Сон в зимнюю ночь

Сюда, сюда! Здесь превосходное местечко!

В. Шекспир. Сон в летнюю ночь

Зимовка тут есть недалеко... Рассвета дождемся мы в ней!

Н. Некрасов. Русские женщины

конце минувшего века широкую известность приобрели работы Порфирия Ивановича Бахметьева. Это был человек незаурядной судьбы. Сын русского крестьянина, он стал одним из основателей Софийского университета в Болгарии. Проницательный натуралист и смелый исследователь, Бахметьев сумел проложить новые пути на разных участках науки.

Мы немного уже избалованы достижениями дружбы наук, их сотрудничества, их объединенных усилий в исследованиях, их быстрого роста на стыках разных дисциплин. Труды Бахметьева - физика, математика и биолога одновременно - многими идеями и фактами обогатили, в частности, один из таких стыков - биофизику, лишь в наши дни сложившуюся как самостоятельная наука.

Но и сейчас диву даешься, как умещались в голове одного человека мысли о телевидении, скажем, и об анабиозе...

Впрочем, если вдуматься... Бахметьевым разработана первая в мире схема для беспроволочной передачи и приема изображения на расстоянии (эта схема на многие десятилетия предвосхитила основы современного телевидения, того, что позволило людям получать снимки поверхности не видимой с Земли стороны Луны). Бахметьев же исследовал состояния живого при не существующих в естественных условиях на Земле низких температурах. И там и здесь живет, в сущности, одно и то же стремление: проникнуть взглядом и мыслью в запредельные высоты и глубины, приблизить недоступное, проложить новые пути в незнаемое.

Работы Бахметьева в области анабиоза взволновали когда-то не только биологов:

"Русский профессор возвращает к жизни неживое..."

"Сказочнее сказки о Снегурочке..."

"Победа над ледяной смертью..."

Однако крикливые заголовки газетных статей не искажали сути дела.

Бахметьев и его ассистенты подвергали гусениц нескольких бабочек действию все более и более пониженных температур, пока гусеницы не промораживались насквозь. Они, как писал Бахметьев, витрифицировались, становились словно стеклянными. И это была не только одна видимость. Когда такую верифицированную гусеницу бросали на пол, она со звоном разбивалась, рассыпаясь мелкими осколками, а острые углы изломов наглядно говорили, что гусеница превратилась в стеклоподобное физическое тело, подчиняющееся законам мертвой материи.

И вот таких-то гусениц, превращенных в нечто, казалось полностью переставшее быть живым, Бахметьев отогревал. И все могли видеть, как в мертвую сосульку постепенно возвращалась жизнь, как гусеница просыпалась, начинала шевелиться, передвигаться, потом принималась глодать зелень и вновь обретала способность извергать из пищеварительного канала отбросы усвоенной пищи. Тут уж никаких сомнений не оставалось: гусеница, которая недавно была ледышкой, жила!

Вот это-то превращение живого в неживое и опять в живое, вот эта-то способность живого замирать и воскресать имеет прямое отношение к зимнему сну шмелих.

Спящего шмеля можно наблюдать и летом, под стеклянным потолком искусственного гнезда. Среди хлопочущих, занятых делом рабочих почти всегда - и даже не обязательно ночью - то в одном уголке, то в другом удается заметить насекомое, замершее почти неподвижно. Лишь изредка - гораздо реже, чем у бодрствующего, - растягивается и сжимается у него при дыхании брюшко да чуть заметно подрагивают усики-антенны... Немного отдохнув, шмель снова окунется в жизнь общины.

Шмелиха, спящая зимой в подземной норке (зарисовка доктора Д. Альфорда)

Зимний сон шмелихи отнюдь не мимолетен. Даже в средних широтах шмелиная зима длится очень долго, много дольше, чем самая долгая на земле полярная ночь.

Послушные законам своего племени, молодые шмелихи праторум уже в июле принимаются искать зимовальную норку, в которой им надлежит провести чуть не восемь месяцев подряд.

Летом шмелиное гнездо сплошь заполнено коконами и пакетами

За праторум следуют лукорум, потом агрорум, мускорум, лапидариус... Одни находят убежище на зиму сразу, другие продолжают летать даже в сентябре. Но в конце концов шмелихи одного вида за другим раньше или позже исчезают. Все реже удается видеть их характерный поисковый, низкий, почти бреющий полет. Насекомые то и дело задерживаются на мгновение, повисая в воздухе, падают на землю, сразу взвиваются, переносятся от одного места к другому. Шмелихи замечают самые незначительные, даже десятиградусные уклоны холмиков и подолгу летают над ними, не спеша обследуя каждое углубление.

Когда шмелихе, начавшей зарываться, попадается в грунте тонкий белесый корень травинки, она его тотчас перекусывает, а если не в силах одолеть, то перестает рыть норку и улетает в поисках нового участка.

Шмелиха в недавно основанном гнезде обогревает первый пакет с расплодом

То же происходит, когда, прокладывая ход вглубь почвы, шмелиха наталкивается на камень. Казалось, чего проще: обойти его и продолжить шахту до нужной глубины? Нет, так шмелихи не умеют.

Да им и неизвестно, что попалось на пути: маленький обломок кирпича или какая-нибудь гранитная глыба. Обследовать препятствие? Под землей? Никаких специальных органов у них для этого нет. Шмелиха просто бросает начатый ход и, выбравшись на поверхность, продолжает поиск.

Шмелиха обогревает расплод летом в разросшемся гнезде

Время от времени она подлетает к попавшемуся близ дороги цветку, отдыхает в венчике, пьет нектар, разгрызает пыльники, но обножки не сбивает, а, переведя дыхание и подкормившись, опять пускается в путь.

Покинувшая родительский дом шмелиха может, если ночь ее застанет в пути, даже заночевать в цветочном венчике, а утром, обогревшись, возобновит полет. Она действует так же, как будет действовать весной, когда станет искать место для гнезда.

Что гонит шмелих из родного дома, что заставляет их переключаться на поисковый полет? Иногда и рабочие шмели - из числа тех, что покрупнее,- тоже покидают дом, ищут зимованья, даже пробуют надолго обосноваться. Ничего не выходит. Рабочие шмели раньше или позже засыпают, чтоб больше не проснуться... Их вызывает из дому в полет, должно быть, тот же сигнал, что и молодых шмелих. Но рабочие шмели для зимовки не приспособлены, они ее не переносят. Уход из родного гнезда и сооружение зимовальной норки выглядят в их поведении родимым пятном, воспоминанием о давно минувшем прошлом. Однако сохранилась только тяга, а не способность.

В сильном гнезде жизнь кипит. И коконов и шмелей здесь много десятков, а бывает и сотни

Одно лишь похолодание не может отправлять шмелей на поиск зимней квартиры. Погода изменчива, год на год не приходится. Лето бывает сплошь жаркое, иногда холодное, осень - то мокрая, то сухая... Всех вариантов не перечесть. И, видимо, одни колебания температуры и влажности не могут управлять поведением шмелей.

Молодые шмелихи праторум, уходящие в поисковые полеты с середины июля, то есть в самую жаркую нору года, подтверждают наш вывод. Шмелих в это время гонит из гнезда, скорее всего, отчетливо начинающееся сокращение светового дня. Иначе разве можно было бы удержать от поисков шмелих, содержа их в камерах с продленным днем, то есть искусственно освещаемых рано утром и вечером? Разумеется, электролампа должна быть достаточно сильной. И не все равно, как показали некоторые опыты, воспроизводят ли лампы утреннюю зарю и вечерние сумерки или включаются и выключаются сразу, сменяя полный мрак светом, ясный свет - тьмой. И не все равно также, чем освещается гнездо: обычной ли калильной лампой, или лампой дневного света, или лампой из желтого, синего или красного стекла...

Но если вылет в поиск вызывается одними условиями, то для прекращения поиска нужно другое.

В конце лета две снятые с цветков молодые шмелихи Бомбус лапидариус перенесены в дом и поселены между оконных рам. Даже в конце сентября, когда на воле шмелихи лапидариус уже больше не летали, пленницы по-прежнему продолжали с утра до вечера гудеть, скользя по стеклу доверху и падая вниз, чтоб опять и опять подниматься то чуть правее, то чуть левее. Обе будто стремились вырваться из заточения. Конечно, шмелихи каждый день получали медовую подкормку, иначе они бы выбились из сил. Но здесь деться было некуда, и в конце концов обе зарылись в слой укрытой мхом песчаной подстилки между рамами - зарылись в один день: 2 октября. Термометр между рамами показывал 10° тепла.

Шмели других видов еще жужжали на воле, отыскивая последние осенние цветки, а для лапидариус между рамами уже наступила зима.

Но три дня спустя одна, а через день после нее и вторая шмелиха вновь выбрались из норок и возобновили полеты, скользя головой по стеклу вверх и вниз. Продолжалось это почти два дня. Шмелихи, казалось, молили:

"Уж поверьте, мы знаем, что Нам требуется! Ваше место никуда не годится. Выпустите нас на волю, мы устроимся как следует. Здесь ничего подходящего нет..."

Но так как их все же не выпустили, они полетали-полетали между рамами, потом подчинились условиям и вновь зарылись в песок под слой мха. Подчиниться-то подчинились, зарыться зарылись, а весной ни первая, ни вторая из норок не вышли. Обе погибли.

Поступающий извне повелительный сигнал заставляет шмелих покинуть родной дом для поисков места зимовки, но это место должно обладать какими-то необходимыми для каждого вида качествами.

Казалось бы, все нужное молодые шмелихи могут найти прежде всего в старом материнском гнезде.

Нет, оно для зимовки не пригодно. Гнездо, в котором размещалась вся община, непомерно велико для одной шмелихи, даже для нескольких. В просторной камере будет холодно... Да и чересчур много разных недругов шмелиной породы развелось здесь за лето.

Случается, правда, даже не одна, а сразу несколько молодых шмелих зазимовывают в ведущих на поверхность почвы ходах старых гнезд. Но это чаще связано с преждевременным наступлением зимы: мороз и снег застигли молодых шмелих еще дома и пришлось им устраиваться в коридоре гнезда, подобно тем двум, которых в опыте заставили зазимовать между рамами, хоть место им совсем не подходило.

Английский энтомолог Д. Ф. Альфорд специально обследовал в южных районах страны, как зимуют шмелихи. Он начал с настоящей облавы, проведенной осенью в поисках зазимовавших самок разных видов, и каждую находку, а их были сотни, тщательно анализировал. Шмелихи, заключил Альфорд, предпочитают северо-восточные склоны и откосы канав, холмов, оврагов, южных - избегают, выбирают затененные места: их не слишком рано прогревает солнце и сюда не проникают его прямые лучи. Однако в густой дернине шмелихи не зазимовывают: здесь труднее зарываться. А шмелихам лапидариус, например, приходится пробиваться иной раз даже сквозь десятисантиметровый слой палого листа и зарываться в почву почти на 20 сантиметров. На этой глубине грунт весной отогревается позже, и лапидариус соответственно позже просыпается. Те, что зарываются ближе к поверхности, вылетят раньше.

Примерно половина шмелих укрывалась на зимовку просто в земле, остальные - под мхом, под лиственными деревьями в 10 - 25 сантиметрах от ствола, в трещинах каменных заборов и стен, в полугнилых столбах, возле дома, в старых соломенных скирдах. Одну спящую шмелиху обнаружили между складками шторы на окне, выходящем на северную сторону. Но это все же исключение: обычно шмелихи зимуют в полном мраке.

...Когда шмелиха зарылась для зимовки, выброшенный ею сырой грунт еще бывает час-другой заметен на поверхности земли. Но вскоре он просыхает, рассыпается, а затем самый слабый дождик прибивает, смывает, уносит все признаки того, что где-то здесь скрыта крошечная, размером с виноградину, норка, в которой, оцепенев, спит шмелиха.

Все они выбирают почвы известковые, избегают песчаных. Не потому ли попытались сменить место зимовки те шмелихи, которых оставили между оконными рамами? Может, как раз песок под слоем мха их не устраивал?

Выискивая место зимовки, шмелихи очень переборчивы. За один только час шмелиха лапидариус проверила на большой поляне около полутораста мест, причем успевала еще отдыхать на цветах и подкармливаться. Если б не ее остановки, позволявшие перевести дух наблюдателю, он совсем сбился бы с ног и со счета. Шутка ли, почти три перемены места в минуту?..

Занятая поиском зимовища, шмелиха чрезвычайно подозрительна и пуглива: чуть что, перелетает подальше. Зато, если уж начала земляные работы, действует с азартом. Можно спокойно накрывать ее стеклянной банкой - ноль внимания...

На открытой поляне или на лесной опушке наблюдение лучше вести, вооружившись полевым биноклем. Он позволяет, держась на расстоянии, не упускать шмелиху из виду.

Засекаем время: 12 часов 15 минут. Шмелиха усердно прокладывает путь в подземелье. Но ей это нелегко. Прошло полчаса, а еще еле наметилась крохотная ямка. Насекомое по-прежнему довольно хорошо видно - от головы до рыжего кончика брюшка, устремленного вверх. Из-под ножек назад, направо и налево непрерывно летят земляная пыль и крошки. Лишь к 16 часам - через 200 минут - работа близка к завершению. Земля из открытого хода выброшена на-гора, грунт из самой порки использован для прикрытия хода изнутри. Еще через час снаружи не остается никаких признаков того, что под березой, в точке, за которой вы следили почти 250 минут подряд, залегла на зимовку шмелиха лапидариус.

Гораздо быстрее устраивает свои дела шмелиная кукушка - Пситирус. За несколько минут по ниточке разбирает мох, очищает строительную площадку. Затем, изо всех сил работая ножками, роет, с головой ныряя в открытую ямку. Вскоре уже и грудь насекомого не видна, а еще через полчаса оно скрылось полностью.

...Пситирус и Бомбус могут зимовать рядом, но никогда не вместе. Зато шмелихи одного вида часто устраиваются сообща по две, по три и даже больше. Такое совместное зимованье - "гнездом" - проходит для них более благополучно. И потому в местах, мало-мальски пригодных для зимовки, шмелихи собираются невероятно плотно.

В середине ноября на участке всего в 4 квадратных фута Отто Плате нашел чуть не триста шмелих импациенс: они спали по две, по три, по пять в норке. Отрытых шмелих сразу будил холод, они начинали жужжать, словно пробуя согреться, но вскоре затихали и замирали.

В начале февраля Платс на том же месте очистил от снега новую площадку и, раскапывая мерзлый грунт, обнаружил на глубине в 3 - 4 сантиметра еще трех шмелих. Одну он нечаянно искалечил лопатой, но две сохранились, и он унес их домой. В теплой комнате обе спустя несколько минут начали растягивать и сжимать брюшко, перебирать, приподнимать и опускать крылья, а полчаса спустя свободно бегали по письменному столу и время от времени жужжали. Через два дня разбуженные шмелихи были продемонстрированы на заседании клуба энтомологов в Кембриджском университете.

Тут поднялся спор, который тянулся затем не один год.

Кто-то из членов клуба спросил, как спят шмелихи в зимовальных норках.

- Все они лежали на спине, вверх ножками, - отвечал Плате.

- Но может быть, - переспросили его, - вы увидели шмелих, когда они уже услышали стук лопаты и приняли позу угрозы? Ну, не услышали - почуяли сотрясение грунта от ударов лопаты о мерзлую землю, почуяли и изменили позицию...

- Но, - сомневались другие, - при таком положении тела площадь соприкосновения с мерзлым грунтом увеличивается и, значит, труднее должна проходить зимовка.

На этот счет долго не было необходимой ясности. Когда же в спорном вопросе удалось разобраться окончательно, оказалось: будущие основательницы и продолжательницы засыпают на спинке, свертываясь в округлый пушистый комок. Его общая поверхность становится наименьшей. Поэтому на шмелиху не так сильно влияет внешний холод и одновременно она меньше расходует свое внутреннее тепло. Они спят на спинке, пригнув голову к груди, ножки поджав к брюшку, а последние кольца тела подняты вверх.

Весной гнезд основывается гораздо меньше, чем было вырыто предыдущим летом или осенью зимовальных норок. Оно и понятно: не все зимующие переживут зиму, не всех зимовавших помилуют Аспергиллюс или Сферулярия, не всем посчастливится заложить гнездо, большинство шмелих должно будет довольствоваться ролью продолжательниц.

...Шмелихи спят, погруженные в мрак подземной норки... Их первый сон не освещают ни сполохи северного сияния в небе, ни сверкание снега и льда на земле. Какое там! Еще долго будут шуметь над спящими шмелихами зеленой листвой деревья и травы, еще многим растениям только предстоит цвести, а шмелихи, которые могли бы, казалось, пастись в ароматных венчиках, уже спят, завороженные загодя усыпившей их зимой.

Какая же сила живет в этих не столь уж массивных насекомых, если они способны пройти в своих подземельях через долгие месяцы конца лета, осени, зимы, весны, пройти, сохраниться и осуществить после того свое призвание - продлить жизнь рода!

Машина времени, на которой можно отправляться по желанию хоть в прошлое, хоть в будущее, существует, как известно, только в сочинениях фантастов. Но молодую шмелиху вполне можно рассматривать как живую хитиновую ракету, рассчитанную на путешествие в будущее. Уже в куколке все ткани подготовлены к тому, чтоб, когда пробьет нужный час, взрослое насекомое преодолело время и через холод, пост, через сон на грани жизни и небытия, подобно промороженным гусеницам Бахметьева, перенеслось снова в пору, согретую солнцем, снова шумящую зеленой листвой, дышащую ароматами цветов. Для этой цели шмелихи заправлены специальным особым горючим, в котором должно быть достаточно противостоящей морозам смеси - антифриза. К концу зимовки горючего должно остаться столько, чтобы вывести насекомое на его извечную орбиту: начать или продолжить развитие шмелеграда.

Если современные спутники и космические корабли, достигнув заданной цели, приземляются, приводняются, прилуняются, то о перезимовавших шмелихах можно сказать: они привесняются.

Солнце весны позовет их в полет к цветам.

Что известно о горючем этой хитиновой ракеты, преодолевающей зиму?

Во-первых, что горючего много.

Сухое вещество тела молодых шмелих агрорум в два с лишним раза, шмелих террестрис в три раза тяжелее, чем у рабочих, а чистый вес жирового тела шмелих агрорум в пять раз, шмелих террестрис в семь раз больше, чем у рабочих тех же видов. Так различаются запасы жирового тела в рабочих шмелях и молодых шмелихах, когда они выходят из коконов. С каждым следующим днем разница не сглаживается, но, наоборот, становится более значительной.

Примерно через месяц, когда рабочие полностью втянулись в выполнение своих обязанностей, а шмелихи готовы к зимовке, жировое тело шмелихи террестрис в тринадцать раз больше, чем у рабочих шмелей, а у шмелих агрорум в двадцать пять раз больше!

Пусть рабочие шмели и шмелихи получали после выхода из коконов одинаковое обильное питание, это ничего не изменит: шмелихи будут дальше нагуливать жир, а рабочие будут только усерднее сносить мед в гнездо. Они не сами питаются, а увеличивают пищевые запасы дома!

Жировое тело составляет у шмелих праторум и горторум половину их веса.

Сосредоточено жировое тело в основном под кольцами брюшка; в тканях груди и головы его очень немного.

Жиры эти нейтральные, не кислые. Как и животный крахмал, которого почти нет в тканях рабочих и шмелей-самцов, жиры наполняют у шмелих особые питательные клетки - трофоциты.

Известно и другое. Позади головного нервного узла у шмелей лежат небольшие округлые (их можно рассмотреть только при сильном увеличении) образования, так называемые корпора аллата - прилежащие тела. Кровь разносит их выделения по всему организму. Под воздействием этих выделений растущие личинки линяют, выросшие перестают расти, окукливаются, а у взрослых с возрастом изменяется поведение. Это словно какая-то скрытая пружина, приводящая в движение весь метаморфоз от личинки до имаго, а потом и действия самого имаго.

У молодой шмелихи прилежащие тела с конца лета выключены, потеряли активность, и это поддерживает накопление жирового тела, необходимого для зимовки.

Однако здесь мы уже у переднего края разведанного: что заводит пружину, на чем основано меняющееся во времени действие корпора аллата, по-разному проявляющее себя у разных членов общины, - на все эти вопросы наука отвечает пока еще только очень приблизительными догадками и предположениями.

Зато достоверно, что молодая шмелиха, прежде чем покинуть родительский кров и обосноваться в зимовальцой норке, заправляется на дорогу кормом из домашних медовых запасов.

Его берут немного - около двухсот миллиграммов. Это обязательно поздний мед.

...Выпитый дома мед - горючее первой ступени - расходуется зимующей шмелихой в первую очередь. Через несколько недель после начала зимовки зобик шмелихи пуст. На протяжении последующих нескольких недель постепенно истощаются запасы жирового тела из трофоцитов. Шмелиха агрорум, уходя на зимовку, весит около полутораста миллиграммов, а к концу зимы вес ее снижается больше чем вдвое, причем жира в трофоцитах почти не остается. То же и у шмелих террестрис: перед зимовкой - до трехсот миллиграммов, после зимовки - до двухсот; значит, общий вес уменьшается на треть, а вес жиров уменьшается в девять раз!

После того как запасы жирового тела пришли к концу, расходуется животный крахмал - самое концентрированное горючее, приготовленное для трудного путешествия в будущее.

Убыль в весе становится еще большей.

Мы уже однажды сталкивались с чем-то сходным: окуклившаяся личинка не покидает кокона, в котором изолирована, но за несколько летних дней, пока идет превращение-формирование имаго, заметно теряет в весе. Запасы питательных веществ она расходует на бурно протекающие процессы перестройки всего организма, на создание новых органов. Превращение сопровождается выделением значительного количества тепла. Превращение личинки в имаго- это, разумеется, не молниеносный взрыв, но изменение, будто заснятое на многокилометровую кинопленку. Для нормального просмотра всей ленты требуется примерно 250 часов. Пока они проходят, из тяжелой, безногой червеобразной белесой личинки формируется пушистое, ярко окрашенное легкое четырехкрылое шестиногое создание.

Сейчас в зимовальной норке, которую шмелиха не покидает на протяжении месяцев, убыль в весе насекомого еще более ощутима. Но питательные вещества тела расходуются без перестройки органов, без превращений, при низких температурах и практически без выделения тепла. Сгорание запасов протекает пять - шесть тысяч часов, в двадцать раз медленнее, чем в куколке.

Тут есть еще одна любопытная подробность... На первый взгляд кажется, будто шмелихам следует выбирать для зимовки местечко посуше. Как бы не так! Когда уже знакомый нам Андре Пувро стал предлагать в лаборатории готовым для зимовки шмелихам пяти видов на выбор ящики, набитые почвой разного состава, то почти все - 90 процентов! - из года в год продолжали оказывать предпочтение ящикам, заполненным наиболее влагоемким материалом - мхом или торфом. Уже одно это было неожиданно: кому неизвестно, как промокают во время осенних дождей и мох и торф. Но когда в серии других опытов тот же Пувро стал помещать шмелих в клетки, где они имели возможность выбирать ящики с почвой разной влажности, то свыше 95 процентов шмелих устроились в ящиках с самыми влажными образцами торфа и моха.

Но ведь чем выше влажность грунта, тем он беднее воздухом. А может, шмелиха, израсходовав запас кислорода, крепче спит в своей промерзшей ледяной колыбели? И может быть, ей ничуть не вредит скапливающийся в воздухонепроницаемом зимовальнике углекислый газ? Мы уже имели случай узнать, что этот газ легко усыпляет шмелей в опытах. Но о том, что в жизни этих насекомых бывает период, когда углекислый газ им вроде бы даже нужен, поддерживает их зимний сон, об этом мы, признаться, не думали.

Выходит, обыкновенное насекомое за свою недолгую жизнь успевает пройти целую цепь перевоплощений. Продолжая исследования анабиоза, химики, физики, биохимики, биофизики раскроют еще многое в жизни отдельных особей и целых общин насекомых, наконец, в шмелихе, сохранившейся от всей общины для будущего.