Наряду с наземными зрительными сигналами и небесными ориентирами — Солнцем и поляризованным светом небосвода — медоносные пчелы при полете за кормом и возвращении в гнездо широко используют обонятельные стимулы.
Начало фундаментальным исследованиям в этой области положил Александр Федорович Губин. К.Фриш в своей монографии «The dance language and orientation of bees» (1967), говоря о способности пчел воспринимать запахи и пользоваться ими при поиске источника корма, упоминает его работу, датированную 1936 г. Позже разработки Александра Федоровича легли в основу предложенного им метода дрессировки пчел на опыление энтомофильных культур (1938, 1947).
Не отрицал роли запаха в мобилизации пчел на посещение источника корма и К.Фриш. В одной из своих работ он писал: «Язык пчел не является словесным. Слова пчел — это их ритмические движения и запахи, приносимые ими с цветов» (1959). Тем не менее в 1960-х годах группа американских исследователей подвергла резкой критике его работы (Johnson, 1967; Wenner, 1967, 1971, 1974; Rossin, 1978, 1980). Не были обойдены вниманием и работы советских ученых, что стало поводом для продолжения исследований в этом направлении.
Гипотезе языка танцев пчел оппоненты противопоставили ольфакторную теорию, согласно которой обнаружение новичками источника корма происходит по запаху, адсорбированному покровами пчелы при посещении источников корма и распространяемому во время полета. Но как быть в том случае, если разведчицы сигнализируют об источниках воды или места для поселения роя, не имеющих запаха? Мы предположили, что таким сигналом наряду с танцами может быть индивидуальный запах пчел-разведчиц.
Впервые предположил существование индивидуального специфического запаха матки Л.Г.Кондратенко (1910). Экспериментальное подтверждение его высказывания нашло во многих последующих работах (Генрих, 1955; Velthuis, Van Es, 1964; Boch, Morse, 1974,1979, 1981). Используя метод условных рефлексов, мы получили новые данные, подтверждающие его существование (Левченко и др., 1979, 1981).
Цель настоящего исследования — выявить индивидуальный, специфический запах рабочих особей и возможные способы его кодирования. Изучение этих вопросов необходимо для более глубокого понимания взаимосвязей особей семьи медоносных пчел и выяснения возможной роли индивидуального запаха пчел-разведчиц в передаче информации о месте расположения источника корма.
Предварительные исследования показали высокую разрешающую возможность метода условных рефлексов. В качестве запаховых маркеров использовали следовые феромоны, оставляемые пчелами при прохождении через фторопластовые втулки (рис. 1). Фторопласт способен адсорбировать запахи и долго удерживать их на своей поверхности, поэтому при повторном использовании их экстрагировали в этиловом спирте, затем кипятили на водяной бане.
В каждом опыте сравнивали запах пары пчел одного возраста и физиологического состояния, воспитанных в одной семье. Для этой цели новорожденных особей маркировали индивидуальными метками и передавали на воспитание одной семье. При достижении летного возраста их приучали посещать расположенные в 5 м от улья металлические бюксы с фторопластовыми втулками. В бюксах находились кормушки с 50%-ным раствором сахарозы (рис. 2). После нескольких посещений кормушки втулки (через них проходили пчелы) извлекали, вставляли в чистые бюксы и в контрольном испытании (без пищевого подкрепления) по числу правильных выборов судили о способности пчел различать по запаху «свои» и «чужие» втулки. Как правило, дрессированное насекомое выбирало ту, через которую оно проходило. В отдельных случаях пчела это делала безошибочно уже после одноразового прохождения.
Мы провели несколько вариантов опытов (рис. 3). В первой серии, выполненной в естественных условиях содержания, из 61 повторности в 51 случае (83%) выбор был правильным (Р < 0,001).
Следует отметить, что при таких условиях опыта пчелы могли посещать разные цветущие растения и приобретать различные запахи. Для исключения возможности адсорбирования ими посторонних запахов вторую серию опытов провели в оранжерее, где подопытные особи получали одинаковый корм. Результаты показали, что в условиях изоляции при отсутствии посторонних запахов пчелы в 75% случаев успешно выделяли фторопластовые втулки по индивидуальному запаху (Р < 1,01).
Анализируя причины успешного результата опыта, мы предположили, что один из положительных факторов, возможно, заключался в различной концентрации следовых веществ, оставляемых пчелами. Для проверки этой гипотезы поставили еще одну серию опытов, в которых варьировала кратность прохождения одной и той же пчелой через фторопластовые втулки: испытывались пары втулок с различным соотношением числа прохождений через них: 1:2; 1:3; 1:5 и 1:10. Интересно, что пчелы не смогли дифференцировать пары втулок, отличающихся между собой в случае менее чем трехкратное соотношение числа прохождений. Таким образом, решающую роль в распознавании втулок играет не концентрация оставляемых следовых феромонов, а индивидуальная специфичность запаха особей. Его основу, по-видимому, составляют выделения кожных желез, расположенных на ногах, брюшке, грудке пчелы, а также феромоны, продуцируемые железой Насонова, соотношение компонентов которых сильно варьирует у отдельных особей (Picket et al., 1980).
Гетерогенность рабочих особей по количеству и пропорциям секретируемых веществ обусловлена тем, что матка медоносной пчелы осеменяется несколькими трутнями, а поэтому женское потомство ее генетически неоднородно. Так, по данным В.В.Тряско (1956), матка в течение одного брачного вылета спаривается в среднем с 4–5 трутнями, а для полного осеменения ей необходимо 9–10 самцов.
Замечено, что чем в меньшей степени родства находятся рабочие особи, тем существеннее они отличаются по индивидуальному запаху. В наших опытах (третий вариант на рис. 3) при воспитании в одной семье пары серых горных кавказских пчел отличались друг от друга по индивидуальному запаху в 70% случаев, итальянских — в 75%, тогда как пары, составленные из итальянских и серых горных кавказских, воспитанных в той же семье, — в 93,8% случаев.
В первых трех вариантах опытов испытуемые пчелы распознавали запах собственного тела. Однако это еще не означало, что все другие особи различаются между собой запаховыми характеристиками. Подопытная пчела могла помнить свой собственный запах и отличать его от запаха других тестируемых особей. Чтобы доказать, что индивидуальный запах присущ любой пчеле, в четвертом варианте опытов (см. рис. 3) у подопытного насекомого вырабатывали условный рефлекс на запах пчелы из другой семьи, а в контрольном испытании ей давали возможность отличить его от запаха сестер. (По данной схеме было проведено 19 повторностей опыта.) Во всех случаях (100%) подопытные пчелы успешно определяли запах сестер. Таким образом, было доказано, что рабочие особи способны отличить не только свой собственный запах от запаха других пчел семьи, но и запах любой другой пары. Из этого следует, что каждой особи семьи медоносных пчел присущ индивидуальный запах, обусловленный различным соотношением составляющих компонентов секретируемых веществ.
В многотысячной семье такое кажется невероятным! Однако о возможности кодирования индивидуального запаха пчел на основании различного соотношения составляющих свидетельствуют данные, полученные нами в опытах с использованием искусственных запахов. В качестве источника использовали этиловый, изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты, а также розовое и лавандовое масла. Оптимальную концентрацию запаха определяли методом электроантеннограмм (ЭАГ). По предложению А.Д.Комиссара, для равномерного улетучивания ароматических веществ их растворы вносили с помощью шприца в ячейки Кнудсена, предварительно прокалиброванные при постоянной температуре воздуха. Их помещали в металлические бюксы объемом 50 см3, накрывали сеткой, сверху которой помещали покровное стекло, служившее кормушкой. В процессе дрессировки пчел сетку и кормушку периодически заменяли чистыми. В контрольном варианте на столике устанавливали одновременно два бюкса без корма — с подкрепляемым запахом и дифференцировочным. По числу правильных посадок судили о способности пчел различать предлагаемые смеси.
Проведено четыре серии опытов с общим числом повторностей, равным 541. Во всех случаях незначительное изменение одного из компонентов смеси запаха пчелы воспринимали как новый сигнал.
Наибольший интерес в плане возможного способа кодирования индивидуального запаха рабочих особей представляют данные, полученные в четвертой серии опытов, где индивидуально маркированных пчел дрессировали на запах смеси двух веществ в различном соотношении. Для этого брали розовое и лавандовое масла в пропорции 4:2 или 2:1. Неподкрепляемым сигналом была смесь тех же масел, но в обратном соотношении 2:4 или 1:2. В 14 повторностях опыта после предварительной дрессировки пчелы четко дифференцировали смеси запахов при различном соотношении компонентов. Это свидетельствует о том, что такое изменение пчелы воспринимают как качественно новый сигнал и соответственно меняют свое поведение. Таким образом, было экспериментально доказано, что кодирование ольфакторного сигнала пчел возможно различным качественным и количественным соотношением составляющих. Так можно заставить работать механизмы, лежащие в основе индивидуальной специфичности запаха рабочих особей медоносной пчелы (см. книгу «Химическая коммуникация животных» (Москва, «Наука», 1986).
Итак, рабочим особям медоносной пчелы, как и маткам, присущ индивидуальный запах, который определяется генетически и является «визитной карточкой» каждой особи. Биологическое значение этого явления трудно переоценить. Его существование указывает на многие аспекты: происхождение социальности у общественных насекомых; сложность, с которой достигается целостность семьи медоносных пчел; защиту гнезда от проникновения чужих особей, а главное, на возможность поиска источников корма, воды и места для поселения роя (координат), указываемых в танце, подкрепленных индивидуальным запахом пчел-разведчиц. Находясь в их свите, пчелы наряду с другими сигналами воспринимают и индивидуальный запах в процессе поиска источника корма, реализуя эту информацию.
И.А.ЛЕВЧЕНКО
Лаборатория этологии
Института пчеловодства им. П.И.Прокоповича,
Украина, г. Киев
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
