Земледелие принято считать одним из главных достижений человека. Однако задолго до появления первых человеческих полей некоторые животные уже создавали собственные «огороды», грибные плантации и бактериальные фермы.
Такие животные не просто находят готовую еду. Они подготавливают место для её роста, переносят нужные организмы, удаляют конкурентов, удобряют свои участки и защищают урожай. В отдельных случаях хозяин фермы и выращиваемый им вид настолько зависят друг от друга, что уже почти не способны существовать раздельно.
В подборке есть насекомые, рыбы, моллюски и глубоководный краб. Их методы сильно различаются, но каждый пример показывает, что элементы сельского хозяйства могли независимо возникнуть в совершенно разных ветвях животного мира.
Как составлялась подборка
В рейтинг включались животные, которые активно улучшают условия для роста пищевого организма или управляют другим видом, помогающим производить еду. Простое поедание водорослей, грибов или бактерий для включения в список было недостаточно.
Учитывались четыре признака:
- подготовка места для будущей пищи;
- перенос, посадка или поддержание нужного организма;
- защита фермы и удаление конкурентов;
- регулярный сбор полученного пищевого ресурса.
Порядок редакционный. Чем выше позиция, тем сложнее управление фермой и тем сильнее взаимная зависимость между животным и выращиваемым организмом.
| Место | Животное | Что выращивает или содержит | Основной приём |
|---|---|---|---|
| 10 | Совиная морская блюдечка | Микроводоросли | Охраняет участок и регулирует выпас |
| 9 | Болотная литторина | Грибы на болотной траве | Повреждает листья и удобряет ранки |
| 8 | Краб-йети Kiwa puravida | Хемосинтезирующие бактерии | Выращивает бактерии на щетинках |
| 7 | Галлица Asteromyia carbonifera | Гриб внутри галла | Переносит споры и создаёт место выращивания |
| 6 | Длиннопёрая рыба-ласточка | Водоросли и креветок-мизид | Защищает ферму и «удобрителей» |
| 5 | Тёмная рыба-фермер | Красные водоросли | Пропалывает и охраняет монокультуру |
| 4 | Фиджийский муравей Philidris nagasau | Эпифитные растения Squamellaria | Сажает семена и удобряет растения |
| 3 | Амброзиевые жуки | Грибы в древесине | Засевают галереи и контролируют грибное сообщество |
| 2 | Грибоводческие термиты | Грибы Termitomyces | Строят грибные гребни и снабжают их субстратом |
| 1 | Муравьи-листорезы | Пищевой гриб | Создают защищённые сады с разделением труда |
Совиная морская блюдечка
Совиная морская блюдечка Lottia gigantea обитает на скалистом тихоокеанском побережье Северной Америки. Крупные территориальные особи поддерживают вокруг своего постоянного убежища участок, покрытый плёнкой микроводорослей.
Моллюск не позволяет конкурентам бесконтрольно выедать этот «газон». Он сталкивает с участка других блюдечек, улиток и некоторых прикреплённых животных. Во время кормления хозяин территории соскабливает только часть водорослевого слоя, оставляя достаточно биомассы для восстановления.
Лабораторные наблюдения показали, что территориальные особи пасутся осторожнее нетерриториальных. Они реже проходят по уже очищенному месту и оставляют после кормления больше водорослей. По сути, моллюск получает устойчивый урожай благодаря тому, что не уничтожает всю доступную пищу сразу.
Это ещё не полноценное выращивание отдельной культуры, но уже осознанно выглядящая система управления пищевым участком: охрана, дозированный сбор и сохранение основы для нового роста.
Болотная литторина
Морская улитка Littoraria irrorata живёт в солёных болотах атлантического побережья Северной Америки. Она перемещается по стеблям спартины и соскабливает поверхность живых листьев, оставляя небольшие повреждения.
Главная пища улитки связана не столько с самой травой, сколько с грибами, которые заселяют образовавшиеся ранки. Литторина создаёт подходящий субстрат, возвращается к заражённым участкам и поедает разросшийся грибной материал.
Исследователи также обнаружили, что улитки концентрируют фекальные отложения возле повреждений. Они содержат питательные вещества и грибные элементы, поэтому могут ускорять развитие будущего корма.
Такое поведение назвали факультативным грибоводством. Улитка способна есть и другую пищу, но намеренное повреждение растения, улучшение условий для грибов и последующий сбор «урожая» заметно напоминают примитивную ферму.
Краб-йети Kiwa puravida
Краб Kiwa puravida живёт возле холодных метановых источников у побережья Коста-Рики. Солнечный свет туда почти не проникает, поэтому привычные растения и водоросли не могут служить основой местной пищевой системы.
На покрытых щетинками клешнях краба растут хемосинтезирующие бактерии. Они получают энергию из химических соединений, выходящих из морского дна. Краб ритмично двигает клешнями в насыщенной веществами воде, что, вероятно, улучшает снабжение бактериальной колонии и ускоряет её рост.
Затем животное специальными гребенчатыми щетинками на ротовых конечностях соскребает бактерии и отправляет их в рот. Изотопный и липидный анализ показал, что эта бактериальная масса является его основным источником питания.
Ферма Kiwa puravida необычна тем, что находится прямо на теле хозяина. Ему не нужны поле или сад: роль производственной поверхности выполняют собственные клешни.
Галлица Asteromyia carbonifera
Крошечная галлица Asteromyia carbonifera выращивает гриб Botryosphaeria dothidea внутри галлов на золотарнике. Самка переносит грибные споры в специальных карманах возле яйцеклада и заносит их в ткани растения во время откладки яиц.
В месте воздействия формируется галл. Значительная часть его защитной структуры состоит из грибного мицелия, а развивающаяся личинка получает из него пищу. Эксперименты показали, что разрастание гриба зависит от присутствия личинки, а сама личинка способна заметно расти на одном грибном корме.
Здесь ферма одновременно служит столовой и укреплённым убежищем. Гриб получает новое место обитания и распространяется вместе с насекомым, а галлица приобретает пищу и защиту от части паразитоидов.
Это менее известный пример сельского хозяйства среди насекомых, чем муравьиные сады, но основные элементы хорошо узнаваемы: перенос посадочного материала, создание участка и выращивание культуры для потомства.
Длиннопёрая рыба-ласточка
Длиннопёрая рыба-ласточка Stegastes diencaeus охраняет на карибских рифах участки дерновых водорослей, которыми питается. В некоторых таких садах постоянно живут рои мелких креветок-мизид Mysidium integrum.
Рыба агрессивно прогоняет большинство вторгшихся животных, но не нападает на мизид и защищает их от хищников. Мизиды, в свою очередь, выделяют питательные вещества прямо над участком водорослей. Их присутствие действует как постоянное удобрение и меняет состав растительного покрова.
Исследование показало, что фермы с мизидами чаще имели более высокое покрытие определёнными водорослями, а их хозяева находились в лучшем физическом состоянии. Учёные описали отношения рыб и рачков как примитивное одомашнивание.
Получается небольшое смешанное хозяйство. Рыба выращивает водоросли, а рядом содержит полезных животных, которые удобряют её основной корм.
Тёмная рыба-фермер
Тёмная рыба-фермер Stegastes nigricans поддерживает на коралловых рифах участки съедобных нитчатых водорослей. Она охраняет территорию от других травоядных рыб и морских ежей, способных быстро уничтожить посадки.
Особенно необычна её «прополка». Рыба выдёргивает жёсткие и малосъедобные водоросли, выносит их за пределы территории и оставляет более подходящую пищевую культуру. Благодаря постоянному уходу на участке может формироваться почти одновидовое сообщество красной водоросли Polysiphonia.
Исследования на островах Рюкю показали тесную взаимозависимость партнёров. Определённая форма Polysiphonia встречалась только внутри охраняемых рыбами садов, а сама рыба зависела от этой легко перевариваемой пищи.
В поведении Stegastes nigricans есть сразу три знакомых земледельческих операции: охрана поля, удаление сорняков и поддержание выбранной культуры.
Фиджийский муравей Philidris nagasau
Муравей Philidris nagasau с островов Фиджи занимается редким для животных выращиванием настоящих растений. Его партнёрами служат несколько видов эпифитов рода Squamellaria, растущих на ветвях деревьев.
Рабочие муравьи собирают семена подходящих растений, помещают их в трещины коры и регулярно посещают появившиеся проростки. Они удобряют молодые растения отходами и постепенно заселяют сформировавшиеся полости внутри их утолщённых оснований.
Растение предоставляет колонии защищённое жилище и пищевые ресурсы. При этом специализированный муравей не просто поселяется в уже готовом эпифите, а участвует в его появлении с момента посадки семени.
Исследователи называют эту систему обязательным растениеводством. Для животного мира это один из наиболее буквальных аналогов садоводства: выбор семян, посадка, удобрение и получение долгосрочной пользы от выращенного растения.
Амброзиевые жуки
Амброзиевые жуки прогрызают разветвлённые галереи внутри древесины, но питаются преимущественно не самим деревом. Их кормом служат особые грибы, выращиваемые на стенках ходов.
Самки переносят грибной посадочный материал в специализированных структурах, называемых микангиями. После проникновения в новое дерево жук засеивает галерею, а выросший гриб превращает бедную питательными веществами древесную среду в доступную пищу для взрослых насекомых и личинок.
Долгое время амброзиевых жуков считали фермерами главным образом по косвенным признакам. Экспериментальная работа с Xyleborinus saxesenii показала, что присутствие жуков действительно избирательно поддерживает полезные пищевые грибы и влияет на наследование состава садового микробиома.
Жуки ухаживают за ходами, удаляют отходы и ограничивают развитие нежелательных микроорганизмов. Их хозяйство скрыто от глаз, но по степени контроля напоминает защищённую грибную теплицу.
Грибоводческие термиты
Термиты подсемейства Macrotermitinae выращивают грибы рода Termitomyces в специальных камерах внутри гнёзд. Их фермы распространены в тропических районах Африки и Азии.
Рабочие собирают сухую траву, древесину и другой растительный материал. После первичной переработки в кишечнике они формируют из него пористые грибные гребни. На этом субстрате разрастается Termitomyces, расщепляющий сложные компоненты растений.
Молодые участки гребня получают свежий материал, а более зрелые постепенно употребляются колонией. Гриб образует богатые питательными веществами структуры и одновременно помогает термитам извлекать энергию из растительного сырья, которое иначе переваривалось бы значительно хуже.
Ферма поддерживается всей колонией. Одни рабочие собирают сырьё, другие строят гребни, ухаживают за культурой и переносят переработанный корм. Это уже не случайная взаимовыгодная связь, а высокоорганизованная производственная система.
Муравьи-листорезы
Муравьи-листорезы родов Atta и Acromyrmex считаются одними из самых совершенных фермеров вне человеческого общества. Срезанные листья нужны им не для непосредственного питания: растительную массу рабочие доставляют в гнездо и используют как субстрат для гриба Leucoagaricus gongylophorus.
Внутри колонии листья измельчают, очищают и добавляют к грибному саду. Мелкие рабочие следят за состоянием культуры, удаляют загрязнённые фрагменты и подавляют вредные микроорганизмы. Более крупные особи занимаются сбором сырья и защитой многочисленных ходов.
Молодая матка уносит с собой кусочек родительского гриба, чтобы основать новую плантацию после брачного лёта. Таким образом, культура передаётся между поколениями хозяев подобно ценному сорту.
Современные исследования показывают, что грибное земледелие возникло у предков соответствующих муравьёв около 66 миллионов лет назад. Муравьи-листорезы появились позднее и довели эту систему до особенно сложной формы с разделением труда, санитарным контролем и почти полной зависимостью от урожая.
Где проходит граница между фермой и симбиозом
Не всякое животное, питающееся другим организмом, можно назвать фермером. Главное различие заключается в активном управлении будущей пищей. Улитка создаёт ранки для грибов, рыба пропалывает водорослевый участок, жук переносит споры, а муравей сажает семена или обеспечивает гриб субстратом.
При этом животные не планируют урожай так, как человек. Их действия сформировались в ходе естественного отбора и выполняются благодаря врождённым поведенческим программам. Но результат оказывается удивительно похожим: производительность пищевого организма повышается, конкуренты удаляются, а хозяин получает более предсказуемый источник питания.
Независимое появление таких систем у моллюсков, ракообразных, рыб и нескольких групп насекомых показывает, что земледельческие принципы не являются единственным изобретением одного вида. Там, где пищу можно защитить и заставить расти эффективнее, эволюция неоднократно находила похожее решение.