Энтомологи срыли насыпи над гнездами пустынных муравьев и заставили их плутать

Муравьи-бегунки Cataglyphis fortis, которые обитают на солончаках в пустыне Сахара, возводят высокие насыпи над гнездами в качестве ориентиров — если поблизости отсутствуют другие выделяющиеся объекты. К такому выводу пришли немецкие энтомологи после ряда полевых экспериментов с этими насекомыми. Когда ученые срывали насыпь над гнездом, муравьи из расположенных в глубине солончака колоний сбивались с пути. А потом пытались восстановить ее — но делали это неохотно, если исследователи устанавливали рядом с гнездом искусственные ориентиры. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Current Biology.

Представители пяти видов муравьев-бегунков (Cataglyphis) приспособились к жизни в экстремальных условиях пустыни Сахара. Они питаются трупами погибших от жары насекомых и других членистоногих. В отличие от многих других пустынных обитателей, которые активны по ночам, муравьи-бегунки отправляются на поиски корма в светлое время суток — это позволяет избежать конкуренции с другими видами и встреч с хищниками. Однако в дневные часы воздух в Сахаре может прогреваться до 50 градусов Цельсия и выше. Чтобы справиться с такими температурами, муравьи-бегунки приобрели несколько адаптаций. Например, представители вида C. bombycina покрыты волосками серебристого цвета. которые отражают инфракрасное излучение. А перед выходом из укрытия они вырабатывают белки теплового шока. Кроме того, у сахарских муравьев-бегунков длинные ноги, благодаря которым они удерживают тело высоко над раскаленной землей и быстро бегают.

Помимо способности выдерживать экстремальные температуры, сахарские муравьи-бегунки интересны выдающимися способностями к ориентации на местности. Обычно муравьи ориентируются по химическим веществам, которыми их сородичи маркируют путь, однако в пустыне этот способ не работает, поскольку такие метки быстро исчезают под воздействием тепла и солнечного света. Вместо этого сахарские бегунки находят кратчайший путь домой с помощью метода интегрирования по траектории. Они подсчитывают пройденные шаги, оценивают оптический поток (скорость движения поверхности относительно сетчатки) и рассчитывают направление по высоте Солнца и поляризации рассеянного излучения неба. А вход в гнездо муравьи находят по визуальным ориентирам вокруг него.

Команда энтомологов под руководством Маркуса Кнадена (Markus Knaden) из Института химической экологии Общества Макса Планка решила оценить, насколько эффективно пустынные муравьи-бегунки находят дорогу домой. Для этого исследователи отправились на один из солончаков в тунисской части Сахары, где обитают представители вида С. fortis. Обнаружив занятого поисками пищи муравья. они оставляли недалеко от него крошку печенья. Если насекомое подбирало угощение, ученые следовали за ним до гнезда, отмечая маршрут с помощью GPS-трекера.

Около 80 процентов муравьев успешно добрались до родных колоний, преодолев несколько сотен метров. Одна особь прошла путь в 1,1 километра. Ранее считалось, что представители рода Cataglyphis путешествуют на расстояния лишь до 350 метров. Впрочем, далекие вылазки за едой чреваты повышенным риском гибели. 20 процентов особей, за которыми следовали исследователи, сбились с пути и погибли. Один муравей в поисках гнезда прошел 2,16 километра за два часа и в конце концов умер от обезвоживания.

Следуя за муравьями, Кнаден и его соавторы наткнулись на несколько колоний, расположенных в глубине солончака. Над каждой из них находилась неожиданно высокая насыпь. Благодаря дополнительным поискам удалось обнаружить еще 19 колоний в глубине солончака и 14 — недалеко от его края. Исследователи разделили эти гнезда на две категории. В одну попали гнезда, расположенные в 60 и более метрах от края солончака, а в другую — те, что находились в 40 метрах от края солончака или ближе. Измерив высоту насыпей над гнездами, авторы пришли к выводу, что у колоний, расположенных в глубине солончака, высота таких насыпей значительно выше.

Как уже упоминалось ранее, на последних этапах своего пути домой сахарские муравьи-бегунки находят вход в гнездо по визуальным признакам — наиболее выделяющимся объектам. Такие подсказки особенно важны для особей, которые возвращаются из дальних вылазок за пищей. Например, С. fortis, которые живут не более чем в 40 метрах от границ солончака, могут использовать их в качестве визуального ориентира. В то же время в глубинах солончака нет столь выделяющихся деталей ландшафта. Поэтому исследователи предположили, что живущие здесь муравьи возводят высокие насыпи над гнездами в качестве визуальных ориентиров.

Для проверки данной идеи авторы провели ряд полевых экспериментов. Они ловили муравьев из колоний обоих типов у входа в гнездо (из-за чего те больше не могли использовать метод интегрирования по траектории), после чего выпускали их на расстоянии пяти, семи с половиной и десяти метров от него. При этом в половине случаев исследователи убирали насыпь над колонией. Оказалось, что удаление насыпи сбивает с толку муравьев из колоний, расположенных в глубине солончака. По пути домой они сильно петляют, а при перемещении на десять метров чаще обычного сбиваются с пути. Напротив, муравьи из колоний с окраины солончака обычно находят путь в гнездо, даже если срыть насыпь над ним. Вероятно, им достаточно визуальных ориентиров на границе солончака. Только в случаях. когда особей из таких колоний выпускали в пяти метрах от гнезда со срытой насыпью, они начинали сильнее петлять (но с пути сбивались не чаще обычного).

Чтобы окончательно убедиться в том, что С. fortis из глубин солончака строят высокие насыпи в качестве визуальных ориентиров (а не для терморегуляции или потому что вынуждены усерднее копать из-за более высокого уровня грунтовых вод), Кнаден с соавторами срыли такие насыпи над шестнадцатью колониями. Около половины из них они взамен установили по два черных цилиндра высотой 50 сантиметров. Предполагалось, что они послужат насекомым искусственными ориентирами.

Вернувшись на солончак через три дня, исследователи обнаружили, что муравьи, около гнезд которых не было цилиндров, в семи из восьми случаев приступили к восстановлению насыпей. Напротив, их сородичи из колоний, рядом с которыми установили искусственные ориентиры, неохотно восстанавливали насыпи. Лишь в двух таких колониях были отмечены признаки строительной активности. И даже в этих случаях высота восстановленных насыпей оказалась ниже, чем у муравьев, около гнезд которых цилиндров не было.

Результаты исследования свидетельствуют, что муравьи С. fortis строят высокие насыпи в качестве визуальных ориентиров, позволяющих найти вход в гнездо, когда поблизости отсутствуют выделяющиеся объекты. Однако если около колонии есть другие визуальные подсказки, насекомые не станут вкладываться в возведение высокой насыпи. Как именно муравьи принимают решение о строительстве, еще предстоит выяснить. Возможно, молодые особи (именно они отвечают за рытье и строительство в колониях Cataglyphis) начинают возводить насыпь, если слишком многие их старшие сородичи не возвращаются из вылазок за кормом. Согласно альтернативной версии, молодые особи могут ненадолго выбираться из гнезда, чтобы понять, есть ли вокруг подходящие визуальные ориентиры. Если таких нет, они приступают к строительству насыпи.

Ранее мы рассказывали, как зоологи обнаружили на австралийском острове Кенгуру муравьев, которые притворяются мертвыми всей колонией. Это необычное поведение было отмечено у представителей вида Polyrhachis femorata, заселивших деревянные домики для поссумов. По мнению ученых, притворство помогает муравьям сбивать с толку хищников.