Заброшенная колода
Пчела — это нечто удивительно красивое. Самое искусное — это навигационная система с кучей датчиков на входе. Если пчелу положить в новый дом, она через некоторое время вылетит и начнёт писать координаты места. Отлетит на несколько метров и начнёт характерный танец. Пасечники после перемещения улья подкладывают пчёлам специальные ветки, чтобы они не сразу вылетали и терялись, а выползали на них и успели офигеть. А потом начали перекалибровку.
Как довольно быстро выяснилось в СССР, участки около высоковольтных ЛЭП пчёлы не собирают. Собственно, у них как-то отключается навигация из-за электромагнитных помех.
Что ещё хуже, помехи сотовых сетей нарушают пищевую мобилизацию пчёл. Предположительно, это работает так: пчела вылетает из улья за предел запаховой навигации и за предел запомненной области (больше, чем на 5 километров), а потом не может вернуться, используя сенсор поляризации и криптохромный сигнал.
Всё началось с заброшенной колоды в Екатеринбурге, когда мы вместо похода в гости к журналистам по поводу магазина поехали в лес. Вот с этой, что на картинке выше.
Что за колода?
Колода — дом для пчёл. В отличие от борти, она делается не внутри дерева, а из другого дерева и снаружи. Вешается часто на хвойные деревья, потому что так к ней не подползут злобные паразиты. Хвойные деревья и паразиты совместимы слабее, чем лиственные деревья и паразиты. Сбоку у колоды длинная вертикальная прорезь для пчёл и доставания ламели сот (пчёлы строят их в такой форме).
Бортник делает десятки таких колод и развешивает по лесу там, где много цветов. Потом с интересом приманивает пчёл, чтобы они поселились в новом домике. Иногда на характерное жужжание приходит куница и аккуратно выжирает как пылесос всё внутри. Реже колоду находит мишка, но он аккуратно не умеет от слова совсем. Как правило, у него морда внутрь не пролазит, поэтому он роняет колоду на землю. И, судя по следам, впадает в прострацию. Собственно, он неистово пытается достать мёд, который вот уже-уже, но ещё не совсем. Поэтому колода оказывается разорванной почти пополам, а поляна приобретает следы серьёзных разрушений. Ещё неопытный мишка может так раскопать осиное гнездо в земле и недоумённо уйти. Но раздербанивший колоду обычно счастлив: серьёзные энергозатраты с лихвой компенсируются мёдом.
Одна колода даёт 30-40 килограммов мёда, и ещё до него надо дойти и донести всё до деревни. Улей в деревне даёт около 100 килограмм. Если пчёл докармливать сахаром — до 300 килограмм, но от мёда мало что остаётся. Поэтому мёд из бортей и колод обычно дальше деревни и родственников деревенских жителей доходит редко.
Эта колода висит в парке «Оленьи ручьи» в Екатеринбурге. А парк этот характерен тем, что там нет линий электропередач и почти не ловит сотовая связь. И вот мы слышим интересный факт: в деревне сотовая связь уже начала мешать пчеловодству. А колоды нормально работают. Если не считать этой вот, её не очень рассчитали по цветам в округе — слишком много чемерицы, похоже.
Ну и нормальный человек тут бы поохал и ушёл бы домой. А у меня, как у бывшего связиста, возник странный вопрос: какого хрена пчела не дружит с частотами 900 и 1900 Мгц? Что в во входном каскаде пчелы понаворочено такого?
Сразу скажу — я не пасечник, но нашёл пару пасечников. Пасечники, которых я нашёл, не связисты и не инженеры, поэтому дальше я опираюсь на исследования. И могу ошибаться только в путь. Поправьте меня, если я где-то накосячил, пожалуйста.
Коллапс пчелиных семей (CCD, colony collapse disorder)
Картина: открываете вы улей, а там почти не осталось рабочих пчёл. Матка и обслуживающий персонал сидят без поставок еды. Мёртвых пчёл нигде нет. Где рабочие — непонятно. В 2005 году это принесло примерно 200 миллионов долларов убытка — семьи просто погибали, а аграрии не получали мёд. В 2006 году феномен (уже известный) получил название — собственно, CCD. За шесть лет было потеряно 10 долбанных миллионов(!) ульев.
Но не спешите обвинять совсем уж современные технологии. Первое единичное проявление CCD датируется аж 1869 годом. Современная массовая волна началась примерно в 2004. И это прям волна-волна.
Начали расследование. Сезонных причин для покидания семьёй улья нет. На нападения с ограблением от других пчёл тоже ничего не указывает. По итогам пришли к выводу, что такой эффект может оказать целый набор факторов: антибиотики, пестициды, иммунодефициты и заражение грибком и ещё ряд версий. Ни один из этих факторов не действует по отдельности. Потом начали проверять воздействие на пчёл частот 1900 МГц, и пришли к выводу, что им плевать. Более поздние исследования интереснее. При воздействии ЭМИ от обычного телефона на частоте 900 МГц пчёлы полностью раскалбировываются за 10 дней.
К концу 10 дня ни одна из них не может вернуться в улей. Вот говорящая таблица из этого исследования:
И вот ещё:
«Специалисты из университета Пенджаба помещали в пчелиные семьи на 10 мин телефоны, работавшие на частоте 900 МГц. В результате рабочие особи покинули семьи, а яйценоскость облученных маток снизилась в 3,5 раза по сравнению с контрольными — Рыбочкин А.Ф. Воздействие электромагнитных излучений и электрических полей на живые организмы / Инновации в пчеловодстве. — Рыбное, 2009.»
Ещё исследование.
В общем, что-то в пчеле от ЭМИ ломается. Следующий логичный вопрос — как же так, а чего пчела не возвращается по памяти?
Навигация пчелы
Пчела довольно хорошо видит, особенно в ультрафиолете. Ей это нужно для поиска цветов. Можно предположить, что ей достаточно примерно выйти на место, где стоит улей, чтобы залететь в него, пользуясь обычными визуальными ориентирами.
И ещё у пчелы есть древний викингский компас, который помогает определять поляризацию света. Это значит, что она благодаря своим хитрым фасетчатым глазкам может увидеть солнце даже когда оно за тучами. Точнее, она видит поляризованные участки неба и строит прогноз по ним. Это проверялось — при определённых перекрытиях облаками, пчёлы теряются, поскольку не могут отличить перед от зада. Похожий принцип использовали в СССР для решения задач аэрофотосъёмки. dzavalishin осенью рассказывал на одной попойке, как устроен синхронизатор скорости движения плёнки на самолёте. Там щель, которая по принципу сканера (только наоборот) рисует на ленте плёнки то, что внизу. Задача — с точностью около 85% попасть в скорость самолёта, чтобы соблюсти резкость. У вас оптическая мышь решает эту задачу дома. Сначала делали парусами на разматывающем устройстве и специальным воздухозаборником. Потом инженеры придумали как с помощью одного фоторезистора сделать как надо. Положили под него решётку и стали снимать спектр — если его очень правильно обрезать (что тоже делалось на транзисторах), то можно получить скорость.
Вот один из показательных опытов:
Муравей способен отойти от гнезда на расстояние более 100 метров и вернуться к нему обратно с точность до 1 метра, т.е. с ошибкой менее 1 %… Первая мысль — может быть, это феромоны или химические сигналы. Однако они не используются и в любом случае были бы бесполезны при очень высокой (до 45° С) температуре в пустыне. … Муравьи были способны найти обратный путь, видя всего лишь небольшую часть неба. Чтобы исключить солнце и все другие ориентиры, экспериментатор следовал за муравьем с небольшой камерой, держа ее отверстие (через которое было видно небо) точно над муравьем. В отверстие помешались специальные фильтры для выбора направления, длины волны и угла поляризации солнечного света, воспринимаемого муравьем. Даже без солнца, отличительных деталей ландшафта и запахов, муравей, видя только небо, направлялся прямо к гнезду.
Пчела сложнее блока транзисторов. Но она решает другую более сложную задачу, и чтобы использовать этот механизм компаса, пчеле где-то надо взять поправку на угол солнца к горизонту. Она же не телепортируется, а тратит время на полёт до еды, а потом идёт назад — а солнце уже под другим углом. То есть пчеле надо знать время, чтобы понимать, где солнце должно находиться. Нужен какой-то генератор хронирующих импульсов. В пчеле такого не нашли.
Теперь снова идём к народному опыту. Интересно, что бортники издревле хранят секреты взлома пчёл. Например, они знают, что если пчёлам поставить около улья блюдо с сахарным сиропом и добавить туда водки, они нажрутся. Ровно до того градуса, когда офигеют настолько, что пойдут толпой громить чужой улей и грабить из него мёд. Так вот, недобросовестный пасечник может так сделать и получить мёд со всех соседних ульев. Соответственно, специалисты по защите ульев держат под рукой муку для битвы хакеров: надо обсыпать нападающих пчёл и всей деревней идти смотреть, у кого пчёлы белые. Дальше их владельцу сильно вламывают для восстановления баланса.
Но нам важно не это. Нам важны другие части опыта этих хакеров. Что, например, если улей сдвинуть, а на его старое место поставить приёмную раму с пакетом, можно собрать прилетевших насекомых в пакет. Если на место старого доброго улья поставить улей с ослабшей семьёй, то вернувшиеся рабочие пополняет его население. И самый крутой хак пчелы: если улей сдвинуть в сторону, а симметрично ему поставить второй такой же улей (чтобы перегородка была по месту входа в старый), то вернувшиеся пчёлы поделятся примерно пополам.
С другой стороны, разноцветные ульи на пасеке (где ульев много в одном месте) помогают пчёлам находить свой.
Также из опытов стало известно, что пчёлы запоминают местность примерно на 5 километров вокруг улья. И ещё могут заходить на посадку по приводам, то есть, простите, по запаху. Им это нужно, чтобы делать вкусный мёд.
Ещё где-то в пчеле установлен акселерометр, который вместе с превращается в инерционный компас. Это стало известно из опыта с дозагрузкой пчёл маленькими грузиками: они неверно рассчитывали обратный путь.
Теперь ещё интереснее. Пчёлы умеют использовать обработку зрительного потока, чтобы измерять расстояние. По скорости движения предметов относительно фасеток они определяют дистанцию. Потом они сообщают эти сведения с помощью специальных танцев другим пчёлам.
«Поместив летящих в поисках пищи пчел в узкие туннели, где создавался более высокий зрительный поток, воспринимаемый пчёлами как полет на большее расстояние. Затем участвующие в эксперименте пчелы сообщали эту неверную информацию своим товарищам, которые, получив сообщение, начинали искать пищу на более отдаленных расстояниях» — больше деталей есть в Nature 411(6837):581–583 (2001) и Дулан, Р., Танцующие пчёлы, Creation 17(4):46–48, 1995.
Вот эссе про навигацию пчелы. Вот ещё на русском с иллюстрациями. Обратите внимание, все источники датируются разными годами и оперируют разными доводами, поэтому смотреть надо только на эмпирические результаты.
Вернёмся к пчёлам. Ещё они «видят» магнитные поля. Вполне возможно, именно эта суперабилка и отвечает за азимуты или даёт им какие-то хронирующие импульсы. Раз:
Пример реагирования пчёл на приближение грозовой тучи к пасеке. Насекомые сразу же прекращают сбор нектара и с гулом возвращаются домой так стремительно, что некоторые залетают в чужие ульи, попадающиеся на пути их полёта. И никакая охрана летков уже не действует. Во время грозы пчёлы беспрепятственно могут войти в любое гнездо. Это явление можно объяснить только тем, что при приближении грозового облака к пасеке вокруг неё электростатическое поле становится настолько сильнее электромагнитного поля Земли, что пчёлы теряют ориентацию. Наблюдается подобие магнитной бури при сильных вспышках на Солнце, когда стрелки компаса на кораблях, особенно в приполярных морях, перестают указывать строго на север и юг, и корабль теряет ориентацию по компасу.
Еськов в статье “Низкочастотные электрические поля и поведение пчёл” приводит примеры взаимодействия пчелы с электромагнитными полями высоковольтных линий электропередач (ЛЭП), электромагнитными полями мощных электростанций, электростатическим полем грозовой тучи, электромагнитным полем грозового разряда, поведения пчёл при приближении грозового фронта. Многие его доводы подтверждают справедливость вышеприведённых мной примеров поведения пчёл в магнитном поле Земли и влияния на них электромагнитных и электростатических полей.
Два, наблюдения пчеловода из Тулы.
Научные обоснования: криптохром и то, что он нужен не только для ультрафиолетовых сенсоров, но и для магнитных.
«Animals, including insects, use cryptochrome for navigation… They use it to sense the direction of the earth's magnetic field and their ability to do this is compromised by radiation from [cell] phones and their base stations. So basically bees do not find their way back to the hive.»
Мораль: похоже, маленькой пчеле удалось получить очень совершенный аналоговый компьютер с потрясающей точностью калибровки. Родилось это из бага белка криптохрома, который внезапно оказался major-фичей. Учитывая, что пчёлам (в отличие от муравьёв) нужно двигаться на большие дистанции и решать на порядок более сложные задачи, от точности работы механизма зависит не КПД колонии, а само её выживание. Так что мы досиделись до очень серьёзных сдвигов в экосистеме, поздравляю.
И знаете, чем мы отвечаем? Микродронами! Потому что без пчёл нам будет нечего кушать (пруф), почти не будет джинсов и кофе, и заодно очень пострадают коровки, то есть будет меньше мяса. Поэтому нам очень нужны эффективные опылители. Есть, конечно, бабочки, птицы и летучие мыши, но пчёлы делают это профильно и массово.
В общем, вот такая история. Для кого-то CCD будет далеко не новостью, но я на этой планете относительно новичок, поэтому был поражён сразу двумя вещами: красотой пчелы и масштабом бедствия.
Автор: Сергей Абдульманов
