Кубанский государственный технологический университет

Ленивые землекопы совершают подвиги в дождливую погоду

03-10-2011
Дамарский землекоп (Cryptomys damarensis). Фото с сайта www.up.ac.za

Обитающие на юге Африки грызуны дамарские землекопы (Cryptomys damarensis) отличаются удивительной социальной структурой своих колоний, в которых есть одна размножающаяся самка («королева»), два-три спаривающихся с ней самца и много рабочих особей. Среди последних различают две касты — так называемых «регулярных работников» и более крупных «нерегулярных работников».

Традиционно считалось, что вся работа по расширению сети ходов, ведущих к местам кормежки (а питаются эти зверьки подземными частями растений), лежит на «регулярных работниках», а многочисленные «нерегулярные» рабочие — просто лентяи. Однако недавно группе ученых из Южно-Африканской республики совместно с коллегами из Великобритании удалось показать, что «нерегулярные работники» выполняют важнейшую для любого вида организмов функцию расселения. После дождя, когда земля становится немного мягче, они начинают интенсивно трудиться, прокладывая новые подземные ходы и осваивая новую территорию. При этом они могут встретить будущего спутника (или спутницу) жизни и приступить к размножению, основав новую колонию.

Среди всего класса млекопитающих известны только два вида, в поселениях которых есть разделение на касты, напоминающее организацию общественных насекомых (пчел, муравьев и термитов). Оба эти вида — грызуны из семейства землекопов (Bathyergidae), удивительных зверьков, ведущих в основном подземный образ жизни и прокладывающих в твердой почве ходы с помощью своих крепких зубов. Наиболее изучен голый землекоп — Heterocephalus glaber (см., например, Новая загадка голого землекопа), а о втором виде — дамарском землекопе (Cryptomys damarensis) — до недавнего времени было известно очень мало.

В частности, считалось, что каста «нерегулярных работников», на долю которых приходится 25-40% численности колонии, выполняют только 5% общей работы. При этом сами зверьки эти более крупные, чем «регулярные работники», и содержат больше подкожного жира. Группа исследователей из Института изучения млекопитающих Университета Претории совместно с учеными из Великобритании провела тщательное изучение интенсивности обмена веществ у представителей разных каст дамарского землекопа в сухой период (когда дождей не было по крайней мере месяц) и вскоре после дождя (когда выпало около 40 мм осадков).

Помимо уровня стандартного обмена в условиях покоя, исследователи оценивали активный обмен за несколько дней. В последнем случае использовали уже давно зарекомендовавший себя метод введения в организм животного воды, содержащей «двойную метку», то есть изотоп водорода дейтерий 2H и тяжелый изотоп кислорода 18O. После инъекций зверьков выпускали в природу, отлавливали снова через 2-5 суток и брали у них пробы крови для определения концентрации введенных изотопов. Суть метода в том, что водород выводится из организма только с жидкостью, а кислород — как с жидкостью, так и в составе углекислого газа CO2. Соответственно, можно рассчитать интенсивность дыхания животного, находящегося в активном состоянии.

Выяснилось, что в обычное время, когда никаких дождей нет, расход энергии на поддержание своего существования у «регулярных работников» значимо выше, чем у «нерегулярных» или «королевы». Однако после дождя, в относительно влажный период, интенсивность метаболизма «нерегулярных работников» и размножающихся самок существенно возрастает, тогда как у «регулярных» остается практически на том же уровне. Очевидно, что пока земля более мягкая, «лентяи» вовсе не лентяйничают, а трудятся очень даже напряженно. Ведь рабочие особи обеих каст — это не достигшие половозрелости самцы и самки. Если они уходят от королевы подальше, то могут достичь половозрелости и приступить к собственному размножению. (У землекопов рабочие особи могут достичь половозрелости только в отсутствие королевы — либо в случае ее гибели, либо, как это происходит у «нерегулярных» работников, в случае удаления от нее.)

Таким образом, «нерегулярные работники» очень важны для популяции — они выполняют расселительную функцию и, кроме того, поддерживают генетический обмен между разными колониями. В противном случае близкородственное скрещивание приводило бы к накоплению вредных мутаций и в конце концов к вымиранию колонии.

Источник: M. Scantlebury, J. R. Speakman, M. K. Oosthizen, T. J. Roper & N. C. Bennett. Energetics reveals physiologically distinct castes in a eusocial mammal // Nature. 2006. V. 440. P. 795-797.

Алексей Гиляров

‹‹