Вряд ли на планете Земля найдется хоть один человек, который не встречал муравьев: эти крошечные насекомые живут повсюду. Но мало кто знает, как устроена жизнь той грандиозной цивилизации, что скрыта в недрах муравейника. Когда можно увидеть летающих муравьев, почему после смерти царицы колония обречена на гибель и как получилось, что все постоянные обитатели муравейника, включая рабочих и охранников, — это исключительно самки? Раскроем все секреты муравьиного общества в нашем материале.

Как муравьи избавились от крыльев: эволюция в обратную сторону

Семейство муравьев (лат. Formicidae) относится к отряду перепончатокрылых насекомых. А их ближайшие родственники по отряду — это пчелы, осы, шмели и шершни. И все они выглядят как типичные насекомые, то есть имеют крылья, которые у этого отряда полупрозрачные с характерными прожилками или перепонками. «Но у муравьев-то крыльев нет», — скажете вы. Но это не совсем так: мы привыкли видеть муравьев, ползающих по земле, а не летающих, тем не менее, крылья у некоторых из них все же бывают. И у далеких предков муравьев они тоже в свое время были.

Общие предки муравьев появились на границе юрского и мелового периодов, примерно 140 – 168 миллионов лет назад, и прошли путь от роющих ос, ведущих одиночный образ жизни, до социальных насекомых, живущих в невероятно сложно организованном сообществе. Даже у самых древних муравьев в строении тел уже прослеживаются специфические признаки, которые указывают на появление социальности, то есть на близкие связи между особями одной группы. Это особенное строение антенн для контактов друг с другом и специальные железы для секреции веществ, определяющих химический код муравьиной колонии.

Интересно, что у древних муравьев позднемелового периода уже замечены признаки разделения на касты: в бирманском янтаре найдены как крылатые самки, так и бескрылые рабочие особи. Вероятно, осовидные предки муравьев постепенно перешли к жизни в лесной подстилке и стали охотниками. Таким образом, крылья оказались не так важны и нужны, и даже наоборот: наличие на спине дополнительного балласта затрудняет перемещение под землей. И если насекомое большую часть времени проводит среди травы или в земляных ходах, то от крыльев можно отказаться в пользу других преимуществ. Например, в пользу очень сильного и подвижного тела, которое позволяет муравьям переносить тяжести и сооружать грандиозные жилища. 

Исследования показывают, что у летающих насекомых большую часть грудной клетки занимают мышцы, приводящие в движение крылья, а остальные мышцы, в том числе и те, что отвечают за поддержку ног и головы, не так развиты. Но у рабочих муравьев все иначе: их тела лишены мускулатуры крыльев и поэтому оптимизированы для более эффективной работы головы, ног и всего тела. Отказ от крыльев в итоге принес муравьям головокружительный успех, превратив  их в одно из самых процветающих и многообразных семейств во всем животном царстве.

Виды муравьев и их распространение по миру

На сегодняшний день известно около 14 – 15 тысяч видов муравьев, однако по оценкам энтомологов реальное разнообразие семейства превышает 22 тысячи. В России встречается около 300 видов муравьев.

Муравьи — один из примеров почти космополитного распространения: они живут на всех крупных островах и континентах, кроме Антарктиды. Но, конечно, наибольшее разнообразие муравьев наблюдается в тропических и субтропических широтах. В лесах Амазонии и Юго-Восточной Азии широко распространены кочевые муравьи (лат. Ecitonini) и муравьи-листорезы (лат. Attini), а в засушливых регионах Австралии и Африки процветают бульдоговые муравьи (лат. Myrmeciinae) и фаэтончики (лат. Cataglyphis), способные выдерживать экстремальные температуры поверхности почвы. 

В умеренных широтах Евразии и Северной Америки основные виды муравьев представлены подсемействами мирмицины (лат. Myrmicinae), долиходерины (лат. Dolichoderinae) и формицины (лат. Formicinae), к которым относятся всем известные рыжие лесные муравьи.

Муравьи разнообразны по цвету, размерам и форме тела. Среди них встречаются и виды-рекордсмены, такие, например, как гигантский малазийский муравей (лат. Dinomyrmex gigas), достигающий 3 см в длину, и микроскопические виды, такие как Carebara atoma, чьи рабочие особи не превышают 0,8 мм в длину.

Строение муравья

• Тело. Тело взрослого муравья разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко, которые соединены подвижными сочленениями. Отличительная черта видов семейства Formicidae и еще нескольких групп перепончатокрылых — это наличие петиоля: одного или двух узловидных члеников между грудью и брюшком. Эта особенность дает таким насекомым массу полезных возможностей. Именно благодаря наличию петиоля муравьи могут так ловко носить предметы, превосходящие их по весу и размеру, обладают гибкостью и маневренностью, которая позволяет строить гнезда и обороняться. Хрупкость муравьев обманчива: покровы тела у этих насекомых образованы хитиновым экзоскелетом, который служит и каркасом для крепления мышц, и надежной защитой от механических повреждений. То есть если у человека скелет спрятан под мышцами, то у муравьев все наоборот: мышцы защищены скелетом. Кроме того, хитиновый покров предотвращает обезвоживание.

• Голова. На голове у муравья, как правило, имеются сложные фасеточные глаза и три простых глазка — оцеллия, которые расположены на лбу. Но есть и некоторые виды муравьев, у которых зрение редуцировано или даже полностью отсутствует: это подземные и пещерные виды. У муравьев также есть усики, которые выполняют роль главного сенсорного органа. Ротовой аппарат у муравьев грызущего типа. Верхние челюсти называются мандибулами или жвалами и имеют разнообразные зубцы: они нужны для защиты, а также для захвата и удержания различных предметов. Причем у некоторых видов они столь массивны, что превращаются в грозное оружие.

• Лапки. Еще одна особенность в строении муравьев — наличие на лапах специальных присосок, которые обеспечивают хорошее сцепление с поверхностью.
• Крылья. Мы привыкли видеть муравьев без крыльев. Но во время периода размножения, который чаще всего бывает весной и в начале лета, на свет появляются молодые самцы и самки с крыльями. В воздухе происходит спаривание, после которого самцы, как правило, погибают, а самки становятся основательницами новой колонии. Будущая матка сбрасывает крылья или отгрызает их. А вот у рабочих муравьев, которые появляются на свет в новой колонии, крыльев никогда не бывает: все они являются самками и потомками царицы.

Жизнь колонии муравьев и социальная структура

Колония муравьев — это социум, живущий по законам матриархата: главная особь здесь женского пола, и только эта самка имеет способность к размножению и может позволить себе прожить долгую и беззаботную жизнь, не беспокоясь о пище, безопасности и крыше над головой. Все бытовые вопросы, от выращивания потомства до поиска пропитания и охраны, здесь решают рабочие особи: это тоже самки, только репродуктивная система у них не развита, и они не могут размножаться. Единственные самцы в муравьином обществе — это те самые крылатые особи муравьев, которые появляются на свет во время роения, оплодотворяют крылатых самок и вскоре погибают: в муравейниках они не живут. Эта ситуация очень напоминает жизнь трутней в пчелином обществе: после спаривания самцы некоторое время находятся в улье, а осенью, с приходом холодов, рабочие пчелы их просто выгоняют на улицу, так как их главная социальная роль заключается в оплодотворении и больше никакой пользы они не несут, только тратят драгоценный мед.

С одной стороны, такая система работает четко и без сбоев, как единый организм, где каждый муравей подчинен законам колонии и знает свое место. С другой стороны, наличие одной-единственной самки, способной к размножению, — слабое место этого социума. Как только матка погибает, колония обречена: для муравьиной семьи начинается обратный отсчет. Численность семьи падает, потому что никто больше не откладывает яйца, а сокращение населения неминуемо приводит к недостатку пищи и разрушению жилища: муравейник жив только до тех пор, пока жива матка. Вы наверняка встречали в лесу заброшенные пустые муравейники: это как раз пример того, что случается, когда погибает главная самка.

Помимо главной самки, в муравьиной семье присутствуют и другие члены общества. Это рабочие особи, на которых держится добыча пищи, забота о потомстве и строительные работы. Среди рабочих есть крупные особи с развитыми мандибулами — это солдаты, которые выполняют функцию защиты муравейника.

Таким образом, муравьи — это эусоциальные животные (прим. ред.: эусоциальность — это форма организации сообществ животных, при которой часть особей не размножается, то есть стерильна, и совместно ухаживает за потомством). У колонии муравьев присутствуют все основные признаки эусоциальности среди животных, а именно:

• разделение на касты: наличие одной или нескольких репродуктивных самок и стерильных рабочих особей с разными функциями;
• совместная забота о потомстве;
• длительный контакт разных поколений — то есть в колонии одновременно присутствуют и старые опытные особи и молодежь, а рабочие выполняют разные обязанности в зависимости от возраста муравья.

Роль матки, рабочих и солдат в муравейнике

После брачного лета оплодотворенная самка сбрасывает крылья: они ей больше никогда не понадобятся и новые не вырастут. И пока она ищет подходящее место для своей будущей семьи, в ее организме уже зреет первая партия рабочих особей. Матка — это фундамент колонии. Ее единственная биологическая роль — откладка яиц. Матки обладают гипертрофированным брюшком, заполненным яичниками и жировым телом, и живут намного дольше рабочих особей. Продолжительность жизни матки — от 5 до 25 лет. У некоторых видов основу колонии составляют несколько самок.

Матка окладывает яйца, из которых развиваются личинки и будущие особи муравьев из разных каст. Но на какой стадии личинки определяется будущий пол муравья и его кастовая принадлежность и как это регулируется? Здесь два основных механизма регулирования: генетика и питание. После брачного полета и оплодотворения в организме матки остается запас спермы, который она дозированно расходует на протяжении своей жизни. Но не все яйца оплодотворяются: из неоплодотворенного яйца на свет получается особь мужского пола — то есть тот самый самец с крыльями, а из оплодотворенного яйца в итоге разовьется самка — рабочая особь или крупная самка с крыльями, которая станет маткой. Будущее предназначение самки определяется генетикой, питанием и специфическими ферментами, которые выделяет матка и которые тоже влияют на развитие личинки муравья. Когда колония молодая, ей требуется много рабочих особей, и матка откладывает оплодотворенные яйца, дополнительно регулируя процесс роста личинок ферментами и питанием.  А когда колония зрелая, муравейник построен, жизнь налажена и все функционирует стабильно, матка откладывает неоплодотворенные яйца для получения самцов и оплодотворенные со специальным питанием для получения крупных самок с развитыми репродуктивными органами: таким образом колония вносит свой вклад в сохранение вида и расселение его по планете. 

Рабочие особи — это стерильные самки. Внутри этой группы часто можно наблюдать полиморфизм — различие в размерах и пропорциях тела: более мелкие рабочие самки выполняют различные функции по поддержанию жизни колонии: от уборки до поиска пищи, а более крупные выполняют роль солдат-защитников. Кроме этого, обязанности рабочей самки часто зависят от возраста. Например, молодые особи делают более легкую работу и находятся внутри гнезда: ухаживают за маткой, чистят и кормят личинок, строят жилище. По мере старения и износа хитинового покрова они переходят к внешним работам: поиску пищи, добыче строительного материала, защите периметра.

Солдаты — это специализированная категория крупных рабочих особей, встречающаяся у многих видов. Их головы и мандибулы непропорционально велики. Солдаты не только защищают гнездо от хищников, но и выполняют утилитарные функции: их массивные головы служат «пробками», перекрывающими входы в гнездо, или дробилками для твердых семян.

Как муравьи строят муравейник и поддерживают в нем порядок

Архитектура муравьиных гнезд — это шедевр инженерной мысли из мира животных. Здесь не только продумано внутренне устройство и есть помещения с различным функционалом, но и уделено внимание безопасности и даже поддерживается нужный микроклимат. 

Например, наземные муравейники лесных муравьев представляют собой сложные терморегулирующие конструкции. Купол, сложенный из хвои и растительных остатков, обладает темной окраской и пористой структурой, что позволяет ему быстро поглощать солнечное тепло. А внутренние ходы ведут в глубокие подземные камеры, где температура и влажность поддерживаются на строго заданном уровне, необходимом для развития личинок.

Подземные лабиринты тоже разделены по своему функционалу. Здесь есть камеры с разным назначением: помещение для матки, отдельное место для яиц, ясли для личинок младших возрастов и склады для семян. Муравьи строго следят за санитарным состоянием жилища: все пищевые отходы и прочий мусор выносятся на свалки, которые обычно расположены за пределами муравейника. Умершие особи тоже подлежат немедленной утилизации: трупы муравьев выносятся на мусорку, чтобы умерший собрат не стал источником распространения инфекций и причиной гибели колонии. Поддержание порядка в таких мегаполисах требует колоссальных затрат энергии и строгой гигиены: постоянная чистка друг друга и обработка тела антибактериальными секретами желез предотвращают развитие грибковых инфекций.

Вентиляция в муравейнике обеспечивается за счет разницы температур и архитектуры входных отверстий: здесь все спланировано настолько гениально, что внутри всегда проходят потоки свежего воздуха. 

Есть виды, которые не строят постоянные муравейники классической формы. Это, например, группа кочевых муравьев, к которым относятся виды, постоянно перемещающиеся с места на место. Или муравьи-портные (лат. Oecophylla smaragdina) сооружают подвесные гнезда в кронах деревьев, склеивая листья с помощью шелковистых нитей, которые выделяют их собственные личинки. Рабочие берут личинок в мандибулы и используют их нити, сшивая края листа. А в пустынях, где нет укрытия от палящего солнца и жары, муравьи-жнецы (лат. Messor) выкапывают вертикальные шахты глубиной до нескольких метров, заканчивающиеся просторными залами, где хранятся огромные запасы семян.

Питание муравьев

Рацион  муравьев крайне разнообразен. Большинство видов являются всеядными: они едят семена и листья, могут быть активными хищниками и некрофагами, то есть падальщиками. Но есть и более узкие пищевые специализации.

Например, муравьи-листорезы Atta и Acromyrmex срезают листья, пережевывают их и используют как субстрат для выращивания специфического гриба Leucoagaricus gongylophorus, которым и кормятся. Этот мутуализм возник около 50 млн лет назад и является удивительным примером настоящего сельского хозяйства у насекомых (прим. ред.: мутуализм — форма взаимовыгодных отношений между двумя разными биологическими видами).

Другие виды специализируются на «доении» тлей, червецов и цикадок. Муравьи защищают этих насекомых от хищников, а взамен получают падь — сладкую, богатую углеводами и аминокислотами субстанцию. 

Как муравьи общаются между собой

Ферменты, феромоны и симбиотические организмы — это часть языка общения членов колонии. Кроме этого, для муравьев важен тактильный контакт: они касаются друг друга усиками и постукивают ими для привлечения внимания в экстренных ситуациях.

Муравьи могут обмениваться друг с другом пищей, а также ферментами, и этот важный ритуал связывает колонию в единое целое (прим. ред.: ферменты — это сложные белковые соединения, ускоряющие протекание химических реакций в живых системах). Ферментами, которые нужны им для переваривания пищи и поддержания иммунитета среди особей колонии, муравьи, как правило, обмениваются при передаче еды друг другу, то есть через рот. Муравьи часто кормят друг друга: например, рабочий муравей, отыскавший еду за пределами муравейника, пережевывает пищу, затем возвращается в колонию, встречается с рабочим-нянькой, отрыгивает ему пищу через рот, а тот в свою очередь таким же образом кормит личинок.

Различный химический состав феромонов тоже несет свой смысл (прим. ред.: феромоны — это продукты внешней секреции, вещества, выделяемые специальными железами, основное назначение которых — коммуникация между особями, влияние на поведение и эмоциональное состояние). Многие, конечно же, обращали внимание, что муравьи часто движутся как будто по дорогам, один за другим: их направляют специальные феромоны, которые муравьи оставляют на земле, указывая собратьям, например, путь к источнику пищи. А феромоны тревоги, выделяемые железами мандибул, вызывают мгновенную мобилизацию солдат и агрессию.

У муравьев также есть механизм распознавания своих и чужих особей. Каждая колония, даже одного биологического вида, обладает уникальным запахом. Встречаясь, муравьи касаются друг друга усиками, считывая этот химический паспорт. Увы, этот паспорт тоже можно подделать. И такая подделка позволяет некоторым паразитам и хищникам проникать в гнездо: таким способом пользуются, например, муравьи-рабовладельцы, которые похищают личинки другого вида и заставляют их потом жить у себя и работать на благо колонии, маскируясь под их сородичей. Или другой интересный пример химического обмана — бабочки из семейства голубянок. Их гусеницы имитируют запах муравьев или звуки, которые издает матка, чтобы члены колонии приняли ее за свою, кормили и защищали от врагов.

Защита колонии и стратегии выживания муравьев

Выживание такого сложно устроенного социума требует жестких стратегий обороны. В случае нападения на колонию основную роль в защите играют рабочие муравьи-солдаты: они всегда крупнее обычных рабочих особей, у них мощная голова и хорошо развитые мандибулы.  Химическое оружие — главный козырь семейства Formicidae. Например, красные муравьи-бульдоги (лат. Myrmecia gulosa) впрыскивают токсичный яд через жало, и их укус очень болезненный. А лесные муравьи способны выстреливать струей муравьиной кислоты на расстояние до 30 сантиметров. Муравьиная кислота — это специальное вещество, которое вырабатывается железами, расположенными на брюшке насекомого. Помимо оборонительной функции, эта кислота нужна и для обеззараживания организма: замечено, что после еды муравьи проглатывают немного кислоты, чтобы уничтожить патогенную микрофлору в пищеварительном тракте.

У разных видов муравьев свои стратегии выживания, и не все из них сооружают стационарные муравейники. Интересен образ жизни кочевых муравьев Eciton burchellii. Они не имеют постоянного гнезда и передвигаются огромными колоннами, уничтожая все на своем пути. Ночью они формируют некое подобие жилища из собственных тел, внутри которого в безопасности находятся матка и личинки.

Другой оригинальный вид — муравьи Crematogaster mimosae. Они обитают в африканской саванне. Эти насекомые не строят гнезд, а живут на местных акациях вида Acacia drepanolobium. Акация специально для муравьев выращивает небольшие утолщения на ветвях, и в этих вздутиях селятся муравьи. Как только растение начинает поедать жираф или слон, насекомые яростно атакуют травоядных, защищая себя и свое жилище от уничтожения.

Есть среди муравьев и паразиты. Муравьи-амазонки, например, утратили способность к самостоятельному кормлению и уходу за потомством. Они совершают набеги на гнезда других видов, похищая у своих жертв куколки. Вылупившиеся «рабы» выполняют всю работу в гнезде хозяев, принимая их за свою семью благодаря химической мимикрии.

Муравьи и экосистема: роль в природе

Роль муравьев в биосфере многогранна. Они являются ключевыми средообразователями наземных экосистем. Роющая деятельность муравьев обеспечивает перемешивание минеральных и органических компонентов почвы, улучшает аэрацию и водопроницаемость грунта. По объему перемещаемой почвы муравьи иногда превосходят дождевых червей.

Муравьи — важнейшие распространители семян. Более 3000 видов растений имеют на семенах специальные питательные придатки — элайосомы. Муравьи уносят семена в муравейник, съедают придаток, а само семя, защищенное твердой оболочкой, остается во влажной, удобренной почве гнезда, где часто прорастает.

Будучи хищниками, муравьи регулируют численность почвенных беспозвоночных, гусениц и личинок насекомых-вредителей. В то же время пищевые сети тропических лесов не могут существовать без муравьев, которые служат основным источником белка для множества местных видов птиц, млекопитающих, рептилий. В кулинарных традициях народов Юго-Восточной Азии, Африки и Центральной Америки также есть блюда, в состав которых входят личинки муравьев и взрослые особи.

Интересные факты о муравьях

• Хитрости терморегуляции. В холодную погоду муравьи массово выползают на купол муравейника, поглощая солнечное тепло, а затем уходят вглубь, передавая его сородичам.
• «Живые мосты». Муравьи-кочевники способны цепляться лапками друг за друга и строить в воздухе прочные конструкции, формируя «живые мосты» через пропасти, чтобы колонна с маткой могла переправиться на новое место.

• Грибковые зомби. Споры гриба Ophiocordyceps unilateralis поражают нервную систему муравьев-древоточцев, заставляя их вцепиться в жилку листа на определенной высоте, идеальной для прорастания гриба, после чего насекомое погибает.
• «Ноев ковчег». Огненные муравьи Solenopsis invicta при затоплении формируют из своих тел плот, который может плавать неделями, сохраняя жизнь матке, расположенной в центре конструкции.
• Супернавигация. Пустынные муравьи-бегунки используют «счетчик шагов» и визуальные ориентиры, чтобы после многочасовых блужданий в поисках падали вернуться обратно в крошечное отверстие в песке, ведущее в глубь муравейника. «Счетчик шагов» – это буквально подсчет шагов: эксперименты показали, что муравей каким-то образом фиксирует число шагов и, направляясь обратно, отмеряет такое количество.  Возможно, этот автоматический счетчик является частью нервной системы насекомого.

Муравьи в вопросах и ответах

1. Сколько живет муравей?

Продолжительность жизни зависит от вида и роли муравья. Рабочие особи мелких видов, например, фараонова муравья, живут от нескольких недель до пары месяцев. Рабочие лесных муравьев могут жить до 3 – 5 лет. Рекордсменами являются матки: например, матки вида Lasius niger в лабораторных условиях доживали до 28 лет, что является абсолютным рекордом по продолжительности жизни среди всех насекомых.

2. Чем питаются муравьи в природе?

В основном муравьи всеядны, но рацион зависит от конкретного вида. Большинству необходимы углеводы из растений и белки из животной пищи для выращивания личинок. Но, например, листорезы питаются грибами, которые сами же выращивают, жнецы потребляют семена, а хищные виды, такие как понеры, охотятся на мелких членистоногих.

3. Как муравьи находят дорогу домой?

Они используют феромоны для прокладки химических троп. Но в пустынях, где дует ветер и след из феромонов быстро заметается, муравьи применяют «интеграцию пути»: их нервная система непрерывно вычисляет вектор и расстояние от гнезда, используя счетчик шагов. Также применяются визуальные ландшафтные ориентиры.

4. Сколько особей живет в одном муравейнике?

Численность колонии колеблется от нескольких десятков особей у примитивных видов до миллионов и десятков миллионов у социальных паразитов и кочевых муравьев. Колонии аргентинских муравьев или огненных муравьев могут формировать суперколонии, простирающиеся на тысячи километров и содержащие миллиарды особей.

5. Кто такая матка и сколько их в колонии?

Матка — это половозрелая самка. У многих видов это единственная особь, способная откладывать оплодотворенные яйца, из которых развиваются рабочие муравьи и новые матки. Иногда бывает несколько маток, а у фараоновых муравьев или огненных муравьев их могут быть сотни, что обеспечивает невероятную скорость роста колонии.

6. Как муравьи общаются между собой?

Главный способ общения — при помощи феромонов. Дополнительно используется тактильный контакт и постукивание усиками для привлечения внимания в экстренных ситуациях.

7. Почему муравьи могут переносить предметы тяжелее себя?

Это связано с законами квадрата-куба и строением экзоскелета муравья. Отношение площади поперечного сечения мышцы, которая определяет силу, к объему тела, который определяет вес у мелких животных, намного выше, чем у крупных. Кроме того, хитиновый панцирь служит идеальным рычагом для крепления мышц, позволяя муравью поднимать грузы, превышающие массу его тела в 10 – 50 раз.

8. Зачем муравьи разводят тлю?

Тли, питаясь соком растений, выделяют избыток сахаров и аминокислот в виде липкой пади. Муравьи защищают тлей от божьих коровок и наездников, переносят на сочные растения, а иногда забирают яйца тлей на зиму в муравейник. Взамен муравьи получают высококалорийный, легкоусвояемый источник углеводов в виде пади.

9. Как муравьи защищаются от врагов?

Арсенал включает химическое оружие — муравьиная кислота, яды, выделяемые через жало или специальные железы, а также физические повреждения — укус мандибулами. Некоторые виды используют тактику массового нападения.

10. Есть ли у муравьев “рабство” между видами?

Да, муравьи-рабовладельцы совершают набеги на чужие гнезда, похищая куколок. Вылупившиеся из них муравьи другого вида, руководствуясь инстинктами и химическим запахом, начинают обслуживать хозяев-амазонок, кормить их личинок и убирать гнездо, так как сами рабовладельцы не способны даже самостоятельно питаться.

11. Где живут самые крупные муравьи?

Самые крупные современные муравьи обитают в тропических лесах Южной Америки, Африки и Австралии. Например, Camponotus gigas из Африки достигает 30 мм.

12. Как зимуют муравьи?

В умеренных широтах муравьи впадают в состояние диапаузы. Осенью они опускаются в глубокие, непромерзающие почвенные горизонты, прекращают питание и замедляют метаболизм. Личинки последнего возраста часто зимуют, окукливаясь весной. Перед зимовкой муравьи очищают зобики, выводя непереваренные остатки, и плотно закрывают входы в гнездо землей.

13. Опасны ли муравьи для человека?

Большинство видов безвредны. Но тропические кочевые муравьи (Siafu) могут представлять угрозу для обездвиженных людей или животных. Огненные муравьи Solenopsis болезненно жалят, вызывая сильные аллергические реакции и анафилактический шок у чувствительных людей.

14. Чем домашние муравьи отличаются от лесных?

«Домашние» муравьи, например, фараоновы — это тропические виды, случайно интродуцированные человеком. В отличие от лесных, они не впадают в диапаузу, размножаются круглый год, и питаются исключительно пищевыми отходами человека.

15. Какую пользу приносят муравьи природе?

Муравьи — ключевые инженеры экосистем. Они рыхлят почву, обогащая ее азотом и фосфором, распространяют семена тысяч растений и регулируют численность насекомых-вредителей, выступая как биологический контроль. Они также служат кормовой базой для птиц, земноводных и млекопитающих. Без муравьев процессы разложения органики и круговорота веществ в наземных биоценозах шли бы очень медленно.

***

Семейство муравьев — пример весьма успешного эволюционного эксперимента. Сегодня представители этого семейства занимают ведущие роли в наземных экосистемах. Но успех муравьев обусловлен не индивидуальными физиологическими адаптациями, а возникновением эусоциальности — высшей формы общественной организации, где колония функционирует как единый суперорганизм, а личные потребности принесены в жертву ради общего блага.

Автор текста Ольга Фролова

Изображение на обложке: Magnific

Люди, живущие на юге Перу, до сих пор пользуются древними акведуками, сооруженными индейцами культуры наска. А вода в иранский город Шуштер поступает по каналам, строительство которых началось более 2 500 тысяч лет назад! Цивилизации прошлого умели строить не только грандиозные храмы и усыпальницы, но и гидротехнические сооружения, инженерные особенности которых вызывают восхищение и в наши дни: каналы, плотины, системы орошения и водоснабжения для выживания в засушливом климате… Мы подобрали для вас наиболее интересные ирригационные системы и каналы, построенные в древности, и сегодня расскажем о том, как они были созданы…

О римских акведуках знают почти все. Однако похожие и даже более сложные по своему устройству системы водоснабжения возводили не только римляне. Древние кхмеры, персы, индейцы Мезоамерики и другие народы прекрасно разбирались в климате своего региона, знали о подземных водах и особенностях речного стока, умели накапливать воду в сезон дождей и тратить ее в период засухи. Применяя все эти познания, они строили удивительные гидротехнические сооружения, которые позволяли получать стабильный урожай и снабжать питьевой водой поселения.

Помимо ирригационных систем, в Древнем мире строили и судоходные каналы. С учетом примитивных технологий прошлого, такие каналы требовали участия большого количества людей, и строили их достаточно долго, иногда столетиями, как, например, Великий канал в Китае. Но те судоходные каналы, что были достроены и сохранились до наших дней, действительно поражают воображение.

1.Оросительные каналы Месопотамии, Эриду, VI-I тыс. до н.э. Не так давно ученые обнаружили обширную сеть оросительных каналов в регионе древнего города Эриду, на юге современного Ирака. Междуречье Тигра и Евфрата — регион с жарким и засушливым климатом, поэтому древние земледельцы соорудили здесь сеть каналов, которые подавали воду от русла реки Евфрат к полям и обеспечивали бесперебойную подачу воды. При помощи спутниковых снимков в районе города Эриду было найдено более 200 крупных каналов шириной 2–5 метров. Ученые отмечают не только сложность устройства таких обширных ирригационных систем, но и необходимость их регулярного обслуживания. Земледельческое общество тратило колоссальные силы на поддержание каналов в рабочем состоянии, и они функционировали на протяжении длительного времени, пока русло реки Евфрат не сместилось, оставив сеть каналов без источника воды.

2. Канал фараонов, Древний Египет, XIII век до н.э.–VIII век н.э. Задолго до строительств Суэцкого канала, сооруженного в XIX веке, в Египте существовал его древний аналог — водный путь, который связывал Средиземное море с Красным. Есть сведения, что канал, который соединял Нил с Красным морем через систему соленых озер, функционировал уже в XIII веке до нашей эры. На протяжении веков канал посреди песков несколько раз приходил в упадок и не использовался, но затем его вновь восстанавливали. Известно, что канал расчищали персы во времена Дария I, а также римляне. Они захватили Египет в 30 году нашей эры и при императоре Траяне провели масштабную реконструкцию канала, укрепив берега и углубив дно: канал даже получил имя «река Траяна». В VIII веке нашей эры территория Египта и древний канал оказались под властью Арабского халифата. Увы, халиф Абу Джафара аль-Мансур приказал засыпать канал фараонов: древний торговый путь между Средиземным и Красным морями возродился уже в виде Суэцкого канала лишь многие столетия спустя.

3. Канал Менуа, государство Урарту, IX–VIII века до нашей эры. Государство Урарту существовало с IX по VI века до нашей эры и располагалось в Передней Азии, на территории современных Армении, части Турции, Азербайджана и Ирана. Это достаточно засушливый регион, поэтому для водоснабжения крепостей, городов и столицы — города Тушпа, жители Урарту строили сложные гидротехнические сооружения, подводившие воду от источников в горах. Одна из таких систем — канал Менуа, который снабжал водой Тушпа, и часть которого до сих пор сохранилась и выполняет свои функции. Город Тушпа располагался на берегу соленого озера Ван, вода которого непригодна для питья и орошения полей, поэтому и был сооружен водопровод, по которому пресная вода с гор поступала в столицу из горных источников. Главное русло канала Менуа, прорубленное в горных породах, имеет ширину до 4,5 метра, а там, где канал пересекает реку, водопровод идет по мосту. От основного канала отходит несколько ответвлений, а общая протяженность канала Менуа — 72 километра.

4. Коринфский канал, Греция, VII век до н.э.–XIX век н.э. Хотя этот канал достроили уже в Новое время, мы включили его в наш список, потому что история этого уникального сооружения начинается еще во времена Античности. Коринфский канал начали строить во времена греческого правителя Периандра в VII веке до нашей эры. Канал, который соединил бы Эгейское море с Ионическим, сулил большие выгоды в торговле, так как в разы сокращал путь вокруг полуострова Пелопоннес.

Но стройка была остановлена из-за угрозы затопления, и водный путь заменили на сухопутный волок. Затем были еще попытки достроить канал, в том числе этим занимался римский император Нерон. Но небольшой канал длиной около 6 километров удалось наконец-то достроить лишь в 1893 году. Коринфский канал по судоходным меркам очень узкий — всего 21 метр шириной. Для сравнения: ширина Суэцкого канала 205–350 метров. Но при этом Коринфский канал очень глубокий: высота крутых стен достигает 76 метров.

5. Историческая гидравлическая система Шуштара, Иран, VI–V век до н.э. – III век н.э. Эта уникальная гидрологическая система находится на территории современного Ирана и имеет статус объекта Всемирного наследия ЮНЕСКО. Сложная система водоснабжения состоит из множества каналов, подземных тоннелей, плотин и водохранилищ, пройдя через которые вода из реки Карун поступает в город Шуштер в иранской провинции Хузестан. Строительство этой гидросистемы началось, вероятно, во времена правления Дария Великого в VI–V веках до нашей эры и завершилось в эпоху Сасанидов в III веке нашей эры. Древняя система состояла из двух главных каналов, которые отводили воду из реки Карун. Один из них, канал Гаргар, до сих пор работает: по нему подается вода для водоснабжения города Шуштер, а также полей и садов, распложенных ниже по течению. Частью системы водоснабжения также является популярный у туристов замок Саласель: здесь находится один из центров управления гидросистемой.

6. Великий китайский канал, Китай, VI век до н.э.–XIII век н.э. Это одно из древнейших гидротехнических сооружений и самый длинный судоходный канал в мире, который соединяет реки Янцзы и Хуанхэ и имеет протяженность более 1 700 километров. А если учесть второстепенные каналы, ведущие до Пекина и других городов, то суммарная протяженность канала составляет 2 470 км. 

Великий китайский канал начали строить в VI веке до нашей эры и полностью достроили лишь в XIII веке нашей эры. Канал служил не только транспортной артерией, связывающей крупные города севера и юга, но и частично решал проблему наводнений на реке Хуанхэ, то есть играл роль регулятора уровня воды. Главный канал Китая до сих пор активно используется и является важной водной артерией страны. 

7. Гидравлическая система в регионе Ла-Мохана, Колумбия, первые века до н.э.–XI век н.э. На территории Колумбии до сих пор сохранилась сеть каналов и земляных насыпей, которые возвели индейцы народа зену. Ученые полагают, что эта гидравлическая система использовалась вплоть до X–XI веков нашей эры, а была построена в первые века до нашей эры. Общая площадь этой сети каналов — более 500 тысяч гектаров. Земляные гряды и платформы между каналами использовались для выращивания сельскохозяйственных культур и постройки домов. Во время сезона дождей вода распределялась по каналам, а возвышенные участки насыпей оставались вне зоны затопления. Во время засушливого сезона, наоборот, каналы использовались как источник воды, поддерживая выращивание сельскохозяйственных культур. Кроме этого, в каналах водилась рыба, что тоже было весьма удобно для живущих там индейцев зену.

8. Система водоснабжения культуры Наска, Перу, II век до н.э.–VI век н.э. Культура Наска знакома многим по загадочным геоглифам, оставленным на плато Наска, на территории современного Перу. Наска обитали в Перу со II века до нашей эры по VI век нашей эры — до того, как здесь появилась империя инков. Помимо знаменитых рисунков, наска оставили нам еще одно грандиозное рукотворное сооружение — уникальную систему водоснабжения, которая позволяла им выживать в пустыне, где нет крупных рек и озер. И не просто выживать, а успешно вести сельское хозяйство, выращивая картофель, кукурузу, тыкву и другие культуры. Часть древней ирригационной системы сохранилась в районе современного города Наска, на юге Перу.

Долгое время ученые полагали, что колодцы, имеющие спиралевидный спуск к подземным водоносным горизонтам, служили только для добычи воды. Возможно, эти колодцы, которые на языке кечуа называются «пукиос», несли и какой-то сакральный смысл. Но все оказалось намного интереснее: спутниковые снимки и более детальный анализ территории показал, что это не просто колодцы, а часть грандиозной системы водоснабжения, куда помимо колодцев входят тоннели, связанные с потоками подземных вод. Исследователи полагают, что эти загадочные колодцы нагнетали воздух в систему тоннелей, что способствовало продвижению воды под землей в нужном направлении. Вода по подземным акведукам поступала к орошаемым полям, обеспечивая жизнь и процветание посреди пустыни.

Примерно в 4 километрах к северу от города Наска находится археологический памятник Канталлок: здесь все еще используются 32 акведука с колодцами, построенными индейцами культуры наска. Акведуки поддерживаются в рабочем состоянии и выполняют свою функцию по водоснабжению:  фермеры в районе города Наска все еще используют воду из этой системы для орошения своих полей. Одной из причин упадка культуры наска считается мощное явление Эль-Ниньо, которое вызвало в регионе небывалое наводнение, разрушившее жилища и инфраструктуру обитателей плато Наска.

9. Канал Корбулона, Римская империя, 47 год н.э. Этот канал времен Римской империи был обнаружен на территории современных Нидерландов в 1962 году. Древнеримское сооружение связывало реку Рейн и устье реки Маас, впадающей в Балтийское море. Канал был построен по приказу полководца Корбулона во времена императора Нерона, как предполагают, в качестве обходного пути, чтобы избежать опасных вод Балтики. Канал Корбулона использовался для отправки римских солдат с Рейна в Бретань. Римский водный путь имел ширину 15 метров, протяженность около 34 километров и был укреплен древесиной. На канале был построен город Форум Адриана — самый северный римский город в континентальной Европе.

10. Система водохранилищ и каналов Кхмерской империи, IX–XII века. Древний храм Ангкор-Ват в столице Кхмерской империи известен многим: ежегодно этот комплекс в Камбодже посещает более 2 миллионов туристов. Но мало кто знает, что по соседству с Ангкор-Ватом находится древняя гидротехническая система, которая снабжала водой огромный столичный город Ангкор и весь соседний регион. Недалеко от всемирно известного храма расположено рукотворное водохранилище правильной прямоугольной формы размером 8 на 2,1 километра под названием Западный Барай. Водоем имеет глубину до 5 метров и по периметру окружен земляными валами высотой до 20 метров и шириной до 100 метров: в сезон муссонов он наполняется водой, а во время засухи частично мелеет.

Недалеко от Западного Барая находится еще один бывший водоем, Восточный Барай, чуть меньшей площади, который в наши дни не используется: воды в нем нет. Эти рукотворные водоемы — часть древней ирригационной системы, которая была построена во времена существования Кхмерской империи в IX–XII веках. И, кстати, ров с водой вокруг храма Ангкор-Ват — тоже часть этой системы. Население Кхмерской империи достигало нескольких миллионов человек, города и рисовые поля нуждались в постоянном водоснабжении. Чтобы не оставаться без воды в засушливый период года, древние кхмеры спроектировали и построили огромную систему водоснабжения, которая состояла из водохранилищ, каналов, шлюзов и плотин, изменив при этом естественные речные русла в регионе. Вся эта невероятно сложная система тщательно поддерживалась в рабочем состоянии и снабжала водой не только столицу, город Ангкор, но и расположенные ниже регионы и сельскохозяйственные поля вплоть до XIV-XV веков: ирригационная система и рисоводство были основой экономики Кхмерской империи. Но, увы, из-за внутриполитических противоречий и климатических изменений в этой части Юго-Восточной Азии грандиозная система кхмеров была заброшена. Режим осадков стал нестабилен: по годичным кольцам деревьев ученым удалось установить, что Ангкор пережил два периода с низким количеством осадков продолжительностью 20 и 30 лет, за которыми последовали интенсивные муссоны. Дамбы размывало после слишком обильных дождей, русла каналов заиливались от наносов, а людских ресурсов не хватало для того, чтобы восстанавливать грандиозную ирригационную систему древних кхмеров и поддерживать ее в рабочем состоянии.

Автор текста Ольга Фролова

На обложке: Историческая гидравлическая система Шуштара, изображение: Wojciech Kocot, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons