В мире насекомых: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Таким образом, размеры позвоночных и целого ряда групп беспозвоночных животных и особенности их питания закономерно связаны с окружающими ландшафтами и с сезонными явлениями в жизни растений или других животных. При этом крупные размеры позвоночных возникают в их эволюции как средство автономизации, обеспечивающее преодоление условий временного недостатка пищи, а также сопротивление движению водной среды и, конечно, бóльшую независимость от колебаний температуры воздуха и воды. Но чрезмерное возрастание величины тела животных на суше ограничивает очень существенный, постоянно и неумолимо действующий фактор — гравитация, или тяготение планеты. Поэтому наиболее крупные позвоночные и почти все крупные беспозвоночные гораздо обычнее в водной среде — в океанах, морях, больших реках и озерах. В воде влияние гравитации практически исчезает, поскольку плотность тела животных лишь незначительно превышает плотность воды.

Какие же преимущества дают животным, в том числе и насекомым — наиболее многообразным животным Земли — их мелкие размеры?

Таких преимуществ очень много. Прежде всего, мелкие организмы на суше мало подвергаются действию гравитации. В связи с этим для таких животных становится относительно очень велико значение молекулярных сил. Используя их, мелкие беспозвоночные, в частности насекомые, могут передвигаться даже при минимальном сцеплении с субстратом не только по сильно наклонным поверхностям, но и по вертикальным, а также по обращенным вниз поверхностям скал, по нижней стороне листьев растений, по потолку в жилищах человека. Таким образом, мелкие животные могут полнее использовать жизненное пространство.

Далее, малые размеры позволяют насекомым и некоторым другим животным длительно существовать на месте, питаясь одним экземпляром растения или же в значительном слое однородной живой листвы от нижних ветвей до вершин деревьев. Это способствует их пищевой специализации, питанию одним видом растений, что в большинстве случаев оказывается выгодным, поскольку облегчает и ускоряет механическую и химическую обработку пищи. Итак, мелкие растительноядные животные при минимуме движений и соответственно небольшом расходе энергии могут добыть и использовать максимум пищи.

Расход энергии у мелких животных уменьшается и вследствие того, что им не нужно преодолевать гравитацию и большие силы инерции. Последнее обеспечивает возможность легко и мгновенно менять скорость и направление движения.

Конечно, малая величина имеет и известные недостатки, прежде всего, быструю потерю телом животного тепла и влаги. Но избыток пищи, а также интенсивное поглощение солнечных лучей восполняют потерянное животным тепло, тогда как влажность пищи или же содержание в сухой пище химически связанной воды компенсируют испарение. К тому же при небольшом теле животные легко могут укрыться от холода и сухости в почву, в рыхлые растительные остатки или в ткани живых растений, где они находят нередко оптимум не только влаги, но и питания.

Но при слишком малых размерах тела молекулярные силы уже не помогают животному, а начинают действовать во вред ему. Поэтому наиболее мелкие насекомые двигаются мало, часто их просто переносит ветром, они предпочитают селиться в более постоянных условиях питания, температуры и влажности, то есть в среде не такой уж характерной для суши. Возможно, по этой причине средние размеры насекомых относительно больше, чем средние размеры позвоночных животных.

Итак, размеры насекомых (и не только растительноядных, но и питающихся животной пищей) не случайны, они обусловлены совместным действием ряда физических и биологических факторов, определяющих выгодность наблюдающихся размеров этих организмов.

Теперь перейдем к рассмотрению особенностей наружных покровов насекомых. Оказывается, что свойственная насекомым прочность этих покровов, наличие у них «наружного скелета» в значительной мере связаны с небольшими размерами тела. В воздушной среде, то есть при сильном действии гравитации, насекомые из-за малых размеров вполне могут иметь такой скелет — он является и легким и в то же время очень прочным. Наружный скелет надежно предохраняет внутренние органы насекомых от механических повреждений при движениях, а в ряде случаев и от врагов. Но, что самое основное, такой покров хорошо защищает небольшое тело насекомого от испарения воды в окружающую среду и от вредных химических веществ. Ведь вследствие малой величины тела площадь его поверхности у каждого насекомого относительно очень велика. Поэтому, если бы у насекомых не было почти сплошного панциря, одевающего все тело, химические вещества, в том числе и вода, свободно, быстро и бесконтрольно проникали бы внутрь тела, так же как и терялись бы им.

Наружный покров тела насекомых состоит из нескольких слоев. Основу его составляет прокутикула из хитина и белков. Она эластична, очень стойка против действия щелочей, спиртов, эфиров и слабых кислот. При соединении с дубильными веществами белки прокутикулы сильно уплотняются и гибкость ее уменьшается — образуется прочный панцирь. Такое уплотнение прокутикулы характерно для больших участков наружного покрова, между которыми она остается эластичной. Все это обеспечивает подвижность частей тела насекомых — головы, челюстей, усиков, ног, крыльев, отделов средней части тела — торакса, а также сегментов брюшка. Максимально тело насекомых состоит из 200–250 подвижных частей, но обычно эластичные промежутки между некоторыми из них исчезают, отдельные части как бы сливаются между собой и поэтому количество подвижных участков тела уменьшается нередко до 60–80.

Наиболее уплотнен покров тех участков тела насекомых, которые непосредственно соприкасаются с окружающей средой, особенно на голове, на тораксе, отчасти на брюшке и на ногах. Уплотнение покрова головы и торакса у насекомых вызвано и тем, что изнутри к нему прикрепляются многочисленные мышцы, приводящие в движение челюсти, крылья и ноги.

У открыто живущих насекомых прокутикула покрыта снаружи тончайшим слоем эпикутикулы, в состав которой входят воск и липоиды. Благодаря этим веществам эпикутикула не смачивается водой и не пропускает воду через себя. Это имеет огромное значение для защиты открыто живущих насекомых от высыхания. У насекомых, обитающих в почве и в воде, эпикутикула, как правило, отсутствует.

Наконец, под прокутикулой расположен слой гиподермальных клеток, то есть собственно кожа, в процессе многократно повторяющейся линьки образующая каждый раз новый наружный скелет, состоящий из неклеточных прокутикулярного и эпикутикулярного слоев. Так как в момент линьки насекомые лишаются прочного панциря, защищающего от испарения, вредных химических веществ и врагов, то линяют они обычно во влажных укромных местах — в щелях, в почве, под камнями или в лесной подстилке.

Одно из замечательных свойств и преимуществ наружного скелета у насекомых заключается не только в том, что он одновременно совмещает в себе опору для внутренних органов и их защиту от внешних нежелательных воздействий, но и в том, что он непосредственно контактирует с внешней средой. Тем самым функции внутренних органов насекомых оказываются вне случайных помех со стороны внешней среды. Нечто подобное мы встречаем и у позвоночных, у которых легко травмируемые органы заключены в череп и грудную клетку. Но при этом у насекомых, как и у других членистоногих, наружный скелет выполняет и разнообразнейшие динамические функции. Например, сильно уплотненные челюсти успешно выполняют функцию добывания и механической обработки пищи, даже весьма твердой. Утолщение и уплотнение скелета передних голеней позволяют насекомым легко продвигаться в толще глинистой почвы. За счет своеобразного устройства участков наружного покрова насекомые издают громкие звуки, привлекающие особей противоположного пола или же отпугивающие врагов. Такие звуки издают кузнечики, сверчки и медведки, саранчовые, цикады и некоторые другие насекомые (жуки, водные клопы и даже бабочки).

Бесконечное разнообразие окраски насекомых связано прежде всего с неодинаковым химическим составом, плотностью и тонкой внутренней структурой наружного скелета. На поверхности скелета у насекомых обычны и различные неровности — от мельчайших ямок и штрихов до мощных и причудливых выростов на голове, переднеспинке, щитке, ногах или брюшных сегментах. Нередко поверхность тела насекомых густо покрыта волосками или чешуйками. Как окраска, так и скульптура покровов имеют важное и разнообразное значение в жизни насекомых. Окраска покровов регулирует тепловой обмен тела с внешней средой, защищает их от врагов или же помогает некоторым из них опознавать особей своего вида.

Самое важное при всем этом заключается в том, что у насекомых и других членистоногих открываются почти неограниченные эволюционные возможности для формообразования, причем их внутренние органы как бы устраняются от необходимости сколько-нибудь быстро эволюционировать. Этим в какой-то мере можно объяснить исключительно большое систематическое разнообразие насекомых (отчасти и других членистоногих — ракообразных, клещей, пауков), их легкую приспособляемость к исторически изменяющимся условиям, высокую специализацию ротового аппарата, ног и крыльев, а также очень полное овладение насекомыми наземной средой. В общем следует сказать, что эволюция насекомых идет в значительной мере за счет изменения их наружного скелета. Поэтому, если судить по внутреннему строению, то класс насекомых в основном соответствует классам позвоночных животных, но если оценивать огромное различие частей наружного скелета насекомых и процесс его образования в индивидуальной жизни этих животных, то класс насекомых, пожалуй, соответствует всем тетраподам, то есть амфибиям, рептилиям, птицам и млекопитающим вместе взятым. Причем не исключено, что к ним нужно присоединить и остальных хордовых животных; таким образом, класс насекомых будет почти равноценен типу хордовых и в то же время гораздо богаче видами.

Важнейшее отличие животных от растений — это их способность самостоятельно передвигаться. Для растений же, особенно многоклеточных, характерна прежде всего полная неподвижность, прикрепленность к почве, скалам или же к другим растениям. Однако такая неподвижность не есть удел только растительных организмов. И среди животных встречаются также почти неподвижные или малоподвижные, сидячие формы. Таковы некоторые инфузории, все губки, многие кишечнополостные — пресноводные гидры, морские гидроидные полипы и кораллы, некоторые кольчатые черви, из ракообразных — морские желуди и морские уточки, некоторые моллюски, в частности устрицы, а также брахиоподы и оболочники. Все эти сидячие животные произошли от подвижных предков.

Биологический смысл подвижности животных заключается в необходимости поиска или выбора ими подходящей пищи, в первую очередь зеленых растении — основы жизни всех животных, как организмов, неспособных самостоятельно строить сложные органические вещества из минеральных веществ.

Способы передвижения у животных весьма разнообразны. В воде они ползают по дну и по растениям, а некоторые по внутренней стороне поверхностной пленки воды, например пресноводные брюхоногие моллюски; другие же плавают или при помощи плавников, или изгибая змеевидно все тело, или же передвигаются в толще воды реактивным способом, как головоногие моллюски. На суше у животных сохраняются многие способы подобного движения. Однако вследствие малого сопротивления воздуха на суше они передвигаются и иным образом, например могут быстро бегать, делать большие прыжки и летать.

Насекомые пользуются всеми известными способами передвижения животных, при этом водные способы движения более свойственны личинкам и нимфам насекомых и относительно немногим насекомым во взрослом состоянии. Так ползают по дну водоемов личинки некоторых комаров, плавают при помощи ног или брюшных плавников нимфы поденок и равнокрылых стрекоз, а также водные клопы и взрослые водные жуки, гребущие ногами. Передвигаются по дну шагающими движениями или лазают по водным растениям личинки стрекоз, водяные скорпионы, личинки водных жуков. Реактивным способом передвигаются в воде личинки разнокрылых стрекоз.

На суше же ползают в основном личинки насекомых — безногие или с короткими ногами. Некоторые личинки, а особенно взрослые насекомые передвигаются шагами, поскольку у них имеются настоящие ноги, хотя и образовавшиеся в эволюции совершенно по-иному, чем ноги позвоночных животных. Ноги насекомых — измененные боковые выросты сегментов их далеких предков — кольчатых червей, тогда как ноги всех позвоночных — это преобразовавшиеся в ходе эволюции грудные и брюшные парные плавники рыб.

Но только немногие насекомые ограничиваются столь медленным способом передвижения по твердым поверхностям. К ним относятся палочники, некоторые клопы, цикады, немногие жуки, дневные бабочки, пилильщики и комары. Большинство же насекомых во взрослом состоянии, а часто и будучи еще личинками бегают, причем очень стремительно. Это одна из характерных особенностей насекомых — жителей воздушной среды. Стоит вспомнить быстрый бег тараканов, жужелиц, молей, муравьев, многих мух, в том числе и комнатных. В этом отношении с насекомыми могут сравниться только некоторые другие членистоногие — клещи, пауки, фаланги, крабы, многоножки-мухоловки, а из позвоночных — ящерицы, немногие птицы, например страусы, кулики и трясогузки, из млекопитающих — землеройки, грызуны, копытные, особенно антилопы и лошади, и некоторые хищники. Но при этом следует сказать, что позвоночные бегают обычно только в исключительных случаях — когда им нужно или быстро скрыться от врага, или добежать до водопоя, или догнать жертву.

Для членистоногих же, особенно для насекомых, быстрый бег обычен, он позволяет им обследовать за короткое время значительную территорию в поисках пищи или себе подобных или же в поисках подходящих мест для откладки яиц. Благодаря малому весу и соответственно ничтожной инерции у этих мелких животных такое движение не требует сколько-нибудь большой затраты сил.

Еще более выгодны, с точки зрения расхода сил и быстроты движения, прыжки. Длина прыжка у некоторых насекомых очень велика, если учитывать небольшие размеры этих животных. Так, некоторые могут с места, без разбега, прыгнуть на десятки сантиметров, а то почти и на метр. Если бы человек в соответствии со своими размерами мог так же прыгнуть, то он одним махом перенесся бы на расстояние в сотни метров.

Прыгают очень многие насекомые. Особенно отличаются в этом отношения ногохвостки — низкоорганизованные мелкие насекомые, совершающие прыжки с помощью хвостовой вилки. Прыгают некоторые термиты и почти все прямокрылые — сверчки, кузнечики и саранчовые, большинство цикад, некоторые жуки, в частности листоеды и долгоносики, некоторые перепончатокрылые, например мелкие хальциды и, конечно, блохи.

Но хотя бег и прыжки — весьма обычные способы передвижения насекомых, как существ окруженных воздухом, но еще более характерен для них полет, во многих случаях очень быстрый, ловкий и продолжительный. В этом отношении насекомые достигли несравнимых успехов, больших, чем какие-либо другие организмы. Не говоря уже о кратковременном «полете» над самой поверхностью воды некоторых морских обитателей — рыб и кальмаров, среди наземных животных также, по-существу, почти нет летунов равных насекомым.

Полет некоторых лягушек и современных ящериц весьма примитивен в отличие от полета древних мезозойских летающих ящеров, добившихся несколько больших успехов в передвижении по воздуху. Из млекопитающих только летучие мыши летают действительно хорошо, а у грызунов (например, белки-летяги) развился лишь планирующий полет. Только птицы обладают весьма совершенным полетом, особенно такие, как ласточки, стрижи, козодои и колибри. При этом необходимо сказать, что большинство хорошо летающих птиц, так же как и летучие мыши, охотится главным образом за летающими насекомыми.