3. ЛЕСНЫЕ МАТЕМАТИКИ.

      Искусные строители, какими, несомненно, являются муравьи, должны обладать определенными способностями и знаниями. Ведь нельзя что-либо строить - то есть создавать какой-то строй, порядок, - не умея считать и пользоваться результатами этого счета?

      На первый взгляд это может показаться невероятным, но считать муравьи действительно умеют! Каким же образом они проявляют свои математические способности, возводя подземные и надземные сооружения, не уступающие по своей сложности современным шахтам или системам метрополитенов? А ведь такое под силу только опытным инженерам-маркшейдерам, вооруженным специальными знаниями и точнейшими геодезическими инструментами.

      А как обойтись без строгих количественных оценок при учетах "народонаселения" гнезда - муравейника, которые муравьи-строители должны проводить постоянно или время от времени. Надо же как-то определять, пришло ли время данной семье делиться, роиться и создавать новое поселение? И делать это требуется вовремя, без опоздания. Рис. 3.1

      Их математические способности, в соответствии с потребностями сложного муравьиного сообщества, простираются еще дальше. Например, на одном кормовом участке живут семьи нескольких видов, из которых один может быть главным, доминирующим над несколькими другими. "Хозяевам" ничего не стоит прогнать или даже полностью уничтожить неугодных соседей, конкурирующих с основным видом. Но они этого не делают, сохраняя численность чужого вида на каком-то оптимальном уровне. Как они ведут такой учет?

      Элементарными приемами счета так или иначе владеют многие животные. Например, вороны умеют считать до семи, и поэтому их называют "профессорами математики" животного мира. Конечно, все они не фиксируют свои знания в форме каких-либо записей или иных хранилищ собранной информации.

      И кто знает, может быть когда-либо и у насекомых будет обнаружен какой-то собственный банк данных? Нам пока неизвестно, каким образом ведут свою "бухгалтерию" муравьи, пчелы и прочие животные. Но важно то, что все они изначально знают, сколько и каких особей должно быть в семье, в стае или табуне. И при этом принимаются во внимание условия среды обитания, ее качество в экологическом отношении применительно к требованиям данного конкретного сообщества животных. Откуда-то им всем ведомо, в частности, какая территория необходима для прокорма каждой семьи, то есть, на каком расстоянии друг от друга должны располагаться гнезда муравьев и птиц, так же, как и норы мышей или лис, берлоги у медведей и т.д. Другими словами, все эти наши соседи по планете пользуются числом и мерой. Им, бессловесным экстрасенсам, не чужда метрика, чего так часто недостает людям.

      Не составляют исключения в этом смысле и муравьи. В этом нетрудно убедиться каждому любознательному человеку: измерьте хотя бы приблизительно, шагами расстояния между муравейниками в густо заселенном рыжими лесными муравьями лесу - и увидите, что для данного городища большинство муравьиных домов находятся примерно на одинаковом расстоянии друг от друга. И зависят эти расстояния, как и другие размеры муравьиной "архитектуры", от вида и состояния кормовой базы урочища, а также от густоты леса и сомкнутости крон деревьев (близости их вершин). Рис. 3.2

      При этом вы заметите и то, что в одном городище высоты зрелых куполов тоже примерно одинаковы, отличаясь лишь на 20-30 процентов от средней величины. Более или менее выдержаны и диаметры куполов, а также их объёмы, крутизна склонов и другие показатели.

      А отношение высоты к диаметру, в большинстве случаев, в среднем подчинено всеобщему закону гармонии Природы - золотому сечению или золотой пропорции, то есть пропорциональны 1:1,62 . Правда, все это справедливо лишь для тех случаев, когда купола не повреждены человеком или медведем. И их должно быть достаточно много для статистического сравнения, хотя бы с десяток или более.

      Мне могут возразить:

      - Ну, и что из этого следует, и при чем тут математические способности муравьев? Известно, что в данной местности с точностью до 5-10 процентов выдержаны многие размеры и расстояния, например, удаленность горных вершин друг от друга, расстояния между устьями ручьев и рек одного порядка. Постоянен средний размер галек и валунов в руслах рек и др. Упорядоченность в распределении многих параметров различных элементов живой и неживой природы давно описана и изучена. Зависит она от общих внутренних свойств природных систем, которые, как говорят естествоиспытатели, способны к самоорганизации. Но у муравьев стремление к такому порядку выражено особенно ярко и проявляется иначе и сильнее, чем у других общественных насекомых или других животных. Муравьи-строители точно знают, чувствуют, какими должны быть параметры их сооружений - размеры купола, расстояния между входами и началами (устьями) подземных выработок-ходов и т. п. И они знают это не вообще, а применительно к конкретным экологическим условиям каждого места их обитания. Рис. 3.3

      Так, например, южноафриканский муравей-листорез умеет вырезать из листьев совершенно правильные круги, имеющие стандартные, почти одинаковые размеры. И пользуется он при этом лишь зазубренными краями своих асимметричных челюстей.

      Необыкновенные "математические" способности насекомых исследовались учеными с помощью очень несложных и вместе с тем остроумных экспериментов. Муравьев поместили перед лабиринтом, устроенным прямо на лабораторном столе. В одном из ходов лабиринта, за вторым поворотом, клали приманку, например, кусочек сахара. Муравей-разведчик быстро находил его, быстро возвращался в гнездо, сообщал об этом своим товарищам, - и вскоре к его находке тянулась цепочка рабочих муравьев-фуражиров.

      Потом приманку помещали за третий поворот, затем за четвертый, пятый и так далее. И каждый раз муравей, возвращаясь, шел прямо к приманке, не путаясь в поворотах сложного извилистого хода. Лабиринт тщательно чистили, протирали и промывали, уничтожая возможные пахучие следы и малейшие признаки запаха. Затем даже меняли его материал, оставляя неизменной конфигурацию. Hо муравей всегда находил кратчайший путь, не прибегая к известному "методу проб и ошибок". Он не тыкался попусту даже несколько дней спустя, после недельного "перерыва в работе"…

      Однако так продолжалось только до 15-16 поворота. Дальше муравей отыскать сахар без новых пробных "тыков" уже не мог...

      Значит ли это, что муравей умеет считать только до 15 и запоминает результат лишь этого счета? Или это указывает на то, что его экстрасенсорные способности ограничиваются объёмом информации в 30 бит (15 поворотов при двухвариантном выборе дальнейшего пути на каждом из них)? Это человеку предстоит еще когда-либо узнать. Но, во всяком случае, ни приматы, ни птицы, ни другие живые существа этому пока еще не научились. И подумайте: кто из нас сможет запомнить путь в лабиринте из 15 поворотов после первой же попытки? Кто сможет сохранить эту важную информацию на столь длительный период? Без знаменитой нити Ариадны нам никак не обойтись... Но кто же дал ее муравьям?

      Исследуя память животных, экспериментаторы используют специальные методики обучения. В настольных комнатных муравейниках - мирмекодромах - сравнительно легко и быстро вырабатываются у муравьев условные рефлексы на свет, вибрацию или какие-то иные сигналы. Обучаемые насекомые надолго запоминают дорогу к многократно увиденной в конце пути метке, к геометpической фигуре определенного цвета, формы и даже яркости.

      Муравьи способны запоминать путь не только в лабораторном лабиринте. Они хорошо ориентируются и на дневной поверхности, и в трехмерном (объемном) пространстве, то есть и глубоко под землей, и на высоких деревьях. Это умение им необходимо так же, как путешественникам, конструкторам и архитекторам. Иначе они просто не смогли бы уверенно находить дорогу к пище и воде, к источникам лесных стройматериалов.

      Интереснейший факт. Когда семейство муравьев становится достаточно большим, оно выдвигает из своего коллектива нескольких наиболее опытных и способных разведчиков и наставников, которые потом указывают путь многим тысячам носильщиков-фуражиров и стpоителей.

      Кстати, непрерывным транспортным потоком у муравьев буквально управляют "специалисты" - регулировщики дорожного движения. Они наделены особыми правами и навыками. И вот что невероятно, прямо-таки непостижимо: они ведут себя так, как будто способны дистанционно (на большом расстоянии) и очень быстро воспринимать и перерабатывать информацию о возникающих на тропе препятствиях (упало дерево, появилась промоина и т. п.). Затем они принимают меры для организации нормального двустороннего движения и требуют при этом беспрекословного повиновения себе. И очень быстро ликвидируют возникшую на муравьином проспекте напряженную ситуацию. Пробка в потоке насекомых ликвидируется... Рис. 3.4

      А в начале 2005 года на Интернете прошла заметка о том, что сотрудник Дрезденского университета Дирк Геблинг, изучая муравьиные колонии с целью выяснения способности насекомых регулировать свои напряженные "грузопотоки", установил, что муравьи поступают в точности так же, как жители больших городов, которые пытаются избежать транспортных пробок. Оказалось, что использование математической модели "муравьиного алгоритма" может помочь не только отладить движение разных видов транспорта, но и даст возможность правильно регулировать информационные потоки во Всемирной сети.

      Вот какой неожиданный результат, имеющий важное прикладное значение, может дать наблюдение за жизнью муравьев!

      Ориентироваться муравьи, как и другие живые существа, могут по-разному.

      Прежде всего, по-видимому, по запаху, по предусмотрительно оставленному разведчиками пахучему следу. Помогают им в пути и различные приметы-вехи. Чтобы оставить такие путевые метки, муравьи выделяют особо пахучие вещества - феромоны. У некоторых видов существует и особый ориентационный феромон. Одного миллиграмма такого вещества, при рациональном использовании, хватило бы для маркировки тропы протяженностью в 120 000 километров!

      Способны муравьи определять направление и по небесным светилам: по Солнцу, Луне и даже по звездам. Причем установлено, что некоторые виды муравьев видят звезды даже среди бела дня, чему способствует особое устройство их глаз. И все это логично: математики, независимо от их экстpасеноpных (сверхчувственных) способностей, должны быть в какой-то мере компетентны и в астрономии, и, конечно, в навигации, то есть в науке о судовождении. Подобно нашим, человеческим штурманам, насекомые умеют находить на местности нужный им пункт и возвращаться домой. Они ведут себя так, как будто профессионально читают карту и безо всяких калькуляторов и компьютеров могут рассчитывать наиболее выгодный и удобный путь.

      Запоминают они и ориентиры местности - бугорки и ямки, кустики, приметные вершины деревьев. А вот когда дует сильный ветер, и их ориентиры, раскачиваясь, меняют очертания, муравьям приходится прекращать свои передвижения.

      Но следует сказать, что есть такие близорукие муравьи, которые не то что звезд, но вообще всех отдаленных предметов не видят… Воистину, нет предела разнообразию природы!

      Но каким же образом все эти насекомые ориентируются под землей или внутри купола?

      Ведь там, в кромешной темноте, им не помогают ни небесные светила, ни другие видимые природные ориентиры. Тем не менее, даже в самом начале строительства гнезда, муравьи передвигаются в таких условиях буквально непроторенными путями. И ведут себя так и потом, на протяжении всей последующей жизни гнезда. Они ухитряются создавать свое сооружение закономерно и целесообразно, как по внешней архитектурной форме, так и по внутреннему строению.

      Конечно, способностью перемещаться в полной темноте муравьи обязаны той же "встроенной" в них с рождения программой ориентации в пространстве, неведомой нам, считающим себя "венцом природы". Благодаря этой путеводной программе каждый из сотен тысяч муравьишек находит внутри гнезда предназначенный ему путь. А разобраться в переплетении множества переходов ему не так просто: очень упрощенная схема ходов, заполненная словами кроссворда, показана на вкладке перед последней обложкой книги.

      Некоторые исследования последних лет наводят на мысль о том, что муравьи способны улавливать и анализировать сигналы различных физических полей. Это помогает им и ориентироваться в пространстве, и сообщаться между собой. Высказан даже такой оригинальный взгляд: для лучшего восприятия слабого полевого сигнала вокруг муравьиного гнезда постоянно находятся специальные дежурные, выполняющие обязанности ретрансляторов. Они усиливают и передают дальше ультразвуковые или, возможно, иные импульсы, поступающие к ним от других членов семьи. Рис. 3.5

      Но если предположить, что у всех наших шестиногих крошек, выходящих из гнезда, имеется еще и некая система электромагнитной радионавигации - а для этой гипотезы есть серьёзные основания - то зачем тогда нужны муравьи-ретрансляторы? При наличии такой системы необходимы только хранители информации, которые учитывали бы все фактоpы, хаpактеpизующие обстановку окpужающей сpеды. Такие муравьиные индивидуумы, наделенные пpиpодой особым аналитическим даpом, могут выполнять функции координаторов. Они каким-то образом могут управлять и поведением своих сородичей при сооружении муравейника, могут и руководить всей жизнью семьи.

      При этом в расчет принимаются не только условия стройки, существующие в данный момент, но и возможности внешних изменений среды в будущем. Имеются в виду температура, влажность, направление ветров и другие параметры, вплоть до настоящего и безошибочного "прогноза" чрезвычайных ситуаций. Вспомним в связи с этим, что иногда муравьи предчувствуют землетрясения: они начинают особым образом беспокоиться за несколько дней или часов до грозного события. Об их аномальном поведении в подобных ситуациях свидетельствуют многочисленные очевидцы, пережившие катастрофические землетрясения в Неаполе (1085 год), в Ашхабаде (5 октября 1948 года), в китайской провинции Ляонин (1975 год) и других. Справедливости ради скажем, что таким даром предвидения обладают не только муравьи, но и некоторые другие животные, особенно почвенные (ящерицы, черви и их соседи).

      А перед особо дождливым летом, сулящим ливни и наводнения, муравьи покидают обжитые гнезда и переселяются на более высокие места. На основании каких прогнозов они поступают так?

      Людьми делались попытки предвидения хода сейсмических событий на протяжении веков и тысячелетий. Но человечество в какой-то мере подошло к проблеме предсказания землетрясений лишь к концу ХХ века. Сегодня учеными предложено более тысячи методов прогноза, из которых около 150 даже признаны изобретениями. С помощью компьютеров стали выполнять процедуру так называемого математического моделирования событий. Но ощутимых результатов все еще не получено.

      Так что догнать геофизиков-муравьев пока не получается… Рис. 3.6

      …Вернемся к математике. Примечательно, что стройной геометрической системе подчинены не только параметры единичного гнезда, начиная от отдельных строительных деталей, но и всего городища, с размерами, измеряемыми иногда сотнями метров. Более того, муравьи, наши лесные землемеры, умеют обустраивать и весь свой кормовой участок. Здесь все точно распределено: кому и где ходить, откуда и куда нести корм и стройматериалы, где и кому защищать границы родного обиталища от врагов и т.д. Рис. 3.7

      Естественно, возникает вопрос: чем и как обеспечивается весь этот сложный геометрический порядок, который повторяется от поколения к поколению десятки, а, может быть, и сотни миллионов лет? Кем составлен и где хранится уникальный проект, которым пользуются удивительные шестиногие министроители? А строить они умеют превосходно. Об этом подробнее следующий рассказ.

2005

Федор Бакшт. "Куча чудес. Муравейник глазами геолога". Научно-популярное издание. Томск: Издательство Печатная мануфактура, 2005. 144 с.

Оглавление:

ПРЕДИСЛОВИЕ ...4

1. МАГНИТНЫЕ ДОМИКИ ...8

2. ЗОЛОТЫЕ КЛАДОВЫЕ ...14

3. ЛЕСНЫЕ МАТЕМАТИКИ ...29

4. АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО ...35

5. МЕТРО В МУРАВЕЙНИКЕ ...45

6. МАЛ МУРАВЕЙ ТЕЛОМ, ДА ВЕЛИК ДЕЛОМ ...52

7. ПРЕДВЕСТНИКИ НАВОДНЕНИЙ И ПРОЧИХ ПОТРЯСЕНИЙ ...59

8. СВАДЬБА В МУРАВЕЙНИКЕ ...67

9. ВРЕДНАЯ ПОЛЬЗА ВИННЫХ ПОГРЕБКОВ ...78

10. ЧУДЕСНЫЕ ВРАЧЕВАТЕЛИ, ИЛИ ЗАПАХ СТРАХА ...84

11. МУРАШКА МУРАШКЕ РАД (ПОДСОЗНАНИЕ ИЛИ НАДСОЗНАНИЕ?) ...87

НЕПОЗНАННОЕ ПОД НОГАМИ (ВМЕСТО ПОСЛЕСЛОВИЯ) ...94

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...96

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ЧЕГО БОЯТСЯ МУРАВЬИ? ...98

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ЧТО ЛЮБЯТ МУРАВЬИ? Школьники экспериментируют ...99

Эцитоны Бурчелли (© Alex Wild, 2004)




(© Rabeling, 2008)
"Муравей с Марса" и новое подсемейство




(© DeLeon, 2003)
Любовь к муравьиному сердцу




(© Корзунович, 2007)
Мушкетёр и "Гвардейцы кардинала"




(© Yanoviak, 2008)
Фруктовая мимикрия муравьев, вызванная паразитом




(© Suisse, 1998)
1000 ФРАНКОВ с муравьями




(© Корзунович, 2006)
Муравьиный БАНК




(© Gelsanliter)
Муравьиное лето




(© Pugliese, 2008)
ЖЕЛЕЗНО!




(© Texas A&M University)
33 богатыря
Wilson: муравьиные инвазии во времена пиратов