Цивилизация
Суточный, или циркадианный, ритм дает возможность живым существам подготовиться к изменениям в окружающей среде. Большинство исследований суточных ритмов, проводившихся до сих пор, делали акцент на изучении особей, ведущих индивидуальный образ жизни. Однако для изучения суточной активности большой интерес для ученых представляют общественные насекомые, которые создают колонии, похожие на огромный суперорганизм.
Самое важное занятие этого суперорганизма — процесс собирания пищи — в таких сообществах четко отлажен и, как правило, подстроен под природные условия, в которых приходится добывать пропитание. Активность отдельной особи в этом случае подчинена общей системе и не может выбиваться за её рамки.
В географических зонах с умеренным климатом и регулярно чередующимися фазами дня и ночи одни из наиболее социально организованных насекомых, пчелы, приспосабливают время своей активной деятельности к чередующимся световым и темновым фазам суток.
Здесь-то ученые из лондонского Университета имени королевы Мэри вместо вопросов «как, что и почему?» и задались довольно несвойственным для них вопросом «А что будет, если?…»
Они попытались выяснить динамику изменения суточной активности всей колонии в условиях постоянной световой фазы, когда солнце не заходит за горизонт в период белых ночей.
Зная трудолюбивость этих насекомых, можно было бы предположить, что колония использует все представившееся ей время по максимуму, и что пчелы при таких условиях будут, не покладая лапок и крыльев, трудиться 24 часа подряд на благо всей колонии.
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые поставили оригинальный эксперимент. Они переместили четыре колонии земляных шмелей в северо-западную часть Финляндии, на Килписжарвскую биологическую станцию, расположенную в 3 градусах севернее полярного круга, с 20 июня по 18 июля 2007 года. В этот период солнце здесь постоянно находится над горизонтом.
К каждому шмелю-работнику был прикреплен датчик радиочастотной идентификации (radio frequency identificator – RFID), который позволял отслеживать уровень активности каждой особи на протяжении всего эксперимента. К сожалению, в оригинальной публикации научная группа не приводит методику приклеивания радиочастотной метки к брюшку каждого шмеля из четырех колоний, однако по косвенным признакам можно догадаться, утверждают опрошенные эксперты, что насекомые были помещены предварительно в холодильную камеру, где впали в фазу анабиотического сна. Спящими-то их и снарядили микрочипами RFID.
Счетчики меток были установлены учеными возле входов в шмелиные гнезда, так что ученые могли легко подсчитать количество вылетов шмелей на поиски провианта.
Оказалось, что, вопреки всем гипотезам, шмели демонстрировали точную привязку к суточному ритму, приостанавливая всяческую деятельность между полуночью и шестью часами утра.
В то же время биологи отмечают, что циклическое изменение температуры и освещенности окружающей среды никогда не сопровождалось условиями, делающими полеты шмелей за пищей невозможными.
Диаграммы, показывающие активность колонии в зависимости от времени суток, и названные учеными актограммами, показывают явную цикличность изменения активности населения шмелиных колоний в течение двух дней. Видно, что в период с полуночи до 6 утра шмели никуда не летают, а все как один спят и набираются сил.
Посменный режим труда даже этим трудолюбивым насекомым кажется нонсенсом.
Что служит сигналом к отбою, а такой сигнал, судя по всему, существует, ученым пока до конца не понятно. Возможно, шмели ориентируются по изменению температуры, и её суточное изменение с большой амплитудой – от 5 oС до 29 oС – служит им хорошим сигналом к началу и окончанию трудовой деятельности. В научной литературе уже есть публикации, в которых описывается чувствительность шмелей к изменению температуры окружающей среды с амплитудой в 10 oС.
Другим важным фактором является уровень ультрафиолетового излучения солнца, также значительно изменяющийся в ходе непрерывного светового дня за полярным кругом. Ученым давно известна способность шмелей непосредственно чувствовать интенсивность ультрафиолетовой радиации.
В будущем специалисты намерены выяснить, по каким именно «часам» встают и ложатся шмели. Пока ясно лишь, что для того, чтобы «работать, как пчёлка», отдых всё равно необходим. Работа – работой, но режим сна лучше не сбивать.