На лесной тропе лежит холм из сухих хвоинок. С виду — просто куча. Но вот одна иголка вдруг поползла вверх, другая исчезла в отверстии, а между ними промчался рыжий муравей. Под холмом скрывается целый город, и его улицы уходят глубоко в землю.
Где в этом городе растут малыши? Куда складывают пищу? Кто прокладывает тоннели и решает, какой будет новая комната? Отправляемся в экспедицию и выясняем, как устроен муравейник внутри и как муравьи его строят.
Муравейник — это холм или подземный дом?
Обычно муравейником называют заметный холмик над землёй. Но холм — лишь крыша и верхний этаж. Под ним находятся тоннели и камеры, а часть ходов может уходить гораздо глубже, чем кажется снаружи.
У разных видов муравьёв дома устроены по-разному. Рыжие лесные муравьи складывают купол из хвоинок, кусочков коры, травинок и тонких веточек. Другие виды живут в земле почти без заметной насыпи, под камнями, в старых пнях, внутри древесины или даже в полых стеблях растений.
Поэтому единственного чертежа «правильного муравейника» не существует. Его форма зависит от вида муравьёв, почвы, влажности, температуры, возраста семьи и числа рабочих.
Что находится внутри муравейника?
Если бы мы могли уменьшиться и пройти через вход, то попали бы не в одну огромную пещеру, а в сеть узких коридоров. Они соединяют камеры разного размера. В одних местах муравьи хранят пищу, в других ухаживают за яйцами, личинками и куколками, в третьих отдыхают.
Внутри можно условно выделить несколько важных зон:
- входы и коридоры, по которым рабочие выходят наружу;
- камеры с расплодом, где находятся яйца, личинки и куколки;
- места для пищи — их устройство зависит от вида;
- камеры матки, хотя матка не обязательно всё время сидит в одной неподвижной «царской комнате»;
- зимовочные участки глубже в почве, где температура меняется медленнее;
- места для отходов, которые у некоторых видов вынесены подальше от жилых камер.
Не стоит представлять комнаты как одинаковые кубики в многоэтажном доме. Настоящие камеры часто имеют неправильную овальную форму, а тоннели изгибаются и ветвятся.
Как учёные увидели строение муравейника?
Раскопать гнездо и сохранить все тонкие ходы почти невозможно: рыхлая земля осыпается. Поэтому исследователи придумали делать слепки покинутых или специально изучаемых гнёзд. В тоннели осторожно заливают жидкий гипс, воск или металл. После затвердевания землю убирают.
Получается объёмная «окаменевшая пустота»: там, где раньше были коридоры, остаются тонкие ветви, а на месте камер — плоские расширения. Такие слепки показали, что под неприметным отверстием может скрываться сложная система из вертикальных шахт и десятков горизонтальных залов.
Как муравьи строят муравейник?
Рабочий муравей не приходит на стройку с готовым планом всего здания. Он выполняет небольшую задачу: откусывает или отрывает частицу почвы, несёт её по тоннелю и оставляет снаружи. Тысячи таких действий постепенно создают ход или камеру.
В рыхлой земле муравьи работают челюстями и передними ногами. На поверхности лесные виды собирают строительный материал и укладывают его в купол. Одни рабочие углубляют проход, другие выносят грунт, третьи ремонтируют повреждённый участок.
Самое удивительное, что у колонии нет главного архитектора. Матка откладывает яйца, но не раздаёт рабочим чертежи. Стройка возникает из множества простых решений. Муравей реагирует на запахи, влажность, температуру, форму прохода и действия соседей. В науке такой способ совместной работы называют самоорганизацией.
Кто говорит строителям, где копать?
Муравьи обмениваются информацией прикосновениями и запаховыми веществами — феромонами. Если один рабочий начинает копать подходящее место, изменившийся запах почвы и поведение соседей могут привлечь других. Чем больше муравьёв включается в работу, тем быстрее растёт новый проход.
Но муравьи не следуют только запаху. Они чувствуют тесноту, уклон поверхности, влажность, состав грунта и количество углекислого газа. Исследования показывают, что форма гнезда меняется вместе с условиями. Например, при более тёплой поверхности некоторые муравьи строят более глубокие гнёзда.
Почему ходы не обваливаются?
Муравьи делают тоннели не шире, чем требуется для движения. Небольшой свод удерживается лучше огромной пустоты. Частицы влажной почвы сцепляются друг с другом, а форма камеры распределяет нагрузку.
Если потолок всё же начинает осыпаться, рабочие выносят упавшие крупинки и ремонтируют участок. В некоторых камерах остаются земляные столбики или перемычки, похожие на опоры. Однако они появляются не потому, что муравьи вычисляют прочность как инженеры. Устойчивое сооружение складывается из множества местных строительных правил.
Зачем муравейнику купол из хвои?
У рыжих лесных муравьёв купол работает сразу несколькими способами. Он защищает входы, помогает отводить дождевую воду и нагревается на солнце. Рабочие могут переносить личинок и куколок между более тёплыми и прохладными камерами, выбирая подходящие условия.
Хвоинки уложены не беспорядочно. Муравьи постоянно перебирают верхний слой, вытаскивают материал наружу и снова переносят его. Поэтому поверхность живого муравейника всё время понемногу меняется.
Иногда купол строят вокруг пня или корней. Древесина становится внутренним каркасом, а подземные ходы расходятся от него в стороны.
Как муравейник дышит?
Тысячи обитателей расходуют кислород и выделяют углекислый газ. В некоторых гнёздах газообмен идёт через множество входов и поры между частицами строительного материала. В других важную роль играют тоннели.
Особенно хорошо вентиляцию изучили у крупных южноамериканских муравьёв-листорезов. Ветер над поверхностью вытягивает воздух из одних отверстий, а через другие свежий воздух входит внутрь. Рабочие даже перестраивают небольшие башенки у выходов, меняя движение воздуха.
Но нельзя переносить эту схему на каждый лесной муравейник. Разные виды решают задачу вентиляции по-разному.
Муравьи едят хвоинки, из которых построен дом?
Нет. Рыжим лесным муравьям хвоя нужна прежде всего как строительный материал. Едят они другую пищу: насекомых и сладкие выделения тлей, а также различные доступные растительные продукты.
Муравьи-листорезы тоже не съедают принесённые листья напрямую. Они выращивают на измельчённой растительной массе гриб и питаются продуктами этого грибного сада. Поэтому в их подземных гнёздах есть особые камеры с грибницей.
Вот почему картинка «кладовой» зависит от вида. Один муравейник нельзя считать моделью для всех тысяч видов муравьёв.
Неожиданный поворот: муравейник никогда не закончен
Нам хочется думать, что муравьи однажды построили дом и затем просто поселились в нём. На самом деле гнездо постоянно перестраивается. Семья растёт, появляются новые камеры, старые ходы закрываются, после дождя нужен ремонт, а расплод переносят туда, где сейчас подходящая температура.
Муравейник больше похож не на каменный дворец, а на живой город. Его форма меняется вместе с погодой и жизнью колонии.
Миссия исследователя: составь карту муравьиного города
Найди муравьиную дорожку в парке или лесу. Наблюдай только с расстояния и ничего не разрывай.
- Нарисуй точку входа в гнездо.
- Отметь две-три дорожки, по которым движутся муравьи.
- Посмотри, что они несут к гнезду и что выносят наружу.
- Проверь, одинаково ли много муравьёв на солнечной и теневой стороне.
- Вернись через несколько дней и сравни карту: изменились ли входы или дорожки?
Правило исследователя: не ломай купол, не заливай входы водой и не клади рядом сладости. Лучшее наблюдение не мешает животным жить.
Что нужно запомнить
- Муравейник — это не только холм. Основная система камер и тоннелей часто находится под землёй.
- Разные камеры выполняют разные задачи: в них растёт расплод, хранится пища, отдыхают рабочие или содержатся особые грибные сады.
- Муравьи строят вместе без единого архитектора. Сложная форма возникает из множества простых действий.
- Гнездо помогает управлять температурой, влажностью и воздухообменом.
- Строение муравейника зависит от вида и окружающих условий. Универсального плана нет.
Теперь знакомый холмик на лесной тропе выглядит иначе. Перед нами не куча хвои, а вход в непрерывно меняющийся подземный город. В следующий раз остановись рядом на минуту: возможно, ты увидишь, как прямо у тебя на глазах строится новая улица.
Читайте также на «Зелёном маяке»
- Как животные переживают зиму?
- 10 интересных фактов о пингвинах
- Самые большие животные на планете
- 8 Удивительных Животных, Которые Используют Инструменты, Как Настоящие Маленькие Инженеры
Источники
- Tschinkel W. R. The nest architecture of the Florida harvester ant, Journal of Insect Science.
- Tschinkel W. R. Morphogenesis of an extended phenotype: four-dimensional ant nest architecture, Journal of Insect Science.
- Khuong A. et al. Stigmergic construction and topochemical information shape ant nest architecture, PNAS.
- Ant nest architecture is shaped by local adaptation and plastic response to temperature, Scientific Reports.
- Kleineidam C. et al. Wind-induced ventilation of the giant nests of the leaf-cutting ant, Naturwissenschaften.