Особенности организма насекомых некоторых видов позволяют: сохранять жизнь после замерзания и оттаивания; населять горячие источники с температурой воды +500С; долгое время жить без воды за счет окисления запасенных питательных веществ; выживать в глубоком вакууме и часами находиться в чистом углекислом газе; жить в солевом рассоле, сырой нефти и т.д.
Конечно, в холодных и сухих районах, а также в таких критических для жизни условиях проживают представители немногих видов насекомых. Однако именно они своим примером с наглядностью демонстрируют, какими поистине феноменальными возможностями наделены, казалось бы, совсем беззащитные существа. Больше того, как и многие другие животные, насекомые именно не «выживают» в такой сложной и суровой среде, а живут в ней той полноценной жизнью, особенности которой внесены в их генетическую программу. Рассмотрим это на некоторых примерах.
Холодоустойчивость насекомых
Некоторые насекомые относятся к покорителям и постоянным обитателям горных вершин. В седловине Эльбруса на высоте 5300 м можно увидеть стрекоз и крапивниц. А оседло живущие мухи, жуки, тли бабочки, саранчовые обнаружены в Гималаях даже на высоте 6000 м над уровнем моря. Питаются они пыльцой растений и органическими остатками, которые приносят горные бризы. Живут насекомые под камнями, в почве, в редких пятнах высокогорных растительных ковров и даже в снегу. Но особенно много их у кромки тающего льда, где большая влажность и легче найти корм, приносимый талой водой. Для нормальной жизни и воспроизводства сверчки одного из видов обязательно поселяются именно на горной местности, покрытой снегом, так как устройство их организма рассчитано только на среду обитания с пониженной температурой. А проживающая в северных широтах и высоко в горах бабочка желтушка наделена удивительным свойством живорождения, что очень озадачило в свое время энтомологов, поскольку для бабочек это не характерно. Предполагается, что живорождение помогает ее потомству завершить развитие в течение короткого лета этих мест.
Блоха изотома обитает исключительно на поверхности вечных снегов. Каждую ночь организм этого крошечного насекомого подвергается самым жестоким испытаниям, однако насекомое снова и снова демонстрирует великолепную способность жить в предельно суровых условиях. Оно полностью замерзает, как только заходит солнце, но благодаря своей темной окраске также быстро оттаивает в теплых утренних лучах. Ожив, блоха изотома продолжает заниматься всеми насущными жизненными проблемами, осуществляя реализацию своей наследственной программы, которую и передаст потомкам. Недавно энтомологи обнаружили, что комары-дергуны некоторых видов тоже способны жить и продолжать свой род в таких экстремальных условиях, которые, казалось бы, несовместимы с жизнью. Они обитают в трещинах и тоннелях ледников на высоких склонах Гималаев. Это насекомое наделено таким превосходным организмом, что прекрасно чувствует себя и не замерзает при –160С. А самка комара даже проявляет активность в зимний период, когда в горах свирепствуют морозы. Как дергуны живут и продолжают род при столь низких температурах, и каковы физиологические особенности их организма комаров этого вида пока ученым не ясно.
Около 40 видов насекомых (комары, шмели, жуки, дневные и ночные бабочки) живут за Северным Полярным кругом – там, где есть цветковые растения. Благодаря северному типу организма комары некоторых разновидностей играют особо важную роль в холодных арктических пустынях и зоне тундры. Их самцы и самки, перелетая от цветка к цветку, питаются нектаром и попутно опыляют растения. Ведь в тундре и тайге практически нет пчел. В Заполярье опылением цветков заняты и шмели. Их организм хорошо оснащен для работы в холодных краях. Активная работа мышц и лохматая теплая шубка шмеля обеспечивают нагрев его тела до +370С при наружной температуре воздуха 00С. Это тепло образуется во время полета за счет химических реакций, происходящих в мускулах.
Организм не только жителей высокогорий, но и обитателей мхов и лишайников антарктических островов, например жуков определенных видов, способен не разрушаться при быстром охлаждении почти до – 400С. Их генетическая программа управляет уникальным минипроизводством глицеринового масла и других особых веществ, действие которых подобно действию известного автомобильного антифриза. Такими же спасительными веществами наделены некоторые виды земноводных и других холодоустойчивых представителей животного мира. А жуки и мухи, обитающие на Аляске, наделены замечательной способностью выдерживать даже температуры до –600С. Насекомые, конечно, замерзают, но их организм обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей.
От влажных тропиков до безводных пустынь
Для несметного количества насекомых экологической нишей служат тропические леса, занимающие немалую часть земной поверхности. Ветви деревьев, начиная с высоты не ниже 15 м, так тесно переплетены между собой и плотно обвиты лианами, что сквозь образуемую крону почти не пробивается свет. Полог леса, толщина которого порой составляет 30 м, заселен такими животными, как обезьяны, птицы, мыши, лягушки, насекомые и даже земляные черви (!). Здешние обитатели тут рождаются, растут, живут активной полноценной жизнью и умирают. Причем многие из них за всю свою жизнь никогда не касаются земли. А насекомые обитают на всех «этажах» леса: в земле, листовой подстилке, в стволах деревьев, в глубине тропического полога и на самом верхнем ярусе леса – на ветвях и листьях этой так называемой «крыши мира».
Из насекомых в тропическом лесу преобладают бабочки, жуки, муравьи, термиты, цикады. Бабочки и жуки необычайно велики и красивы. Им дарована яркая окраска, чтобы с помощью ее находить свои пары, ведь иначе в гуще переплетенных ветвей насекомым невозможно ни увидеть, ни услышать друг друга. Существуют там и удивительные птицекрылые бабочки, гигантские крылья (30 см) которых позволяют в брачный сезон летать самцам и самкам выше сплошной кроны тропических деревьев.
Насекомые составляют и значительную часть жителей пустынь. Больше всего там муравьев, москитов, комаров, жуков-чернотелок и красивых златок, особенно черно-золотистого цвета. Все они прячутся от дневного зноя в глубоких норках, а выбираются на охоту только с наступлением темноты. Великолепные возможности организма и поведения демонстрируют жуки-чернотелки некоторых видов, обитающие в самых жарких и безводных районах пустыни. Благодаря инстинктивным поведенческим механизмам они отправляются ночью на вершины песчаных дюн, чтобы «испить влагу туманов». Опустив голову, жук поднимает брюшко кверху и поворачивается навстречу влажному ветру с моря. Влага, конденсируясь на его особой ребристой спинке, стекает насекомому прямо в рот.
От соленых вод до нефти
Представители большинства видов насекомых обитают на суше, но немало их проживает в самых разнообразных водных средах, в том числе и нетрадиционных. Так, особое устройство организма личинок некоторых видов комаров позволяет им прекрасно развиваться в горячих гейзерах, где могут еще жить лишь бактерии. Такую же способность проявляют зеленые стрекозы, молодые особи которых являются обитателями гейзеров с температурой воды +400С. Личинки комаров в массе способны размножаться и в солоноватых прибрежных водах Каспийского моря. А такие насекомые, как, например клопы некоторых видов, обладают всеми возможностями для нормальной жизни в океанах – Атлантическом и Тихом.
Особенности организма насекомых некоторых видов позволяют: сохранять жизнь после замерзания и оттаивания; населять горячие источники с температурой воды +500С; долгое время жить без воды за счет окисления запасенных питательных веществ; выживать в глубоком вакууме и часами находиться в чистом углекислом газе; жить в солевом рассоле, сырой нефти и т.д. Конечно, в холодных и сухих районах, а также в таких критических для жизни условиях проживают представители немногих видов насекомых. Однако именно они своим примером с наглядностью демонстрируют, какими поистине феноменальными возможностями наделены, казалось бы, совсем беззащитные существа. Больше того, как и многие другие животные, насекомые именно не «выживают» в такой сложной и суровой среде, а живут в ней той полноценной жизнью, особенности которой внесены в их генетическую программу. Рассмотрим это на некоторых примерах.
Организм не только жителей высокогорий, но и обитателей мхов и лишайников антарктических островов, например жуков определенных видов, способен не разрушаться при быстром охлаждении почти до – 400С. Их генетическая программа управляет уникальным минипроизводством глицеринового масла и других особых веществ, действие которых подобно действию известного автомобильного антифриза. Такими же спасительными веществами наделены некоторые виды земноводных и других холодоустойчивых представителей животного мира. А жуки и мухи, обитающие на Аляске, наделены замечательной способностью выдерживать даже температуры до –600С. Насекомые, конечно, замерзают, но их организм обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей.
Представители большинства видов насекомых обитают на суше, но немало их проживает в самых разнообразных водных средах, в том числе и нетрадиционных. Так, особое устройство организма личинок некоторых видов комаров позволяет им прекрасно развиваться в горячих гейзерах, где могут еще жить лишь бактерии. Такую же способность проявляют зеленые стрекозы, молодые особи которых являются обитателями гейзеров с температурой воды +400С. Личинки комаров в массе способны размножаться и в солоноватых прибрежных водах Каспийского моря. А такие насекомые, как, например клопы некоторых видов, обладают всеми возможностями для нормальной жизни в океанах – Атлантическом и Тихом. Как ни удивительно, но существует калифорнийская нефтяная муха, местообитание и вся жизнедеятельность которой связана исключительно с густой сырой нефтью. Согласно наследственной программе она питается попавшими туда и прилипшими насекомыми и даже производит в нефти свое потомство. В ее организме все «предусмотрено» для этого. Кишечник мухи заселен бактериями-симбионтами, которые расщепляют парафин нефти и способствуют его усвоению. Муха может свободно бегать на своих тонких ножках по нефтяной пленке, не прилипая к ней, однако прикосновение к пленке любой другой частью тела для мухи губительно. Организм личинок этой мухи, которые развиваются в сырой нефти и питаются прилипшими насекомыми, тоже обеспечен всем необходимым. Так, программа инстинктивного поведения заставляет этих малышей, подобно водным личинкам, держать кончики специально изготовленных организмом дыхательных трубок над поверхностью нефти, чтобы дышать кислородом воздуха.
Ниже представлен список 10 удивительно выносливых существ, которые способны выжить в таких условиях в каких ни одно существо не может выжить.
Пауки-скакунчики - семейство пауков, содержащее в себе более 500 родов и около 5 000 видов это примерно 13% от всех видов пауков. Пауки-скакунчики обладают очень хорошим зрением, они также способны прыгать на расстояние, намного превышающее размер их тела. Эти активные дневные охотники, широко распространены по всему миру, включая пустыни, тропические леса и горы. В 1975 году представитель этого семейства был обнаружен даже на пике самой высокой горы в мире - Эвересте.
Девятое место в списке занимает Гигантский кенгуровый прыгун - грызун, находящийся под угрозой исчезновения и встречающийся только в штате Калифорния, США. Продолжительность его жизни составляет 2–4 года. За всю свою короткую жизнь грызун способен обходится без единой капли питьевой воды. Влагу необходимую для существования они получают из пищи, а это в основном семена.
Помпейский червь (Alvinella pompejana)
Помпейский червь - вид глубоководных червей, который был обнаружен в начале 1980-х годов в северо-восточной части Тихого океана. Эти черви бледно-серого цвета способны вырастать до 13 см в длину. Помпейский червь долгое время оставался неизученным, так как при попытке поднять его на поверхность он неизбежно умирал. Объясняется это тем, что во время подъёма привычное давления для Помпейского червя уменьшалось. Однако недавно французскими учёными с помощь специальной техники, которая поддерживала необходимое давление среды, удалось живыми и здоровыми доставить несколько особей в лабораторию. Выяснилось, что эти черви способны выжить при довольно-таки высоких температурах. Оптимальная температура для них составляет 42 °C, но при нагреве до 50-55 °C червь погибал.
Гренландские акулы являются одними из самых больших и наименее изученных акул в мире. Обитают в водах Северной Атлантики при температуре от 1–12 °С и глубине до 2 200 метров на которой примерное давление составляет 220 атмосфер или около 9 700 килограмма на квадратный сантиметр. Гренландские полярные акулы очень медлительны, их средняя скорость составляет 1,6 км/ч, а максимальная - 2,7 км/ч, отсюда и второе название «спящие акулы». Питаются почти всем, что могут поймать. Самые крупные особи этих акул могут достигать до 7,3 м и весить до 1,5 т, однако средняя длина варьируется от 2,44 до 4,8 м, а средний вес не превышает 400 кг. Точная продолжительность их жизни неизвестна, хотя есть теория, что они способны доживать до 200 лет. Является одним из самых долгоживущих животных на планете .
На протяжении десятилетий учёные считали, что только одноклеточные организмы могут выжить на очень больших глубинах под землёй из-за большого давления, недостатка кислорода и экстремальных температур. Однако после того как в 2011 году Гаэтаном Боргони и Таллисом Онстоттом в руде на золотодобывающих шахтах «Беатрикс» и «Префонтейн» в ЮАР на глубинах 0,9 км, 1,3 км и 3,6 км под поверхностью Земли были обнаружены эти многоклеточные организмы, гипотеза была опровергнута. Обнаруженные черви длиной в 0,52–0,56 мм обитали в небольших скоплениях воды температура, которой составляла 48 °C. Halicephalobus mephisto, возможно, самые глубокоживущие многоклеточные организмы на планете.
Некоторые виды лягушек были найдены буквально замороженными, но с наступлением весны они «оттаивали» и продолжали свою жизнедеятельность. В Северной Америке насчитывается пять известных видов таких лягушек. Наиболее распространённой является древесная лягушка, которая чтобы перезимовать просто прячется под листья и замерзает. Самое интересное то, что на время такой спячки сердце лягушки останавливается.
Многие знают, что глубочайшей точкой Мирового океана, а также наименее исследованным местом на планете является «Марианский жёлоб» глубиной в 11 км, где давление примерно в 1072 раза больше нормального атмосферного давления. В 2011 году, учёные с помощью камеры высокого разрешения и современного батискафа обнаружили на глубине 10 641 метров гигантских амёб, которые в несколько раз крупнее (10 см) своих родственников.
Bdelloidea
Bdelloidea - животное из класса коловраток, живущее в пресной воде, влажной почве и мокром мхе по всему миру. Являются микроскопическими организмами, длина которых не превышает 150–700 мкм (0,15–0,7 мм). Для невооружённого глаза они невидимы, но если смотреть через лупу животное Bdelloidea можно увидеть в виде маленьких белых точек. Они способны выжить в жёстких, сухих условиях благодаря ангидробиозу, состояние, которое позволяет организму этого животного быстро обезводится и, таким образом, противостоять высыханию. Как выяснилось, в этом состоянии животное способно пробыть до 9 лет, ожидая благоприятных условий для возвращения. Интересно, что с момента открытия ещё не был найден ни один представитель мужского пола.
Таракановые
Популярный миф гласит, что в случае ядерной войны, единственными выжившими на Земле будут тараканы . Не удивительно ведь они считаются одними из самых выносливых насекомых, способные жить без пищи и воды в течение одного месяца. А смертельная доза излучения радиации для этих насекомых больше в 6-15 раз, чем, например, для людей. Однако они всё же не настолько стойки к радиации, как, например, плодовые мушки. Найденные окаменелости таракана, показывают, что они жили 295–354 млн. лет назад опередив тем самым динозавров, хотя внешним видом эти тараканы, безусловно, отличались от современных тараканов.
Тихоходки - микроскопические животные, впервые описанные немецким пастором Иоганном Августом Эфраимом Гёце в 1773 году. Распространены по всему миру, включая дно океана и полярные регионы на экваторе. Чаще всего населяют лишайниковые и моховые подушки. Размер тела этих полупрозрачных беспозвоночных составляет 0,1-1,5 мм. Тихоходки обладают неимоверной выносливостью. Учёными было установлено что тихоходки способны выжить в течение нескольких минут при температуре 151 °С, а также могут жить несколько дней при температуре минус 200 °С. Они также поддавались излучению в 570 000 рентген и примерно 50% тихоходок остались живыми (для человека смертельная доза в 500 рентген). Ещё их помещали в специальную камеру высокого давления, заполненную водой и, поддавали воздействию 6 000 атмосфер, что в 6 раз больше чем давление на дне «Марианского жёлоба» - животные остались живы. Известен случай, когда мох, взятый с пустыни спустя примерно 120 лет после его иссушения, разместили в воду, и одна с пребывавших в нём тихоходок подала признаки жизни.
Поделится в соц. сетях
У низших насекомых, которые живут только во влажных местах, кутикула проницаема
для воды и газов, они дышат всей поверхностью тела. Кожное дыхание играет важную
роль и в жизни личинок, обитающих в воде, в сырой почве, в тканях растений.
У большинства других насекомых - особая респираторная (дыхательная) система. Все
их тело пронизано тончайшими канальцами или трубочками-трахеями. Они ветвятся
многократно, переплетаются друг с другом. Воздух попадает в трахеи через
крохотные отверстия - дыхальца. Они располагаются на боках тела насекомого, на
груди и брюшке. Их может быть десять пар (у взрослых) либо всего одна пара (у
некоторых личинок).
Воздух через дыхальца и далее по трахеям распространяется путем простой
диффузии. Даже большие гусеницы получают таким простым способом весь необходимый
им кислород. Но наиболее активные насекомые, быстро бегающие или летающие,
нагнетают воздух в трахеи дыхательными движениями брюшка. Оно то расширяется, то
сжимается. При расширении воздух засасывается в трахеи.
Когда брюшко сжимается, особые клапаны закрывают дыхальца и воздух наружу не выпускают. Он проталкивается дальше по трахейной системе, наполняет воздушные мешки, расширения трахей. Дыхальца открываются и закрываются не одновременно, а в такой слаженной последовательности, что воздух беспрепятственно и в определенном порядке буквально прокачивается через все тело насекомого.
Температура тела насекомых
У птиц и млекопитающих особые физиологические «механизмы» поддерживают температуру тела на определенном, оптимальном для каждого вида уровне, в пределах от 34 до 42 градусов, у кого как. Насекомые такими способностями не обладают: они холоднокровные животные. Тело их разогревается или охлаждается в зависимости от того, тепло или холодно вокруг них, в окружающей среде. Однако для наиболее активных из шестиногих летунов такое утверждение не вполне справедливо.
Комар. Фото: Eli Christman
Установлено, что крылья насекомых работают наиболее эффективно при температуре 38-40 градусов. Их мышцы сокращаются в очень быстром темпе: взмахи крыльев следуют у пчелы, например, до 200, у обычных комаров - до 600, а у мелких комариков - мокрецов - до 1000 раз в секунду! При всякой работе выделяется тепло. Сами мышцы и грудка насекомого, в которой они помещаются, быстро разогреваются до оптимального «рабочего режима».
Но и перед полетом некоторые насекомые, сидя на месте, быстро-быстро трепещут крыльями. Бражники нередко прогревают таким способом свой «мотор» несколько минут, и за это время температура внутри их грудки повышается до 32-36 градусов, даже если воздух вокруг значительно холоднее.
Другой и главный источник тепла - это, конечно, солнце. Жизнедеятельность насекомых зависит от него полностью. Быстро, за пять минут, температура в грудке шмеля повышается от 28 градусов (когда он сидит в тени) до 41,6 (на солнце) и быстро падает, если снова пересадить его в тень.
Шмель. Фото: Thomas Quine
Как известно, шмель весьма лохматый, его тело густо поросло волосками. «Подстриженный» шмель (с удаленными волосками) остывает в тени гораздо быстрее лохматого. Мелкие чешуйки, которыми покрыты крылья, да и все тело (даже ножки) бабочек и мотыльков, сохраняют тепло, полученное от работы мышц либо от солнца. Под чешуйками залегает тонкий слой воздуха - достаточная теплоизоляция для такого малого животного, как насекомое. При определенных условиях опыта у сиреневого бражника с неповрежденными чешуйками температура тела на 17 градусов выше окружающего его воздуха. Если чешуйки удалить - только на восемь градусов.
Стрекозы - активные летуны. Следовательно, тепловой режим мышц, приводящих в движение крылья, и у них должен поддерживаться на определенном уровне. Однако никаких чешуек или густой поросли волосков на их гладкой кутикуле нет. У стрекоз термоизоляция другого типа: воздушные мешки, расширения трахей, располагаются под хитиновым грудным панцирем довольно плотно друг к другу.
У каждого вида насекомых свои температурные пределы, оптимальные и критические. Одни и при нескольких градусах тепла активны, даже при нуле (например, обитающие в водоемах тундры личинки веснянок и комаров) и ниже (некоторые живущие на снегу), другие только при 20-30 градусах тепла. Для таракана прусака температура 42 градуса уже губительна. Личинки же некоторых комаров-звонцов живут и не умирают в горячих источниках Северной Америки (в Иеллоустонском парке), температура воды в которых 49-51 градус. А личинок африканского комара полипеди-люма находили иногда даже в источниках с температурой 60-70 градусов.
Упомянутый прусак, неприятный наш сожитель, уже при семи градусах тепла не способен двигаться, если незадолго перед тем жил он при температуре 30 градусов. А когда поживет хотя бы один день при 15 или 36 градусах тепла, то теряет подвижность соответственно при 2 и 9,5 градуса.
Зимующие в северных широтах насекомые неделями переносят морозы в минус 20-40 градусов и не погибают (они, конечно, не активны, в глубокой спячке проводят зиму). Как показали некоторые исследования, жидкость, заключенная в клетках их тела, при этом не замерзает. Почему? Возможно, промерзанию препятствуют какие-то вещества, образующиеся осенью в их тканях и действующие как антифриз в радиаторе автомобиля. Концентрация некоторых веществ, глицерина например, в крови зимующих насекомых повышена, у иных до 20 процентов. Не ясно только, сами ли эти вещества обеспечивают морозоустойчивость живых клеток, или они лишь побочный продукт тех физиологических процессов, которые протекают в тканях готовящегося к анабиозу насекомого.
Яйца насекомых
Жизнь свою насекомые начинают из яиц, вид и форма которых весьма разнообразны,
но все они богато наделены желтком - питательным продуктом, потребляя который
развивается эмбрион. Вода и кислород ему не менее необходимы.
У некоторых насекомых, бабочек и мотыльков, например, яйца укрывает сверху
толстая и плотная оболочка. Ее выделяют особые железы яйцекладущей самки,
подобно тому, как это происходит и с куриным яйцом. Но оболочка эта проницаема
для воды. Если же наступят слишком сухие дни, яйца бабочек, чтобы сохранить
запасы влаги, выделяют особые воскоподобные вещества: те тонким, но уже
водонепроницаемым слоем покрывают яйцевую оболочку изнутри.
У саранчи и водяных жуков «скорлупа» яиц тонка и непрочна. Она легко рвется. Но
чтобы этого не случилось, эмбрион уже на самых ранних стадиях развития укрепляет
ее, изнутри покрывая яйца плотной дополнительной оболочкой. Она состоит из
хитина, как и внешние покровы насекомых.
Еще Реомюр в XVIII веке заметил: только что отложенные яйца многих насекомых
быстро впитывают воду и разбухают почти вдвое. А у пустынной саранчи и больше
чем вдвое. Саранча, размножаясь в сезон дождей, закапывает их в сырой песок.
Однако это разбухание - процесс вполне контролируемый. Влага поступает в яйцо в
одном особом месте - в гидропиле, и, как только яйцо достаточно напитается
водой, ее впитывание тут же прекращается. Яйца некоторых наездников, попав в
тело хозяина, разбухают в тысячу раз!
Если воды в яйце недостаточно, развитие приостанавливается. Вынужденный покой бывает весьма длительным - до 270 дней, например, у ногохвостки, зеленого сминтура. Яйца саранчи могут пролежать обезвоженные даже три с половиной года. И не погибают! Как только в нужной мере напитаются водой, тут же начинают быстро развиваться. Через пару недель из них выходят личинки.
Случается, что и при достаточной влажности яйца насекомых не развиваются, обмен
веществ в них почти прекращается, наступает так называемая диапауза -
обязательная стадия покоя.
Комары из рода эдес часто откладывают яйца в наполненные водой пазухи листьев, в
дупла деревьев, даже в консервные банки - словом, в микроводоемы, которые быстро
пересыхают. Пока в них есть вода, яйца комаров развиваются быстро, и обычно
эмбрион успевает созреть до стадии вполне сформированной личинки. Затем, когда
«водоем» пересохнет, личинка впадает в длительную спячку, чтобы пробудиться и
выйти из яйца, как только вновь (а это случается обычно следующей весной)
упомянутые микроводоемы наполнятся водой.
У другого комара-полипедилюма из семейства хирономид, личинки которых в обиходе именуются мотылем, - способность переносить засуху еще более поразительна. Личинки его живут в Западной Африке во всякого рода лужах, обычно в выбоинах, среди скал. В сезон дождей они полны водой, но очень скоро пересыхают. Тогда высыхают и личинки комаров, и так основательно, что, кажется, лишь тонкая шкурка от них осталась. Но в этой «шкурке» таится всемогущая искра жизни: если личинку охладить до минус 190 градусов и продержать при этой температуре три дня, она не умрет. Можно на минуту окунуть ее в кипяток - все равно выживет! Понятно, что африканский зной ей и подавно не страшен, когда, слегка зарывшись в ил, неподвижная и обезвоженная, личинка ждет сезона новых дождей.
Но вернемся к яйцам насекомых. Развиваясь, они дышат. Кислород у некоторых, у яиц саранчи, например, проникает под оболочку диффузно по всей ее поверхности. Но у большинства насекомых развивающееся яйцо обеспечивает кислородом особый респираторный, дыхательный механизм. Обычно это губчатая выстилка внутренней поверхности оболочки яйца. Поры ее заполнены белковым веществом, которое жадно усваивает, словно впитывает в себя, кислород из воздуха. Тонкие канальцы соединяют это вещество с поверхностью яйца.
У водяных скорпионов, клопов непа и ренатра яйца погружены в ткани водяных
растений. Наружу торчат только два длинных выроста, похожие на рога или усы: они
пористые и заполнены веществом, усваивающим кислород.
Яйца многих насекомых, словно в пакеты, упакованы в оотеки. Оотека саранчи
образуется из пенистой жидкости, которую выделяет яйцекладущая самка. Жидкость
окружает яйца, цементирует вокруг них землю, получается плотная капсула, которую
называют кубышкой. Оотека жука-водолюба - овальный шелковистый кокон с длинным
отростком, который наподобие трубы торчит вверх из воды. Сама оотека приклеена
снизу к листу водного растения. Через «трубу» поступает в оотеку, к яйцам,
воздух.
Оотеки богомолов похожи на еловые шишки, а рыжего таракана - на туго набитый
кошелек. Сходство довершает слегка зазубренный шов на одной из длинных сторон
оотеки, напоминающий замок «молнию» кошелька. Яйца лежат в оотеке аккуратными
рядами, верхними концами к шву. Здесь у яиц возвышаются небольшие бугорки. Они
пористы и заполнены усваивающим кислород веществом. Два небольших «рожка» на
респираторных бугорках яиц упираются снизу в шов оотеки, как раз в те его места,
где тончайшие канальцы пронизывают оотеку насквозь. По ним воздух поступает к
дыхательной системе яиц.
Развивающийся эмбрион буквально плавает в жидкости, наполняющей яйцо. Когда он
совсем сформируется, то начинает заглатывать эту жидкость. Все это можно
разглядеть при небольшом увеличении, через лупу например, если оболочка яйца
прозрачна, как у стрекоз, бабочек, постельных клопов, вшей и многих других
насекомых. Видно, что рот и глотка эмбрионов на манер насоса работают
беспрерывно: глотают и глотают амниотическую жидкость яйца. Их тело «разбухает»
буквально на глазах, и вскоре эмбрион заполняет все яйцо. Внутри его нет уже
никакой жидкости, лишь тонкая прослойка разделяет оболочку и упирающиеся в нее
хитиновые покровы готовой выйти из яйца личинки.
Вылупление
Еще незадолго перед тем обильно напитанные водой, хитиновая кутикула и все ткани
личинки теперь быстро подсыхают, наружный скелет личинки становится твердым.
Упираясь им изнутри в оболочку яйца, дергаясь рывками из стороны в сторону,
всеми силами старается она прорвать стены своего заключения. Яйцо лопается, и
личинка выходит из него.
Но не у всех так. Яйца саранчи, например, как мы уже знаем, укреплены изнутри
цементирующими выделениями эмбриона и не поддаются давлению стремящейся наружу
личинки. Тогда вступают в действие ферменты хитиназа и протеиназа, растворяющие
оболочку яйца. Их выделяют железы первого сегмента брюшка личинки.
Не всегда оболочка рвется где попало, у многих насекомых предусмотрены определенные зоны: отделенные круговым швом крышки на вершине яйца либо продольные швы. Здесь «скорлупки» яиц более тонки. Да и личинки действуют по-разному: у комариных, например, особые «яйцевые зубы» - прочные шипы на голове, похожие на рожки, - дырявят и рвут изнутри оболочку яйца. Гусеницы грызут ее челюстями, а у личинок мух есть особые крючья во рту.
У вполне развитых эмбрионов вшей «яйцевые зубы», острые шипы, располагаются
сбоку на их теле. Личинка энергично вертится под оболочкой яйца, режущие шипы на
ее кутикуле расположены прямо против кольцевого шва, отделяющего крышечку яйца
от прочей его поверхности. Они скребут по шву, который становится все тоньше и
тоньше. Затем личинка, всосавшая уже всю жидкость внутри яйца, энергично
заглатывает ртом имеющийся в нем воздух и выпускает его через анальное
отверстие. Таким образом, у заднего ее конца создается повышенное давление. Под
его напором личинка выползает из яйца, приподнимая головой крышечку.
Так или иначе, личинка насекомого выбралась из яйца. Она питается и растет. Но
растет урывками лишь в определенные периоды своей жизни. Прочный наружный скелет
членистоногих не позволяет им увеличивать размеры тела. Только во время линьки,
когда старые хитиновые доспехи сброшены, а новые еще мягки и растяжимы, животное
может расти. Насекомые, за очень малыми исключениями, растут только в стадии
личинки. Взрослые не линяют и, следовательно, не растут (кроме немногих
исключений: например, щетинохвосток, поденок).
Линек у личинок высших насекомых обычно 4- 5, иногда и 20 (например, у цикад). А их жизнь до превращения во взрослое насекомое длится от нескольких дней (около десяти у комнатной мухи) до 3-4 лет у майского жука. А у одного жука из рода бупрестис иногда продолжается и 51 год.
Как известно, из правил бывают исключения. Наиболее впечатляющий пример такого
исключения - матки в гнездах термитов. Уже взрослые и половозрелые, они
продолжают расти. Но увеличивается только брюшко, распираемое многими тысячами
созревающих яиц. Размеры головы, груди, ног, скованных прочным и толстым
хитином, остаются прежними, но брюшко все полнеет и полнеет, раздувается,
пухнет: в длину увеличивается в восемь раз и больше, а его поверхность - в
пятьдесят раз!
Растягивается эластичная перепонка, соединяющая толстые щитки брони - склериты.
Растягивается так сильно, что склериты заметны на толстом вздувшемся брюшке, как
маленькие темные островки.
Мягкая кутикула гусениц складчатая и неплотно прилегает к телу, поэтому они
могут расти и между линьками, но до известного предела, пока складки кутикулы не
растянутся и тело гусеницы не заполнит весь объем наружного скелета. Так
называемые гормоны линьки - вещества, содержащиеся в жидкости, которая заполняет
промежуток между старой кутикулой и новой, образовавшейся под ней, - растворяют
мягкие покровы гусениц почти на 90 процентов, и гусеница при линьке сбрасывает
очень тонкую кожицу.
У насекомых с твердым панцирем «гормоны линьки» растворяют кутикулу только в
определенных местах, которые заметны в эту пору в виде тонких белых линий на
голове и груди. Вдоль этих линий и рвется старый панцирь.
Закончившее линьку насекомое обычно окрашено бледно. Вскоре, примерно через час,
покровы его темнеют и приобретают свойственную виду окраску. Но новая кутикула
еще долго - несколько дней или даже недель - остается мягкой. В это время
насекомое быстро растет. У жуков только через три недели после метаморфоза
толщина кутикулы увеличивается до свойственной взрослому насекомому нормы:
нарастают новые слои хитина, втрое и больше увеличивается их массивность.
Щетинохвостки, один из отрядов низших насекомых, выходят из яиц во всем похожие
на взрослых, только ростом меньше. От рождения и до смерти ни их внешний вид, ни
образ жизни по существу не меняется. Когда насекомые достигнут определенного
размера, наступает половозрелость. Самки откладывают яйца, затем снова линяют.
Так чередуются у них яйцекладки и линьки, которых бывает и пятьдесят! Поэтому и
рост свой, даже после того, когда обретут половозрелость, некоторые
щетинохвостки увеличивают втрое.
Если нет необходимого корма, личинка перестает расти. Но линьки не у всех
прекращаются. Пробовали содержать без пищи личинку жука из рода трогодерма. Она
регулярно линяла, но не росла, а, наоборот, словно усыхала. В начале опыта длина
ее была около восьми миллиметров. К концу пятого года вынужденной голодовки рост
ее уменьшился в восемь раз, а вес - в шестьсот!
Бывает, что корма достаточно только для поддержания жизни, но не роста. Личинка
североамериканского жука эбуриа в таком случае остается живой в сухом дереве, по
крайней мере, сорок лет (В. Унглесворт).
Долгие месяцы, иногда годы могут жить насекомые в стадии глубокого покоя, или
диапаузы. Наступает она при неблагоприятных условиях: в наших широтах - зимой, в
пустынях и тропиках - в сухой сезон. Тогда всякий рост прекращается, обмен
веществ падает до самого низкого уровня, накопленные в теле резервы (в основном
жир) поддерживают жизнь в покоящемся насекомом.
Насекомые могут впадать в диапаузу на разных стадиях развития: одни покоятся в
виде яиц, другие - личинок, куколок и даже взрослых (например, колорадские
жуки).
У куколки бабочки эриогастер (из семейства коконопрядов) диапауза длится 2-3 года. Но рекорд принадлежит одной галлице: ее личинка, закопавшись в землю и окутав себя коконом, лишь через восемнадцать лет окукливается и превращается во взрослого комара.
Но это исключительные случаи. Многие насекомые в наших широтах в стадии диапаузы
лишь перезимовывают. Примером может служить всем известная бабочка-капустница.
За лето две, а если оно жаркое, то и три генерации сменяют друг друга: из яиц
выходят гусеницы, растут, окукливаются, превращаются в бабочек, которые снова
откладывают яйца. Но в сентябре развитие у куколок останавливается и наступает
диапауза. Как узнают они, что близится зима?
Оказывается, главную роль играет длина светового дня. Когда световой день
становится 12 часов и меньше, наступает диапауза. Можно искусственным освещением
продлить световой день, тогда диапаузы не бывает, и куколка продолжает
развиваться.
Особенности организма насекомых некоторых видов позволяют: сохранять жизнь после замерзания и оттаивания; населять горячие источники с температурой воды +50°С; долгое время жить без воды за счет окисления запасенных питательных веществ; выживать в глубоком вакууме и часами находиться в чистом углекислом газе; жить в солевом рассоле, сырой нефти и т.д. Конечно, в холодных и сухих районах, а также в таких критических для жизни условиях проживают представители немногих видов насекомых. Однако именно они своим примером с наглядностью демонстрируют, какими поистине феноменальными возможностями наделены, казалось бы, совсем беззащитные существа. Больше того, как и многие другие животные, насекомые именно не «выживают» в такой сложной и суровой среде, а живут в ней той полноценной жизнью, особенности которой внесены в их генетическую программу. Рассмотрим это на некоторых примерах.
Организм не только жителей высокогорий, но и обитателей мхов и лишайников антарктических островов, например жуков определенных видов, способен не разрушаться при быстром охлаждении почти до – 40°С. Их генетическая программа управляет уникальным минипроизводством глицеринового масла и других особых веществ, действие которых подобно действию известного автомобильного антифриза. Такими же спасительными веществами наделены некоторые виды земноводных и других холодоустойчивых представителей животного мира. А жуки и мухи, обитающие на Аляске, наделены замечательной способностью выдерживать даже температуры до –60°С. Насекомые, конечно, замерзают, но их организм обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей.
Представители большинства видов насекомых обитают на суше, но немало их проживает в самых разнообразных водных средах, в том числе и нетрадиционных. Так, особое устройство организма личинок некоторых видов комаров позволяет им прекрасно развиваться в горячих гейзерах, где могут еще жить лишь бактерии. Такую же способность проявляют зеленые стрекозы, молодые особи которых являются обитателями гейзеров с температурой воды +40°С. Личинки комаров в массе способны размножаться и в солоноватых прибрежных водах Каспийского моря. А такие насекомые, как, например клопы некоторых видов, обладают всеми возможностями для нормальной жизни в океанах – Атлантическом и Тихом. Как ни удивительно, но существует калифорнийская нефтяная муха, местообитание и вся жизнедеятельность которой связана исключительно с густой сырой нефтью. Согласно наследственной программе она питается попавшими туда и прилипшими насекомыми и даже производит в нефти свое потомство. В ее организме все «предусмотрено» для этого. Кишечник мухи заселен бактериями-симбионтами, которые расщепляют парафин нефти и способствуют его усвоению. Муха может свободно бегать на своих тонких ножках по нефтяной пленке, не прилипая к ней, однако прикосновение к пленке любой другой частью тела для мухи губительно. Организм личинок этой мухи, которые развиваются в сырой нефти и питаются прилипшими насекомыми, тоже обеспечен всем необходимым. Так, программа инстинктивного поведения заставляет этих малышей, подобно водным личинкам, держать кончики специально изготовленных организмом дыхательных трубок над поверхностью нефти, чтобы дышать кислородом воздуха.
