В северной части Байкала, на Ушканьих островах, которые по плотности муравьиного населения, похоже, не имеют себе равных у нас, среди тысяч гнёзд близ уреза воды встречаются муравейники, сложенные не из растительных остатков, а сплошь из мелкого гравия — подлинно каменные пирамиды! И они не рассыпаются.
Видимо, муравьи не просто сваливают свой строительный материал в кучу, а как-то скрепляют его. Во всяком случае, часто похоже, что какой-нибудь холмик из земляной трухи и растительного хлама только и ждал ливня, который бы его ещё надёжнее спаял. После дождя сооружение приобретает новый запас прочности, а внутри сохраняет присущий гнезду режим влажности.
Зимой муравьи уходят от холодов поглубже в непромерзающие слои почвы, и кровля гнезда, а также скрывающаяся под ним земляная губка отчасти теряют форму, оседают, сминаются. Но как только солнце начнёт подниматься повыше, растапливая снег на тёмных куполах, муравьи выходят из подземного морозоубежища к прогреваемой солнцем макушке, образуя поначалу совсем узкий, но высокий столб вновь обживаемого гнезда. Отсюда, изнутри, ведутся его восстановление и ремонт: муравьи убирают труху, которой забиты камеры губки; приводят в порядок свод, собранный из более крупных частиц; перекрывают самый купол.
За лето молодые небольшие гнёзда заметно вырастают. Но и в крупных, достигших уже предельного объёма сооружениях строительные работы не прекращаются. В чём они состоят?
Первый ответ на этот вопрос был получен, когда исследователи догадались пометить хвоинки самого верхнего слоя кровли хорошо сохраняющимся красным лаком. Уже назавтра число красных хвоинок на поверхности купола сократилось, на третий день их было совсем мало, — куда они только могли исчезать? — на четвёртый не осталось ни одной. Купол, как до начала опыта, покрывала обычная сухая бурая хвоя, по-прежнему ровно и аккуратно уложенная, причёсанная.
Примерно через 100 часов — на пятый день после начала исследования — хвоинки самого верхнего слоя снова были покрашены, на этот раз зелёным лаком. Картина повторилась: на четвёртый день все они пропали, и купол опять оказался покрыт бурой хвоей.
Тогда в ход пошёл синий лак, а ещё через четыре дня — блестящий чёрный лак, потом — белила, потом лак ярко-жёлтый… Тут, однако, обнаружилось нечто новое. Со второго дня на меченой жёлтым кровле стали появляться — и чем дальше, тем больше — красные хвоинки, а на четвёртый день весь купол покрылся хвоей, меченной лаком, который был применён в опыте первым. Теперь кровлю купола ничем не красили, но она каждые четыре дня менялась, делаясь то зелёной, то синей, то чёрной, то белой, то жёлтой.
Тогда на одном из участков купола аккуратно разобрали верхний слой гнездового укрытия и обнаружили там лежащие один на другом в уже известном нам порядке слои — синий, чёрный, белый, жёлтый, красный.
Так стало известно, что муравьи постоянно перебирают, перекладывают хвоинки кровли, разбавляют их новыми, доставленными извне, и в то же время постепенно уносят сверху вглубь, слой за слоем открывая солнцу и ветру нижележащие.
Понятно, почему весь пласт хвои на куполе устойчив против гнили и не плесневеет, понятно также, почему слабые семьи не остаются в больших гнёздах, покидают их: им не под силу поддерживать здесь порядок.
А ведь от кровли купола зависит многое и в недрах гнезда — в первую очередь его тепловые свойства. Всего нагляднее это можно видеть в смоляных гнёздах. Такие гнёзда не редкость в хвойных лесах, а на Ушканьих островах лиственничная смола комками, иной раз даже с ноготь величиной, постоянно встречается в муравейниках среди строительного материала. Летом смола плавится, скрепляя массу купола, которая становится как бы цельной, литой. Термопары, установленные в муравейниках, показали, что под куполом внутри любого гнезда температура может быть и на 5 и на 10 градусов выше наружной.
Но откуда в таком случае берётся тепло? Гнёзда Формика не обогреваются изнутри гниющими в земле сырыми растительными остатками, как гнёзда листорезов. В муравейники Формика тепло доставляется… самими муравьями.
Как мы знаем, семья на время холодов спускается иногда довольно глубоко, в непромерзающие горизонты. Здесь она зимует, сбившись в гроздья клуба, облегающего не червящих в эти месяцы самок. Сверху над клубом копошится небольшая часть особо чутких к температурным колебаниям муравьёв. Это, так сказать, тепловые разведчики, щупальца семьи. С похолоданием они отступают последними и не растворяются в общей массе дремлющего клуба, а продолжают бодрствовать. Возможно, эти муравьи накопили в себе за лето особенно большой запас жирового тела.
Едва холода спадают, разведчики устремляются вверх, в прогреваемую солнцем зону. Проникнув в успевшую подсохнуть макушку купола — с неё снег стаивает в первую очередь, — разведчики будят муравьёв клуба. Внутри охолодевшего, осевшего, за зиму гнезда быстро возникает живой воскресший столб. По восстановленным ходам внутри него масса проснувшихся муравьёв раньше или позже поднимается из клуба до самого верха, выходит на тёмные, прогретые склоны и здесь в несколько слоёв кишит в жарком тепле солнечных лучей.
Когда родились первые догадки о смысле и содержании этого массового муравьиного ныряния в тепло, купания в лучах, они показались неправдоподобными, невероятными, смехотворными. И всё же новые и новые наблюдения и измерения подтверждали их справедливость. Температура тёмной кровли на солнечном склоне в солнечный весенний день уже с утра близка к 30 градусам, в полдень она доходит нередко и до 40. Каждый из тысяч шевелящихся здесь муравьёв быстро — за 10-20 минут — нагревается и, едва температура тела поднимется до некоего уровня, спешит укрыться в глубь гнезда, где так же быстро охлаждается. Остыв, муравей возвращается на кровлю, под неиссякающий солнечный поток.
Температура муравья, выходящего из глубины на купол, на 10-15 градусов ниже температуры тех, которые убегают в гнездо. Теперь остаётся определить, каков объём воздуха внутри гнезда, какова масса гнездового материала, каков объём тела одного муравья, сколько раз в течение светового дня успеет он выйти на поверхность. и, разогревшись, нырнуть в холод внутренней части гнезда, и мы сможем сказать, сколько тепла внесёт в гнездо каждая сотня тысяч муравьёв-теплоносов.
Попробуем подставить под перечисленные условия такие показатели: самый крупный муравей весит не более полутора десятков миллиграммов; вся живая масса купающихся в солнце теплоносов, учитывая многократность их возвращения в гнездо, может составить и 60 килограммов; ныряя под купол при температуре тела в 30 градусов, эти муравьи способны приносить с собой сотни калорий, ощутимо повышая температуру двух кубических метров воздуха и двух килограммов пористого земляного материала гнезда.
Набежавшее облачко не прогонит муравьёв с купола, не всякий дождь спугнёт их. Теплоносы стойко несут свою службу. Это неожиданное и вместе простое приспособление позволяет муравьиному гнезду так рано просыпаться весной и быстро возвращаться к жизни.
К сказанному следует добавить, что, конечно, гнездо нагревается и непосредственно падающими на купол лучами. Недаром скат гнездовой кровли, обращённый к солнцу, как правило, более пологий, длинный.
Если гнездо — обиталище многочисленной семьи лесных муравьёв — поместить под обширный светонепроницаемый короб-укрытие, а внутри этого короба подвесить на подвижных шнурах несколько инфракрасных ламп, то в зависимости от количества включённых источников инфракрасного света, в зависимости от того, насколько низко они и с какой стороны опущены, или, наоборот, насколько высоко подняты, как долго в течение суток включены, муравьи перестраивают форму купола: делают его более плоским или более крутым, укорачивают один склон, удлиняют и делают более пологим другой. Всё определяется количеством тепла, падающим на разные участки поверхности гнездовой кровли.
Пока муравейник ещё не прогрет, он накапливает тепло сквозь плотную кровлю; если же он начинает перегреваться, обитатели гнезда изнутри открывают имеющиеся в куполе вентиляционные отверстия. Число таких отверстий, их размещение, диаметр и глубина вентиляционных галерей — всё имеет здесь значение. Как только теплоотдача становится чрезмерной и гнездо остывает, строители заделывают часть отверстий, укорачивают вентиляционные ходы, и воздухообмен с наружной средой сокращается. В гнезде восстанавливается определённый температурный оптимум.