Глава 1
Мудро устроенные маленькие существа
Так как же они устроены, эти маленькие создания, с которыми мы делим планету? В этой главе мы представляем краткий курс энтомологии, из которого вы узнаете о строении насекомых, и что насекомые, несмотря на скромные размеры, умеют считать, учиться и узнавать друг друга и нас.
Шесть ног, четыре крыла и две антенны
Что же такое насекомое? Если вы сомневаетесь, начните с простого правила: посчитайте ноги. Большинство насекомых имеют 6 ног, которые прикреплены к груди, среднему отделу тела.
Следующий шаг: проверьте, есть ли у маленького создания крылья. Они также расположены на груди. У большинства насекомых четыре крыла: два передних и два задних.
Таким окольным путем вы пришли к важной характеристике насекомых: их тело разделено на три отдела. Как одни из представителей типа членистоногих, насекомые состоят из многих сегментов, или члеников. У насекомых они слились в три достаточно заметных отдела: голову, грудь и брюшко.
Границы сегментов хорошо заметны на поверхности тела у многих насекомых, как будто их порезали чем-то острым, и именно это дало название классу: латинское слово Insecta (насекомые) происходит от глагола insecare, что означает «рассекать».
Передний отдел тела – голова – не сильно отличается от нашей головы: на ней присутствуют и рот, и важнейшие органы чувств – глаза и антенны. Антенн у насекомых больше двух не бывает, а вот количество и вид глаз может сильно отличаться. И один важный момент: у насекомых зрительные структуры не обязательно располагаются на голове. У самцов одного из видов бабочек, парусника ксута, на пенисе расположены особые фоторецепторы! Самец использует их для правильного расположения брюшка при спаривании. У самки ксута такие фоторецепторы расположены на яйцекладе, благодаря чему она контролирует, чтобы яйца были отложены в правильное место.
Если голова насекомых является сенсорным отделом, то средний отдел тела – грудь – отвечает за перемещение. Большую часть этого отдела занимают крупные мышцы, которые необходимы для движения крыльев и ног. Стоит отметить, что в отличие от всех других животных, которые могут летать или плавать – птиц, летучих мышей, белок-летяг, летучих рыб – крылья насекомых не происходят из видоизмененных конечностей. Это отдельный двигательный аппарат, который существует в дополнение к ногам.
Брюшко, задний отдел тела, который обычно является самым крупным, отвечает за размножение и заключает в себе основную часть пищеварительной системы насекомого. Сзади обычно происходит выделение экскрементов. Но есть и исключения. Малюсенькие личинки орехотворки, обитающие в галлах разросшейся ткани, которую растения образуют вокруг них, очень хорошо воспитаны. Нельзя испражняться в собственном гнезде, а так как они заперты в однокомнатной квартире без туалета, приходится терпеть. Только после окончания стадии личинки их кишечник соединяется с задним проходом.
Жизнь беспозвоночного
Насекомые – это беспозвоночные животные, то есть животные без позвоночника, скелета и костей. Их скелет находится снаружи. Твердый, но в то же время легкий хитиновый экзоскелет защищает мягкие внутренности от внешних воздействий. Снаружи они покрыты слоем воска, который защищает от самого страшного для всех насекомых – высыхания. Несмотря на маленький размер насекомых, поверхность их тела относительно велика по сравнению с их маленьким объемом, а значит, есть риск, что драгоценные молекулы воды испарятся и насекомые засохнут. Тонкий слой воска очень важен для сохранения каждой капли воды.
Тот же материал, который образует экзоскелет вокруг тела, образует и ноги, и крылья. Ноги состоят из прочных трубочек с рядом суставов, позволяющих бегать, прыгать, плавать и копать.
Однако наружный скелет имеет несколько недостатков. Как вы сможете расти и развиваться, если вы ограничены таким образом? Представьте дрожжевое тесто в средневековых доспехах: оно поднимается и бродит до тех пор, пока есть возможность. Но насекомые нашли выход: новые доспехи, сначала мягкие, образуются под старыми. Старые, жесткие доспехи лопаются, и насекомые избавляются от своей кожи примерно так, как вы снимаете с себя поношенную рубашку. Теперь самое время в прямом смысле раздуться, чтобы как можно больше расширить новые мягкие доспехи до того, пока они не станут твердыми. Ведь когда новый хитиновый экзоскелет затвердеет, возможность роста исчезнет до того момента, пока новая смена внешнего покрова не откроет новые возможности. Если вам кажется, что это очень сложно, то учтите, что процесс основательной смены экзоскелета обычно происходит только в начале жизни насекомых – на стадии личинки.
Час превращений
Всех насекомых можно разделить на два типа: те, кто меняется постепенно, с помощью смены верхнего покрова, и те, кто меняется резко, в период перехода из детства во взрослую жизнь. Изменения называются метаморфозом, или превращением.
Первые – например, стрекозы, кузнечики, тараканы и клопы – меняют свой внешний вид постепенно, по мере роста. Это немного напоминает людей, только нам не нужно сбрасывать всю кожу, чтобы расти. Первая, детская стадия у этих насекомых называется нимфой. Нимфа растет, меняя свой экзоскелет несколько раз (количество линек варьируется от вида к виду, но часто их бывает от трех до восьми) и становится все более похожей на взрослое насекомое. Когда нимфа переживает последнюю линьку, она превращается во взрослое насекомое с действующими крыльями и половыми органами.
Другие насекомые проходят через полное превращение – почти волшебные изменения от ребенка к взрослому. В человеческом мире, чтобы найти подобное превращение, нам нужно обратиться к сказке или фантазии: как лягушка превращается в принцессу при поцелуе или Минерва Макгоннагалл, превращающаяся в кошку.
Но насекомые в своем превращении не нуждаются ни в поцелуях, ни в колдовстве. Гормоны управляют метаморфозом и контролируют половое созревание.
Вначале яйцо превращается в личинку, которая совершенно не похожа на то, что должно получиться в конце. Обычно личинка похожа на бледный удлиненный пакет со ртом с одной стороны и анусом с другой (правда, существуют некоторые приятные исключения – многие личинки бабочек). Личинка проходит несколько линек и становится больше с каждым разом, но в целом меняется не сильно.
Волшебство происходит на стадии куколки: находясь в покое, насекомое переживает волшебное превращение из безликого простейшего организма в необычайно сложного и удивительно сконструированного индивида. Внутри формирутся взрослое насекомое, подобно тому, как из деталей конструктора разбирается и снова собирается фигурка Лего. В конце концов покровы куколки лопаются, и появляется невероятно прекрасная бабочка – так говорилось в моей любимой книжке под названием «Маленькая гусеница Алдримет».
Личинка и взрослое насекомое не только выглядят и устроены по-разному, но также могут радикально отличаться питанием и средой обитания.
Полное превращение гениально и, безусловно, является самым удачным вариантом. Большинство видов насекомых на Земле, около 85 %, проходят через такой полный метаморфоз. Это доминирующие группы насекомых, такие как жуки, пчелы, осы, бабочки, мухи и комары.
Самое гениальное состоит в том, что питание и среда обитания в детском и взрослом возрасте резко отличаются, а насекомое может максимально сосредоточиться на том, что важно на каждом этапе жизни. Личинки превращаются в машины для потребления еды, и накопление энергии и рост являются самой важной их задачей. Пока организм находится в коконе, вся накопленная энергия расходуется и инвестируется в совершенно новое существо – летающее создание, сосредоточенное на размножении.
То, что существует связь между личинкой и взрослым насекомым, было известно еще со времен древних египтян, но люди не понимали, что происходит. Некоторые считали, что личинка – это потерявшийся зародыш, который передумал и вернулся обратно в яйцо в виде кокона, чтобы в конце концов родиться. Другие же утверждали, что личинка и взрослое насекомое – два совершенно разных индивида, один из которых умирал, чтобы возродиться в новой форме.
Только в 1600 году голландец Ян Сваммердам смог с помощью микроскопа показать, что личинка и взрослое насекомое – один и тот же индивид. Используя микроскоп, он установил, что, аккуратно вскрыв личинку, под кутикулой можно обнаружить узнаваемые органы взрослого насекомого. Сваммердам очень любил демонстрировать свое владение скальпелем и микроскопом перед публикой: он умело снимал кожу с гусеницы тутового шелкопряда и под ней находил зачатки крыльев с характерным рисунком жилок.
Тем не менее эти познания еще долгое время не были общедоступными. Чарльз Дарвин в своем дневнике рассказывал о немецком ученом, которого обвинили в ереси в Чили в 1830-х годах из-за того, что он мог превращать личинки в бабочек. И до сих пор ученые обсуждают, как же возник метаморфоз. К счастью, мир и сейчас полон загадок.
Как мы назовем пчелу?
Для того, чтобы сохранить порядок в классификации маленьких существ, люди разделили их на группы, основываясь на близости их родства. Это весьма сложная система, которая начинается с царства; царства делятся на типы, далее следуют классы, отряды, семейства, роды, и, наконец, мы приходим к виду.
Давайте рассмотрим обыкновенную стрекозу как пример. Этот вид принадлежит царству животных, типу членистоногих, классу насекомых, отряду стрекозы, семейству настоящие стрекозы, роду сжатобрюхи и виду обыкновенная стрекоза.
У всех видов имя состоит из двойного латинского названия. Первая часть говорит о том, к какому роду принадлежит этот вид, а вторая часть обозначает, собственно, вид. Эта система была предложена шведским ученым Карлом Линнеем в XVIII веке, и благодаря ей биологи знают, что они говорят об одном виде, даже когда они общаются с учеными из других стран и на разных языках. Обыкновенная стрекоза получила название Sympetrum vulgatum. Иногда можно догадаться о значении латинского слова: vulgatum или vulgaris означает «обычный» (от него же происходит слово «вульгарный»).
Иногда латинское название дает понять, как насекомое выглядит, например, пчела Stenurella nigra, где nigra описывает черный цвет в окраске этого вида. В других случаях имя может быть заимствовано из мифологии, как в случае с красивой бабочкой дневной павлиний глаз – Aglais io. Ио была одной из возлюбленных Зевса, в ее честь также назван один из спутников Юпитера.
Случается, что энтомологи, которые вынуждены дать названия более чем 1 000 000 видов насекомым, совсем распоясываются и называют их в честь любимого артиста, как, например, слепень Scaptia beyonceae (в честь певицы Бейонсе) или героя любимого фильма, как осы Polemistus chewbacca, Polemistus vaderi и Polemistus yoda (в честь героев «Звездных войн»). Иногда в имени запрятана игра слов, которую можно обнаружить, только произнеся название вслух. Только попробуйте произнести имена жуков с английским произношением: Gelaebaen и Gelaefish, или названия паразитов Heerzlukenatcha и их родственников Heerztooya!
* * *
В мире насчитывается около 30 отрядов насекомых. Жесткокрылые (жуки), перепончатокрылые, чешуекрылые (бабочки), двукрылые и полужесткокрылые – пять самых крупных отрядов. Другие отряды – это, к примеру, стрекозы, тараканы, термиты, прямокрылые (кузнечики и сверчки), ручейники, веснянки, поденки, трипсы, вши и блохи.
Жесткокрылые, или жуки, – самый крупный отряд в мире. Жуки отличаются тем, что их передние крылья жесткие и образуют защитный панцирь над спиной. В остальном они очень различаются по внешнему виду и среде обитания: живут и на суше, и в воде. Существует более 170 семейств жуков. Одни из самых крупных по количеству видов семейств – это долгоносики, усачи, пластинчатоусые, листоеды, жужелицы, коротконадкрылые и златки. Всего известно около 400 000 видов жуков.
Отряд перепончатокрылых включает таких известных насекомых, как муравьи, пчелы, шмели и осы, многие из которых социальны и живут колониями с большим количеством рабочих особей и одной или несколькими матками. Отряд также включает в себя ряд менее известных сидячебрюхих и множество видов паразитов. На сегодняшний день в этом отряде более 150 000 видов, но количество постоянно увеличивается и вполне возможно, что этот отряд – самый многочисленный из всех насекомых.
Отряд бабочек называют чешуекрылые, потому что на крыльях бабочек мелкие чешуйки лежат словно черепица на крыше. В мире более 180 000 видов бабочек, но многие очень малы и почти не заметны. Самые известные виды принадлежат дневным бабочкам: среди них в Норвегии мы встречаем около 100 больших и активных в дневное время бабочек, которые часто могут похвастать разноцветными узорами. В народе маленьких и активных ночью бабочек называют молью, а больших ночных бабочек – мотыльками.
Двукрылые включают в себя такие виды, как мухи, слепни, комары, мошки и комары-долгоножки. Как понятно из названия, у них только одна пара крыльев, тогда как у большинства насекомых обычно четыре крыла. У двукрылых задние крылья превратились в жужжальца – два выроста в форме клюшки, которые помогают им балансировать при полете. В мире известно по крайней мере 100 000 видов двукрылых.
Название полужесткокрылые малоизвестно для большинства обывателей, хоть этот отряд и состоит из более чем 70 000 видов. Он делится на три основные группы: клопы, цикады и грудохоботные. Их ротовые органы имеют форму заостренного хоботка, которым они всасывают пищу: часто это сок растений, но многие из них хищники или кровососущие. Клопы походят на жуков по форме тела, но их можно отличить по щитку-треугольнику на спине. Возможно, вам случалось в лесу почувствовать неприятный запах, выделяемый при испуге настоящим щитником. Цикады больше похожи по форме на лягушек и могут прыгать. Грудохоботные включают в себя тлей, известных многим садоводам, и гораздо менее известных щитовок, у самок которых нет ни ног, ни крыльев и они неподвижно сидят на растении под защитой щитка.
Ну и давайте уточним: пауки – это не насекомые. Они принадлежат к тому же типу членистоногих, но к другому классу, называемому паукообразные, вместе с клещами, скорпионами и сенокосцами.
Сколопендра и мокрица тоже не являются насекомыми. Если принять во внимание самый простой признак, можно заметить, что у них слишком много ног, так что они принадлежат другим классам членистоногих: многоножкам и ракообразным, соответственно. Кроме того, даже маленькие очаровательные ногохвостки не являются насекомыми, несмотря на то, что у них 6 ног. Впрочем, исследователи насекомых не против общества других членистоногих и о ногохвостках и паукообразных часто рассказывают вместе с насекомыми. Мы поступим так же и в нашей книге.
Дышать через трубочку
У насекомых нет легких, и они не дышат через рот как мы. Вместо этого они дышат через отверстия, находящиеся по бокам тела. От отверстий внутрь тела проходят разветвленные трубочки-трахеи. Воздух наполняет их, и кислород перемещается в клетки тела. Поэтому насекомым не нужно использовать свою кровь для обогащения кислородом конечностей и костей. Но им все же необходимо что-то наподобие крови, называемой у насекомых гемолимфой, для передачи питательных веществ и нейромедиаторов в ткани и для транспортировки продуктов жизнедеятельности из них.
Так как кровь насекомых не транспортирует кислород, нет необходимости в железосодержащих красных кровяных тельцах, которые окрашивают кровь млекопитающих в красный цвет. Гемолимфа обычно прозрачная, желтоватая или зеленая. Именно поэтому во время поездки теплым летним вечером переднее стекло автомобиля не выглядит прозрачным: разбившиеся о него насекомые оставляют желто-зеленые следы.
У насекомых нет кровеносных артерий, вместо этого гемолимфа передвигается свободно между всеми внутренними органами, от лапок до крыльев. Чтобы гемолимфа циркулировала, у насекомых есть что-то наподобие сердца: это спинной сосуд – вытянутая трубка, проходящая вдоль спины, с мускулатурой и отверстиями по бокам. Сокращение мышц приводит к тому, что гемолимфа передвигается от задней части тела к передней, изливаясь в мозг.
В мозге происходит обработка всех сигналов, поступающих от органов чувств. Сигналы из внешнего мира в виде запаха, звука или изображения очень важны для того, чтобы найти пищу, избежать врагов и найти полового партнера. Несмотря на то, что насекомые обладают теми же основными органами чувств, что и мы – они воспринимают свет, звук, запах, они могут чувствовать вкус и у них есть осязание – большинство их органов чувств построены совсем по-другому. Давайте взглянем на них поближе.
Язык запахов у насекомых
Для многих насекомых обоняние очень важно, но у них нет носа. Вместо этого они, в первую очередь, воспринимают запах антеннами. Некоторые насекомые, например особи мужского пола у бабочек, имеют большие перистые антенны, при помощи которых могут почувствовать запах самки, даже в очень маленькой концентрации, за несколько километров.
Насекомые общаются между собой различными способами с помощью запаха. С помощью молекул запаха они могут передавать различную информацию друг другу, начиная от объявления о знакомстве типа «одинокая дама ищет привлекательного мужчину» до гастрономического сообщения у муравьев «следуйте по этой пахучей дорожке, и вы дойдете до вкусной капли варенья, лежащей на кухонном столе».
Например, жукам-короедам не нужны мессенджеры, чтобы сообщить друг другу, где проходит вечеринка. Когда кто-то находит старую ель, они созывают своих сородичей с помощью языка запахов. Таким образом им удается собрать достаточное количество короедов, чтобы победить ослабленное живое дерево, которое закончит свои дни, став детским садом для тысячи маленьких короедов.
Большинство подобных ароматов нам недоступны, мы не можем их почувствовать. Но если вам удастся прогуляться под кронами старых деревьев в Тонсберге поздним летним вечером, вам может посчастливиться ощутить прелестнейший аромат персика. Это отшельник обыкновенный – один из самых крупных и редких видов жуков в Норвегии, который привлекает к себе пару с соседнего дерева. Он использует вещество с не самым романтичным названием гамма-декалактон – вещество, которое мы производим в лабораториях и используем в косметике и в качестве пищевого ароматизатора.
Этот аромат приносит большую пользу отшельнику, ведь этот жук очень большой и массивный, поэтому редко летает, по крайней мере, на дальние расстояния. Он живет в старых трухлявых деревьях, где личинки питаются сгнившей древесиной. Жук-отшельник – настоящий домосед: исследование, проведенное шведскими учеными, показало, что большинство взрослых жуков-отшельников проживали в том же дереве, где они и родились. Такое отсутствие авантюризма не облегчает поиск новых трухлявых деревьев, в которые можно переселиться. А тот факт, что в условиях современного лесопользовании и земледелия найти подобные деревья стало еще труднее, только усложняет жизнь отшельника. Так что сейчас этот вид жуков обитает только в единственном месте в Норвегии – в центре города Тонсберга.
Обманчивые женщины в цветочном одеянии
Растения давно поняли, что запах для насекомых очень важен. Миллионы лет совместной эволюции привели к удивительному взаимодействию. Самый большой цветок в мире, раффлезия, опыляется лесными мухами. В этом случае, используя язык современной парфюмерии, «аромат теплого летнего солнца, встречающего вечернюю прохладу, с нотками амбры и чувственной ванили» принесет мало пользы. Напротив, если вы хотите пригласить в гости лесных мух, вы должны кричать на их языке. Поэтому самый большой цветок в мире воняет как дохлое животное, пролежавшее в джунглях не один день на жаре. Аромат гниющего мяса просто неотразим, если вы – лесная муха.
* * *
Чтобы найти примеры цветов, разговаривающих на языке насекомых, необязательно отправляться в джунгли. Офрис насекомоносная – редкий и охраняемый вид орхидей, который растет в различных частях Норвегии. Он цветет удивительными буро-синими цветами, которые на вид похожи на самку роющей осы. И эти красивые формы дополняются подходящим запахом: цветок пахнет как самка осы во время периода спаривания. Что же делает одурманенный, недавно вылупившийся самец осы, у которого в его короткой жизни только одно на уме? Его обводят вокруг пальца, и он пытается спариться с цветком. Ничего из этого не получается, и он летит к следующей самке (как он думает) и предпринимает следующую попытку. Без особого успеха и там. Он не знает, что во время тщетных попыток сватовства на него налипли маленькие желтые стебельки с шариками на конце, похожие на антенны марсианина. Это пыльца офрис насекомоносной. Таким образом флирт самца роющей осы способствует опылению цветков.
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=63053483&lfrom=174836202) на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.
