«Многие пчеловоды и учёные давно подозревали, что трутни собираются в больших количествах в местах, которые остаются неизменными из года в год, но изучать такое поведение невероятно сложно, когда трутни такие маленькие и летают так высоко над нами», — говорит Вудгейт, — «Подавляющее большинство доказательств существования мест скопления поступает от людей, использующих маток в клетках или феромонные приманки, которые они поднимают в воздух на длинных шестах или подвешивают к воздушным шарам».

Вудгейт объясняет, что, поскольку трутни будут возвращаться в место, где они учуяли матку, учёные могли даже невольно создавать места скопления, которые они изучали. Чтобы избежать этой проблемы, он и его коллеги приклеили к спинам трутней маленькие радарные ретрансляторы, похожие на швейные булавки, что позволило исследователям отслеживать полеты трутней и проверять, действительно ли существуют места скопления.

Как выследить пчелу

Обычная радарная технология во многом похожа на сонар, но вместо звука в ней используются лучи радиоволн. Однако медоносные пчелы слишком малы, а их среда обитания слишком сложна, чтобы эта технология позволяла отслеживать отдельных пчёл. Однако в гармоническом радаре радиоволна не просто отражается: Специальный транспондер, прикрепленный к пчеле, поглощает сигнал, а затем излучает другой сигнал на более высокой частоте (гармонический сигнал), что облегчает обнаружение пчелы в шумном ландшафте.

Когда трутень, оснащенный транспондером, покидает свой улей, исследователи могут обнаружить гармонический сигнал с помощью большого радарного приемника, установленного в поле. На вращающейся турели установлены большие спутниковые антенны, которые улавливают сигнал дрона, летящего вокруг и изучающего окружающий мир. Доктор Джеймс Макинсон, один из соавторов исследования, написал в твиттере, что «раньше жил в кузове радарного фургона», чтобы не потерять сигнал трутня.

Рискованные полеты

Усердие исследователей окупилось, и они сделали несколько удивительных открытий. «Первое, что мы заметили, — это то, что трутни, похоже, переключаются между двумя характерными режимами полета», — говорит Вудгейт. «Они перемещаются с места на место с помощью быстрых, эффективных полетов по прямой, но иногда резко переключаются на совершенно другое поведение, при котором они делают крутые петли, оставаясь в пределах небольшой области пространства и часто ускоряясь и замедляясь».

Даже трутни из разных ульев совершают эти небольшие петли в одних и тех же местах, которые, по-видимому, и являются теми самыми неуловимыми местами скопления. Являются ли они на самом деле «горячими точками» для спаривания, ещё предстоит выяснить, но они имеют схожие свойства с брачными роями других видов.

Словно привязанные эластичной лентой, трутни, удаляющиеся от ядра плотного скопления, обычно меняют курс и ускоряются обратно к центру. «Это создает видимый эффект физической силы, привязывающей трутней к скоплению и позволяющей пчелиному рою оставаться стабильным в течение длительного времени, даже если каждый отдельный трутень находится в нем всего несколько минут», — объясняет Вудгейт. «Подобная схема характерна для роёв самцов мошек и других насекомых».

Однако примерно один из пяти трутней полностью меняет траекторию полета и направляется к соседнему скоплению. Одиночный трутень, по-видимому, ищет неплодных маток в разных местах скопления, если его первые усилия не увенчались успехом.

Мой путь — «пролётный путь»

Несмотря на то, что эта тема интересует ученых уже несколько десятилетий, они до сих пор не смогли определить последовательные признаки, по которым можно определить хорошее место скопления. Как пишет в 1963 году доктора Киприан Змарлицки и Роджер Морс с ноткой разочарования: «До сих пор было практически невозможно физически определить место скопления трутней».

Но Вудгейт и его команда обнаружили, что дроны из разных ульев, похоже, перемещаются по ландшафту, в том числе в места скопления и обратно, используя воздушные магистрали, или «пролетные пути», которые определяются рельефом местности — этот вывод согласуется с предыдущими исследованиями. Таким образом, потенциал места как места скопления, вероятно, зависит не только от особенностей ландшафта, но и от удобств, например, от того, находится ли оно на пролётной дороге.

Исследователи предполагают, что пролётные пути помогают определять места скоплений, поскольку трутни смогли эффективно найти места скоплений, несмотря на то, что, по всей видимости, были наивны в отношении их местоположения. Радарное слежение показало, что трутни совершали короткие ознакомительные полёты, в среднем около 13 минут и пролетали на расстоянии около 100 м от улья — достаточно долго, чтобы узнать свой дом, но недостаточно широко, чтобы обнаружить новые особенности ландшафта или места скопления.

«В последующих полетах трутни могли направиться прямо к месту скопления, не демонстрируя никаких признаков интенсивного поиска, — говорит Вудгейт, — так что то, что они используют в качестве ориентира, должно быть чем-то, что они могут наблюдать практически из любого места». Более того, трутни из года в год собираются в одном и том же месте, так что скопления не были обнаружены путём слежки или обучения у своих собратьев». Вероятно, трутни находят «вечеринку» без приглашения, ориентируясь по местности.

Эти данные объясняют, почему, как описал в 1970-х годах доктора Ханс и Фридрих Руттнер, трутни из колоний, недавно переселенных в незнакомую местность, быстро находят и участвуют в работе уже сложившихся общин. В то время авторы предположили, что трутни, вероятно, находят общины с помощью оптических подсказок, и теперь эти данные более убедительно подтверждают это утверждение. Возможно, феромональные сигналы от других трутней также играют роль, но это еще предстоит детально изучить.

Вудгейт и его коллеги говорят, что визуальная реконструкция маршрута трутня с использованием данных о пути, траектории и высоте, полученных с помощью радара, позволит ещё больше прояснить визуальные сигналы, которые трутни могут использовать для поиска скопления. «Мы используем виртуальную реальность для воссоздания того, что видит трутень, приближаясь к месту скопления, чтобы выяснить, что именно он использует в качестве ориентира», — говорит он.

Доктор Кит Делаплайн, профессор и директор программы по медоносным пчелам Университета Джорджии, не принимавший участия в исследовании, говорит, что Вудгейт и его коллеги умело используют технологию, чтобы определить поведение вплоть до отдельных трутней. «Хотя это исследование позволяет понять, как возникают процессы, поддерживающие скопления трутней, мы все ещё не знаем, как они достигают постоянства из года в год», — добавляет он. «Я уверен, что и это будет показано как результат особенностей ландшафта и возникающих свойств самих трутней».

Насколько велики скопления на самом деле?

Эти выводы настолько фундаментальны для размножения медоносных пчел, что трудно поверить, что эти данные не были собраны ранее. И это, конечно, не из-за отсутствия попыток: Ученые интересуются брачными полетами медоносных пчел по крайней мере с 1960-х годов. На ранних этапах исследования мест скопления трутней к маткам привязывали гелиевые шары, подбрасывали их в воздух и фиксировали, какие места привлекают трутней, а какие нет.

Данные, полученные в ходе этих ранних исследований, свидетельствовали о том, что скопления были огромными — до километра в ширину, с десятками тысяч трутней, роящихся в одном месте. Но другие работы, также с использованием радарного слежения, показали, что скопления могут быть гораздо меньше: их диаметр составляет всего 100 м, и в них участвует менее 100 трутней в каждый момент времени.

Вполне вероятно, что метод отбора проб на основе приманки привлекал трутней не только из ближайшего скопления, но и из более отдаленных, объединяя несколько скоплений в одну выборку. Однако метод Вудгейта показывает, что всего на 500-метровом отрезке можно обнаружить четыре разных места скопления. Более того, трутни периодически перемещаются между местами скоплений и отдыхают, поэтому при отборе проб на основе приманки в течение длительного периода времени, вероятно, были пойманы трутни, которые в обычных условиях не летали бы одновременно, что также завышает число участников скоплений.

«Дрон на дроне»

Игра слов — drone по-английски это трутень.

Хотя использование приманок для изучения мест скопления трутней имеет свои недостатки, это все же может быть эффективным методом. Джулия Махуд, мастер-пчеловод и бывший президент Ассоциации пчеловодов Атланты, использовала дроны (такие, которые летают с помощью пульта дистанционного управления) для подвешивания приманок с маткой в своих исследованиях мест скопления. Махуд говорит, что, по её опыту, наличия приманки для маток недостаточно для спонтанного создания зоны скопления.

«Я совершил много, много полетов [механических дронов] в местах, где ландшафт благоприятствует созданию мест скопления, и не обнаружил ни одной пчелы», — говорит Махуд. Использование радара в некотором смысле превосходит выборку приманок, поскольку можно следить за отдельными пчелами, направляющимися к ульям и покидающими их, измеряя их положение и скорость, но и у него есть свои ограничения: Радарные методы лучше всего работают на открытых полях, но это не обязательно то место, где любят собираться трутни.

«Я чаще нахожу места скопления трутней над пологом деревьев, чем на открытой местности, где ветер обходит деревья», — говорит Махуд. Она вспоминает об одном явном месте скопления, которое располагалось над верхушками деревьев, в то время как в нескольких сотнях метров от него находилось футбольное поле, которое выглядело как идеальное место для скопления. Хотя влияние приманки, которую использовала Махуд, трудно оценить, эти наблюдения показывают неудобную мысль о том, что понятие «учебник», возможно, нуждается в пересмотре.

Как старые (привязывание приманок к воздушным шарам или шестам, поднятым в воздух), так и новые (радарное слежение) методы лучше всего работают в открытых полях, а не в шумных пространствах вроде лесов. Это могло ошибочно навести исследователей на мысль, что трутни предпочитают скапливаться на открытых пространствах, в то время как на самом деле такие скопления просто легче всего наблюдать. Использование механических дронов позволяет исследовать более разнообразные ландшафты, что, по словам Махуда, «открывает совершенно новый мир».

Несговорчивые матки

Трутни — не единственные пчелы, которым нужно найти место скопления: Матки тоже должны эффективно перемещаться к ним, но брачное поведение матки изучать ещё сложнее. Трутней, похоже, не беспокоит прикрепленный к ним радар-ретранслятор, несмотря на длинную антенну, которая торчит прямо в воздухе, а вот у маток возникают проблемы с необычными рюкзаками.

Используя наблюдательные ульи, Вудгейт и его коллеги заметили, что матки не двигаются нормально, когда на них прикреплены транспондеры, поэтому исследователям пришлось придумать новую технику, чтобы помечать маток: Они заранее приклеивали небольшой магнит к грудной клетке матки, а затем прикрепляли транспондер к магниту, когда матка выходила из улья.

Но поскольку транспондеры крепились с помощью магнитов, они могли отклеиться. Именно такая судьба постигла одну девственную матку, которую пытался отследить Вудгейт. По некоторым причинам отследить маток сложнее, чем трутней, и для этого может потребоваться более компактное или специализированное оборудование.

Исследователи попытались отследить траектории полетов почти 100 девственных маток, но получили данные только о трех брачных полетах, что слишком мало для достоверных выводов. «Они [матки] не испытывали никаких трудностей при полетах с транспондерами, так что это не повлияло на их способности, просто они потеряли мотивацию к брачным полетам», — говорит Вудгейт, добавляя, что пока не знает, почему это может быть так.

Больше стратегических облётников

Если ученым удастся расшифровать точные визуальные сигналы, с помощью которых трутни и матки следуют по маршруту полёта и что приводит их к формированию брачного роя, это позволит производителям маток лучше выбирать места для своих облётников. «Многочисленные спаривания с разнообразной популяцией трутней — залог здоровья колонии», — говорит Махуд. «Производители маток очень заинтересованы в том, чтобы знать поведение трутней, чтобы они могли стратегически грамотно размещать свои маточники».

Исследования Руттнера и Руттнер, проведенные несколько десятилетий назад, показали, что трутни могут пролететь до 7 км, даже преодолевая горы, чтобы найти место скопления. Аналогичным образом они обнаружили, что матки могут пролететь до 5 км. Но это экстремальные сценарии: Если есть возможность, трутни предпочитают держаться поближе к своим ульям, обычно на расстоянии менее 800 м. Скорее всего, они вынуждены совершать очень длинные брачные полеты только в том случае, если ближе к дому нет подходящих мест скопления.

А с увеличением расстояния возрастает риск как для маток, так и для трутней. Чем дальше им приходится лететь, тем больше ресурсов они потребляют, и тем выше вероятность того, что они могут столкнуться с хищником, внезапным изменением погоды или усталостью. Стратегическое размещение семей для спаривания и отцовских семей вблизи пролётных путей и удобных мест скопления может повысить шансы на успешное спаривание.

По словам доктора Ларса Читтки, профессора сенсорной и поведенческой экологии и советника Вудгейта, работа исследователей по реконструкции трехмерного визуального восприятия трутней во время полётов идет полным ходом. Возможно, что после определения правил навигации мы сможем лучше предсказывать места пролётов и скоплений в неизведанных ландшафтах. Возможно, тайная жизнь трутней недолго будет оставаться загадкой.

Эта статья была опубликована в августовском номере журнала American Bee Journal за 2021 год.