Исследование началось с хорошо продуманных опытов в горизонтальных гипсовых садках — каждый из четырех соединенных между собой камер с общей между ними ареной. На арене муравьи получали корм. В три камеры садка Захаров помещал по одной меченой самке Формика, четвертая камера оставлялась незаселенной. Кроме самок, в каждую камеру впускалось по нескольку десятков рабочих муравьёв. Ничто не мешало им передвигаться по всему садку, заходить в любую камеру, на арену. Регулярные осмотры, проводившиеся в течение трех недель, позволили убедиться в том, что одни рабочие неотлучно находятся при своей самке (они неизменно обнаруживались в одной и той же камере), другие делят свою привязанность между двумя самками (этих рабочих заставали во время осмотров то в одной, то в другой камере, но никогда — в третьей); остальные рабочие никакого предпочтения ни одной из самок не оказывали. Различные в разных опытах численные соотношения рабочих этих групп были выверены с применением вариационной статистики. А построенные затем на основаниии этих данных простая таблица и кривые показали: каждой самке присуща определенная степень притягательной силы.
Ещё один такой же опыт продолжался в течение десяти недель. В садок были помещены самки оплодотворенные и не успевшие ещё облететься (у последних крылья были аккуратно отрезаны), а с ними рабочие муравьи. Вскоре стало ясно, что в присутствии оплодотворённых самок неоплодотворенные имеют для рабочих вдвое меньшую притягательную силу.
Тогда последовал заключительный опыт с десятью мечеными оплодотворенными самками, взятыми из одного гнезда, и сотней меченых рабочих того же вида, взятых из другого гнезда Формика. Самок выпускали на этот раз на арену попарно, рабочие же были помещены в пустую камеру, откуда могли свободно уйти.
Как только первые две самки (из числа десяти) покинули своих сестер и уединились каждая в отдельной камере, к ним сразу присоединилось несколько рабочих муравьёв из числа тех, что были в общей камере. Затем ещё одна самка перешла в третью камеру, а четвертая присоединилась к одной из двух первых (теперь в одной камере оказалось две самки и ещё в двух по одной). В камеру с рабочими муравьями были подсажены в виде подкрепления ещё четыре самки и не менее семидесяти рабочих муравьёв. В результате спустя какое-то время после разных перемещений внутри садка получилось, что в первой камере осели пять самок и с ними около полусотни рабочих, во второй — три самки и свыше двух десятков рабочих, а в третьей — одна самка и с десяток рабочих. Часть муравьёв и самок погибла. Вскоре стало ясно, что численность населения первой камеры уже достаточна для обособления её от других групп: здесь чурались чужаков и заметно ограничили проникновение новых особей, отмежевались пространственно.
Так в опыте было вызвано явление, образующее в гнезде группу самок с тяготеющими к ним рабочими.
В чём же биологический смысл, какова роль в жизни муравейника этих внутригнездовых, внутрисемейных структур? Этот вопрос встал перед исследователем и потребовал от него проведения новой серии наблюдений и экспериментов.
Они начались с изучения жизни крупного одиночного муравейника Формика поликтена с диаметром вала протяженностью 5 метров, диаметром купола около 4 метров, высотой в 1 метр. От этого внушительного по размерам и энергичного гнезда отходило 8 кормовых дорог, связывавших муравейник с территорией площадью 0,8 гектара.
Опыт начался в один из августовских дней. Первый этап исследования заключался в перерезке трёх смежных кормовых дорог. Для этой цели на расстоянии в три метра от края купола была установлена 50-метровая стеклянная стенка — сплошная баррикада высотой 15 сантиметров. Вдоль стенки на стекло были нанесены с обеих сторон 5-сантиметровые нафталинные полосы. На взгляд они были не заметны, но настолько эффективно отпугивали муравьёв, что ни один фуражир даже не делал попыток прорыть тоннель под стеклянной стенкой.
Таким образом, три дороги были перерезаны и выключены, а связи муравейника с частью питающей его территории оборваны.
Несколько дней продолжались попытки фуражиров преодолеть неожиданно выросшее ароматическое препятствие, однако они оставались безуспешными, и вскоре муравьи забросили ставшие непроходимыми дороги. И когда через месяц стеклянная стена была убрана, муравьи так и не возобновили движения по освободившимся трём дорогам.
Почему? Может быть, группы, действовавшие на трех перерезанных в августе нафталинным духом дорогах и забросившие их, переключились на работы, которые велись на остальных пяти дорогах?
Предположение казалось логичным. Оставалось его проверить. Для проверки было выбрано небольшое гнездо Формика руфа в осоковом ельнике. От муравейника, укрытого березовым и еловым строительным материалом, отходили три дороги. На двух из них А. Захаров нанес хорошо заметные — групповые — метки: одну — на 210 сборщиков пади, посещающих растущую неподалеку от гнезда ель, другую — на 180 охотников, оперирующих на участке за елью, ещё одну — на 50 охотников в зоне возле самого гнезда; итого на первой дороге было помечено 440 муравьёв, а на второй — 300 сборщиков пади с дальней ели, 120 сборщиков пади с молодой осинки вблизи гнезда и 180 охотников, действовавших в дальней зоне, прилегающей ко второй дороге. Кроме того, на куполе гнезда, на самой его вершинке, было помечено 200 рабочих. Всего 1240 обитателей гнезда получили семь групповых меток. Работа заняла весь день. В ночь на следующий день легкий заморозок не дал муравьям возможность покинуть гнездо, а на рассвете — в 4 часа утра муравейник усыпили эфиром. Все муравьи остались на тех местах, где их настигли пары эфира.
С семи утра началось послойное снятие кровли с купола. Гнездо было разбито в плане на восемь секторов, с каждого из которых убиралось по порядку по 5–7 сантиметров строительного материала. Находка каждого меченого муравья фиксировалась и регистрировалась в плане и схеме.
Уже к 8 утра стало ясно, что подавляющее число меченых муравьёв находится в секторах гнезда, прилегающих к дорогам, на которых проводилось их мечение. Все сборщики пади и охотники, получившие метку на дороге № 1, были найдены в секторах, где не было охотников и сборщиков пади с дороги № 2, и наоборот. Больше того: в одном из секторов гнезда даже удалось проследить границу, разделяющую зоны, где обитали муравьи с первой и второй дорог. И только во внутреннем конусе муравьи с обеих дорог лежали вперемешку с муравьями, получившими метку на макушке купола.
Вот тут то и следует вспомнить, что особо заманчивая и обильная пища может приводить к изменению интенсивности движения и даже направления дорог, к изменению границ, формы и площади кормовых участков и всей контролируемой муравейником территории. Очевидно именно здесь, во внутреннем конусе, и происходит скрытое от глаз перераспределение живой силы муравейника; видимо, из резервов, мобилизуемых через внутренний конус, и черпается подкрепление для массы муравьёв, которых на каком-либо участке не хватает. Если это так, а этот вопрос заслуживает специальной проверки, то дальше необходимо выяснить, как именно реализуется переориентировка рабочих фуражиров — сборщиков пади и охотников, а также, как разумнее распорядиться знаниями о месте и роли зоны внутреннего конуса при формировании отводков для искусственного расселения полезных видов Формика.
Но присмотримся внимательнее к протоколам опыта с гнездом, ввергнутым в эфирный сон. Разборка гнездовой массы показала, что в куполе не было ни одной самки, а некоторые меченые рабочие успели (не сказалось ли здесь влияние ночного заморозка?) спуститься в зимовальные камеры, расположенные гораздо глубже камер летнего гнезда… Но и здесь привязанность рабочих к своим дорогам продолжала сказываться на местонахождении усыпленных. И в зимовальных камерах фуражиры с дороги № 1 обнаружились под секторами, примыкающих к дороге № 1, а фуражиры с дороги № 2 — под секторами, связанными с дорогой № 2.