Занимательная энтомология

Симпатичная кандидат наук Софья Пантелеева показывает мне, как поворачивать налево. Софья — биолог из Новосибирска. Она расставляет в стороны руки, растопыривает пальцы. «Да, тут еще нужно характерное движение нижней челюстью и усами пошевелить… кажется», — смеется Пантелеева, показывая, как правильно говорить по-муравьиному.

То, что некоторые виды муравьев умеют говорить на языке жестов, ученые поняли давно. И даже выявили несколько «муравьиных знаков», но так до конца и не поняли, что же они означают. Язык пчел расшифровать удалось: несколько простых геометрических фигур, которые они описывают над ульем, — вот и весь лексикон. А вот наблюдения за муравьями ничего не дали: уж слишком сложный у насекомых «речевой аппарат» — шесть ножек, усы, челюсти. Жестов слишком много, а догадаться, что они значат, просто невозможно. Поэтому новосибирские ученые решили заставить муравьев говорить на заданную тему. Так выяснилось, что у насекомых есть своя система счета, они могут передавать почти неограниченное количество сообщений, сжимать их, придумывать новые слова и объяснять абстрактные понятия. Скоро, говорят исследователи, можно будет составить первый в мире человеческо-муравьиный разговорник. Ведь наш образ мыслей очень похож, говорят они.

«Слушайте, ребята, но только внимательно! Пока вы тут бездельничали, я нашел еду, но лежит она далеко. Искать ее нужно так — сначала бегите вон по той дороге, затем по кругу, до десятой веточки. Отсчитаете от нее по часовой стрелке две палочки, и еда ваша», — примерно такой разговор впервые удалось расшифровать российским ученым. Обыкновенных рыжих муравьев-разведчиков в новосибирском Институте систематики и экологии животных (ИСиЭЖ) РАН называют гордо — «приматами мира насекомых». Правда, при ближайшем (с увеличительным стеклом) рассмотрении они выглядят как-то несерьезно. Ну просто какая-то сценка из жизни оптово-розничного рынка — перед группой из трех-четырех муравьев стоит один, энергично размахивает лапками и сердито шевелит усами. Разобраться в таком хаотическом наборе движений действительно невозможно. «Это как если бы мы с вами, наблюдая чайную церемонию у японцев, попытались составить русско-японский словарь, — говорит ведущий научный сотрудник ИСиЭЖ Жанна Резникова. — Наш подход состоит в другом — мы просим их передать какое-то количество информации и по тому, какой длины сообщение они передают и какой сложности оно, оцениваем богатство языка».

Из 10000 видов муравьев язык есть лишь у немногих, в том числе у наших рыжих муравьев, которые заселили всю лесную зону. Они живут огромными семьями, ищут добычу в радиусе сотен метров, путешествуют в разветвленные кроны деревьев, поэтому им нужна очень сложная система передачи абстрактной информации. Впрочем, не у всех рыжих муравьев язык находится «в активе». Активно «говорят» только 10% умников-разведчиков, которые разыскивают добычу и потом сообщают о ее местонахождении всем остальным, а остальные — лишь все понимают, но сказать не могут.

Еще в середине XX века нобелевский лауреат Карл фон Фриш доказал, что когда пчела-разведчица, найдя какое-то богатое место, возвращается и описывает на сотах что-то вроде восьмерок, она тем самым сообщает остальным пчелам, куда нужно лететь за пищей. Однако если пчела может лететь к цветку по прямой, то муравью, чтобы найти заданное место, приходится пробираться по полосе препятствий с ограниченным обзором. Поэтому они обладают более сложным языком, чем пчелы. У прочих насекомых языка вообще нет, они используют только простейшие сигналы.

Профессор Рандольф Менцель из Свободного Берлинского университета признает, что кроме наших ученых никому не удалось так близко подойти к расшифровке языка муравьев: «Теперь понятно, что можно пусть и не расшифровать, но охарактеризовать язык муравьев с помощью косвенных методов, например, заставлять их сообщать друг другу информацию».

Заставляли так — запускали голодного муравья-разведчика в лабиринт, в котором его ждала еда (см. график). Когда он возвращался, чтобы передать радостную весть сородичам, ученые вооружались секундомерами, чтобы измерять длину «разговора» муравьев. Теперь осталось только взять видеокамеру и составить каталог жестов, соответствующих каждой ситуации.

«Перед этими опытами мы ставили их в очень жесткие, не муравьиные условия — заставляли голодать по три дня. Все это для того, чтобы потом они не болтали между собой попусту и не лентяйничали, ведь в этом они очень похожи на людей», — рассказывает Жанна Резникова.

Сначала оказалось, что время передачи сообщения (которое, видимо, похоже на такое: «Ребята, жратва на палочке номер пять!») было пропорционально самому номеру веточки. То есть чем больше число, тем больше требовалось времени для объяснений непонятливым соплеменникам — наверное, он описывал каждую ветку в отдельности. Но когда через некоторое время ученые повторили эксперимент, то обнаружили, что муравьи поумнели — они способны вводить в свой лексикон абстрактные понятия.

Со второго раза разведчики сообщали о номере ветки с кормушкой быстрее, чем в первом эксперименте. Время передачи было тем меньше, чем ближе ветка с кормушкой находилась к так называемой «особой» ветке — точке отсчета, которую разведчики непонятным образом для себя отмечали. Информация об этой ветке и есть то самое абстрактное понятие. Лабиринт после каждого эксперимента меняли на точно такой же, но новый, чтобы наверняка избежать «меток» пахучим следом. Но разведчики все же как-то запоминали, как найти «особые» ветки за минимальный срок, и даже доступно объясняли это сородичам. После того как другие муравьи по рассказам разведчика находят «особую» ветку, им остается лишь отсчитать от нее от одного до пяти — ведь «шпион» передает данные именно в виде нехитрой математической строчки: Х = У + Z. Здесь X — место, где спрятана еда, У — «особая» ветка, а Z — расстояние от нее до клада.

Прогресс выглядит просто ошеломляюще. На первом этапе для передачи сообщения — «кормушка на одиннадцатой ветке» — муравьи затрачивали 70–82 сек., а на передачу сообщения о кормушке на первой ветке — 8–12 сек. Но во втором опыте крик муравья-разведчика — «все к одиннадцатой» — длился уже от 5 до 15 сек. Все это ровно потому, уверены специалисты, что огромные ассоциативные центры в коре головного мозга муравьев аналогичны нашим. «Основные элементы сложного языка у муравьев, по-видимому, являются врожденными», — утверждают Жанна Резникова и соавтор исследования Борис Рябко. Но на практике разные члены семьи по-разному этим языком пользуются. Богатым лексиконом владеют лишь разведчики, а всем остальным, для того чтобы не умереть от голода, достаточно знать несколько понятий. Например, понятие «выходите из гнезда, мы нашли еду», — несколько виляний из стороны в сторону, судорожных пробежек и толчков головой по ближайшему муравью.

Быть может, наши ученые смогут на муравьях повторить опыты датских специалистов, которые в начале 90-х создали первую искусственную пчелу. Она передавала запрограммированные сигналы в улей — и пчелы-сборщицы, повинуясь ее приказам, летели к нужному месту.

Но робот-муравей, управляющий настоящими насекомыми, новосибирским исследователям кажется всего лишь забавной игрушкой. «Самое важное, что мы доказали гибкость коммуникационной системы муравьев. Наш метод основан на идеях теории информации и в будущем позволит исследовать коммуникацию во всей живой природе», — говорит Резникова. До сих пор не доказано, что проявляющие чудеса лингвистических способностей обезьяны, дельфины и попугаи могут гибко изменять свои сигналы и вводить новые слова. Новый метод, утверждает специалист, поможет понять многих «говорящих» животных.