Жизнь пчел: зачем ученые их изучают

– Почему вы выбрали для своих исследований именно пчел?

– Пчела – удобный объект для микробиологических исследований, а организация ее генома значительно ближе к млекопитающим, чем у других насекомых. Мы изучаем, как формируются, сохраняются и воспроизводятся условные рефлексы у пчел. Пищевые условные рефлексы активно изучались академиком Павловым у собак. Он вырабатывал условный рефлекс на различные стимулы, например, на звонок. Сначала собаку учили связывать безусловный стимул (пищу) с условным (звонком). Через некоторое время у обученной собаки в ответ на звонок начинала выделяться слюна.

Татьяна Зачепило – кандидат биологических наук, сотрудник лаборатории физиологии генетики высшей нервной деятельности Института физиологии имени Павлова РАН. Татьяна исследует механизмы обучения и памяти на модельном объекте – медоносной пчеле, а также работала с дрозофилой и крысой.

При работе с пчелой вместо звонка используют запах, а в качестве пищевого подкрепления – сахарный сироп. В опытах на пчелах сигналом о сформированном условном рефлексе служит не слюна, как у собак, а вытягивание хоботка. Когда пчеле одновременно дают что-нибудь вкусное в сочетании с безразличным ей запахом, то она запоминает это.

А потом, если снова дать ей понюхать этот запах, она начнет вытягивать хоботок и искать сироп. Формирование такой условной связи и есть процесс обучения. В лаборатории мы с коллегами изучаем, что изменяется в мозге, какие молекулы и какие гены активируются или, наоборот, выключаются после такого обучения. 

– Все знают, что у пчел матриархат и сложная социальная организация. Какие группы в ней можно выделить?

– В пчелиной семье три типа пчел: матка (единственная в семье), рабочие пчелы (их тысячи) и трутни, присутствующие только летом. На первый взгляд, глава семьи – матка. Она постоянно откладывает яйца и регулирует поведение пчел в семье, без матки пчелы волнуются и работают гораздо хуже. Но на самом деле все решают рабочие пчелы. Они оценивают качество матки, и могут решить, например, что нужно ее заменить. В этом случае пчелы начинают выкармливать новую матку.

Медоносные пчелы, которых мы изучаем, живут крупными семьями. Но некоторые виды пчел живут совсем малыми группами – около десяти особей, а есть и совсем одиночки. Чем меньше группа, тем слабее в ней иерархические связи. Чем больше общество, тем сложнее оно устроено. Не у всех насекомых настолько развитая и сложная социальная организация. Медоносные пчелы формируют одни из наиболее сложно устроенных групп.

Кроме этого, пчелы разработали свой «язык» – танец, это их врожденное свойство. Птицы начинают сами (без предварительного обучения) петь, а пчелы – танцевать. Что интересно, танцы медоносных пчел всегда примерно одинаковы, даже если они живут в абсолютно разных местах. Это говорит о том, что все пчелы имеют общего предка.

– У всех насекомых такая строгая иерархичность?

– У всех социальных насекомых присутствует иерархичность. Например, у плодовых мушек социальность и иерархия очень слабые. Хотя они и живут группами. Самый яркий пример сложного устройства общества – муравьи. У муравьев может быть много каст, специализирующихся на разной работе. Представители этих каст внешне могут очень различаться — маленький муравей и его собрат в 10 раз больше могут иметь почти одинаковую генетику. У муравьев тоже матриархат, но у некоторых видов в семье может быть не одна матка, а больше. Матки вполне успешно уживаются и могут даже объединяться против общего врага – новой матки, желающей захватить власть.

– Мы выяснили, что у пчел всем заправляет вовсе не матка, она просто откладывает яйца?

– Матка откладывает яйца и регулирует поведение других пчел, но она им не приказывает. Правда, если матку убрать из гнезда, то какое-то время пчелы будут вне себя, потому что ее феромоны успокаивают, объединяют и направляют пчел. А когда матку убирают, семья первое время взволнована и может даже погибнуть, если не вылупится новая матка. Без матки пчелы будут жить, некоторое время, но потом семья все равно умрет, потому что пчелы доживут свой срок. А новым пчелкам будет неоткуда взяться. Если пчелам что-то не нравится в матке или что-то не так в семье, пчелы уходят в роевое состояние. Это может повторяться несколько раз, пока семья не погибнет.

– Как пчелы выбирают матку?

– Пока это остается загадкой для научного мира. Понятно, что новые маточники закладываются подальше от центра гнезда, где матка откладывает яйца, потому что если в гнезде все более-менее нормально, матка сильная, то она не позволит новой матке захватить власть и убьет ее. Поэтому рабочие пчелы молодых маток держат подальше – берегут.

– Я читала, что у каждой семьи свой запах, по которому члены семьи узнают друг друга. А когда часть улетает, запах у них меняется?

– Каждая новая матка имеет в своем запахе определенный компонент и через какое-то время пчелы, которые улетели с новой маткой, будут иметь ее запах.

– А если пчелы из двух разных ульев встретятся, то они не будут воевать?

– Если они встретятся вне улья, то нет. Но если посторонняя пчела полезет в чужой улей, то в лучшем случае ее выгонят, а если она будет настойчива – могут и убить.

– Как матки выбирают себе трутня?

– На этот вопрос пока нет ответа, так как процесс спаривания в естественных условиях происходит высоко в небе. Матка летит на запах феромонов трутней и выбирает лучших трутней для спаривания. Если в пчеловодных хозяйствах хотят получить чистопородных маток, забирают сперму у трутня и оплодотворяют матку искусственно.

– Насколько развит интеллект у пчел?

– Пчелы обладают высоким уровнем интеллекта. Скорее всего это связано с их общественным образом жизни. Ведь существует закономерность – обычно социальные животные значительно умнее одиночных. Пчелы прекрасно ориентируются в пространстве, имеют свой язык – танцы, и могут рассказать друг другу, куда необходимо лететь за пищей. Пчелы умеют считать от 0 до 4. Хотя понимание ноля до недавних пор считалось уникальной чертой человека.

Также понятие ноля было отмечено у знаменитого серого попугая Алекса и отдельных высших обезьян. Пчел можно научить собирать нектар с определенного цветущего растения, а также различать стили живописи. Исследования интеллекта пчел активно ведутся в Европе, Америке и Австралии. В России ведущим специалистом в этой области является профессор Нина Георгиевна Лопатина. Я думаю, в ближайшие годы мы узнаем новые интригующие факты о мозге и интеллекте пчел, а также других насекомых.

– Что пчелы делают зимой?

– Греются внутри своего гнезда. Они образуют клубок, в середине которого сидит матка, ее греют и кормят, и у нее есть несколько месяцев покоя. Ближе к концу холодного сезона она начинает откладывать яйца. Это происходит, если в местности, где они живут, есть смена сезонов. Если местность без смены сезонов, то тогда яйца откладываются круглый год.

– Сколько живет пчела?

– Обычные медоносные пчелы живут 2-3 месяца, если они вылупились весной и летом. Те, которые вылупились осенью, могут жить около полугода, в зависимости от местности. Матка может прожить до пяти лет. Пчелы, которые вылупляются осенью, живут дольше, потому что на нашей широте длинная зима. Когда начинается теплый сезон, они первое время летают, работают, и обучают молодое поколение. Молодые пчелки первый раз вылетают из гнезда где-то на 7-8-е сутки после вылупления, а в качестве сборщиц нектара начинают работать только через две недели.

Трутни живут меньше, их выгоняют из улья к концу лета, чтобы не кормить. Они нужны главным образом для размножения. Иногда семьи уходят в зиму с небольшим количеством трутней, тогда и для них находят работу – вентилировать воздух. Но в большинстве пчелиных семей трутней выгоняют. Они какое-то время живут снаружи (пытаясь попасть обратно в гнездо, но их не пускают), а потом умирают от голода, так как не умеют добывать еду.

– Расскажите, пожалуйста, как пчела изготавливает мед?

– Мед – это ферментированный нектар. Пчела-сборщица собирает нектар в специальный зобик. В улье она передает его пчеле-приемщице. Та добавляет к нектару некоторые ферменты и переносит его в ячейку сот. Через 3-5 дней мед созревает и пчелы заделывают соты восковыми крышечками. Для получения одного килограмма меда нужно около 19 миллионов полетов за нектаром.

– Мед для пчел – еда?

– Да, для них это корм. Сначала пчел кормят особым секретом, а потом молодые пчелы начинают есть мед. Мед, перга и пыльца – повседневная пища пчелы. Когда человек забирает мед, пчелам приходится работать усерднее. Пока в улье есть определенное количество меда, пчелы спокойны. Если его становится меньше, пчелы начинают беспокоиться и могут начать роиться.

– Как пчелы собирают разные виды меда? Например, есть липовый мед. Как его собрать?

– Люди привозят пчел к тем культурам, которые цветут и мед от которых нравится человеку. Обычно пчелы собирают мед со всех цветущих растений. Конечно, какие-то медоносы им больше нравятся, какие-то меньше, клевер и бобовые культуры, например, пчелы любят особенно. Пчелы выбирают наиболее продуктивные растения, а люди выбирают те, которые являются самыми вкусными. Учитывается и польза для сельского хозяйства – большинство сельскохозяйственных культур опыляются именно пчелами.

– Я слышала, ученые бьют тревогу, что пчелы пропадают, выдвигаются разные версии. Какой придерживаетесь вы?

– Несколько лет назад у нас в институте по непонятным причинам улетели две семьи. Мы уже подготовили ульи в зиму, а зимой оказалось, что пчел в них нет — они просто улетели. Почему – непонятно. Есть несколько ведущих теорий: кто-то говорит, что виноваты ядохимикаты, кто-то — электромагнитные излучения, кто-то обвиняет в пропаже пчел клещей варроа и вирусы. Я придерживаюсь мнения, что пчелы в большей степени гибнут от ядохимикатов, которыми обрабатываются поля. К электромагнитным полям малой интенсивности пчелы в какой-то степени научились приспосабливаться.

– Что будет, если пчелы вымрут?

– Если они вымрут завтра, то лет через пять нам просто нечего будет есть. У других насекомых нет настолько больших колоний, чтобы они могли опылять такие огромные площади, другие насекомые не способны заменить пчел. Их деятельности хватит только чтобы опылять какие-то лесные растения, а сельхозкультуры – нет. Шмели могут, но их семьи значительно меньше – 50-60 шмелей в семье. Уже сейчас во многих теплицах происходит опыление за счет шмелей, но, к сожалению, шмели тоже вымирают.

– Как объяснить то, что пасечников пчелы не жалят? Как вообще сделать так, чтобы тебя не ужалила пчела, если, к примеру, ты по каким-то причинам оказался рядом с местом их обитания?

– Это заблуждение, пасечников пчелы тоже жалят. Но пчеловоды соблюдают меры безопасности. Например, на пасеке нельзя душиться и использовать сильно пахнущие вещества. Это вызывает агрессию со стороны пчел. Также нельзя бегать, махать руками, делать резкие движения, шуметь. Работать нужно размеренно и аккуратно. Если все-таки спровоцировали нападение, то нужно быстро уходить за какие-нибудь кусты и деревья. Если вы случайно оказались у улья, посмотрите в каком направлении летают пчелы и аккуратно, без резких движений и криков отходите в сторону, лучше за кусты и деревья.

А вообще укусы фатальны для пчелы, потому что жало этого насекомого — с зазубринами в отличие, например, от ос, у которых оно гладкое. Если пчела воткнула жало в кожу, то она его уже не вытащит. Но ради защиты улья пчела готова пойти на самоубийство. Жало есть только у рабочих пчел, у трутней его нет.

– В чем отличие пчел от ос?

– Пчелы произошли от ос. Но осы – группа разнообразная: есть осы, которые ведут социальный образ жизни, как пчелы, а есть осы-одиночки. Бывают также хищные осы и осы-охотники, которые промышляют охотой на других насекомых. Такая оса может, к примеру, ужалить муху, та обездвиживается и оса ее съедает или несет своему потомству в гнездо.

Существует большое число паразитических ос. Они обычно паразитируют на личинках других насекомых, но есть и те, кто паразитирует на растениях. Например, фиговые осы, чья жизнь тесно связана с растением инжир (фига). Чтобы плод инжира завязался — его должна опылить такая оса. Сначала оса заползает в мужской цветок инжира, на нее попадает пыльца, затем оса перелетает на другое растение, где происходит опыление женских цветков. Оса откладывает яйца в женские цветки, после чего там развиваются личинки и питаются за счет ресурсов растения. Видимо, изначально осы паразитировали на инжире, но он сумел приспособиться и использовать ос для более эффективного размножения.

– Осы тоже производят мед?

– Некоторые осы собирают пыльцу и нектар и хранят собранное, но у них другие ферменты, поэтому в мед в привычном для нас смысле это не превращается.

– Что такое маточное молочко? Это действительно волшебное средство для всего на свете или только маркетинг?

– Маточное молочко вырабатывается рабочими пчелами-кормилицами, чтобы кормить будущую матку. Чтобы получить маточное молочко, из семьи на время изымают матку, чтобы рабочие пчелы начали выкармливать новую. Пчелы очень много тратят сил для выработки молочка, поэтому оно всегда было ценным. 
Оно является очень сильным стимулятором, например, если употребить нативное маточное молочко в дозировке, равной по размеру двум спичечным головкам, то можно не спать 1-2 ночи. Однако при добавлении во многие косметические средства, например, в шампунь, оно абсолютно не работает. А вот от аптечных мазей с маточным молочком польза есть.

– Каковы перспективы работы с пчелами?

– Сейчас мы единственная группа нейробиологов, которая работает с пчелами в России. Подобные исследования проводятся также в Германии и в США. Некоторые интересные и значимые результаты исследований мозга пчел могут быть перенесены на более высших животных, в том числе, и на человека. Но с другой стороны очень интересно найти у пчел какую-то специфичность – то, чего больше ни у кого нет. Наличие специфических особенностей у разных видов – это основа эволюции и жизни. 

Беседовала Анфиса Родионова