На что только не идут некоторые пауки, чтобы достоверно имитировать внешний вид и поведение муравьев.
Мимикрия — это эволюционно обусловленное подражание одних видов другим.
Виды, подражающие муравьям, очень широко распространены в природе, но изучены они недостаточно.
Недавние исследования частично приоткрыли завесу тайны над этим явлением, а заодно помогли ученым понять, что мимикрия — гораздо более сложный феномен, чем представлялось ранее.
Выясняется, что животные используют мимикрию для самых разнообразных целей и что все они вынуждены платить за преимущества, обусловленные мимикрией, другими рисками, не очевидными при поверхностном наблюдении.
В животном царстве полным-полно обманщиков, в том числе любителей выдать себя за кого-нибудь другого. Загляните в любой учебник биологии — и вы найдете там описания множества случаев мимикрии, эволюционного приспособления, при котором один вид подражает внешности другого. Существуют классические, широко известные примеры такого подражания наподобие безвредной королевской змеи, внешне почти неотличимой от ядовитой коралловой змеи, или мух-журчалок, не имеющих жала, но маскирующихся то под ос, то под пчел. Есть, однако, куда менее известные примеры, и некоторые из них действительно поражают воображение. Один из самых удивительных — это пауки-скакуны из семейства Myrmarachne, которых сторонний наблюдатель никогда и не принял бы за пауков, потому что выглядят они в точности как муравьи.
Вообще-то «нормальные» пауки-скакуны имеют тело округлой формы и густо покрыты волосками, однако у видов Myrmarachne туловище совершенно голое и удлиненное, причем кажется, что оно состоит из трех отдельных частей: головы, груди и брюшка, — совсем как у муравьев, хотя на самом деле скакуны, как и любые другие пауки, имеют всего две части тела — головогрудь и брюшко. Для завершения образа пауки (у которых, как известно, восемь ног) при ходьбе опираются лишь на три задние пары конечностей, а четвертую поднимают над головой, имитируя движения муравьиных усиков. Они переняли у муравьев даже характерную для этих насекомых манеру быстро и безостановочно передвигаться, постоянно рыская из стороны в сторону, — в отличие от обычных пауков-скакунов, которые при движении то и дело замирают на месте. Актерское мастерство муравьеподобных пауков воистину достойно «Оскара» и, очевидно, лежит в основе процветания этой группы хелицеровых. Действительно, в тропических лесах Африки, Азии, Австралии и Америки широко распространено более 200 видов семейства Myrmarachne. С учетом этого разнообразия можно сказать, что так называемая мирмекоморфия (т.е. внешнее сходство с муравьями) — наиболее распространенная форма мимикрии в животном мире. Но, как ни удивительно, данный вид мимикрии до сих пор изучен очень слабо.
Изощренный артистизм восьминогих лицедеев действительно способен кого угодно поставить в тупик. Однако новые исследования демонстрируют, что в основе мирмекоморфии лежат те же закономерности, что существуют в более хорошо изученных случаях мимикрии. Подобно королевской змее и мухам-журчалкам пауки-скакуны научились выживать в природе, копируя внешний вид более опасных животных, в данном случае — наиболее агрессивных видов муравьев. Хищники, охотящиеся на пауков, стараются держаться подальше от этих насекомых, а заодно и от всех, кто на этих муравьев похож. Однако парадокс ситуации состоит в том, что пауки вынуждены платить за такое преимущество большую цену. Эволюция сыграла со скакунами своего рода смертельную шутку: идеально подражая муравьям, мирмекоморфные пауки сумели избежать одних врагов, зато подвергли себя риску стать жертвами других, и существование их можно сравнить с хождением по лезвию бритвы. Изучение этих паукообразных открыло для науки неожиданные опасности, сопряженные с мимикрией, и позволило взглянуть на данный феномен подражания под иным углом.
Кто кого обманывает?
Мое увлечение проблемами мимикрии началось в 1995 г. с обсуждения возможных тем для магистерской работы в кабинете моего тогдашнего руководителя Роберта Джексона (RobertR. Jackson). Джексон, специалист по паукам из Университета Кентербери в Новой Зеландии, уже тогда имел репутацию одного из ведущих арахнологов благодаря своим работам по изучению рода Portia — еще одной группы пауков-скакунов, известных своим исключительными (едва ли не на уровне развития млекопитающих) когнитивными способностями. Неудивительно, что Джексон предложил и мне посвятить свою диссертацию этому роду. Однако мимоходом он упомянул также пауков-скакунов, обитающих в тропиках и маскирующихся под муравьев, и я немедленно заинтересовалась этим фактом. Теперь, 20 лет спустя, мы с Джексоном стали коллегами, у нас общая лаборатория и мы исколесили три континента — Африку, Австралию и Азию, исследуя мирмекоморфных пауков. Во время наших путешествий мы обнаружили, что мимикрия помимо широко известных имеет и множество необычных последствий, и это показывает, насколько общепринятая точка зрения недооценивает уровень сложности экологических связей у животных-подражателей.
Традиционная концепция мимикрии была первоначально разработана в трудах английского натуралиста Генри Уолтера Бейтса (Henry Walter Bates), который в 1861 г. выдвинул первую научную гипотезу, объясняющую причины возникновения мимикрии в природе, на основе своих наблюдений за бабочками, обитающими в бассейне Амазонки. Бейтс предположил, что съедобный вид, внешне похожий на другой, ядовитый или неприятный на вкус, заставляет потенциальных хищников обходить его стороной и получает тем самым преимущество в борьбе за выживание в природе. По сценарию, предложенному Бейтсом, животные опытным путем узнают, что охотиться на некоторые виды неприятно или даже опасно. После первого неудачного опыта хищники начинают избегать жертву, оказавшуюся для них ядовитой или невкусной, и, соответственно, похожие виды, пусть фактически и совершенно безвредные, тоже не поедаются. Явление, когда одни виды эксплуатируют способ защиты других, известно сейчас как бейтсовская мимикрия.
Но, оказывается, мимикрия далеко не всегда может быть описана столь простым и прямолинейным образом. Для начала можно упомянуть, что некоторые животные - имитаторы используют свое сходство с другими видами вовсе не для того, чтобы избежать внимания хищников, а наоборот, чтобы самим перехитрить свою жертву, так сказать, переодевшись ягненком; это называется агрессивной мимикрией. Существуют и иные стратегии, использующие внешнее сходство одних видов с другими. Но ни одна группа организмов не иллюстрирует всю сложность мимикрии в целом, а также действие эволюционных сил, формирующих стратегию подражания, лучше, чем пауки-мирмекоморфы.
Плюсы и минусы
Людям, далеким от энтомологии, муравьи, возможно, покажутся не самым достойным примером для подражания. Однако в тропическом ливневом лесу, где общая биомасса этих насекомых превышает суммарную биомассу всех позвоночных вместе взятых, муравьи — влиятельная сила, создающая саму природную среду и вместе с тем опасная для многих организмов, эту среду населяющих. Именно поэтому муравьи и служат здесь прекрасным образцом для мимикрии.
Пауки семейства Myrmarachne выигрывают из-за того, что многие муравьи имеют репутацию грозных агрессивных существ, которые яростно защищают свои гнезда, кусая или жаля незваных гостей, иногда до смерти. Хищники достаточно сообразительны, чтобы не атаковать добычу, напоминающую им опасных муравьев. И все же, чтобы надежно обмануть хищников, паукам приходится идти на серьезный риск. Например, они должны жить рядом с муравьями, чтобы не выделяться из общей массы несъедобных и потенциально опасных существ. Но это близкое соседство оборачивается для пауков реальной опасностью: если их разоблачат сами муравьи, то, скорее всего, они же пауков и съедят.
Необходимость все время жить рядом с тем, кто в любой момент может обернуться врагом, — далеко не единственная плата, взимаемая природой с мирмекоморфных арахнид. Мимикрия может оказаться настолько убедительной, что на пауков по ошибке станут нападать хищники, специализирующиеся как раз на поедании муравьев, в том числе и некоторые представители других групп пауков-скакунов. Риск увеличивает существующая у Myrmarachne конкуренция между самцами за самок. «Разборчивость» самок привела к развитию у самцов этого семейства очень крупных хелицер, в результате чего длина тела у их может увеличиваться в полтора раза. Причина, по которой самки предпочитают самцов с крупными ротовыми органами, пока не известна, пред положительно это может быть одним из показателей здоровья самца. На первый взгляд может показаться, что это снижает шансы на выживание, делая пауков менее похожим по виду на обычного муравья. И действительно, крупные хелицеры часто становятся причиной гибели пауков-самцов, но по иной причине. Дело в том, что увеличенные ротовые органы делает их похожими на муравьев, которые несут что-то во рту. Челюсти — главное оружие муравьев, поэтому специализирующиеся на истреблении муравьев пауки-скакуны, как правило, выбирают для нападения тех особей, чьи челюсти заняты ношей и, соответственно, не могут использоваться для защиты. Итак, увеличенные хелицеры позволяют самцам пауков иметь больший успех у самок, но и становятся для них источником проблем, делая их более привлекательными для хищников.
Будучи изобретательными артистами, пауки могут успешно противостоять некоторым из этих угроз, проявляя удивительную гибкость в поведении. Например, когда паук-скакун, питающийся обычно муравьями, начинает преследовать одного из своих собратьев-мирмекоморфов, последний устраивает перед своим потенциальным убийцей целое представление: он замирает на месте и меняет положение передних конечностей, обычно изображающих муравьиные антенны, вертикально подняв их над головой, и, не отрываясь, смотрит на преследователя. Скорее всего, такое поведение призвано показать хищнику, что перед ним тоже паук — или, по крайней мере, точно не муравей. Впрочем, каким бы ни был смысл всей этой жестикуляции, она эффективно отпугивает хищника. Сходным образом, когда докучливый ученый (и, предположительно, любой другой возможный хищник) пытается поймать сидящего на веточке паука, тот немедленно перестает притворяться муравьем и соскальзывает с растения с помощью выбрасываемой шелковой паутинки в полном соответствии с повадками своих многочисленных сородичей. Можно сказать, что пауки-мирмекоморфы весьма удачно решили проблему сидения на двух стульях одновременно.
Один из самых изощренных пауков-подражателей — Myrmarachne melanotarsa — ухитряется получать двойную выгоду от своей обманчивой внешности. Способ, которым данный вид добивается успеха в борьбе за существование, опровергает известное утверждение, что бейтсовская и агрессивная мимикрия — совершенно независимые явления, возникшие в результате естественного отбора, шедшего по различным направлениям. Сходство М. melanotarsa с муравьями настолько вводит в заблуждение других, обычных пауков-скакунов, что (помимо уже описанной защиты от хищников) он может использовать маскировку и для добычи пропитания. Особи этого вида выманивают незадачливых самок других пауков-скакунов из их гнезд, а затем проникают в неохраняемое гнездо, чтобы пожрать яйца или детенышей. Настоящим муравьям довольно затруднительно разорять паучьи гнезда, потому что их лапки могут запутаться в паутине, но особое строение лапок пауков позволяет им без труда передвигаться по липким нитям — и М. melanotarsa в полной мере пользуется этим преимуществом.
Опыт или инстинкт?
Чтобы полностью разобраться в причинах, порождающих явление мимикрии со всем многообразием ее форм, исследователям необходимо лучше понять, какие именно факторы заставляют хищников избегать «обманщиков». Вернемся опять в позапрошлое столетие. Бейтс предположил, что хищник должен каким-то образом испытать на собственном опыте ту опасность, которую представляет собой определенное существо, причем еще до того, как он столкнется с его подражателями. Только с этих позиций можно объяснить желание хищника держаться подальше как от опасного оригинала, так и от безвредных «самозванцев». Однако пауки, копирующие внешний вид муравьев, опровергают и эту широко распространенную гипотезу. Выяснилось, что обычные пауки-скакуны отказываются от охоты как на муравьев, так и на мирмекоморфных пауков инстинктивно, а не вследствие получения негативного опыта. Иначе говоря, эволюция привела к закреплению у «нормальных» скакунов поведенческой особенности избегать и муравьев, и всех, кто на них похож.
Если взглянуть на инстинкт избегания с точки зрения адаптации, то ничего удивительного в нем нет: ведь если ты гибнешь в первой же стычке с муравьями, то научиться избегать их тебе будет просто некогда. Формирование инстинкта избегания куда вероятнее связано с тем, что особи, которые уклонялись от столкновений с муравьями по чисто поведенческим причинам, чаще выживали и оставляли потомство, и, соответственно, их гены накапливались в популяции. В конечном счете инстинктивное отвращение к муравьям становится доминирующим, а с теми, у кого по каким-то причинам данный признак отсутствует, быстро разбираются сами муравьи.
Многообразие поражает
Сложный комплекс морфологических и поведенческих признаков, способствующих успеху мимикрии у Myrmarachne, обнаруженный мной и моими коллегами, позволяет сделать следующий вывод: замысловатые механизмы, действующие в этом конкретном случае, почти наверняка обнаружатся и в других формах мимикрии. Несомненно, в этой области нам предстоит узнать еще много интересного. Ученые, склонные считать мимикрию адаптацией к давлению отбора со стороны только одного вида хищника, руководствуются лишь своим зрением. (Кстати, из всех чувств люди более всего зависимы именно от зрения, вот почему исследователи зачастую только ему и доверяют.) Благодаря примеру мирмекоморфных пауков мы теперь знаем, что на эволюцию видов-подражателей оказывают влияние сразу несколько различных типов хищников. Мои исследования показывают, что и «нормальные» пауки-скакуны, и такие насекомые, как богомолы, а возможно, еще и птицы, и ящерицы, и лягушки представляют собой важные компоненты сложной экологической системы, формирующей своеобразие семейства Myrmarachne. Исследования других организмов позволяют предположить, что мимикрия может обманывать не только зрение, но также обоняние и слух. Например, съедобные виды бабочек-медведиц подражают акустическим сигналам несъедобных видов, тем самым сбивая с толку систему эхолокации летучих мышей. Другие виды бабочек копируют химические сигналы, испускаемые муравьями, чтобы проникнуть в их обычно неприступные гнезда и отложить там яйца, которые будут охраняться всей муравьиной колонией.
Звучит невероятно, но уже сейчас ученые обладают технологиями, позволяющими исследовать чувственное восприятие окружающего мира существами, непохожими на нас. Высокочастотные устройства записи помогают нам делать слышимыми звуки, находящиеся выше порога чувствительности человеческого уха, в том числе и те, которые издают бабочки-медведицы и летучие мыши; а масс-спектрометры визуализируют химические сигналы муравьев и их подражателей, давая нам возможность понимать их обонятельные впечатления. Применение подобных методов к изучению мимикрии и других загадочных явлений живой природы наверняка покажет нам, каким сложными и неожиданными путями шла вечная гонка вооружений между хищниками и их жертвами.
136.0
