Специализация в рабочих группах муравьев при трофобиозе с тлями

У трех видов муравьев исследовали группы, обслуживающие тлей-симбионтов. Прежде считалось, что в этой группе нет разделения труда: все члены команды являются пассивными фуражирами, которые собирают и переносят падь (питательные выделения тлей) в муравейник.

Специализация в рабочих группах муравьев при трофобиозе с тлями

Елена Наймарк

По статье Т. А. Новгородова

Для повышения эффективности труда муравьи формируют узких специалистов

Муравьи пасут тлей, добывая для своей семьи углеводную пищу. Команда ухаживающих за тлями муравьев постоянна по численности и набору узких специалистов: пастухов, транспортировщиков, разведчиков и сторожей

У трех видов муравьев исследовали группы, обслуживающие тлей-симбионтов. Прежде считалось, что в этой группе нет разделения труда: все члены команды являются пассивными фуражирами, которые собирают и переносят падь (питательные выделения тлей) в муравейник. В новом исследовании показано существование устойчивого разделения функций в этой группе. Одни муравьи собирают падь, другие относят ее в муравейник, третьи охраняют колонии тлей, четвертые разведывают новые колонии. Специализация тем яснее, чем больше колония и чем меньше пищи. Но когда ближе к осени производительность тлей снижается, команда муравьев редеет и остаются лишь сборщики пади. Очевидно, что профессионализм у муравьев появляется тогда, когда необходимо повысить эффективность труда.

Хорошо известно, что у муравьев существует разделение труда в муравейниках. Жизнь огромной колонии – бывают муравейники, где живет до миллиона муравьев – невозможна без разделения функций. Каждый член семьи «знает», где он должен находиться и что он должен делать. Без этого трудно было бы прокормиться такому огромному населению, защитить гнездо от разнообразных напастей. Ясно, что разделение труда повышает эффективность трудозатрат и использования ресурсов. В муравейниках имеются профессиональные солдаты, натренированные охранять муравейник от интервентов, фуражиры, нацеленные на сбор пищи, разведчики - «интеллектуальная» каста исследователей новых ресурсов, и другие специалисты. Специалисты одного или нескольких направлений часто образуют рабочие группы для выполнения конкретной задачи, например, перенести крупную добычу в муравейник. Т.А.Новгородова из института систематики и экологии животных Сибирского отделения РАН (Новосибирск) исследовала разделение труда в одной из четко различимых рабочих групп. Это рабочая группа трофобионтов – устойчивая команда, ухаживающая за тлями. Их задача – обеспечить семью падью, излюбленной пищей муравьев, которую выделяют тли. Как указывает Т.А.Новгородова, важно было изучить поведение муравьев в этой важной для муравьиной семьи группе. Но в действительности, задача данного исследования шире, чем более глубокое познание рабочих специальностей в муравейнике. Трофобионты послужили моделью для выяснения механизмов появления специализации у муравьев.

В статье приведены данные по поведению муравьев-трофобионтов трех видов (Formica polyctena, Formica aquilonia, Formica pratensis), различных по экологии и численности, и собранные в течение всего вегетационного периода. Рыжие муравьи двух видов (F. polyctena, F. aquilonia) – это обитатели леса с миллионной численностью населения, луговые муравьи (F. pratensis) живут в безлесных участках, их семьи исчисляются десятками тысяч, редко до ста тысяч особей. По приведенным в статье данным можно составить представление о стабильности команд, стабильности специализации членов команды, о причинах появления команд и специализации в ней.

Команды трофобиотов преданы своей колонии тлей, то есть команда в течение всего активного сезона обслуживает одну и ту же колонию тлей. При этом число членов команды оставалось постоянным у всех трех видов. Только к осени, когда производительность тлей снижалась, команды «расходились» и численность их соответственно уменьшалась. У рыжих муравьев на одну тлю приходится в среднем три муравья, а у луговых одному муравью нужно заботиться о девяти тлях.

В команду рыжих муравьев набираются, как выяснилось, рабочие четырех специальностей: пастухи, сторожа, транспортировщики и разведчики. Пастухи ухаживают за тлями: постукивая тлей антеннами, заставляют их выделять капельки пади, которую они собирают и передают транспортировщикам. Транспортировщики переносят питательные капельки в муравейник. Сторожа охраняют колонии, эти профессионалы наиболее агрессивны. Координаторы или разведчики осторожны, склонны избегать опасностей, заняты поиском новых колоний тлей и могут уходить далеко от кормовой точки. Если разведчик находит бесхозную колонию, то может начать собирать падь до появления сторожей или пастухов, а если находит крылатую тлю, то ухаживает за ней до появления личинок, а затем приводит пастухов из соседних колоний тлей для начала работы на новом месте. Разведчиков среди трофобионтов меньше всех. Свою специальность участник рабочей команды не меняет, только разведчики выполняют разнообразные функции в связи с необходимостью ориентироваться по ситуации. Ближе к осени, когда команды расформировывались, с тлями оставались только пастухи, которые сами и переносили пищу в гнездо. Сбор пади требует специальных навыков, которыми плохо владеют сторожа и транспортировщики, видимо, поэтому присутствие пастухов необходимо и достаточно, а присутствие других профессий необходимо, но не достаточно.

У луговых муравьев среди трофобионтов обнаружилось две профессии – пастухи и сторожа. Транспортировщиков у них нет, пастухи и сторожа сами относят падь в муравейник. Сторожа у них умеют гораздо больше, чем аналогичные специалисты у рыжих муравьев: они часто сами собирают падь и, подобно разведчикам, обладают высокой поисковой активностью.

Теперь вспомним, что численность луговых муравьев на один-два порядка ниже, чем у рыжих лесных. Это означает большую нужду в пищевых ресурсах для рыжих муравьев. Узкая специализация повышает эффективность использования ресурсов целой семьей и эффективность энергозатрат для каждого муравья. Включение сторожей в команду увеличивает выживание тлей, так как сторожа активно отгоняют от тлей их естественных врагов – божьих коровок и их личинок и других насекомых. Это тоже в конечном итоге увеличивает количество пищи. Если пищи хватает, то можно не так рьяно заботиться о повышении производительности труда. Именно этим и объясняется меньшее число специальностей в рабочих командах лугового муравья и меньшее внимание, которое уделяется трофобионтами каждой отдельной тле. Когда же нужда в высокопроизводительном труде на пастбищах тлей к осени исчезает, то и команды трофобионтов распадаются: зачем же команде простаивать, когда можно заняться другими полезными делами. По-видимому, они переключаются на поиски и обработку другой добычи или иные виды деятельности.

В условиях сокращения пищевого ресурса при отсутствии альтернативных ресурсов, как это было смоделировано в лабораторных экспериментах, муравьи начинают гораздо активнее посещать тлей, появляется устойчивая охрана колоний. То же самое происходит и у других видов муравьев при возрастании численности: они увеличивают число посещений тлей, организуют так или иначе охрану их колоний. Но при снижении численности эта охрана снимается и число походов в колонии сокращается. Так что ограниченность пищевого ресурса, которая неизбежно возникает в семьях с высокой численностью, влечет необходимость интенсифицировать пищедобывательное поведение, и в результате формируются высокоспециализированные профессии. В таких семьях профессии стабильны, а специалистов широкого профиля немного.