Насекомое, способное изменить климат планеты, – термит1

На каждого жителя нашей планеты приходится полтонны термитов – такое громадное количество этих насекомых может привести к изменению климата во всем мире. Такую парадоксальную версию выдвинул Патрик Циммерман, специалист по химии атмосферы, сотрудник Национального центра атмосферных исследований в городе Боулдер, штат Колорадо, США.

Циммерман, изучавший газовые выделения термитов в Африке и Америке с помощью передвижной химической лаборатории, пришел к выводу, что эти маленькие по величине существа могут влиять на экосистему всей планеты, выделяя огромное количество метана.

Метан содержится в составе природного газа, выделяется в угольных шахтах, образуется в результате разложения растительных остатков, идущего без доступа кислорода на болотах и рисовых полях (поэтому его еще называют «болотным газом»), а также в кишечниках животных, питающихся клетчаткой, как, например, коровы и термиты.

Метан, согласно Киотскому протоколу, наряду с углекислым газом официально признан «парниковым» газом, поглощающим инфракрасные лучи. Разогрев атмосферы из‑за присутствия этих газов получил название «парникового» эффекта. Если средняя температура атмосферы будет расти, ледники могут частично растаять, уровень морей поднимется, и погода на всем земном шаре изменится.

Необходимо отметить, что с такой точкой зрения согласны далеко не все ученые. Некоторые исследователи (докт. техн. наук В. Пономарь) даже называют углекислый газ «антипарниковым» газом, приводя довольно убедительные доводы, а наблюдаемый разогрев атмосферы объясняют беспрепятственным прохождением ультрафиолетовых лучей в атмосферу через «озоновые дыры». В любом случае, вопрос до конца не изучен, и роль метана пока не опровергается.

Но вернемся к термитам.

До 1979 года термиты даже не входили в список хорошо известных источников метана, а сейчас они, по данным Циммермана, выбрасывают в атмосферу около 150 млн т этого газа ежегодно. В последнее время выбросы еще больше выросли. Анализ воздуха над ледниками показывает, что ежегодное увеличение содержания атмосферного метана составляет 1–2 процента. Возможно, это связано с вырубкой тропических лесов, на месте которых количество термитов увеличивается в 3–10 раз, хотя не исключены и другие источники.

В каждом термитнике высотой до 10–15 м живут 2–3 млн насекомых, а тропические пейзажи зачастую пестрят такими термитными кучами.

Термиты принадлежат к наиболее многочисленным созданиям на Земле. Хотя большинство из них – существа слепые, бесполые и беспомощные, они в фантастических количествах живут на всех континентах, исключая Антарктиду, прячась в своих гнездах, разделенных на камеры. Многие их виды строят сложные сооружения. Другие виды, например, обыкновенные подземные термиты, ведут такой скрытый образ жизни, что жители теплых стран зачастую не подозревают об их соседстве, пока не обрушится какая‑нибудь постройка.

Медленное, бесшумное пожирание ими деревянных строений наносит больший урон, чем пожары. Только в одних Соединенных Штатах ежегодный ущерб от них составляет 750 млн долларов. Однако экологическая польза от этих насекомых 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 их видов только 10 % причиняет какой‑либо экономический ущерб. А с другой стороны, все они приносят пользу, так как очень быстро перерабатывают громадное количество клетчатки, делая продукты ее разложения удобоваримыми для живых растений и спасая мир от замусоривания мертвой целлюлозой».

Секрет процветания термитов заключается в устройстве их сложной социальной системы. Работа делится между несколькими кастами, у каждой из которых имеется 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 см в длину и 2,5 см в толщину; содержимое его – репродуктивные органы и яйца. Исследователям попадались королевы, которые клали 80 000 яиц каждый день – приблизительно по одному в секунду.

Трон поддерживает рабочая каста. Будучи слепыми и бескрылыми, эти термиты трудятся как слуги, рабочие и няньки, занимаясь кормлением королевы и транспортировкой яиц по мере их появления. У некоторых видов рабочие занимаются также добыванием пищи и строительством гнезда из грунта и частично переваренной пищи, смешанных со слюной и экскрементами. Рабочие термиты способны восстановить снесенный бульдозером свой двухметровый дом в считанные часы.

Защитой колонии занимаются солдаты – наиболее приспособленная к выполнению своей функции каста. Некоторые из этих защитников вооружены острыми клещами, по длине превосходящими их тело. Другие солдаты – это ходячие пробки, которые своей тяжелой головой могут закрыть коридор, преграждая дорогу чужаку. Некоторые действуют как камикадзе: при нападении они взрываются. Еще одна разновидность солдат снабжена головой, которая выделяет яд и обмазывает или обрызгивает им врага, позволяя сражаться, не жертвуя при этом своей жизнью.

Имеются также претенденты на трон – «принцы» и «принцессы». В отличие от рабочих и солдат, эти термиты имеют глаза, зачатки крыльев и половые органы. Их держат на случай, если королевская пара ослабнет или умрет. Кроме этой возможности, у них будет еще один звездный час. По мере приближения сезона дождей бугорки на месте крыльев превращаются в настоящие крылья, а рабочие роют в гнезде тысячи узких выходных щелей. Окрыленные «принцы» и «принцессы» собираются у выходов, и в один как будто бы волшебный момент они вырываются из гнезда всей массой. Воздух над африканской саванной в это время кажется кипящим от массы порхающих термитов.

Этот массовый исход насекомых из гнезда привлекает множество птиц, соблазненных щедрой поживой. А термиты в конце концов теряют свои крылья и начинают искать брачных партнеров. Парочка выкапывает маленькую норку в земле, в которой и начинает размножаться. Гак возникает новая колония термитов.

В этом строго регламентированном кастовом мире, с четко разграниченными функциями его членов роль управляющего играет замечательная система химического контроля. В классическом эксперименте, поставленном в 1960‑х годах швейцарским энтомологом Марти Лашером, вокруг королевы были поставлены экраны, не позволявшие ее слугам прикасаться к ней. Почти сразу же «принцессы» этой колонии начали превращаться в потенциальных королев. Из этого Лашер сделал вывод, что королева правит главным образом посредством выделения химических веществ, называемых феромонами. Эти вещества разносятся по гнезду приближенными королевы, пресекая всякие попытки ее свержения.

Последующие опыты показали, что феромоны контролируют, по всей вероятности, все стороны жизни колонии. Они диктуют, должны ли из яиц появиться солдаты, рабочие или королевы. Они служат указателями уличного движения для слепых солдат и рабочих, водя их по гнезду и в экспедиции за кормом.

Даже форма и сложная структура гнезда определяются химическими сигналами. Так, было обнаружено, что влажные феромоны побуждают рабочих строить вертикальные опоры, а сухие заставляют их вести горизонтальное строительство.

Изучение этих химических регуляторов может дать людям большие выгоды в виде производства инсектицидов, адресно направленных и безопасных.

Термиты – прожорливые едоки. Меню их довольно разнообразно, они могут поедать трухлявое дерево, навоз, гниющие листья и траву. Некоторые термиты настоящие «садовники» – они разводят в своих гнездах съедобную для них грибковую плесень. Другие поедают органические частицы почвы, таким образом разрыхляя и обогащая ее.

Как и ближайшие их родственники тараканы, термиты для переваривания съеденной пищи нуждаются в микроорганизмах. Настоящий зоопарк из 100 видов различных бактерий и простейших одноклеточных живет в кишечнике каждого термита, помогая ему переваривать клетчатку травянистых и древесных растений.

Газ метан – обязательный побочный продукт анаэробного (бескислородного) разложения клетчатки. Но когда ученые попытались измерить объем метана, выделяемого термитной кучей, пластиковый мешок, которым накрыли эту кучу, оказался пустым.

Для оппонентов Циммермана это означало, что термиты не выделяют метан в атмосферу. Но Циммерман пришел к выводу, что его коллеги не там искали. Используя свои инструменты, он установил, что газ выделяется из небольших отверстий, шириной с карандаш, через которые выходят термиты, отправляющиеся за кормом, и которые находятся на расстоянии более 30 м от термитника. Это открытие подтвердило давнее предположение, что все термитники оборудованы воздушным кондиционированием. Циммерман измерил объем воздухообмена в так называемых дымоходных термитниках и с удивлением обнаружил, что он составляет 500 литров в минуту!

Достаточно ли метана, выделяемого термитами, для изменения климата Земли? Ответить на этот вопрос можно только в ходе масштабных комплексных исследований.