Я не стану обсуждать здесь этот вопрос во всех его подробностях, но сообщу в общих чертах заключения, к которым пришел. Только глупец может рассматривать удивительное строение сота, столь совершенно приноровленного к своему назначению, не приходя при этом в крайнее изумление. По свидетельству математиков, пчелы на практике решили трудную задачу устроить ячейки для помещения возможно большего количества меда при затрате на их устройство возможно малого количества драгоценного воска. Было также замечено, что даже для искусного рабочего, снабженного необходимыми инструментами и мерами, было бы очень трудно сделать восковые ячейки надлежащей формы, тогда как рабочие пчелы устраивают их, работая в темном улье. Можно относиться к инстинктам как угодно, но сначала кажется совершенно непонятным не только то, каким образом пчелы могут вывести все необходимые углы и стороны, но даже их способность узнавать, что все сделано правильно. Однако затруднение уже не так велико, как кажется на первый раз: я думаю, можно доказать, что вся эта прекрасная постройка возведена при помощи простых инстинктов.

На исследование этого вопроса меня натолкнул м-р Уотергауз, который показал, что форма ячейки находится в тесной зависимости от присутствия соседних ячеек, и потому высказываемый далее взгляд, быть может, следует рассматривать только как видоизменение его теории. Примем за точку отправления великий принцип последовательного развития и посмотрим, не открывает ли нам сама природа, каким образом производится ее работа. На одном конце короткого ряда мы имеем шмелей, пользующихся для сбережения меда своими старыми коконами, к которым они иногда приделывают короткие восковые трубочки, иногда же устраивают отдельные и крайне неправильно округлые восковые ячейки. На другом конце этого ряда находятся ячейки пчелы, расположенные в два ряда; каждая ячейка, как известно, представляет собой шестистороннюю призму с основанием, срезанным так, что образуется пирамида из трех ромбов. Эти ромбы имеют определенные углы, и три ромба, образующие пирамидообразное основание отдельной ячейки на одной стороне сота, входят в состав оснований трех прилежащих ячеек противоположной стороны. В этом ряде, между крайне совершенными ячейками пчел и простыми ячеями шмелей, мы имеем ячейки мексиканской Melipona domestica, тщательно описанные и зарисованные Пьером Юбером. Сама Melipona и по своему строению занимает промежуточное положение между пчелой и шмелем, но стоит ближе к последнему. Она строит довольно правильные восковые соты из цилиндрических ячеек, в которых воспитываются ее личинки, и, кроме того, несколько крупных ячеек для сохранения меда. Последние почти сферической формы, приблизительно равной величины и собраны в неправильную массу. Особенно следует обратить внимание на то обстоятельство, что такие ячейки строятся так близко друг к другу, что, если бы сферы были полными, они или пересекали бы друг друга, или прорывались бы одна в другую, чего, однако, никогда не бывает, так как в тех местах, где сферы должны бы пересекаться, пчелы устраивают между ними совершенно плоские восковые стенки. Вследствие этого каждая ячейка состоит из наружной сферической части и двух, трех или более плоских поверхностей, смотря по тому, прилегает ли ячейка к двум, трем или большему числу других ячеек. Когда одна ячейка упирается в три другие, что при приблизительно одинаковых размерах ячеек бывает по необходимости часто, три плоские поверхности, сходясь, образуют пирамиду, которая, как замечает Юбер, представляет собой грубое подобие трехстороннего пирамидального основания ячейки пчелы. Точно так же, как в случае с ячейками пчелы, три плоские поверхности одной ячейки необходимо входят в состав трех прилежащих ячеек. Очевидно, что при таком способе постройки Melipona сберегает воск и, что еще важнее, труд, потому что плоские стенки между соседними ячейками не двойной, но той же самой толщины, как наружные сферические части, и каждая плоская стенка образует часть двух ячеек.

Гнездо шмелей. Иллюстрация из энциклопедии Яна Отто «Ottů v slovni k nauč ny. Illustrovana encyklop.die obecny ch vě domosti», 1888

Размышляя над этим, я пришел к заключению, что если бы Melipona устраивала свои сферы на определенном расстоянии одна от другой, делала их одинакового размера и располагала симметрично в два ряда, то постройка была бы настолько же совершенна, как и пчелиные соты. На этом основании я написал проф. Миллеру в Кембридже, и этот геометр любовно проверил следующие соображения, сделанные на основании его указаний, и нашел, что они совершенно верны.

Опишем некоторое число равных сфер, центры которых лежат в два параллельных ряда; пустой центр каждой сферы будет на расстоянии радиуса, или радиуса (или на еще меньшем расстоянии), от центров шести окружающих сфер того же самого ряда и на том же самом расстоянии от центров прилежащих сфер другого параллельного ряда; тогда, построив плоскости пересечения сфер обоих рядов, мы получим двойной ряд шестигранных призм, соединенных пирамидальными основаниями, образованными каждое тремя ромбами; и как ромбы, так и стороны шестигранных призм, по самым тщательным измерениям, будут иметь все углы, соответственно тождественные с углами ячеек пчелиных сот. Но я знаю от проф. Уаймена, который сделал множество тщательных измерений, что аккуратность пчелиной работы весьма преувеличена, так как, какова бы ни была типичная форма ячейки, она очень редко бывает безупречна, если только это вообще бывает.

Отсюда мы можем с уверенностью заключить, что если бы явилась возможность хотя немного изменить инстинкты Melipona, вовсе не особенно удивительные в том виде, как они есть, то это насекомое возводило бы постройку столь же замечательно совершенную, как и постройка пчелы. Предположим, что Melipona имеет способность устраивать правильно сферические ячейки одинаковой величины, что даже не было бы большой неожиданностью, так как до некоторой степени она выполняет это, а многие другие насекомые устраивают совершенно цилиндрические ходы в дереве, вероятно вращаясь вокруг известной точки. Предположим также, что Melipona располагает свои ячейки правильными рядами, как она уже поступает со своими цилиндрическими ячейками; и мы должны далее предположить, в чем и заключается наибольшее затруднение, что насекомое в состоянии до некоторой степени точно судить о том, на каком расстоянии становиться от соседей-рабочих, когда несколько особей строят свои ячейки рядом; но оно уже настолько потеряло способность судить о расстоянии, что всегда описывает сферы так, что они должны пересекаться на известном протяжении, и, кроме того, соединяет точки пересечения совершенно плоскими поверхностями. Я думаю, что таким изменением инстинктов, вовсе не особенно удивительных в их простом виде, – едва ли более удивительных, чем тот, который заставляет птицу строить гнездо, – пчела и приобрела, под влиянием естественного отбора, свои неподражаемые строительные способности.

Но эту теорию можно проверить опытом. Следуя примеру м-ра Тегетмейера, я разделил два сота и вставил между ними длинную толстую прямоугольную полосу воска; пчелы начали немедленно рыть в ней маленькие круглые ямочки и по мере того, как углубляли их, вместе с тем и расширяли, пока они не стали неглубокими ямками, казавшимися на глаз частью правильных сфер с диаметром, приблизительно равным диаметру ячейки. Крайне интересно было наблюдать, когда несколько пчел начинали рыть свои ямки вблизи друг друга, начиная работать на таком расстоянии, что со временем ямки приобретали вышеуказанную ширину (т. е. приблизительно ширину обыкновенной ячейки) при глубине около ¹/₆ диаметра той сферы, часть которой они образовали; при этом края ямок пересекались и переходили один в другой. Как скоро это происходило, пчелы переставали углублять ямки и принимались за постройку плоских стенок из воска по линиям пересечения ямок; таким образом, каждая шестигранная призма устраивалась на зубчатом крае неглубокой ямки, а не на прямых краях трехгранной пирамиды, как это бывает при постройке обыкновенных ячей.

Гнездо мексиканской безжальной пчелы (мелипоны). Иллюстрация из «The Naturalist’s Library», 1835

После этого я поместил в улей вместо толстого прямоугольного куска воска тонкую узкую полосу с острым краем, окрашенную киноварью. Пчелы сейчас же принялись рыть в ней с обеих сторон маленькие ямки, одна возле другой, как и прежде; но воск был так тонок, что основания ямок противоположных сторон, если бы они были углублены в той же степени, как в предыдущем опыте, должны были прорваться навстречу друг другу. Пчелы, однако, не допустили этого и вовремя остановились с рытьем ямок, сделав в них, как скоро они были несколько углублены, плоское дно, и это плоское дно, образованное тонкой пластинкой красного воска, оставшегося непрогрызенным, насколько можно было судить на глаз, приходилось как раз на месте воображаемого пересечения углублений противоположных сторон восковой пластинки. Местами между противолежащими углублениями оставались небольшие участки, местами большие части ромбических пластинок, но от неестественных условий работа была сделана нечисто. Для того чтобы, прекращая работу в местах пересечения, получить между углублениями плоские стенки, пчелы должны были работать, выгрызая и углубляя ямки с обеих сторон красного воска почти с одинаковой скоростью.

Принимая во внимание гибкость тонкой пластинки воска, я не вижу затруднения в том, что пчелы, даже работая на обеих сторонах пластинки, могут узнать, когда они прогрызли ее до надлежащих пределов, чтобы затем остановить работу. Мне кажется, что в случае с обыкновенным сотом пчелы не всегда работают с совершенно одинаковой скоростью на обеих сторонах; по крайней мере, я замечал при основании только что начатой ячейки полуоконченные ромбы, которые были несколько вогнуты на одной стороне, где, я думаю, углубление производилось быстрее, и выпуклы – на другой, где пчелы работали медленнее. В одном весьма интересном случае я положил сот назад в улей, дав пчелам поработать над ним еще короткое время, потом снова исследовал ячейку и нашел, что ромбическая пластинка была окончена и стала совершенно плоской; принимая во внимание, что эта пластинка была крайне тонка, совершенно невозможно допустить, что пчелы сделали ее плоской, выгрызши выпуклую сторону; я подозреваю, что в таких случаях они становятся на противоположных сторонах, толкают и давят мягкий, согретый воск (что, как я испробовал, легко делается) в надлежащем месте и таким образом делают его плоским.

Из опыта с пластинкой воска, окрашенного киноварью, можно видеть, что, если бы пчелы сами выстроили себе тонкую восковую стенку, они могли бы сделать ячейки надлежащей величины, поместившись на должном расстоянии одна от другой, работая с одной и той же скоростью и стараясь устроить одинаковые сферические углубления, но не давая сферам проламываться друг в друга. Рассматривая же край строящегося сота, можно ясно видеть, что пчелы делают по окружности сота толстый ободок или валик и затем выгрызают его с противоположных сторон, всегда делая округлые углубления для каждой ячейки. Они не сразу делают трехсторонне-пирамидальное основание ячейки, а то одну, то две ромбические пластинки, смотря по тому, одна или две из них приходятся на самом краю строящегося сота, и никогда не оканчивают верхних краев ромбических пластинок, прежде чем начнется устройство призматических стенок. Некоторые из этих наблюдений отличаются от наблюдений заслуженно прославленного Юбера-старшего, но я убежден в их точности и, если бы позволило место, мог бы доказать, что они согласуются с моей теорией.

Утверждение Юбера, что самая первая ячейка роется в небольшой пластинке воска с параллельными сторонами, насколько я могу судить, не совершенно верно; начало сота всегда представлено восковым колпачком; но я не стану входить здесь в подробности. Мы видели, какую важную роль в устройстве ячеек играет производство углублений; но было бы большой ошибкой предполагать, что пчелы не могут производить постройки на неровном краю сота надлежащим образом, т. е. устраивая перегородки по плоскостям пересечения соседних сфер. У меня есть несколько образчиков, несомненно доказывающих, что пчелы могут работать таким образом. Даже в грубо сделанном восковом ободке или восковой стенке строящегося сота иногда можно видеть сгибы, по положению соответствующие плоскостям основных ромбических пластинок будущих ячеек. Но постройка в толстом восковом валике во всяком случае заканчивается при помощи широко практикуемого выгрызания воска с той и другой сторон. Выбранный пчелами способ достройки весьма любопытен: они всегда устраивают первую стенку в ее грубом виде в 10–20 раз толще, нежели крайне тонкая, совершенно готовая стенка ячейки, которая в конце концов останется от нее. Производство такой работы нам станет понятно, если мы предположим, что каменщики сначала делают толстую стену из цемента, а затем начинают обивать ее с обеих сторон у основания, пока в середине не останется очень тонкая ровная стенка. При этом каменщики постоянно собирают обитый цемент и прибавляют новый на верхнем краю стены. Таким образом, перед нами будет тонкая стенка, постепенно растущая в вышину, но всегда увенчанная гигантским карнизом. Так как все ячейки, как только что начатые, так и совершенно оконченные, покрыты большой массой воска, пчелы могут собираться в кучки и ползать по соту, не боясь повредить тонких стенок призм. Эти стенки, согласно вычислению, любезно сделанному для меня проф. Миллером, весьма колеблются по своей толщине; в среднем из 12 измерений, сделанных вблизи края сота, их толщина здесь ¹/₃₅₂ дюйма, тогда как основные ромбоидальные пластинки толще почти в отношении трех к двум и имеют среднюю толщину, взятую из 21 измерения, около ¹/₂₂₉ дюйма. Благодаря своеобразному способу постройки прочность сота постоянно поддерживается при соблюдении крайней степени экономии в воске.

На первый взгляд кажется, что трудность понимания того, как строятся ячейки, только увеличивается от количества пчел, участвующих в постройке; пчела, поработав короткое время над одной ячейкой, переходит на другую, так что, как говорит Юбер, десятки особей работают даже над началом первой ячейки. Мне удалось на практике доказать это, покрывая края стенок единственной призматической ячейки или наружные края воскового ободка строящегося сота очень тонким слоем красного воска; в таком случае я неизменно находил, что эта окраска весьма равномерно распределялась пчелами по всему соту, так равномерно, как художник мог бы это сделать кистью: частицы покрашенного воска брались с тех мест, где они были нанесены и помещались по краям всех строящихся ячеек. Вся работа сооружения представляется своего рода равновесием, соблюдаемым многими пчелами; они все инстинктивно становятся на равных расстояниях друг от друга, стараются сделать одинаковые сферы и, либо надстраивая, либо оставляя невыгрызенными, устраивают плоскости пересечения между сферами. Поистине любопытно было наблюдать, как в затруднительных случаях, например при встрече двух сотов под тем или другим углом, пчелы должны были по нескольку раз разрушать и самым различным образом перестраивать одну и ту же ячейку, иногда возвращаясь к той ее форме, которая сначала ими была забракована.

Когда у пчел есть место, где они могут поместиться надлежащим образом для работы, например кусок дерева прямо под серединой строящегося вниз сота, так что сот должен быть выстроен с одной стороны этого куска, в таком случае пчелы могут заложить основание одной стенки новой ячеи именно там, где нужно, и за пределами других оконченных ячей. Достаточно, чтобы пчелы могли занять необходимое положение как относительно друг друга, так и относительно стенок последних оконченных ячеек, и тогда, описывая воображаемые сферы, они могут строить промежуточные между двумя соседними сферами стенки; но, сколько мне довелось наблюдать, они никогда не выгрызают и не заканчивают углов ячейки, пока не выстроена бо́льшая часть как этой, так и соседних ячеек. Эта способность пчел закладывать при известных условиях перегородки в их первоначальном виде на надлежащих местах между двумя только что начатыми ячейками очень важна, так как основана на факте, который на первый взгляд кажется гибельным для предыдущей теории, а именно присутствие на наружном крае осиного сота иногда совершенно шестигранных ячеек; но я не могу здесь останавливаться на этом вопросе. Равным образом я не вижу большого затруднения и в том, что одиночное насекомое (например, оса-матка) устраивает шестисторонние ячейки, если оно работало попеременно, то внутри, то снаружи двух или трех одновременно начатых ячеек, постоянно находясь на определенном относительном расстоянии от частей ячеек, только что начатых, описывая сферы или цилиндры и выстраивая промежуточные плоскости.

Так как естественный отбор действует накоплением слабых изменений строения или инстинктов, полезных особи при условиях ее существования, то мы имеем полное основание спросить, в чем заключалась для предков пчелы выгода от длинного ряда последовательных изменений строительного инстинкта, приведших к ее настоящему совершенному способу строения? Я думаю, что ответить на это не трудно: ячейки, построенные как ячейки пчел или ос, выигрывали в прочности и вместе с тем, с одной стороны, сохраняли много труда и места, с другой – материала, из которого были построены. Что касается образования воска, то мы знаем, что пчелы часто очень нуждаются в достаточном количестве нектара, и м-р Тегетмейер сообщает мне, что, как опытом доказано, улей употребляет от 12 до 15 фунтов сухого сахара для выделения одного фунта воска; отсюда следует, что для выделения воска, необходимого на постройку сотов в улье, пчелы должны собрать и потребить огромное количество жидкого нектара. Кроме того, во время процесса выделения воска многие пчелы должны оставаться бездеятельными на много дней. Для поддержания большого количества пчел в течение зимы необходим большой запас меда, а как известно, обеспечение существования улья зависит преимущественно от большого числа сохраняемых пчел. Отсюда сбережение воска путем усиленного сбережения меда, а также времени, затраченного на собирание меда, должно представлять собой существенный элемент преуспеяния всякой пчелиной семьи. Конечно, преуспеяние вида может зависеть от числа его врагов, даравитов и совершенно особых причин и в таком смысле не зависеть от количества меда, которое может быть собрано пчелами. Но допустим, что последнее обстоятельство определяет, как, вероятно, часто и определяло на самом деле, может ли пчела, близкая к нашему шмелю, существовать в какой-нибудь стране в большом количестве; допустим далее, что общество существовало в течение зимы и, следовательно, нуждалось в запасе меда; в таком случае не может быть сомнения, что для нашего воображаемого шмеля было выгодно такое изменение в его инстинктах, которое было направлено на устройство восковых ячеек настолько близко, чтобы они несколько пересекались, – потому что даже стенка, общая двум рядом лежащим ячейкам, сможет сохранить некоторое количество и труда, и воска. На этом основании для наших шмелей было бы все более и более выгодно, если бы они делали свои ячейки правильнее, ближе друг к другу и собирали их в массы, подобно ячейкам Melipona; в таком случае большая часть ограничивающей поверхности каждой ячейки служила бы вместе с тем для ограничения соседних ячеек и тем самым сохранялось бы много труда и воска. Но затем, на том же основании, для Melipona было бы выгодно устраивать ячейки ближе друг к другу и вообще правильнее, нежели она делает теперь, потому что в таком случае, как мы видели, сферические поверхности могли бы совсем исчезнуть, уступив место плоским поверхностям, и Melipona могла бы выстроить настолько же совершенный сот, как тот, который строит наша пчела. Далее этой степени совершенства в архитектуре естественный отбор не мог вести, потому что соты пчелы, как мы видели, абсолютно совершенны с точки зрения экономии труда и воска.

Гнездо бумажной осы. Иллюстрация из «The Naturalist’s Library», 1835

Таким образом, как я думаю, самый удивительный из всех известных инстинктов, строительный инстинкт пчелы, может быть объяснен действием естественного отбора, который воспользовался преимуществами многочисленных, последовательных и слабых изменений простых инстинктов и мало-помалу привел пчел к тому, чтобы все более и более совершенно очерчивать равные сферы на известном расстоянии друг от друга, располагая их в два ряда, и как выстраивать восковые стенки, так и углублять воск по плоскостям пересечения сфер. Пчелы, конечно, не более знают то, что они выводят сферы на определенном расстоянии одна от другой, чем то, каковы углы шестигранных призм и их основных ромбов; так как обстоятельства, вызвавшие естественный отбор, заключаются в построении для личинок ячеек, которые, при возможно большей экономии труда и воска, были бы достаточной прочности, необходимой величины и формы, то тот рой, который устраивает наилучшие ячейки с наименьшей затратой труда и теряет наименьшее количество меда за выделение воска, имеет наибольший успех и передает свои вновь приобретенные инстинкты бережливости новым роям, которые, в свою очередь, имеют наилучшие шансы на успех в борьбе за существование.