушных весла, которые поднимаются почти под прямым углом к груди.

Скоростная съемка помогла увидеть, как расправленные крылья сразу начинают двигаться, описывая почти полный круг, едва не смыкаясь над спиной и опускаясь вниз, насколько это возможно, чтобы не ударяться о ножки.

Изучение движений крыльев сделало понятным, почему пчела, как геликоптер, с места поднимается в воздух. Пчеле, работающей на цветках, такая способность совершенно необходима.

Зоологи-анатомы подробно описали и проанализировали механизм действия крыльев, мускульного двигателя и важных деталей той оснастки, которая обеспечивает маневренность летящей пчеле, способной на редкость быстро и круто менять силу и направление полета. Однако множество существенных подробностей остается все еще невыясненным и ждет исследования. Немало интересного расскажут эти исследования не только биологам, но, может быть, и специалистам по аэродинамике.

Напомним, что К. Циолковский в своих работах, посвященных вопросу о возможности осуществления полетов более простыми средствами, не раз напоминал о природных летательных аппаратах, в частности и о насекомых. Он писал: «Если аэропланы когда-нибудь заменятся орнитоптерами, то разумное устройство их потребует от нас еще более тщательного изучения полета птиц и насекомых». Этой же точки зрения придерживался, как известно, и один из величайших теоретиков воздухоплавания Н. Жуковский.

Возвращаясь в улей, рабочая пчела на лету продолжает щеточками счищать с тела и ножек (правой – с левой стороны, левой – справа) пыльцу, которую она на лету же спрессовывает и укладывает в особые углубления на задних ножках. Округлые комочки пыльцы (обножка) висят по бокам пчелы наподобие настоящих корзиночек, и в старых детских сказках пчела с обножкой часто изображалась заботливой хозяйкой, спешащей с рынка с двумя корзинками продуктов.

Приземляясь после полета, пчела совершает посадку на шесть точек. При ходьбе, неправильно называемой ползанием, она опирается на три точки, передвигая с каждым шагом две ножки с одной стороны тела и одну – с другой.

Сила, развиваемая пчелой при ходьбе, довольно велика: по шероховатой поверхности пчела способна тащить груз, в двадцать раз превышающий вес ее тела (лошадь, к примеру, везет обычно груз, равный ее собственному весу).

Коготки лапок, то есть последних члеников каждой из ножек, дают возможность пчеле легко двигаться по вертикальной поверхности, например, сотов или стебля растения, а подушечки между коготками, присасываясь к гладкой поверхности, позволяют быстро ходить даже по отвесно стоящему шлифованному стеклу или по потолку вверх ногами.

Строение ножек у разных форм насекомых отличается, как известно, чрезвычайным разнообразием. Здесь можно видеть множество интереснейших ходильных и бегательных устройств, приспособленных для применения на горизонтальной плоскости, на наклонных и вертикальных поверхностях, а также для хождения и бега вверх ногами. Немало есть и ног, так сказать, специального назначения: прицепные ноги паразитов, прыгательные задние ноги некоторых прямокрылых и блошек, передние прыгательные ноги некоторых видов тлей, плавательные ноги водяных клопов и вертячек, поплавковые и рулящие ноги скользящих по поверхности воды клопов-водомерок, опорные и гребные ноги живущих под водой плавунцов и гладышей, хватательные ноги хищных богомолов, роющие и копательные ноги медведок…

Во всем этом ряду собирательные ноги пчел занимают особое место.

Строение каждой пары ножек, форма каждого их членика, расположение и число щетинок и волосков на них говорят об орудийном характере этих органов.