Почему пчёлы не жалят шершня, а варят его в «живом шаре»?

В конце лета у улья появляется насекомое размером со спичечный коробок: гигантский шершень Vespa mandarinia достигает четырёх-пяти сантиметров в длину, это в три-четыре раза больше рабочей пчелы. Атаковать сразу он не спешит. Шершень кружит над летком, садится на стенку улья, оценивает силу семьи. От следующих нескольких минут зависит, чем закончится встреча: гибелью одного насекомого или опустошением целой колонии. Против шершня у пчёл есть оружие, в котором нет ни яда, ни жала — чистая физика, выверенная до нескольких градусов.

Разведчик, которого выгодно остановить сразу

Охота шершней разворачивается по этапам. Сначала одиночный разведчик находит улей и оставляет рядом пахучие метки, по которым сородичи находят цель. После этого к улью прилетает уже несколько десятков шершней, и начинается то, что исследователи называют фазой массового убийства: хищники вырезают охрану у летка и добираются до расплода.

Один гигантский шершень челюстями убивает до сорока пчёл в минуту, а группа из пятнадцати-тридцати особей за несколько часов способна уничтожить семью в тридцать-пятьдесят тысяч рабочих особей, оставив после себя разорённые соты и груды обезглавленных пчёл. На этом фоне жизнь разведчика приобретает для колонии особый смысл: если остановить его до того, как он оставит метку и соберёт группу, массовая атака просто не начнётся.

Сложность в том, что обычное пчелиное оружие здесь не работает. Наружный покров шершня — кутикула — толстый и гладкий, и жало с ядом против него, как показали специальные эксперименты, почти бесполезны. Поэтому семья действует иначе.

Живая приманка

Оборона начинается ещё до контакта. Рабочие пчёлы у летка, заметив шершня, начинают синхронно взмахивать крыльями и потряхивать телом. Этот мерцающий сигнал, получивший в научной литературе название «я тебя вижу», честно демонстрирует хищнику: его заметили, эффект внезапности потерян.

У азиатской пчелы Apis cerana, миллионы лет живущей бок о бок с шершнями, такой сигнал врождённый, и нередко он заставляет разведчика отказаться от посадки. Если шершень всё же подходит, пчёлы переходят к приманке: несколько рабочих особей у летка ведут себя как беззащитные, и когда хищник бросается на одну из них, сотни пчёл мгновенно облепляют его со всех сторон.

По некоторым измерениям, в таком шаре собирается до полутысячи рабочих особей, а формируется он за считанные секунды. Жала внутри не применяются и здесь: пчёлы прижимаются к врагу телами и начинают главную часть работы — мышечную.

Печь с рабочим окном в четыре градуса

Шар нагревается за счёт тех же грудных мышц, которыми пчела разогревается перед полётом. Внутри шара они сокращаются, не двигая крыльями, и почти вся энергия сокращений переходит в тепло. Примерно за пять минут температура в центре шара достигает 46 градусов, и сам шар удерживается около получаса.

Смысл этих цифр — в разнице тепловых порогов двух видов. Гигантский шершень гибнет при 45-46 градусах, причём в чистом воздухе способен продержаться при нагреве до 47 градусов около десяти минут. У пчёл потолок выше: они переносят кратковременный нагрев до 48-50 градусов, а летальным для них считается порог в 50-51 градус. Вся стратегия укладывается в узкое окно примерно в четыре градуса: шар должен быть горячее, чем выдерживает шершень, но холоднее, чем начинают гибеть сами пчёлы.

Чтобы никто не перегрелся выше собственного предела, рабочие особи внутри шара периодически меняются местами с теми, кто снаружи, а полчаса такого нагрева обходятся семье в заметное количество энергии и кормовых запасов.

Второй убийца: углекислый газ

Одной температуры для быстрой победы, как оказалось, недостаточно. При 46 градусах в обычном воздухе шершень гибнет не сразу и способен держаться десятки минут, а держать шар слишком долго опасно для самой семьи.

Замеры внутри шара показали: концентрация углекислого газа, который выдыхают пчёлы, поднимается там примерно до 3,6 процента — это в десятки раз больше, чем в окружающем воздухе. В среде, богатой CO₂, тепловой порог шершня заметно снижается, и он гибнет при температуре, которую в чистом воздухе ещё пережил бы. Сами пчёлы сочетание жары и углекислого газа переносят лучше, чем хищник.

Получается, шар — это не просто печь, а замкнутая камера с изменённой атмосферой, где шершень погибает от совместного действия перегрева и удушья. Этим же объясняется, почему пчёлы не разогревают шар до собственного предела около 50 градусов: с учётом газа такая температура им просто не нужна.

Гонка вооружений

Подобная точность возникла не сразу. Азиатские пчёлы и шершни делят среду обитания очень давно, и тепловой шар вместе с предупреждающим сигналом, вибрационными «криками» во время атаки и даже бегством роя в безнадёжной ситуации считается одним из самых наглядных результатов их коэволюционной гонки.

Европейская медоносная пчела Apis mellifera жила без такого прессинга — до 2004 года, когда с грузом из Китая во Францию был завезён азиатский шершень Vespa velutina, после чего он расселился по значительной части Европы. Этот хищник охотится характерным способом: зависает в воздухе перед летком и по одной перехватывает возвращающихся сборщиц, держа семью в постоянном напряжении. Наблюдения на французских пасеках показывают, что оборона местных пчёл слабее и менее организована: шары мельче, нагрев ниже, гибель шершней случается реже, чем у азиатского вида.

При этом сама способность строить тепловой шар у Apis mellifera сохранена: в Японии, где европейскую пчелу давно держат рядом с местными шершнями, её шар против жёлтого шершня проходит те же стадии — сначала нагрев пленника, затем удержание достигнутой температуры, и лишь потом распад — и способен убить хищника. Инструмент есть, но выверенной долгим сожительством настройки пока нет, и естественный отбор на европейских пасеках только начал работать в этом направлении.