Когда человек впервые видит строение осиного гнезда в разрезе, его поражает сходство с тонкой, многослойной бумагой. Каждая ячейка, каждая стенка и даже внешняя оболочка выглядят так, словно их изготовили из прессованной целлюлозы. Однако эта «бумага» — труд пчелиных родственников, ос, которые научились превращать древесину в строительный материал задолго до появления первых человеческих бумагоделательных технологий. Удивительно, но насекомые создают сложнейшие многокамерные конструкции, обладающие упругостью, теплоизоляцией и прочностью, опираясь лишь на природные химические процессы. Чтобы понять, как осы создают свой бумажный дом, нужно разобраться в химическом составе осиных гнёзд и в том, как работает их биологический «комбинат» по переработке древесины.
Выбор материала: почему осы используют древесину
Основой осиного гнезда является древесное волокно. Осы не грызут живые растения: они выбирают уже подгнившую древесину, высохшие ветки, кору, остатки заборов или хозяйственных построек. Такое сырьё легче измельчать, так как лигнин — природный клей древесных клеток — начинает разрушаться под действием влаги и микроорганизмов. На поверхности таких материалов отмечается мягкая, рыхлая структура, удобная для соскребания.
Оса снимает дерево своими челюстями, буквально «соскребая» волокнистую массу небольшими порциями. Интересно, что разные виды ос предпочитают деревья разной плотности: например, общественные осы (Vespula) чаще выбирают более мягкую древесину, тогда как полистовые осы (Polistes) нередко используют тонкую кору и растительные остатки. От выбора материала зависит и цвет гнезда — от серого до буроватого или почти белого.
Формирование бумажной массы: работа слюнных желез
Главный секрет превращения кусков дерева в строительную массу — в составе слюны ос. Эта жидкость содержит набор ферментов и поверхностно-активных веществ, способных расщеплять частички древесины и одновременно связывать их в единый пластичный материал. В отличие от слюны пчёл, которая более вязкая и богата сахарами, осиная слюна содержит белковые компоненты, создающие прочный межволоконный каркас.
Когда древесная крошка попадает в рот осы, она смешивается со слюной и превращается в пасту, напоминающую влажную бумажную массу. В процессе перемешивания ферменты частично расщепляют целлюлозу, делая её пластичной, в то время как слюнные белки формируют на поверхности разволокнённых частиц тонкую плёнку. Именно эта белковая оболочка, высыхая, превращает смесь в прочный материал, устойчивый к излому и осадкам.
Строительный процесс: как осы формируют стенки гнезда
Когда масса готова, оса приносит её в гнездо и откладывает крошечную порцию в нужное место. Затем животное разглаживает её челюстями и передними лапками, формируя тонкий слой, который высыхает буквально за несколько минут. Несмотря на кажущуюся хаотичность, строители работают по чёткой схеме: от внутреннего слоя к внешнему, кольцо за кольцом, создавая многослойную оболочку.
Внутренние камеры — шестигранные ячейки — формируются особенно тщательно. Жёсткость этих ячеек обеспечивается плотной прессовкой стенок, а точная геометрия является результатом координации действий большого числа рабочих ос. Установлено, что толщина стенки большинства ячеек составляет всего около 0,2–0,4 миллиметра, но при этом она выдерживает существенную нагрузку, включая вес личинок и вибрационные нагрузки от активности роя.
Химический состав осиного «папье-маше»
Исследования структуры осиного гнезда показали, что его основа состоит из:
целлюлозы — главного строительного компонента волокон, обеспечивающего прочность;
частично разрушенного лигнина — остаточного «клея» древесины, который повышает жесткость материала;
белков слюны — природного биополимера, формирующего плёнку, препятствующую осыпанию волокон;
следов жировых соединений — препятствующих проникновению влаги;
микроэлементов от исходной древесины — кальция, калия, магния.
Комбинация этих веществ создаёт уникальный материал, который по характеристикам напоминает смесь тонкого картона и природного композиционного волокна. Он легкий, не проводит тепло, способен быстро высыхать и не разрушается под воздействием дождя благодаря белкам, выполняющим функцию гидрофобной пропитки.
Зачем осам нужен именно такой материал
Бумажное гнездо ос — это не просто дом, но и биологический инкубатор. Материал стенок должен одновременно выполнять несколько функций:
-
обеспечивать теплоизоляцию;
-
пропускать воздух, но задерживать влагу;
-
быть достаточно лёгким, чтобы гнездо можно было строить на ветвях или под свесами крыш;
-
быстро восстанавливаться в случае повреждений.
Осиная бумага превосходно сочетает в себе эти свойства. Её слоистая структура, напоминающая картон, защищает внутренние камеры от перегрева летом и от охлаждения при ночных температурах. Тонкие воздушные прослойки между слоями работают как термос. При повреждении осы быстро уносят испорченные куски и наращивают новые, так как материал легко изготовить в полевых условиях.
Разнообразие гнёзд разных видов ос
Разные виды ос создают гнёзда различной формы, и химический состав их «бумаги» может немного отличаться. Например, бумажные осы рода Polistes создают более рыхлую структуру, так как их гнёзда открытые и не требуют толстой оболочки. Социальные осы (Vespula) напротив строят многослойные купола, где наружные стенки могут состоять из 10–12 тонких слоёв. Особи рода Vespa (шершни) создают гнёзда с дополнительной влагостойкостью, так как их жилища часто расположены на открытом воздухе под дождями.
Исследования показали, что шершни добавляют в свою слюну больше белковых компонентов, что делает гнёзда менее подверженными размоканию. Это особенно важно для крупных видов, у которых размеры гнезда могут превышать 50 сантиметров в диаметре.
Осиная бумага глазами выживальщика
Для человека, изучающего выживание, осиные гнёзда могут быть примером удивительно эффективного использования натуральных ресурсов. Они демонстрируют, как минимальная химическая переработка древесины даёт материал, сопоставимый по свойствам с человеческой бумагой, но созданный без инструментов и огня. Подсматривая за осами, можно понять, насколько важен правильный выбор исходного сырья, способы связывания волокон и многослойность конструкции при строительстве лёгких укрытий.
Кроме того, понимание структуры гнезда помогает правильно вести себя в природе: разрушение оболочки может спровоцировать агрессию роя, так как внешний слой играет роль защитной камеры, и его повреждение вызывает у ос тревоженные реакции.