Насекомые

Насекомые
Марк Давидович Махлин

Узнай мир

Марк Давидович Махлин

Насекомые

Почти победившие гравитацию

Насекомых на нашей планете великое множество. Сегодня известно около 40 000 видов позвоночных животных и около 250 000 животных беспозвоночных, не включая насекомых. Что же касается последних, то их более 1 миллиона. Это намного превышает число всех известных науке видов растений, животных, микроорганизмов, вместе взятых. Очевидно, условия на нашей планете оказались наиболее благоприятными именно для жизни насекомых. Или же просто насекомые оказались наиболее совершенными существами, освоившими самые разнообразные условия жизни на Земле.

В чем же секрет этого совершенства насекомых?

Жук-щелкун

Ты никогда не задумывался, почему они такие маленькие по сравнению с другими животными? Насекомые возникли 300 миллионов лет назад. Ученые находят следы древних стрекоз в виде ископаемых окаменелых отпечатков с размахом крыльев более 75 см. Однако в процессе дальнейшей эволюции произошло не увеличение размеров, а миниатюризация – размах крыльев современной стрекозы не превышает 12 сантиметров. Почему? Ведь среди других животных мы находим и карликов и гигантов, а среди насекомых великанов нет совсем. Чтобы ответить на этот вопрос, давай понаблюдаем за жуком-щелкуном – его нередко можно встретить в природе.

Жук-щелкун – до 2 см длиной, чаще около 1 см. Имеет специальный отросток на груди. Когда, упав на спину, жук выгибается, отросток соскакивает с упора, жук подпрыгивает и встает на ноги. При прыжке слышен слабый щелчок. Тропические щелкуны достигают размеров 5 см; они могут еще и светиться, как жуки-светляки.

Этому жуку, как и любому другому насекомому, абсолютно безразлично, как передвигаться – горизонтально, вертикально или спиной вниз, скажем, по потолку. Для передвижения в любом направлении у него на лапках имеются специальные коготки. Теперь займемся подсчетом. Размер жучка около 1 см. Высота потолка в наших квартирах около 3 метров. А если бы наш жучок построил себе домик, то потолок в нем находился бы на высоте около 3 сантиметров, – именно такие пропорции использует человек, строя свое жилище. А это значит, что наш жучок, отцепившись от потолка человеческой квартиры, упал бы с высоты стоэтажного дома. Что бы произошло в подобном случае с любым другим животным? Оно бы, понятно, разбилось. А жучку хоть бы что – вскочил и побежал себе как ни в чем не бывало.

Сделаем первый вывод, объясняющий удивительную приспособленность и вездесущность насекомых: они очень мало зависят от силы тяжести на нашей планете. Отсюда у них большая свобода передвижения в сравнении с любым позвоночным животным.

Второй вывод следует из первого. При малой зависимости от силы тяжести насекомым для передвижения нужен минимум энергии. Энергию они пополняют за счет питания.

Что еще нужно этим почти идеально приспособленным к жизни на нашей планете существам? Тепло. Его дает солнце. В ясный день насекомые активны, они разогреваются в солнечных лучах. А чтобы солнышко лучше их грело, большинство насекомых имеют темную окраску – ведь светлые поверхности плохо нагреваются на солнце. Еще нужна влага. Ее достаточно внутри тела насекомого, а пополняется она при питании: у растительноядных – соками растений, у хищных – влагой из тела жертвы. Чтобы накопленная в теле насекомых влага не терялась из-за испарения, их тело находится в футляре из прочного вещества. А чтобы тело в этом футляре не перегревалось, имеются особые приспособления (например, всевозможные волоски и выросты), позволяющие регулировать теплообмен.

Как видишь, насекомые лучше многих других существ приспособлены к существованию на нашей планете, что дает им преимущество при размножении и расселении.

Давай познакомимся

Основные свойства насекомых лучше всего изучать при непосредственном общении с ними. Выберем для знакомства какого-нибудь жука – жужелицу или навозника.

Все жуки входят в отряд жесткокрылых. Из 300 000 видов этого отряда более 25 000 обитают на территории России. Жужелиц известно 18 000 видов, в России встречается более 2000. Они ведут ночной образ жизни, уничтожая вредных насекомых. Хотя встречаются и растительноядные, вредящие полевым культурам. Количество хищных жужелиц в последнее время резко сокращается из-за загрязнения окружающей среды. Поэтому во многих странах, в том числе и в России, жужелицы находятся под охраной.

Навозный жук вырастает до 25 мм. Усики имеют на концах плотно сжатые пластинки, поэтому таких жуков называют пластинчатоусыми. Передние ноги имеют зубцы, облегчающие копание, голени всех ног расширены с той же целью. Ноги у навозника очень сильные; чтобы почувствовать эту силу, возьми жука в кулак и попытайся удержать. Личинки развиваются в навозе. У всех жуков превращение проходит четыре стадии: яйцо – личинка – куколка – взрослый жук.

Жужелица (вверху) и навозный жук

Для поимки жука возьмем плоскую тарелку, найдем прозрачную банку, чтобы посадить жука на тарелку и прикрыть перевернутой банкой. Теперь он нам хорошо виден. Хотя пленник явно недоволен, краткое пребывание в плену ему не повредит. Рассмотрим его получше.

Первый признак, который мы обнаруживаем, – тело насекомого обладает двусторонней осевой симметрией. Это значит, что левая его половина (мысленно проведем линию от головы вдоль тела точно по середине) полностью соответствует правой его половине.

Второй признак обнаружить тоже не трудно: все тело жука заключено в твердый футляр, панцирь. Это наружный скелет насекомого. Состоит он в основном из особого вещества – хитина, очень прочного и твердого, устойчивого к химическим воздействиям. В то же время хитин достаточно эластичен, может и прогибаться, так что в полном смысле называть его жестким футляром нельзя.

Третий признак: отдельные прочные хитиновые части соединены перепонками, обеспечивающими подвижность этих частей по отношению друг к другу. Лучше всего эта подвижность видна не у таких бронированных существ, как жуки, а, скажем, у пчел. Обратите внимание: брюшко жука и пчелы составлено из хитиновых колец, подвижных по отношению друг к другу; оно как бы имеет насечки, отсюда и название – насекомые.

Четвертый признак: у насекомого ясно различимы отдельные части тела. Мы видим голову, грудь, брюшко. На голове расположены основные органы чувств – глаза, усики, рот для захвата пищи. К груди снизу прикреплены ноги, их шесть – отсюда еще одно из названий насекомых: шестиногие. К груди прикреплены и крылья.

Впрочем, гусеница (личинка бабочек) имеет обычно либо восемь, либо пять пар ножек. Первые три пары не вполне развиты (они укорочены), это и есть шесть ног будущей бабочки; остальные – так называемые ложные ножки. Спереди у гусеницы настоящие ноги с коготками. А в задней части тела – особые выросты, работающие как щипчики. Гусеницы – растительноядные существа, они сидят на листьях, ветках, без этих вспомогательных щипчиков им было бы трудно удержаться. У бабочек, которые появятся потом из этих гусениц, ложные ножки исчезнут. Личинки многих жуков развиваются в почве или под корой деревьев, в древесине. Им не надо удерживаться за качающиеся на ветру листья и ветки, у них нет ложных ножек, а только шесть настоящих. Личинки некоторых жуков могут иметь укороченные шесть ног, а бывают и совсем безногими.

Пятый признак как раз и касается ног. Членики – части ног у насекомых – покрыты все тем же хитиновым панцирем, но связки между этими члениками весьма подвижны. Насекомые относятся к типу животных именно с таким устройством ног; они и называются – членистоногие. В зависимости от образа жизни насекомых их ноги могут быть специализированы. Кроме того, ноги некоторых насекомых могут выполнять и совсем необычные задачи: у кузнечиков на них расположены органы слуха, а у ряда бабочек – органы вкуса. Про жужелицу можно сказать, что ее ноги кормят. Она бегает, точнее рыскает из стороны в сторону и все обследует усиками – ничего съедобного не пропустит.

У многих насекомых, живущих в воде, ноги превратились в совершенные весла: они опушены волосками. При движении в воде вперед волоски складываются, а когда насекомые идут назад, волоски встают дыбом, загребая воду. Такое мощное весло стремительно бросает тело насекомого вперед.

Так плавает плавунец окаймленный. Его тело имеет обтекаемую форму, все части плотно подогнаны друг к другу, на нем нет выступающих выростов. Семейство плавунцов включает 2500 видов, а в водоемах России обитает около 300 видов жуков этого семейства размером от 2–3 мм до 5 см. Личинки плавунцов, как и сами жуки, свирепые хищники.

У жука-вертячки все членики ног укоротились, две пары задних ног превратились в короткие ласты, позволяющие этому жуку достигать высоких скоростей движения и на поверхности воды, и в глубине, когда он ныряет. На Кавказе эти мелкие жучки успешно противостоят даже бурному течению горных рек. В России встречается около 20 видов вертячек (из 1600 известных науке); некоторые из наших вертячек стали редкими и находятся под охраной. Личинки дышат жабрами и обитают на дне водоемов.

Шестой признак насекомых – наличие у большинства из них крыльев. Тонкие, прозрачные, с переплетением жилок крылья жуков складываются и прячутся под хитиновыми надкрыльями – жесткими перевернутыми «лодочками» над брюшком. Когда жук взлетает, надкрылья приподнимаются, а крылья расправляются. У одних жуков надкрылья в полете раскрыты, приподняты, а вот у жука-бронзовки они в полете закрыты.

Крылья – величайшее приобретение насекомых в процессе эволюции. Бескрылых из шестиногих всего около 3000 видов; часть насекомых в процессе приспособления к особым условиям жизни потеряла крылья (например, постельный клоп, блохи), но всего таких не более 2 % из 2 миллионов видов. Зато крылатых огромное множество: бабочек более 100 000 видов, жуков – 300 000, а еще больше мух, комаров и стрекоз. Из всех членистоногих только насекомые обрели крылья. Причем, крылья у птиц, летучих мышей сформировались из передних конечностей, а у насекомых развились, не затрагивая их шестиногости. Именно крылья позволили насекомым успешно освоить всю поверхность нашей планеты. У одних насекомых (жуков, например) передняя пара крыльев выполняет защитную функцию, а задняя нужна для полета. У других развились обе пары крыльев, они соединены, сцеплены между собой крючочками, шипиками (как у бабочек и стрекоз). А у третьих (комары, мухи) задние крылья вообще исчезли. Они превратились в отростки, выполняющие роль органов равновесия при полете; это как раз те органы, благодаря которым мухи при полете жужжат, а комары пищат.

Аполлон и его гусеница

Скорости полета многих насекомых удивительно высоки. Стрекозы развивают скорость до 30 км/ч, бабочки бражники – более 50 км/ч. Кроме того, многие мелкие насекомые благодаря малому весу и малой зависимости от силы тяжести способны вообще парить в воздухе; они и составляют основную пищу для ласточек и стрижей.

Седьмой признак связан с дыханием насекомых. Воздух (а точнее, кислород для дыхания) не может проникать через хитиновые покровы. Кроме того, хитин часто покрыт восковым налетом, а под хитином расположен жир. Поэтому у насекомых сформировались оригинальные органы дыхания – целая сеть открывающихся во внешнюю среду трубочек, трахей, через стенки которых осуществляется обмен газами.

Кислорода насекомые потребляют немного. Они вообще экономно устроены: механизм выделений у них таков, что, испражняясь, они почти не теряют влагу (их испражнения в большинстве случаев обезвожены). При недостатке влаги насекомые способны добывать ее из собственных жировых запасов.

Восьмой и девятый признаки связаны с ростом и развитием насекомых. Закованное в хитиновый панцирь тело насекомых не способно ровно и постепенно расти, как это происходит, например, у птиц, зверей и человека. Природа создала для всех членистоногих другой способ роста – скачками, при помощи линек. Личинка стрекозы, например, выходит из яйца размером около 3–4 мм, а к концу личиночной стадии вырастает до 4,5 см, несколько раз сбрасывая при этом свою хитиновую «одежду».

1 – бронзовка, 2 – коромысло, 3 – вертячки, 4 – плавунец, 5 – домовая муха

Кузнечик выбран для знакомства с внутренним строением насекомых не случайно. Во-первых, ты наверняка уже сталкивался с ним. А во-вторых, у взрослого кузнечика есть все органы, типичные для большинства насекомых. Убедись сам:

Перед скачком роста насекомое перестает есть, становится вялым и прячется. Телу становится тесно в прежнем «футляре». Он наконец лопается. Обычно это происходит на спине грудного отдела. Теперь насекомому предстоит вылезти из ставшего тесным футляра и отсидеться в укромном месте, пока нежные покровные ткани не превратятся в новый, уже более крупный хитиновый панцирь. Хитин быстро твердеет и на воздухе, и в воде; насекомое же с мягкими покровами беззащитно. Развитие шестиногих происходит через серию последовательных линек. Насекомые подразделяются на две группы – с полным и неполным превращением. У первых четыре стадии развития – яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое (оно называется «имаго»). У неполно развивающихся выпадает стадия куколки – яйцо, личинка, имаго.

Личинка стрекозы-коромысла

Личинка саранчи

Фасеточные глаза

Наконец, десятый признак – это особое устройство глаз насекомых. Глаза шестиногих совсем не похожи на глаза позвоночных животных. У них фасеточные глаза. Что это значит? Их глаз состоит из многих отдельных глазков, каждый из которых видит свой участок, а в целом получается как при изготовлении мозаики: отдельные кусочки изображения складываются в общую картину окружающего мира. У стрекозы, например, глаза выступают за пределы головы: она охотится на мух и комаров в воздухе, и ей необходим отличный обзор. Отдельный глазок видит маленькое пространство, но в совокупности тысячи глазков дают полную картину окружающего.

Фасеточные глаза – прекрасное изобретение природы. Ими насекомые улавливают не только видимые лучи, но и ультрафиолетовые; не только обычный свет, но и особый, поляризованный. Мы этих лучей и этого света видеть не можем. Вообще у насекомых много способностей, которыми обделены мы, люди. Они, например, ощущают магнитные волны, слышат ультра- и инфразвуки, способны ощущать запах на расстоянии до 15 километров, могут держать равновесие с помощью специальных органов, осязать особыми волосками на теле. А еще насекомые, обладая генетической (закрепленной, наследственной) программой поведения, успешно справляются со многими непредвиденными ситуациями.

Мы и насекомые

Шестиногих изучает особый раздел биологии – энтомология (энтомон – по-гречески «насекомое»). Насекомые входят в тип членистоногие, в который попадают также ракообразные, паукообразные и многоножки. В типе членистоногих животных насчитывается около 3 миллионов видов, 70 % из которых составляют насекомые. Классы животных, как известно, подразделяются на отряды. В школьных учебниках по зоологии таких отрядов приводится обычно семь. На самом деле их 32.

Среди насекомых тысячи паразитов и хищников – всего более 250 семейств из 20 отрядов. Многие паразитируют на других насекомых, питаются ими. В том числе наносят урон и тем шестиногим, которые, в свою очередь, наносят вред хозяйству людей. Польза от этих насекомых оказывается даже больше, чем ущерб, причиненный вредными насекомыми.

Познакомимся с паразитами вредных насекомых на примере наездника. Наездники входят в отряд перепончатокрылых насекомых, образуя в нем особую группу стебельчатобрюхих: первый сегмент брюшка, где он соединяется с грудью, у наездников сужен до стебелька. Такое строение обеспечивает подвижность брюшка при откладывании яиц. Откладывает же наездник яйца в насекомое-жертву с помощью тонкого и острого яйцеклада – стилета. При этом насекомое садится на жертву, как наездник на коня (отсюда и название), изгибает брюшко и вонзает яйцеклад. Крупные лесные наездники (длиной более 4 см) находят вредителей леса под корой дерева и протыкают своим яйцекладом эту кору точно над личинкой, на поверхности которой закрепляется яйцо. В ряде случаев насекомые существенно помогают человеку. Вот один из характерных примеров.

В Австралию около 150 лет назад завезли кактус опунцию, вроде бы безобидное растение, но со временем оно заполонило все пастбища и сады. Справиться с кактусом помогла мелкая бабочка – кактусовая огневка. В Австралии этого насекомого не было, и пришлось специально привозить яйца огневки пароходом из Америки. Огневки обитают и в России, но у нас от них такой услуги не потребовалось. Большинство огневок – вредители растений. Есть виды, чьи гусеницы живут на водных растениях в водной среде или питаются воском в пчелиных ульях, живут на гусеницах других бабочек или в шерсти южноамериканских ленивцев.