Догадки, что в улье есть пчёлы-разведчицы, были давно. Например, у А.С.Пушкина есть такие строки:
Вылетала первая пчёлка,
Полетела по ранним цветочкам
О красной весне поразведать.
Впервые танцы пчёл описаны в 1688 году садовником английского короля Карла II Д.Эвелином. В дневнике он писал: «Кажется, будто пчёлы говорят друг с другом при помощи разных танцевальных движений»
Более 20 лет изучал поведение пчёл австрийский учёный Карл Фриш. Он пришёл к выводу, что пчёлы, нашедшие источник взятка, своеобразными движениями, сигналами могут о нём сообщить другим пчёлам. Фриш обнаружил у них две разновидности движений, которые назвал круговыми и виляющими танцами. Делая пробежки за танцующей пчелой, повторяя её движения, улавливая запахи принесённого корма, пчёлы лучше усваивают информацию, чтобы тут же использовать в деле. Так устроена память у пчёл.
При круговом танце пчела в возбуждённом состоянии входит в , бежит по сотам в самую гущу пчёл. Передав нескольким пчёлам-приёмщицам принесённый нектар, сборщица начинает круговой танец буквально вокруг одной ячейки и, развернувшись на 180 градусов, бежит в обратном направлении. Так она описывает несколько кругов.
Таким своим поведением она привлекает окружающих её пчёл. «Танец» продолжается 15-30 секунд. Затем танцовщица переходит на другие и снова повторяет подобные движения. После этого она улетает за взятком, и другие пчёлы летят за ней. Это был вербовочный танец пчелы, зовущей своих подруг за добычей.
Во время танца пчёлы своими ощупывали танцовщицу и повторяли за ней её движения. Вот в этом и вся разгадка. Ведь танцовщица пропитана ароматом какого-то одного вида , на котором она работала. И другим пчёлам надо найти именно такой же. Вот поэтому иногда пчёлы пролетают мимо буйного цветения других растений и летят дальше туда, куда их позвала танцовщица.
Усики хорошо «запоминают» предложенный запах, так как в этих своеобразных антеннах находятся тысячи обонятельных пор. Теперь пчёлы найдут в воздухе среди множества других запахов и ароматов именно тот, который сообщила вербовщица. Круговые танцы направляют пчёл на работу вблизи , в пределах 100 метров.
Уникальная особенность пчёл заключается ещё и в том, что они оставляют запахи, выделяемые особой железой, на тех цветах, которые обильно дают нектар. Эти цветы служат своеобразным душистым маяком. По мере того, как успешный взяток иссякает, пчёлы всё меньше выделяют запахов своими железами. А это ведёт к тому, что отцветающий массив привлекает всё меньше пчёл и, наконец, их прилёт за добычей сюда прекращается полностью. К этому времени пчёлами уже найдены другие медоносы.
Виляющий танец изображает пчела, нашедшая взяток дальше 100 метров. Она описывает полукруг влево, затем резко поворачивает и резво бежит к исходной точке, изображая восьмёрку. Таким образом, она делает повороты несколько минут. Когда пчела пробегает по прямой линии,то делает быстрые, виляющие движения . К.Фриш утверждал, что при этом слышен шорох.
Любопытно, что виляющий танец с пробежкой, пчела делает на соте в сторону солнца. Это значит, что взяток находится в той стороне, где светит солнце. А если при пробежке направлена в нижнюю часть сота, то взяток находится в обратной стороне от солнца. Когда взяток вправо или влево от солнца, то и пчела показывает это с помощью своей пробежки.
Направление полёта пчелы к источнику взятка определяется углом, который образуется между двумя прямыми, проходящими от улья к солнцу и от улья к тому месту, где обнаружен корм.Чем дальше найден корм, тем медленнее движения пчёл, тем больше времени занимает прямой пробег, и пчела делает больше виляющих движений брюшком.
К.Фриш и другие учёные многократно убеждались в этом, наблюдая за танцами пчёл в стеклянном улье на одну рамку. Напитавшись информацией в улье, сборщица, вылетая за добычей, выбирает нужный курс по солнечному компасу и на самой высокой скорости летит к намеченной цели.
Характерно, что сборщица, прилетевшая со скудной поляны, не танцует. Интересно и то, что солнечный компас действует по-разному в течение дня. По мере движения солнца танцовщица даёт поправки в танце, смещая пробежки по часовой стрелке.
Вы знаете, как разговаривают пчелы? А ведь оказывается, для общения у них есть свой язык. Все знают, что эти насекомые живут в очень организованном обществе со своими законами и четко определенной иерархией. Без взаимопонимания пчелиному семейству прожить было бы невозможно. Но вот как именно они общаются между собой, стало известно относительно недавно. Открыл этот пчелиный язык австралийский зоолог Карл фон Фриш. Оказывается, общение пчел происходит посредством специфических замысловатых жестов и движений, похожих на танцы. Такими своеобразными танцами, к примеру, пчела-разведчик может сообщить своим сородичам информацию о ближайшей поляне полной нектарных цветов, расстоянии и направлении к ней. Открытие языка общения пчел посчитали очень важным событием в развитии естествознания, и этот факт был отмечен присуждением зоологу Нобелевской премии в 1973 году. Однако многие ученые изучающие поведение насекомых очень скептически отнеслись к открытию, считая, что пчелы не могут иметь именно такой своеобразный и сложный язык для общения.
Но в 1992 году ученые из Дании создали пчелу-робота, обученную всем движениям «танца» языка общения которые описал зоолог Карл фон Фриш. И что удивительно, наблюдавшие за «танцами» пчелы-робота настоящие насекомые полетели именно в то место, которое было указано в описаниях австралийского зоолога разгадавшего язык общения.
У пчелы есть, как и у всех насекомых, хорошо развитая нервная система и связанные с ней органы чувств: зрение, обоняние, осязание, вкус, которые позволяют ей ориентироваться в пространстве, поддерживать связь внутри семьи, работать в улье, летать за взятком. Многие действия пчелы можно отнести к врожденным, наследственным инстинктам: кормление личинок, постройка сотов и т. д. (см. ст. «»). Некоторые ее действия так сложны, что их нужно считать условными рефлексами, например узнавание места, где находятся улей и источник корма.
Наиболее сложно поведение у пчелы, когда она сигнализирует другим пчелам об источнике корма. Такая сигнализация носит название «вербовочного танца». Найдя хороший источник корма, пчела возвращается в улей и особыми движениями - «танцем» на сотах - привлекает внимание других пчел. Характер танца указывает им, куда и как далеко надо лететь, чтобы найти этот источник.
При «круговом» танце пчела быстрыми прыгающими шагами описывает круг. Затем резко поворачивается и пробегает круг в обратном направлении. Круговой танец продолжается от нескольких секунд до минуты. Он указывает на то, что источник корма надо искать вокруг улья не дальше 100 м.
Если источник корма дальше чем в 100 м. от улья, пчела-танцовщица пробегает половину круга, затем - по прямой линии 2-3 ячейки, возвращается обратно, поворачивается в другую сторону и пробегает вторую половину полного круга. По круговым линиям пчела пробегает спокойно, а в прямолинейном беге виляет телом и особенно брюшком; такой танец называется «виляющим». Танец указывает расстояние до источника корма: чем дальше этот источник от улья, тем меньше делает пчела круговых и прямолинейных пробегов, и меньше виляет брюшком. Так, при расстоянии от улья до источника корма в 200 м брюшко делает 8-9 колебаний, при 300, и - 6-7 колебаний, при 590 м - 5 колебаний и т. д. Виляющий танец указывает и направление полета к источнику корма. Легко расшифровать направление виляющего танца, если мысленно представить соты в горизонтальном положении так, чтобы верхняя планка их рамки была обращена к солнцу. Тогда направление прямолинейного пробега пчелы-разведчицы непосредственно укажет на источник корма. Например, если ее голова обращена к нижней планке, лететь надо в сторону, противоположную солнцу. Если же голова обращена к верхней планке рамки, лететь надо на солнце. В том случае, когда прямолинейный бег направлен вправо под углом в 30°, надо лететь под этим же углом, имея солнце слева.
Танцуя, пчела-разведчица как бы говорит: «Внимание! Я нашла новый источник корма, к нему надо лететь прямо по солнцу на 300 м от улья. Он пахнет так, как пахну я». При первых же движениях танцовщицы, окружающие ее пчелы приходят в сильное возбуждение. Некоторые из пчел следуют за ней, стараясь держать свои усики около брюшка танцующей пчелы. Они повторяют ее движения и воспринимают запах цветов, к которым она летала. Завербованные пчелы тотчас после танца вылетают из улья и самостоятельно ищут источник корма. Куда была обращена в прямолинейном беге голова танцовщицы, туда и полетят завербованные ею пчелы.
Биолог Кальмус решил это проверить. Он перевез из северного полушария в Южную Америку семью пчел, после чего они полностью утратили способность ориентироваться. Между тем местные пчелы, четыреста лет назад завезенные из Португалии в Южную Америку, отлично ориентируются. Отсюда следует, как считает Кальмус, что в «знании» пути, по которому движется солнце, есть что-то врожденное и что пчелам, вывезенным из северного полушария европейцами-завоевателями, понадобился весьма длительный срок, чтобы столь радикально измениться. Линдауэр с этим не согласен: он полагает, что Кальмус вел свои наблюдения недостаточно долго. Если следить за перемещенными пчелами дольше, то вначале по их поведению, действительно, будет заметно, что они дезориентированы, но пройдет четыре-пять недель, в семье появятся молодые пчелы, никогда не видевшие солнца в северном полушарии, и все придет в норму.
Диалекты
Вот что взбудоражит лингвистов: помилуйте, как можно применять такое слово, говоря о пчелах?! Попробуем все-таки разобраться: все породы пчел (а их в наших широтах насчитывается пять или шесть) в тех случаях, когда корм находится поблизости, танцуют просто, совершая круг на сотах. Предельное расстояние, при котором мобилизующий круговой танец сменяется большим направляющим танцем в форме «8», не одинаков у разных пород. Даже «темп» бывает различным: быстрее всего танец краинских пчел, за ними, далеко позади, следуют пчелы немецкие и тельенские, затем - итальянские и, наконец, особо медлительные кавказские. Пчеловоды умеют формировать из различных пород население одного улья. Если вести запись ошибок, совершаемых пчелами, можно увидеть, что они перестают «понимать» друг друга: краинская пчела, например, не способна расшифровать танец разведчицы-кавказянки; ведь для оповещения об одном и том же расстоянии пчелы этой породы танцуют гораздо медленнее, чем ее соотечественницы.
Диалоги
«Ну уж теперь вы перешли все границы», - скажут лингвисты. И тут же займутся определением понятия «диалог», применимого только к человеку, да еще примутся убеждать нас в том, в чем многие и без того твердо убеждены: язык танцев пригоден только для того, чтобы оповещать пчел о месте, где находится нектар. Между тем все обстоит совершенно иначе, и мы убедимся в этом, наблюдая обмен информацией у отроившихся пчел. Пока рой еще в улье, разведчицы не- которое время ведут поиски, но ищут не корм, а пристанище. Линдауэр задумал выяснить, чем определяется их выбор. Он перевез на один остров в Балтийском море, совершеино лишенный растительности, несколько различных предметов, которые, как он полагал, могли послужить убежищем для роя. Сюда же он перевез несколько ульев с готовыми к роению пчелиными семьями. Именно здесь и удалось очень скоро выяснить, что пчелы предпочитают старые плетеные ульи деревянным, что рои выбирают места, защищенные от ветра и расположенные неподалеку от прежнего улья. Лучше, кроме того, если новое убежище затенено, в него не должны иметь доступ муравьи. Рой, вылетев из улья, собирается где-нибудь поблизости, повисая на ветке дерева. Для того чтобы рой выбрал себе пристанище, разведчицы исполняют на поверхности клуба танцы и танцуют, если нужно, целыми днями, постоянно отражая в танце изменения в поло- жении солнца в течение дня. Линдауэр, хорошо изучивший вкусы пчел, довольно жестоко поступил с ними, дав возможность сразу двум разведчицам открыть два равноценных по удобству убожища, расположенных в двух противоположных направлениях. Оказалось, что, если одна из разведчиц менее настойчива, она вскоре прекратит танец, полетит в направлении, указанном ее «собеседницей», и постепенно примирится с этим. Но если обе пчелы-разведчицы проявят одинаковое упорство, то рой разделится на две группы и полетит в двух противоположных направлениях. Беда, по правде говоря, не гак уж велика: ведь одна группа пчел неизбежно окажется без матки (матка-то всего одна) и не замедлит присоединиться к другой группе в избранном ею убежище.
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1973 года, без сомнения, самая уникальная в истории этой дисциплины. Даже премия хирургу Кохеру, о которой я писал , не столь уникальна, была еще премия Алексису Каррелю за сосудистый шов. Как ни крути, премия Карлу фон Фришу, Конраду Лоренцу и Николасу Тинбергену «за открытия, связанные с созданием и установлением моделей индивидуального и группового поведения животных» не лезет ни в какие ворота. Этология? Не было такого в истории. Зоология? Тоже не было до Лоренца с утятами и Фриша с . Нет, конечно, могло случиться сопоставимое в интервале с 1915 по 1938 годы, когда на премию 32 раза номинировали Зигмунда Фрейда (кстати, еще один раз старик Фрейд был номинирован на литературного «нобеля» в 1936 году, Роменом Ролланом, но тогда не срослось).
Ещё один важный момент. Не так много есть лауреатов нобелевской премии, которые предопределили мою дальнейшую жизнь (еще об одном, Роберте Вудворде , я уже писал). А вот книга нашего сегодняшнего героя, Карла фон Фриша, «Из жизни пчёл», изданная в СССР тогда, когда мне было всего пять лет, стала одной из тех немногих, которые подтолкнули меня к науке. Кстати, издание 1980 года вышло еще при жизни Фриша. А первое издание на немецком появилось за пятьдесят три года до этого, в 1927 году в Гейдельберге. Поистине, книга века!
« Жизнь пчел подобна волшебному колодцу. Чем больше из него черпаешь, тем обильнее он наполняется» – это из седьмого издания. Но обо всём по порядку.
Карл фон Фриш (Karl von Frisch) родился в Вене, в научной среде. Его отец, Антон фон Фриш (часто можно встретить полное имя Антон Риттер фон Фриш, но «риттер» – это аналог английского knight, то есть «рыцарь», что говорит о благородном титуле) был урологом и профессором венского университета. Антон фон Фриш считался заметной величиной в науке и прославился тем, что идентифицировал возбудителя риносклеромы – гранулематозного заболевания носа. Мама ученого, Мария Экснер, была дочкой известнейшего австрийского философа и реформатора тогдашнего школьного образования, Франца Серафина Экснера. Бабушка Карла, Шарлотта Дузензи, принадлежала к одной из самых влиятельных семей Австро-Венгрии. У Марии было четверо братьев – и все тоже стали известными людьми. Об одном из них чуть ниже, а вот самый младший брат, Франц Серафин Экснер, стал известным австрийским физиком, спектроскопистом и ректором Венского университета.
В семье фон Фришей было четыре сына (Карл был младшим), и, что интересно, все они, в итоге, стали профессорами. Карл с детства любил возиться со всякими букашками и травинками, благо жил профессор фон Фриш за городом, на озере Вольфганг. Пишут, что будущий нобелиат даже печатался в различных натуралистских журналах.
Учился мальчик в «Шоттенгимназиуме» – некоем подобии средней школы при бенедиктинском монастыре в Вене. У Карла была мечта – закончить школу и удрать куда-то с научной экспедицией, исследовать животных, открывать новые виды. Но, разумеется, папа был против. Папа хотел, чтобы все дети стали профессорами-медиками, а как стать профессором в экспедиции? Пришлось идти в медицинскую школу Венского университета (по-нашему – медицинский факультет). Тем более, что там тоже были свои люди – дядя Зигмунд Экснер, брат мамы Карла. Известный физиолог, ученик Гельмгольца, между прочим, автор одного из первых руководств по микроскопии.
Фото: derstandard.at.
Так что Карлу пришлось заняться изучением распределением пигмента в зрительных клетках – жуков, бабочек и креветок. Впрочем, юный Фриш всё равно сбежал – в Зоологический институт Мюнхенского университета, где занялся этологией, наукой о поведении.
Введение в этологию за 10 минут.
Поработав под началом известного зоолога Рихарда фон Гертвига, он вернулся в Венский университет, где защитил степень доктора философии. Работа, ставшая его диссертацией, оказалась очень любопытной.
В начале XX века считалось, что ни рыбы, ни беспозвоночные цвета не различают. Экспериментируя на рыбах, Фриш сумел натренировать разные особи гольяна по-разному реагировать на разные цвета. На этой почве случилась научная ссора Фриша со старым и авторитетеным офтальмологом Карлом фон Гессом, который придерживался другого мнения и пытался дискредитировать работу Фриша. Впрочем, потом Фриш решил, что нападки Гесса – это благо, так больше учёных узнают о его работе.
Но рыбы – это рыбы. Как говорится, с ними не всё однозначно на первый взгляд. Будучи дарвинистом, Фриш понимал – у точно должно быть цветное зрение, всё-таки их пища – в цветках. С 1912 года Фриш переходит обратно в Мюнхен и начинает экспериментировать с пчёлами. Доказать, что пчелы различают цвета оказалось достаточно просто – сначала еду помещали на квадрат определенного цвета, и весьма быстро на этот квадрат и без пищи, даже если этот квадрат поменять местами с квадратами других цветов…
Дальше была война. Всем стало не до пчёл. У Фриша было слабое зрение, потому фронт его миновал. Однако медицинское образование было никуда не деть, и Фриш до 1919 года работал в военном госпитале около Вены. В январе 1919 он вернулся в институт, и именно в этом году он сделал главное свое открытие, принесшее ему Нобелевскую премию через 54 года.
Документальный фильм о танце пчёл.
Он пометил краской несколько рабочих пчел и изучал поведение пчелы, которая нашла пищу и вернулась в улей.
Предоставим слово самому Фришу: «Я едва мог поверить своим глазам, когда она исполнила круговой танец на медовых сотах, чем привела в находящихся рядом с ней пчёл, помеченных краской, которые немедленно полетели к месту кормёжки… Это было, как я думаю, наиболее важное наблюдение в моей жизни, во всяком случае, имеющее самые далеко идущие последствия».
Фриш изучал танец пчёл всю свою жизнь. Он узнал, что различается – если пища близко, то танец круговой, если далеко (дальше 85 м) – «вихляющий», в виде восьмерки. Узнал, что танцем пчелы указывают угол между местонахождением пищи и солнцем, и что при переменной облачности по плоскости поляризации света от просветов чистого неба…
Иллюстрация: fu-berlin.de.
Фриш прожил достаточно долгую жизнь для того, чтобы дожить до своей Нобелевской премии. Правда, сам он уже не присутствовал на церемонии. Ученому было 87 лет и награду принимал его сын Отто.
Представлявший лауреатов профессор Берг Кронхольм из Каролинского медико-хирургического института, сказал: «Поведение животных очаровывало человека с незапамятных времен, об этом свидетельствуют животные в мифах, сказках и баснях. Однако для слишком долго человека пытался понять его на основе его собственных представлений, на основе его собственного образа мыслей, чувств и действий. Описание по этому принципу может быть довольно поэтичным, но не приводит ни к какому увеличению нашего знания о животных».
Закончить свой рассказ о великом Фрише мне тоже хотелось бы цитатой из предисловия к первому изданию его книжки «Из жизни пчёл». Мне кажется, эти слова должны быть в памяти каждого исследователя: «Если естествоиспытатель будет пользоваться слишком сильными увеличительными стеклами, рассматривая простые вещи, то может случиться так, что за оптическими приборами он не увидит самой природы. Нечто подобное произошло лет двадцать назад с одним почтенным ученым, когда он, изучая в лаборатории способность животных воспринимать цвета, пришел к твердому и, казалось бы, хорошо обоснованному убеждению, что пчелы цветов не различают. Это натолкнуло меня на мысль ближе заняться изучением их жизни. Ведь всякий, кому приходилось в природных условиях наблюдать биологическую взаимосвязь между пчелами и цветами с их великолепно окрашенными венчиками, подумает, что скорее ученый мог допустить ошибку в своих выводах, чем природа – подобную несообразность».
