Окраска самцов бумажных ос — индикатор их социального статуса

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Продолжение рода

Плодовитость самки падает. Помимо оплодотворенных яиц, шмелиха откладывает и не оплодотворенные. Из первых выходят самки, способные к размножению. Из не оплодотворенных яиц, пушистые и душистые самцы. У них нет жала, длинные усики, гудят они более басовито и глухо. Приятный аромат самцов источается секретом особой железы, расположенной в голове шмеля.

В возрасте 3-5 дней от роду самцы вылетают из гнезда. Они не стараются запомнить местоположение родного гнезда - шмели сюда уже не вернутся. Не улетая далеко, они кормятся поблизости на цветах, ночуют в траве или на цветах. Молодые самки появляются чуть позже. Они вылетают из родного гнезда, и у некоторых видов шмелей самцы поджидают их прямо у входа. Самцы некоторых других видов выбирают заметные издали куртинки цветущих растений, крупные камни, столбы, стволы деревьев. Каждый самец летает вокруг своего ориентира, отдыхает на нем и спаривается с приближающимися самками. Для самцов всех этих шмелей характерны крупные глаза и глазки — ведь самку они находят в основном с помощью зрения.

Совершенно иной тип брачного поведения у земляного, каменного, лесного, лугового, обыкновенного, садового и многих других шмелей. Впервые его наблюдал Ч. Дарвин, описавший так называемые «точки жужжания» шмелей. . Самцы этих видов прокладывают на местности замкнутые в кольцо трассы Трасса таких полётов самцов — замкнутая кривая. Замечено, что шмель летает большими кругами - длина окружности составляет 275 метров. При хороших условиях за десять часов он может налетать более 60 километров. В определенных местах маршрута шмель-самец долго висит в воздухе, трепеща крыльями, присаживается на землю или какой-нибудь предмет, а затем летит дальше. Это и есть «точки жужжания». Дарвин же установил, что часто шмелиные маршруты и «точки жужжания» сохраняются из года в год, т. е. используются многими поколениями шмелиных самцов. Тайное значение «точек жужжания» Дарвину раскрыть не удалось. Только в середине нашего века было доказано, что самцы, опускаясь на землю в этих местах, оставляют капельки секрета своих мандибулярных желез. Запах этого секрета не только помогает самцам ориентироваться, но и привлекает к «точкам жужжания» самок. Вылетев из родного гнезда, самка рано или поздно попадёт на один из таких маячков. А так как траектория полёта самца замкнута, то свидание произойдет обязательно. Именно там и происходят шмелиные «свадьбы», причем самка «соблазняет» самца и своим внешним видом, и запахом.

 У разных видов шмелей различаются ароматные метки, а маршруты полёта самцов пролегают на разной высоте. Это обстоятельства препятствует межвидовому скрещиванию и поддерживает полную изоляцию видов.

Оплодотворенные самки уходят на зимовку. Обычно для этого они выкапывают норки глубиной 5—10 см в сухих участках с мягкой почвой. Интересно, что при строительстве гнезда самки никогда этого не делают и используют только готовые полости в земле. Как будто они забывают за зиму, что умеют рыть почву! Никогда не занимаются рытьем и рабочие шмели.

Осы.

Осы рода микростигмус

Осы рода микростигмус принадлежат к тем немногочисленным роющим осам, которые гнездятся не в земле и не в древесине. Их гнезда — удивительные по изяществу шелковые гамачки, подвешиваемые к листьям и веточкам. Самки имеют на брюшке выделяющие шелковые нити железы и ловкими движениями брюшком выплетают стенки гнезда, включая в них для повышения прочности волоски растений, кусочки древесины, песчинки, экскременты насекомых. Гнездо свисает на длинном тонком стебельке. Входное отверстие ведет в «вестибюль», в нижнюю часть которого открываются овальные ячейки. Осы ловят, парализуют и помещают в одну ячейку до 170 мельчайших насекомых. Затем самка подвешивает отложенное яйцо на шелковой ниточке в верхней части ячейки и затягивает ее паутинной крышечкой, оставляя небольшое отверстие, через которое она будет удалять экскременты личинки. После окукливания личинки это отверстие оса тоже заплетает шелком.

У осы микростигмус комес в каждом гнезде обитает до 10—11 самок, а иногда еще и самцы. Среди самок одна или несколько выделяются обтрепанными крылышками — это старые осы, основательницы гнезда; остальные — их дочери. Только некоторые самки обладают развитыми яичниками. Большинство молодых самок яиц не откладывает, выполняя функции рабочих. Все осы сообща заполняют парализованными ногохвостками одну ячейку, затем вторую и т. д. Налицо кооперирование в выкармливании потомства. Следовательно, микростигмус комес — вполне эусоциальный вид, хотя и очень примитивный.

Осы- веспид.

Еще одно название веспид — «бумажные осы». Эти насекомые «изобрели» бумагу значительно раньше нас. Большинство видов строит гнезда из тщательно пережеванных и смоченных слюной кусочков древесины и других растительных волокон. Для этого осы скребут челюстями деревянные предметы. Такая смесь, имеющая вначале полужидкую консистенцию, получила название пульпы. Осы лепят из нее ячейки и стенки гнезда. Высыхая, пульпа превращается в серый плотный материал, очень напоминающий грубую бумагу. Он обладает всеми свойствами бумаги, и на нем можно даже писать карандашом.

Осы обычно строят шарообразные гнезда. Для приготовления «бумаги», идущей на постройку гнезда, оса соскабливает старую, подгнившую древесину на сухих стволах, пнях и даже заборах, оставляя продольные бороздки. Откусанный кусочек коры насекомое тщательно пережевывает, смешивая со слюной, из полученной массы с помощью передних лапок формирует маленький шар. В сферическом гнезде прикреплены друг к другу шестиугольные ячейки сот, обращённые открытым отверстием вниз. В каждую ячейку самка осы откладывает по яичку и начинает кормить-оберегать личинок, появляющихся через несколько дней после кладки...

Жизнь ос

Царица в гнезде ос откладывает яйца в пустые ячейки сота, приклеивая их специальным секретом, чтобы не выпадали. Окончившая развитие личинка плетет неплотный шелковый кокон, а взрослые осы запечатывают ячейку бумажной крышечкой. Молодая оса, выходя из куколки, прогрызает эту крышечку. Старые осы сгрызают ее окончательно, пуская строительный мате риал опять в дело, а в освободившуюся ячейку царица может вновь отложить яйцо.

Подавляющее большинство ос выкармливает личинок животной пищей. Они охотятся на разнообразных насекомых. Шершни догоняют и ловят в воздухе крупных бабочек, слепней и даже таких прекрасных летунов, как стрекозы. С успехом нападают они и на жалящих насекомых, хватают пчел на цветках и даже на прилетной доске ульев. Более мелкие осы добывают насекомых поменьше. Полисты предпочитают собирать на растениях гусениц и других малоподвижных насекомых.

Поймав насекомое, оса тут же присаживается на веточку и начинает его обрабатывать: обрывает и выбрасывает крылья, ножки и другие твердые и малосъедобные части, а остальное разминает, тщательно пережевывает, превращая в «мясную котлетку». Вот такую порцию корма оса-фуражир приносит в гнездо и передает осам, занятым кормлением личинок. Они продолжают начатое фуражиром дело, еще раз пережевывая порцию корма, добавляют в нее пищеварительные ферменты, а затем раздают личинкам, вкладывая каждой в ротовые органы комочек пищи. При этом крупные личинки получают комочки побольше. Личинки поглощают, таким образом, измельченную кашицу, в которой уже идут пищеварительные процессы. Не все виды ос одинаково тщательно обрабатывают свои «котлетки». У лесной осы на это уходит лишь минута, но личинки проглатывают не весь корм, а отбрасывают твердые крупинки, которые комочками выпадают из гнезда.

Ум осы зависит от размера

Ученые установили, что с увеличением размера тела ос размер их мозга также увеличивается. Однако при этом увеличение объема мозга происходит непропорционально. Наиболее сильно развивается область мозга, отвечающая за процессы обучения, памяти и социальное поведение, являющаяся своеобразным центральным процессором этих насекомых.

Известный ученый Шон О'Доннелл и его коллеги для исследования мозга насекомых, отобрали представителей десяти основных видов ос, обитающих в Эквадоре и Коста-Рике. До этого эксперимента большинство ученых считало, что увеличение объема мозга происходит пропорционально росту размеров тела.

Но в ходе проводимых опытов над осами, удалось установить, что увеличение массы мозга происходит не совсем равномерно во всех областях этого органа. Исследователи сосредоточили наблюдение за развитием двух участков – грибовидного тела и долей, ответственных за работу зрительного и антенного анализаторов.

Функции грибовидного тела у насекомых соответствуют функциям коры головного мозга человека, в этой области собирается и анализируется вся поступающая информация, кроме того она отвечает за состояние памяти, процессы обучения и за социальное поведение насекомого. Доли мозга, контролирующие глаза и усики, обрабатывают зрительные и обонятельные сигналы, имеющие огромное значение в когнитивных процессах.

Выяснилось, что размер чувствующих областей мозга растет слабо, а вот рост объема «главного процессора», которым считаются грибовидные тела, впечатлил ученых своими темпами. Это значит, что осы выбрали точно такой же путь развития, как и человек, в ходе эволюции они активно развивали свой «аналитический центр».

Выявленные отличия в объеме главной доли мозга насекомых повлияли на социальное поведение ос. Мелкие по размерам виды этих насекомых живут в небольших гнездах малочисленными группами, насчитывающими несколько десятков особей. Зато крупные виды ос, живут в составе многотысячных колоний в прочных, водостойких гнездах, имеющих значительные размеры.

Однако матка у всех ос обладает самыми большими умственными способностями, что объясняется непрерывным общением с подданными, в ходе которого ей постоянно приходится доказывать свое лидерство. 

Британские ученые разгадали одну из загадок странного поведения бумажных ос. Речь идет о ситуации, когда молодые самки, вместо того чтобы спариваться с самцами и устраивать собственные гнезда, присоединяются к уже существующей колонии в качестве рабочих особей. Оказалось, что они поступают так не из альтруистических, а из карьерных соображений.

Бумажные осы (род Polistes из семейства Vespidae), хотя и считаются общественными насекомыми, все-таки не являются настоящими эусоциальными животными. Во-первых, потому, что у них фактические отсутствуют касты. Дело в том, что хотя в колониях данных насекомых имеется царица, откладывающая яйца, и рабочие, ухаживающие за личинками, добывающие пищу и строящие гнездо, физиологической разницы между маткой и "обслуживающим персоналом", в отличие от тех же муравьев и пчел, нет.

Рабочие у бумажных ос являются абсолютно нормальными самками, способными к размножению (чего никогда не бывает у муравьев или пчел, там "обслуживающий персонал" в большинстве случаев просто не имеет развитой половой системы). Просто они никогда не спариваются и не откладывают яйца. Происходит это потому, что царица держит своих подчиненных в состоянии постоянного стресса, проявляя по отношению к ним агрессивное поведение и, временами, выделяя феромоны, подавляющие инстинкт размножения. Примечательно, что когда в ряде экспериментов биологи удаляли из гнезда агрессивную и нахальную матку, сразу же несколько рабочих из числа самок начинали проявлять интерес к самцам, и в результате дело заканчивалось нормальным спариванием и откладкой полноценных яиц.

Во-вторых, среди рабочих бумажных ос существует иерархия. Более старшие особи являются высокоранговыми, а ранг младших достаточно низок. Рабочие-доминанты имеют право первыми получать пищу от прилетевшего фуражира, а кроме того, могут выполнять только "не пыльную" работу внутри гнезда. Они также помогают матке "запугивать" остальных рабочих, проявляя по отношению к ним явную агрессию. Ничего подобного нет в семьях пчел и муравьев, где все члены "обслуживающего персонала" равны между собой и предпочитают дружить.

Кроме того, очень часто в колониях полистов среди рабочих могут находиться особи, не являющиеся детьми царицы. Они присоединяются к данному гнезду через некоторое время после того, как покинут свое собственное во время брачного лета. Интересно, что данные чужаки почему-то вовсе не стремятся к спариванию и основанию собственного гнезда, а довольствуются положением низкорангового (высокий ранг они иметь не могут в принципе, так как не являются первыми детьми матки) рабочего, ухаживающего за чужим потомством и прислуживающего особям, не связанным с ним кровным родством. Было подсчитано, что, например, в гнездах Polistes dominulus имеются 15 -35% "чужаков" от общего количества рабочих.

 Долгое время подобный факт весьма смущал биологов, поскольку они не знали, чем объяснить подобное поведение. Высказывалось даже предположение о том, что данные осы являются альтруистами в чистом виде. Но, как утверждают в своей статье в журнале Science зоологи из Университета Сассекса (Великобритания), у такого поведения есть обычное, "эгоистическое" объяснение. Чужаки прилетают в уже существующую колонию для того, чтобы сделать быструю "карьеру", пройдя путь от низкорангового рабочего до самой царицы.

Как только не изощряются самцы в процессе ухаживания, чтобы привлечь внимание самок! Заводят себе цветное оперение или яркую окраску, танцуют, поют, строят замки или шалаши, обзаводятся длинными хвостами и так далее. У некоторых животных самцы устраивают так называемые тока — групповые демонстрации брачных сигналов. Давно известны тока тетеревов или глухарей, однако такие групповые демонстрации теперь показаны для самых разных групп животных. Классическое токовище представляет собой некоторую территорию, где самцы разных рангов занимают разные позиции: в центре собираются самцы самого высокого ранга, или доминантные самцы, а чем дальше к периферии, тем ниже ранг самца. Обычно самки стремятся выбрать доминантного самца, который находится в центре токовища. На таких токах самцы часто дерутся за более выгодное место и попутно устраивают демонстрационные танцы перед самками.

Бумажные осы из рода Polistes устраивают классические тока. Свое название они получили за способность строить гнезда из материала, похожего на бумагу, который получается при пережевывании и смачивании клейкой слюной волокон древесины. Элизабет Тиббетс из Мичиганского университета в США давно исследует социальное поведение этих насекомых. В ее лаборатории было, в частности, показано, что самцы бумажных ос токуют на столбах изгородей, крышах или стенах домов, верхушках деревьев; таким образом, токовища обычно занимают трехмерные пространства. Самки влетают или вползают в ток и выбирают приглянувшегося им самца.

По каким же признакам самка бумажных ос выбирает себе партнера? Биологи из лаборатории Тиббеттс решили исследовать эту проблему на P. dominulus (возможно, более правильное название этого широко распространенного вида P. dominula, но авторы используют первый вариант). Биологи предположили, что для самок могут быть важны два желтых пятна на спинной поверхности брюшка самца (рис. 1). Такое предположение было основано на том, что эти пятна очень изменчивы по размеру и форме, причем изменчивость гораздо больше выражена у самцов, чем у самок.

 Чтобы проводить эксперименты с осами, авторы предварительно собирали гнезда в природе и переносили их в лабораторию. У 162 самцов были измерены пятна на брюшке, как это показано на рис. 1, d и e, и на основании этих измерений был посчитан так называемый индекс формы пятна. Самый маленький индекс соответствовал овальному и маленькому пятну, самый большой — большому пятну неправильной формы.

Перед тем как выяснять предпочтения самок, авторы помещали двух самцов из разных гнезд на экспериментальную арену размером 8×8×2 см и давали им возможность подраться в течение двух часов. В результате драки один самец побеждал. Победа определялась легко: победитель (далее — доминант) забирался на побежденного (далее — подчиненного), тогда как тот становился покорным, приседал к субстрату и опускал антенны. После этого самцов отсаживали в индивидуальные садки на 24 часа, а потом использовали в тестах на предпочтения самок.

Одну самку сажали вместе с двумя самцами (которые перед этим подрались друг с другом и выяснили, кто из них главнее), и смотрели, кого из двух самцов она предпочтет. В 37 из 100 экспериментов самки спаривались с одним самцом из каждой пары, но в 44 из 100 экспериментов самки копулировали с обоими самцами. Как же в последнем случае определяли предпочтения самки? Оказывается, самка всегда копулировала с одним самцом дольше, чем с другим. Кроме того, она больше чистила предпочитаемого самца и никогда не проявляла по отношению к нему агрессии.

Когда авторы посчитали корреляцию между статусом самца и индексом формы пятна на брюшке, то оказалось, что чем выше статус самца, тем пятна меньше и тем более правильную форму они имеют. Подчиненные самцы, напротив, имели пятна большего размера и неправильной формы. Когда посчитали зависимость формы пятен от успеха у самок, то оказалось, что больший успех у самок имели те самцы, которые имели маленькие пятна правильной формы.

Чтобы доказать, что размер и форма пятен действительно важны для ос при определении статуса, авторы провели еще один тип экспериментов. После ссаживания и драки двух самцов один из них (случайно выбранный) подвергался косметической процедуре. В половине случаев его пятна частично закрашивали черной краской таким образом, чтобы они выглядели маленькими и аккуратными. В другой половине экспериментов самцу наносили краску на нижнюю поверхность брюшка. Это служило в качестве контроля, чтобы исключить возможные последствия действия краски на поведение насекомого. После этого самцов опять ссаживали и исследовали результаты драки. Поскольку покрашенные и неокрашенные самцы выбирались случайно, то в контроле покрашенный самец должен был обыграть неокрашенного примерно в половине случаев. Если же пятна служат индикатором статуса, то окрашенные самцы должны были бы побеждать чаще, чем неокрашенные. Так же исследовали и предпочтения самок.

Что же получилось? Самцы с экспериментально уменьшенными пятнами выигрывали чаще, чем это должно было бы получиться по случайной вероятности (в 72% случаев). Окрашивание нижней поверхности брюшка, напротив, никак не влияло на изменение статуса — эти самцы выигрывали лишь в 52% случаев. Самки также обращали внимание на размер пятен, выбирая самцов с уменьшенными пятнами в 73% случаев и не давая предпочтений контрольным самцам, у которых была окрашена нижняя поверхность брюшка.

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов