Как живут и умирают пчёлы? Эволюция и организация пчелиного сообщества

Она не помнит момента, когда впервые увидела мир, вероятно потому, что, как и её ныне покойные сёстры-принцессы, появилась на свет беспомощной личинкой — без глаз и без ног — примерно на третий день своего развития. Её яйцо, как и их, было отложено в особую ячейку маточника маткой-королевой, которая тоже уже не жива.

Её рождение произошло много лет назад, возможно, около шести лет назад — срок немалый по меркам пчелиной жизни. Улей, в котором она появилась, казался самым прекрасным местом на свете, возможно, под действием ароматов, насыщавших воздух, — феромонов, поддерживавших ощущение порядка и гармонии, пока была жива королева и существовала иерархия улья. Её ячейка располагалась ближе других к матке и была одной из самых просторных, поэтому рабочие пчёлы, ухаживавшие за потомством, часто навещали её. Они же заботились и о личинках трутней и обычных рабочих пчёл.

Матка не участвовала в воспитании потомства — все заботы ложились на рабочих пчёл, которые делились на кормилиц, уборщиц, строителей и других. Особенно важную роль играли кормилицы, которым требовалось большое количество белковой пищи для выкармливания многочисленного потомства.

После гибели матки часть кормилиц могла начать потреблять корм, предназначенный для личинок будущих королев. Это могло стимулировать развитие у них яичников, состоящих из пяти трубочек, но только при отсутствии настоящих королевских личинок. Несмотря на это, такие рабочие пчёлы, называемые трутовками, не могли спариваться с трутнями. В результате из их неоплодотворённых яиц развивались исключительно трутни. Семья, состоящая в основном из трутовок, как правило, была обречена на вымирание.

С прекращением выделения феромонов больной или погибающей королевой пчёлы перестают чувствовать её присутствие. Аромат исчезает, семья теряет ориентир — в улье начинается хаос. Именно в такой момент, в атмосфере смерти и смятения, появилась на свет новая будущая королева — особь длиной более двух сантиметров.

Рабочие пчёлы, размером не более одного сантиметра, неистово разграбляли ячейки с личинками, разрушали соты и поедали мёд. В этом безумии они убивали друг друга, уничтожали новое поколение потенциальных королев и сыновей прежней матки, важных для продолжения линии. Многие из них, оставив жала в телах сородичей, вскоре умирали.

Не понимая причин происходящего, молодая королева пробиралась сквозь ряды погибших в поисках ответов. Но вскоре её заметили бывшие кормилицы — теперь агрессивные, неуправляемые. Они бросились на неё с целью убить. Однако инстинктивно она выделила феромон, аромат которого оказался сильнее и свежее запаха прежней королевы. Это вещество мгновенно успокоило кормилиц, сделав их покорными.

Пчёлы начали танец, обмениваясь химическими сигналами, и вскоре стали подобны единому суперорганизму. Так у новой королевы появился первый отряд верных слуг. Вместе они направились на поиски матки. Пройдя сквозь тоннели улья, они уловили слабый, но знакомый с детства аромат. Перед их глазами открылась трагическая сцена: старая королева была атакована своей сестрой — другой принцессой — и её отрядом рабочих. Те безжалостно терзали её, не давая передышки.

Мысль промелькнула в сознании молодой королевы: возможно, именно этот аромат некогда удерживал порядок в улье. В гневе она бросилась на матку и добила её укусом в брюшко, после чего напала и на сестру-принцессу. Несмотря на преимущество в размере, та не смогла оказать достойного сопротивления и погибла.

На удивление, её жало не застряло в телах матери и сестры — оно вышло без повреждений. Это дало понять будущей королеве, что жало может не всегда приводить к гибели пчелы, в отличие от жала рабочих особей. Вероятно, её более гладкий яйцеклад, трансформированный в жало, эволюционно приспособлен для многократного применения и нанесения яда крупным противникам.

Однако и в этом случае смертельный исход возможен, если жало погружается слишком глубоко. После убийства соперниц молодая королева подчинила их отряд — тем же химическим способом, что и предыдущий. Затем она направилась в «детскую», где находились её юные сёстры-принцессы — всё ещё личинки. Завершив устранение всех потенциальных конкуренток, она начала путь становления настоящей, полноправной королевы улья.

В последующие четыре дня она совершала первые полёты, изучала территорию и искала дронов для спаривания. Эти воздушные путешествия были необходимы, чтобы накопить жизненный запас спермы — он обеспечивал оплодотворение яиц на протяжении всей её долгой жизни в улье.

В процессе взросления трутни заметно увеличиваются в размерах по сравнению с рабочими пчёлами — их средняя длина достигает 1,7 см. Однако при этом они физически менее развиты: строение их тела и отсутствие специализированных органов не позволяют им участвовать в строительстве сот, сборе пыльцы или охране улья.

У трутней укороченный хоботок, практически не пригодный для сбора нектара, отсутствуют корзиночки на задних ногах для переноса пыльцы, нет восковых желёз, характерных для рабочих особей. Также они лишены жала, что делает их неспособными к защите гнезда. Тем не менее пчёлы-кормилицы обеспечивают трутней питанием более качественным, чем для рабочих пчёл, хотя и уступающим рациону матки. При этом на выращивание личинки трутня уходит в три раза больше питательных ресурсов, чем на развитие личинки рабочей пчелы, что сопоставимо с затратами на выращивание матки.

Это обусловлено необходимостью сформировать у трутней развитые крылья и мощное зрение, что критически важно для их единственной биологической функции — участия в брачном полёте и оплодотворении матки. По этой причине пчелиная семья вынуждена увеличивать расход ресурсов на содержание трутней, несмотря на их непроизводительный вклад в повседневную жизнь улья.

В период отсутствия матки, находящейся в брачном полёте, рабочие пчёлы продолжают активно трудиться в улье. Они вырабатывают воск и используют его для ремонта и строительства сот, убирают мусор, удаляют погибших особей. В результате этих мероприятий гнездо восстанавливает структурную целостность.

Строение улья представляет собой систему вертикальных двусторонних сот, обеспечивающих ключевые функции жизнедеятельности пчелиной семьи. От правильности геометрии и организации ячеек зависят процессы инкубации, сохранности запасов корма, защита от влаги и паразитов. Соты включают в себя вертикальное средостение, по обе стороны которого формируются шестиугольные ячейки.

Пласты сот располагаются строго вертикально. Толщина сотов, используемых для выращивания расплода, составляет 24–25 мм. Ячейки различаются по размеру в зависимости от предназначения: около 6 мм — для рабочих пчёл, 8 мм — для матки и 6,5 мм с глубиной 11–12 мм — для трутней.

Типы ячеек подразделяются следующим образом:

• Пчелиные — используются для выращивания рабочих особей, хранения мёда и перги;

• Трутневые — предназначены для вывода трутней и хранения мёда; по размеру они превышают пчелиные, и в них, как правило, не складируется перга;

• Маточники — специальные ячейки для развития матки, формируются снаружи основной массы сотов, в виде их продолжения;

• Переходные — неправильной формы ячейки, возникающие при переходе от пчелиных к трутневым или при восстановлении повреждённых участков;

• Медовые — размещаются в верхней части сот, имеют удлинённую форму и наклон около 13° вверх, предотвращающий вытекание мёда.

После возвращения молодой матки из брачного полёта начинается новый этап в жизни улья. Рабочие пчёлы подготавливают соты для приёма яиц и обеспечивают уход за расплодом. С этого момента устанавливается стабильная структура улья под руководством новой матки.

Поведенческая специализация рабочих пчёл меняется по мере их взросления. Сначала молодые особи, возрастом до 10 дней, выполняют функции по очистке улья и кормлению личинок. В возрасте 13 дней они переходят к строительству сот.

С 16 до 20 дней рабочие становятся сборщиками и транспортировщиками нектара, пыльцы и мёда, также участвуют в пополнении запасов. После достижения возраста более 20 дней, эти особи покидают улей и погибают. Таким образом, жизненный цикл рабочих пчёл замыкается, и процесс смены поколений в улье продолжается непрерывно.

Такая организация труда обусловлена комплексом врождённых инстинктов и биологических реакций на внешние раздражители, которые формируют устойчивую структуру пчелиного общества.

Эусоциальное поведение пчёл во многом определяется врождёнными инстинктами, включая кормление личинок, строительство сот и поиск нектара. Однако их деятельность не ограничивается исключительно инстинктами. Молодые рабочие пчёлы во время ориентировочных облетов фиксируют в памяти расположение улья по отношению к объектам окружающей среды — деревьям, кустарникам, другим ульям и пр. Даже незначительное перемещение улья на расстояние менее одного метра способно дезориентировать пчёл, возвращающихся с нектаром, — они продолжительное время ищут улей на прежнем месте.

Запоминание местности необходимо для чёткого распределения участков медосбора между рабочими пчёлами в будущем. Во время танцев с феромональными сигналами каждая рабочая особь получает закреплённую территорию с конкретными растениями для опыления. Пока на этой территории сохраняется нужное растение, пчела не переключается на другие источники нектара. Одновременно королева распространяет по всему улью феромоны, стимулирующие рабочих пчёл заботиться о потомстве и обслуживать матку. Однако этот механизм не полностью исключает появление отклоняющегося поведения: некоторые особи могут тайно поедать мёд, предназначенный для маток, и порождать потомство, потенциально способное изменить структуру улья. Это явление крайне нетипично при активной и здоровой матке, однако свидетельствует о том, что действие феромонального ингибитора может быть недостаточным для подавления всех репродуктивных порывов в колонии.

По мере увеличения численности популяции колонии, количество пчёл превышает 40 тысяч особей. Несмотря на внутренние угрозы, дисциплина в улье обеспечивается рабочими особями, которые своевременно выявляют и устраняют нарушителей, включая потомство таких отступников. Однако в пищевом поведении сохраняется биологическая схема: всех личинок кормят двумя типами пищи — высокопитательным пчелиным молочком (выделяемым аллотрофическими железами) и смесью мёда с пергой (ферментированной пыльцой).

В результате личинки, питающиеся пчелиным молочком, развиваются в потенциальных маток, что представляет угрозу для текущей королевы. Чтобы предотвратить конкуренцию, она уничтожает таких маток с помощью жала. С течением времени, к середине осени, численность колонии может превышать 70 тысяч пчёл — в основном благодаря высокой яйценоскости королевы.

Осень сопровождается снижением температуры и нехваткой ресурсов за пределами улья. В этих условиях королева увеличивает производство самцов (трутней), физиологически более массивных и способных к терморегуляции. С помощью феромональных сигналов и поведенческих танцев она формирует поведенческий паттерн, при котором трутни перемещаются к центру улья и начинают непрерывно работать крыльями и брюшком, создавая тепло. Молодые и зрелые рабочие пчёлы, расходуя энергию и запасы корма, обеспечивают их питанием, несмотря на собственное истощение. Это позволяет формировать особенно упитанных трутней, удвоенных по массе по сравнению с обычными.

К концу осени температура снаружи может опускаться до -5 °C, но внутри улья сохраняется стабильные +25 °C благодаря теплогенерации. Основной улей размещён в герметичном древесном дупле, не пропускающем влагу. Внешние структуры, включая второстепенные соты, обработаны воском и надёжно герметизированы. Даже при экстремальных погодных условиях внутренняя часть улья остаётся изолированной.

По феромональному сигналу королевы все пчёлы сбиваются в плотный клуб и переходят в фазу зимнего покоя, прижимаясь друг к другу. В отличие от остальных, трутни не погружаются в полный анабиоз, а продолжают вырабатывать тепло, поддерживая микроклимат улья. Многие из них погибают, обеспечивая выживание всей колонии и матки.

С наступлением весны первыми активизируются рабочие пчёлы. Они пробуждают остальных членов колонии и проводят оценку потерь — к весне сохраняется около 45 тысяч особей, включая королеву. С целью стимуляции яйцекладки рабочие пчёлы используют запасы мёда, перги и молочка, принося их королеве. Параллельно осматриваются яйца, пережившие зиму в состоянии диапаузы.

Диапауза у эмбрионов наступила ещё до начала активной термогенеза со стороны трутней — при температуре внутри улья в пределах 7–11 °C.

В некоторых яйцах едва заметно шевелились червеобразные тела — признак того, что им удалось выжить. Прошли годы, и жизнь в улье развивалась. Новая королева, давно уже перестав быть молодой, пережила тысячи поколений своих подданных. За время её правления популяция улья достигла более 90 тысяч особей. Королева овладела искусством управления, добиваясь целей улья с минимальными потерями среди пчёл.

Однако на четвёртом году её жизни произошло нечто тревожное. Молодые рабочие особи и трутни неожиданно погибали, а многие яйца не развивались вовсе. Личинки массово умирали, а по их телам передвигались неизвестные мелкие существа. Обнаружив их случайно при уничтожении очередной личинки потенциальной матки, королева впервые за долгое время испытала страх за собственную жизнь и испустила тревожные феромоны.

Откликнувшиеся на сигнал тревоги рабочие особи немедленно эвакуировали королеву в защищённую зону улья, организовав своеобразный «бункер» с преданной свитой и запасами чистейшего корма, рассчитанными на несколько месяцев. Тем временем они распространили тревожную информацию с помощью собственных химических сигналов. Вскоре было установлено: улей заражён паразитами — клещами Varroa destructor.

Эти паразиты вызывают у пчёл варроатоз — опасное инвазивное заболевание. Уже сотни личинок и куколок, а также десятки взрослых особей были заражены. В гнездах обнаруживались мертвые, деформированные личинки, из которых выводились уродливые, неспособные к полёту особи.

Взрослые пчёлы нередко имели наросты, на которых перемещались клещи. Старые и опытные рабочие приняли на себя роль «санитаров» — они изолировали заболевших молодых особей, направляя их в специально отстроенные соты-карантины. Здоровые пчёлы переоборудовали старые и заброшенные участки улья под аналоги медицинских учреждений.

Приоритеты улья кардинально изменились — ресурсы перенаправлялись на борьбу с болезнью, даже в ущерб запасам пищи. Погибло более тысячи особей, но главное — Varroa destructor вторгся в колонию. Рабочие пчёлы из зоны хранения меда были переведены в охрану карантинных отсеков. Даже среди «солдат» бывали случаи заражения — в таких ситуациях они добровольно уходили в изоляцию вместе с больными.

Внутри карантинов более крепкие особи ухаживали за слабыми, напоминая систему «врачей» и «пациентов». Такая структура не только ограничивала распространение клещей, но и помогала снижать плотность заражённых в местах размножения паразитов. Чем дальше источник инфекции — тем меньше шанс, что паразит закрепится в колонии.

При низкой численности клещей отдельные заражённые пчёлы могли даже выздороветь и получить иммунитет. Контакты между представителями разных «профессий» в улье были резко ограничены: кураторы личинок переместили потомство подальше от заражённых участков и прекратили взаимодействие с другими кастами, строители сузили территорию своей деятельности, а сама королева сократила количество контактов с подданными.

Именно эта стратегическая изоляция и коллективная самоорганизация позволили улью справиться с эпидемией и в короткие сроки вернуться к устойчивому состоянию.

Даже если бы специалисты по поведению насекомых стали свидетелями описываемой ситуации в данном пчелином сообществе, они вряд ли были бы сильно удивлены, несмотря на то, что подобное поведение ранее не фиксировалось у медоносных пчёл. Аналогичные процессы давно наблюдаются у муравьёв, термитов и некоторых видов ос. В течение того года улей потерял как минимум 30 тысяч особей, однако эта потеря сопровождалась приобретением важного опыта в сдерживании и подавлении эпидемии. Благодаря этому королева продолжила управлять колонией ещё на протяжении нескольких лет.

Однако со временем биологический возраст дал о себе знать. Подобно тому, как это ранее происходило с её предшественницей, выработка феромонов, необходимых для поддержания социальной иерархии и контроля над пчелами, значительно сократилась. Кроме того, к окончанию жизненного цикла у королевы практически исчерпались запасы спермы, хранящиеся в семяприемнике. Это привело к тому, что новые особи начали появляться в результате яйцекладки рабочих пчёл, что свидетельствовало о начале социальной нестабильности.

Одним из признаков таких изменений стало то, что уничтожение последних личинок потенциальных маток было осуществлено не самой королевой, а рабочими пчёлами — это указывало на нарушение традиционного порядка. В улье усиливалось напряжение, атмосфера становилась нестабильной. Кульминацией кризиса стал нарастающий, непрекращающийся гул — своего рода сигнал дестабилизации, выражавшийся в массовом возбуждении насекомых и смене фазы поведения всего сообщества.