На каждого человека на планете приходится около полутонны термитов. Такое количество насекомых может оказать значительное влияние на климат Земли.
Об этом говорит Патрик Циммерман, специалист по химии атмосферы из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо.
В 10 часов утра в Восточной Африке ярко светит солнце. Вся жизнь на берегах озера Баринго в Кении замирает. Но Патрик Циммерман, приехавший на своём «лендровере» с передвижной химической лабораторией, быстро раскладывает своё оборудование на куске парусины. Он бросает взгляд на гиппопотамов, которые блаженствуют на мелководье, но его интересуют другие животные, гораздо меньшие по размеру, но способные оказать большое влияние на экосистему.
Циммерман приехал в Кению, чтобы изучить газовые выделения термитов. То, что он обнаружил, позволяет предположить, что эти насекомые могут выделять достаточное количество метана, чтобы изменить климат планеты!
Метан, известный также как «болотный газ», образуется в результате биологических процессов на болотах, рисовых полях и в кишечниках животных, питающихся клетчаткой, таких как коровы и термиты. В нижних слоях атмосферы метан превращается в углекислый газ и озон, а в стратосфере — в водяной пар. Эти газы поглощают тепло, и их присутствие в атмосфере согревает воздух. Это явление известно как «парниковый эффект».
Если атмосфера поглотит достаточно тепла, снежные шапки гор могут частично растаять, уровень морей поднимется, и погода на всей планете резко изменится.
Парниковый эффект обычно связывают с увеличением уровня углекислого газа в атмосфере. Однако многие учёные считают, что увеличение выбросов метана также имеет большое значение. По мнению Циммермана, термиты, производство риса и рост поголовья скота являются значительным и всё увеличивающимся источником метана.
До 1979 года термиты не считались значимым источником метана, но теперь они выбрасывают в атмосферу около 150 миллионов тонн этого газа ежегодно. Об этом говорит Циммерман, изучая твёрдое, как цемент, основание термитника высотой четыре метра. Внутри него обитают два-три миллиона насекомых, а пейзаж вокруг усеян такими же кучами.
За миллионы лет термиты произвели огромное количество метана, но в последнее время его количество продолжает увеличиваться. Анализ воздуха над ледниками показывает, что ежегодное увеличение содержания метана составляет 1-2%. Это связано с вырубкой тропических лесов, на месте которых количество термитов увеличивается в 3-10 раз.
Циммерман объехал весь мир в поисках более точного ответа. Он срезал термитники, чтобы изучить их внутреннюю структуру, накрывал их пластиковыми мешками, чтобы собрать испарения, и даже использовал шприц для получения образца внутреннего воздуха. Благодаря этому он значительно расширил наши знания об этих удивительных животных.
Термиты — одни из самых успешных созданий на земле. Хотя большинство из них — слепые, бесполые и беспомощные существа, они живут в огромных количествах на всех континентах, кроме Антарктиды, в своих гнёздах, разделённых на камеры, похожие на меловые соты.
Многие виды термитов строят сложные сооружения, от твёрдых, как скала, «небоскрёбов» высотой 7-10 метров до похожих на пагоды гнёзд с нависающей крышей. Другие виды, например, обыкновенные подземные термиты, ведут настолько скрытный образ жизни, что вы можете не знать о их существовании, пока не обрушится угол вашего крыльца.
Медленное и бесшумное пожирание ими деревянных конструкций наносит больший ущерб, чем пожары — только в одних Соединённых Штатах ежегодный ущерб от них составляет 750 миллионов долларов. Однако экологическая польза от этих коллективистов превышает экономический ущерб.
«Многие люди смотрят на термитов, как на чуму», — говорит Кумар Кришна, куратор коллекции термитов в Американском музее естественной истории. — «Но из 2000 видов термитов только 10% наносит какой-либо экономический ущерб. А с другой стороны, все они приносят пользу, так как быстро перерабатывают огромное количество клетчатки, делая продукты её разложения удобоваримыми для живых растений и спасая мир от замусоривания мёртвой целлюлозой».
Секрет процветания термитов заключается в их сложной социальной системе. Работа делится между несколькими кастами, у каждой из которых есть своя форма и своя функция. По словам бельгийского писателя и философа Мориса Метерлинка, «цивилизация термитов, самая ранняя из всех цивилизаций, самая интересная, самая сложная, самая разумная и, в каком-то смысле, самая логичная и наилучшим образом приспособленная к преодолению трудностей бытия, какая когда-либо появлялась до нашей собственной цивилизации».
На вершине термитного сообщества стоят король и королева. Каждая колония начинает свою жизнь по меньшей мере с одной королевской пары, которая функционирует как машина по производству яиц. Брюшко королевы, похожее на маленькую сосиску, может иметь у некоторых видов 12 сантиметров в длину и 2,5 сантиметра в толщину, и содержит репродуктивные органы и яйца. Исследователям попадались королевы, которые клали 80 000 яиц каждый день — приблизительно по одному в секунду.
В термитнике существует строгая иерархия, где каждая каста выполняет свои функции. Рабочие, не имеющие глаз и крыльев, трудятся как слуги, рабочие и няньки, заботясь о королеве и перемещая яйца по мере их появления. Некоторые виды рабочих также занимаются приготовлением пищи, строя гнездо из грунта и частично переваренной пищи, смешанной со слюной и экскрементами. Рабочие термиты способны восстановить свой двухметровый дом, разрушенный бульдозером, за считанные часы.
Защиту колонии осуществляют солдаты, наиболее приспособленные к выполнению этой функции. Некоторые из них вооружены острыми, как бритва, клешнями, превосходящими по длине их тело. Другие солдаты — это ходячие пробки, которые своей тяжёлой головой могут перекрыть коридор, преграждая путь врагу. Некоторые действуют как камикадзе: при нападении они взрываются. Ещё одна разновидность солдат имеет голову, которая выделяет яд и обмазывает или обрызгивает им врага, позволяя им сражаться, не жертвуя своей жизнью.
Кроме того, есть претенденты на трон — каста «принцев» и «принцесс». В отличие от рабочих и солдат, эти термиты имеют глаза, зачатки крыльев и половые органы. Они играют роль дублеров на случай, если королевская пара ослабнет или умрёт. Кроме того, у них будет ещё один звёздный час. По мере приближения сезона дождей бугорки на месте крыльев превращаются в настоящие крылья, в то время как рабочие в гнезде роют тысячи узких ходов. Окрылённые «принцы» и «принцессы» собираются у выходов, их активность превращается в нетерпеливое ожидание, пока в один момент они не вырываются из гнезда толпой. Воздух над африканской саванной в это время кажется кипящим от массы порхающих термитов.
Этот массовый исход насекомых из гнезда привлекает множество птиц, соблазнённых щедрой пищей. А термиты в конце концов теряют свои крылья и начинают искать брачных партнёров. Пара зарывается в мягкую землю и выкапывает маленькую норку, в которой спариваются. Так возникает новая колония термитов.
В этом строго регламентированном кастовом мире, где функции его членов чётко разграничены, роль управляющего играет замечательная система химического контроля. В классическом эксперименте, проведённом в 1960-х годах швейцарским энтомологом Марти Лашером, вокруг королевы были установлены экраны, не позволяющие её слугам прикасаться к ней. Почти сразу же «принцессы» этой колонии начали превращаться в потенциальных королев.
Лашер пришёл к выводу, что королева управляет колонией, выделяя химические вещества, называемые феромонами. Эти вещества распространяются по гнезду её приближёнными, предотвращая любые попытки свержения королевы.
Дальнейшие исследования показали, что феромоны, по всей видимости, контролируют все аспекты жизни обитателей колонии. Они определяют, должны ли из яиц вылупиться солдаты, рабочие или королевы. Они служат своего рода указателями для слепых солдат и рабочих, направляя их по гнезду и в экспедиции за пищей.
Даже форма и структура гнезда определяются химическими сигналами. Например, было обнаружено, что влажные феромоны побуждают рабочих строить вертикальные опоры, а сухие — горизонтальные. Предполагается, что другие феромоны могут служить строительными планами, определяющими архитектуру гнезда.
Понимание этих химических инструкций может принести людям большую пользу в виде производства инсектицидов, которые будут целенаправленно и безопасно воздействовать на термитов.
Химические вещества, привлекающие подземных термитов к старым деревянным постройкам, могут принести значительную экономическую выгоду, поскольку термиты — прожорливые вредители. Их рацион разнообразен: они могут питаться трухлявой древесиной, навозом, гниющими листьями и травой. Некоторые термиты — настоящие «садовники», они выращивают в своих гнёздах съедобную для них грибковую плесень. Другие термиты питаются органическими частицами почвы, разрыхляя и обогащая её.
Как и их ближайшие родственники тараканы, термиты нуждаются в микроорганизмах для переваривания пищи. В кишечнике каждого термита обитает настоящий зоопарк из более чем 100 видов бактерий и простейших, которые помогают им переваривать клетчатку травянистых и древесных растений.
Метан — это газ, который образуется в результате анаэробного разложения клетчатки. Когда учёные попытались измерить количество метана, выделяемого термитной кучей, они обнаружили, что тефлоновый мешок, которым была накрыта куча, оказался пустым.
Это означало, что термиты не выделяют метан в атмосферу. Однако Циммерман предположил, что его коллеги ошиблись в своих измерениях. Он использовал свои инструменты и обнаружил, что газ выделяется через небольшие отверстия, которые находятся на расстоянии более 30 метров от термитника.
Это открытие подтвердило давнюю гипотезу о том, что все термитники оснащены системой кондиционирования воздуха. Из центральной камеры тёплый воздух, содержащий метан, загадочным образом направляется вниз и через пешеходные ходы выводится на поверхность земли.
Циммерман измерил объём воздухообмена в так называемых дымоходных термитниках и обнаружил, что он составляет 500 литров в минуту. Это доказывает, что насекомые выделяют метан в атмосферу.
Однако, чтобы узнать, сколько метана выделяется термитами в глобальном масштабе, необходимо знать, сколько термитов существует на Земле. Это количество неизвестно.
Циммерман использовал более сложный метод, основанный на измерении соотношения атомов углерода с различным атомным весом в термитнике и в окружающем его воздухе. Термиты оставляют свои «отпечатки пальцев», изменяя это соотношение. Исследования продолжаются.