Шмели-кладовщики заменят добытчиков пищи при истощении запасов колонии

Шмели живут в небольших колониях с гибкой системой распределения труда. Если шмели, добывающие для колонии пищу, исчезают (например, уничтожены хищником), их роль берут на себя особи из центральной области улья, в которой хранятся запасы пищи. Ученые из США наблюдали за колонией с помощью автоматической системы распознавания индивидуально помеченных особей и опубликовали результаты в Nature Communications. 

Социальные насекомые (муравьи, пчелы, осы и термиты) относятся к числу наиболее эволюционно успешных животных на Земле. В колониях социальных насекомых происходит разделение труда между особями для выполнения важнейших коллективных задач — строительства, уборки, питания, ухода за личинками, защиты от хищников и паразитов. Распределение труда считается ключевой адаптацией социальных насекомых. Шмели (Bombus impatiens) живут в относительно небольших (50-200 особей) колониях с гибкой системой разделения труда. Колония может работать слажено, как единый организм, однако она не имеет управляющего центра.  Распределение рабочих задач между особями происходит с использованием локальной информации. Это может быть тактильная, зрительная, химическая или звуковая информация. Информация, такая, как сигналы голода от личинок или количество запасов в хранилище еды, не распределена равномерно по всей колонии, а связана с конкретными локациями. Особи тоже держатся в определенных зонах колонии, получая актуальную информацию в первую очередь именно из своих рабочих зон и колония может гибко менять рабочее расписание в ответ на изменение условий среды; в своей работе ученые изучили, что заставляет шмелей сменить специализацию.

Джеймс Кралл (James D. Crall) и его коллеги проводили наблюдения за 19 колониями шмелей. Все шмели — около 1700 особей — были взвешены и помечены индивидуальными метками, напечатанными на водостойкой бумаге и приклеенными на спинку шмеля. Каждая колония была перенесена в специально разработанную гнездовую камеру с двумя тоннелями, ведущими наружу. Гнездовая камера и тоннели были оборудованы камерами, регистрирующими местонахождение шмелей примерно 140 раз в день в течение двух недель. Программа автоматического отслеживания по меткам регистрировала перемещение особей. Данные о перемещении шмелей были совмещены с ключевыми местами гнезда — областями выращивания личинок, хранения пищи и другими. Отдельно регистрировались все особи, проходящие через тоннели для добычи пищи и обратно. Ученые выделили четыре вида деятельности шмелей: кормление, уход за потомством, охрана и отдых. Наблюдения показали, что большинство шмелей (95 процентов) участвовали в трех из четырех видов деятельности в течение дня, но каждая особь в основном занималась чем-то одним.

Затем авторы провели эксперимент на нескольких колониях, удалив оттуда по 15 шмелей, специализирующихся на добыче пищи. Таким образом, ученые имитировали нападение хищника, уничтожившего вылетавших наружу шмелей, и посмотрели, какие особи переквалифицируются в добытчиков пищи для колонии. Оказалось, что с большей вероятностью, за пищей стали летать те особи, которые держались в центре гнезда — в области хранения запасов, а значит, были лучше других осведомлены о потребностях колонии в пище. Именно информация о прекращении пополнения запасов стала ключевым сигналом к смене своей привычной деятельности на добычу еды. Результаты показали, что шмели держатся в определенных местах колонии день за днем и гибко реагируют на локальную информацию. Быстрое перераспределение рабочей силы в колонии шмелей имеет решающее значение для выживания в условиях изменений среды обитания.

В работе используется уникальная методика автоматического слежения за меченными насекомыми, позволяющая осуществлять круглосуточный контроль сразу за всей колонией. Этот метод открывает огромные возможности исследования поведения общественных насекомых.

Кооперация принимает в животном мире разнообразные формы, одной из крайних форм являются эусоциальные колонии насекомых. Среди млекопитающих есть один уникальный вид со сложной социальной организацией, напоминающей общественных насекомых. Это голый землекоп — грызун, образующий большие подземные колонии. В колониях землекопов есть матка - единственная размножающаяся самка. Между рабочими особями есть гибкая система разделения обязанностей  в зависимости от их размера. Голый землекоп примечателен также тем, что живет очень долго, практически не болеет раком, не чувствителен к боли и недостатку кислорода

Александра Кочеткова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.