Текст книги "Причуды эволюции"

А вы знали, что тараканы могут неделю жить без головы? Тараканам нужен ротовой аппарат, чтобы есть и пить, поэтому через неделю они все-таки умрут от обезвоживания. Однако они могут прожить до одного месяца без еды, если у них есть доступ к воде. Тараканы также могут дышать через крошечные отверстия по всему телу, поэтому для дыхания голова им не требуется. Более того, тараканы могут отрастить оторванные конечности, а детеныши тараканов – регенерировать ткани после серьезных травм.

Тараканы являются одними из самых быстроползающих насекомых – они могут развивать скорость почти до 5 километров в час. Если бы человек пропорционально мог бы бегать так же, то он двигался бы со скоростью 337 километров в час. Такой быстрый бег позволяет насекомым найти укрытие до того, как на них нападут хищники.

Когда самцы легкодоступны для самок, те предпочтут размножаться с ними. Однако, если тараканов-самцов мало, самки могут размножаться бесполым путем с помощью процесса, называемого партеногенезом. То есть детеныши появятся из половых клеток, но не оплодотворенных. Это ускоряет темпы размножения. При этом родившиеся тараканы способны так же оставлять потомство.

Многие насекомые имеют ограниченный рацион. Питаются, например, только пыльцой или другими насекомыми. Но тараканы готовы на многое ради выживания. Они будут есть мясо, сыр, картон, книги и даже обрезки человеческих ногтей, что повышает их шансы на выживание, когда их любимой пищи не хватает. Тараканы любят пиво и продукты, богатые крахмалом. Но переварить способны и самые сложные продукты. Это потому, что у них богатая микрофлора внутри.

Тараканы также имеют высокоразвитую иммунную систему. Некоторые продукты, ядовитые для насекомых или животных, могут быть съедены тараканами из-за определенных генов, обнаруженных в их ДНК. Эти гены очищают потенциально опасные продукты с помощью ферментов, обнаруженных в кишечных бактериях, эффективно убивая микробы и грибки. И тараканы могут есть почти всё.

Тараканы крайне устойчивы к токсичным веществам. В том числе и к тем, с помощью которых люди пытаются с ними бороться. Подобно бактериям, вырабатывающим устойчивость к антибиотикам, тараканы могут вырабатывать устойчивость к инсектицидам – химическим препаратам, предназначенным для уничтожения вредных насекомых.

Их иммунная система и сильные кишечные бактерии, которые позволяют им есть потенциально вредную пищу, также защищают от инсектицидов. Тараканы живут всего около 100 дней, что делает их репродуктивный цикл очень быстрым. Как только одно поколение становится слегка устойчивым к какому-либо инсектициду, последующим поколениям этот инсектицид с высокой долей вероятности будет нипочем.

Повышаем градус опасности! Переходим к тем, кто может ужалить. И сразу вопрос: как вы думаете, кто появился раньше – пчелы или осы? И почему пчелы погибают после того, как ужалили? Разберем в следующей главе.

Кто был раньше: пчела или оса?

Пчелы и осы – внешне похожие, но такие разные по поведению и привычкам. Как складывалась их эволюция, кто из них появился раньше? И почему пчела погибает, ужалив жертву, – зачем природа ей оставила такой механизм самоликвидации? Давайте разбираться.

Пчелы и муравьи – это специализированная форма ос. Так что осы появились раньше них. Разница в питании привела к эволюционным изменениям. Разделились эти виды насекомых около 100 миллионов лет назад. Произошло это так. Изначально предки пчел, которые происходили из так называемых песочных ос, были хищниками. Питались они насекомыми.

Основной их рацион составляли насекомые-опылители. Их тельце часто было обсыпано пыльцой. Как рыба или курица в панировке. Так древний предок пчел постепенно перешел на питание растительными продуктами. Любопытно, что пчелы после того, как перешли на нектар и пыльцу, превзошли в этом других насекомых. Сейчас пчелы гораздо лучшие опылители, чем бабочки и жуки. Сами цветковые растения стали быстрее адаптироваться, чтобы стать привлекательнее для пчел.

Эволюция ос и пчел пошла разными путями. Но остается вопрос: зачем пчеле жало, если она, ужалив, умрет? Почему этот механизм не исчез со временем, как часто бывает с рудиментами в эволюции? В детстве меня всегда удивляло в пчелах, почему они используют такой странный механизм природы а-ля камикадзе. Ведь другие насекомые с жалом вполне выживают после укуса. Посмотрите на ос! Ужалят и улетят довольные. На самом деле медоносная пчела, разумеется, не планировала терять жало и умирать. Пчелы могут использовать жало много раз при атаке на разных животных, и в первую очередь насекомых. Именно для борьбы с насекомыми они оттачивали свое жало тысячелетиями.

Но со зверями все не так. Проблема в том, что у млекопитающих толстая кожа. И жало пчелы надежно застревает в ней. У пчел большие и сильные жала с зазубринами. При увеличении под микроскопом можно увидеть, что пчелиное жало напоминает гарпун. Зазубрины помогают пробить кожу, но вернуть назад жало трудно, если кожа или шкура жертвы толстая. В итоге пчела улетает, оставляя жало в теле жертвы. А вместе с жалом отрывается часть брюшной полости и пищеварительного тракта.

Оса эволюционировала иначе. Жало у нее гладкое, она его использует, добывая пищу для своих личинок. Изначально жало осы было яйцекладом и только потом эволюционировало в грозное оружие. Осы атакуют и защищаются с помощью мощных челюстей. На самом деле в зоне риска оказываются привычные нам жалящие медоносные пчелы. Существуют и другие виды пчел, которые защищаются не жалом, а челюстями. Среди них есть даже специфический подвид, который питается не пыльцой и нектаром, а падалью.

Страшные враги медоносов

Японцы не любят разводить европейских пчел, хотя они добывают больше меда. Как вы думаете, что не так с нашими пчелами? В Японии разводят своих, островных пчел. При этом признают, что наши, материковые – экономически выгоднее. Требуют меньше ухода и добывают больше меда, притом, что он качественнее. Но есть одна проблема. Японский шершень. Или, по-научному, Vespa mandarinia japonica. Очень крупный! Его любимое лакомство – личинки медоносных пчел. Прекрасно, что он заперт на японских островах. Если бы небольшая популяция японского шершня вдруг попала в Европу или Америку, он за несколько лет полностью уничтожил бы современных пчел. Но не таковы японские пчелы, которые в ходе эволюции выработали идеальный механизм защиты. Шершни – настоящий спецназ мира насекомых. Всего десяток этих парней может уничтожить целый улей пчел за считаные минуты. За секунду шершень кусает и уничтожает сразу двух пчел. Причем до самих пчел им особого дела нет, главное – уничтожить защитников и добраться до личинок.

Как же пчелы научились защищаться? Они окружают шершня, прижимаются вплотную и начинают очень быстро махать крыльями. Температура резко повышается до 47 градусов, в то время как шершень может переносить максимум 46 градусов. В итоге шершень получает тепловой удар. К тому же в плотном комке кислорода ему резко не хватает, и шершень задыхается. Пчелы же остаются живы, потому что держат температуру в 48 градусов. Эта тонкая грань в 2 градуса оказалась решающей! Наши материковые пчелы так не умеют. Но им и не нужно – враги здесь гораздо более слабые.

Японцы пытаются разводить у себя европейских пчел – экономически это более выгодно. Но только до первой атаки шершней. Численность крупной колонии – до 300 шершней. Если они найдут пчелиный улей – они его сразу разорят, потому что обычные пчелы против них беззащитны.

Интересный факт

В природе существует мед из… мяса. Хотели бы попробовать?

Я – точно нет. Особенно зная о его происхождении.

В природе существуют пчелы-стервятники. Ничего удивительного в том, что такие пчелы могут есть мясную пищу. Они изначально произошли от хищных ос, просто большинству пчел оказалось выгоднее добывать нектар растений.

Пчелы-падальщики со временем эволюционировали. У них сильно изменился биом в пищеварительной системе. Развились бактерии, которые помогают переваривать мясную пищу и устраняют опасные токсины, которые неизбежно попадают в организм при питании падалью. Жала у этих пчел нет, оно сильно редуцировалось. Защищаются от врагов укусами мощных челюстей. В останках животного они заводят улей. И отгоняют от него мух и других насекомых-падальщиков. Мед их изначально тоже богат сахаром, так как добывается из нектара. Но потом они добавляют в него вещества, полученные после переваривания мяса. Такой мед богат аминокислотами и, по логике, даже полезен.

Медоносные пчелы знамениты своей развитой социальной структурой. Они работают вместе и развивают свой улей. Но далеко не все пчелы такие. В природе существуют и дикие пчелы-одиночки.

Пчелы-одиночки. Как в природе живут пчелы без колоний и ульев

Когда мы слышим слово «пчела», то первым делом в голове появляется образ работяги, который сутками трудится для того, чтоб создать мед. И таких целый улей, а в середине пчелиного дома восседает пчелиная матка – бóльшая по размерам особь с особенностями репродуктивной системы. На самом деле большинство видов пчел ведут более интровертный образ жизни. При этом играют важную роль в природе, ведь многие из них опыляют цветы ничуть не хуже медоносов. Как вы уже поняли, одиночные пчелы не живут в колониях, не служат королеве и не производятямед и воск. Они не агрессивны, не роятся и редко жалят. В отличие от самцов-трутней в колонии шмелей, у самцов одиночных пчел есть только одна работа. Они спариваются с самкой, а затем умирают. Самка сама собирает строительный материал для гнезда и пищу для личинок, затем строит индивидуальную ячейку для каждого яйца. Каждое из 20–30 яиц она откладывает поверх шарика пыльцы, прилипшего к нектару. Она строит перегородку, затем повторяет процесс, пока трубка или отверстие не заполнится. Самка не принимает участия в процессе воспитания. Как только она запечатывает свою последнюю ячейку, ее работа тоже закончена. Она больше не играет никакой роли в жизни своего потомства.

Вопреки распространенному мнению, что медоносная пчела является лучшим опылителем всех наших растений, цветов и деревьев, многие одиночные пчелы превосходят ее в этом деле. Например, одна красная каменная пчела (Osmia bicornis) опыляет в 120 раз больше цветов, чем одна рабочая медоносная пчела. Одиночные пчелы строят гнезда в полых стеблях и трубчатых отверстиях в почве, песке, глине, растворе или дереве. Многие строят жилища для своего потомства в подземных норах и туннелях. Они также устраивают гнезда в туннелях, проделанных в мертвой древесине жуками или древесными червями. Но некоторым пчелам дом не нужен. Например, пчелам-кукушкам, ведь они не волнуются о выращивании потомства.

Особой группой являются пчелы-паразиты. Большой ассортимент подлостей и хитростей есть в арсенале этих насекомых. Самка пчелы-кочевницы откладывает яйцо в открытые гнезда пчел-добытчиков. Вылупляясь, личинка пчелы-кочевницы съедает яйцо пчелы-хозяина вместе с запасами пищи. Самка кровавой пчелы проникает в запечатанную ячейку гнезда, уничтожает яйцо хозяина и заменяет его своим собственным, после чего снова запечатывает гнездо. Острохвостые пчелы (Coelioxys) охотятся на личинок пчел-листорезов, прорезая острым кончиком брюшка вход в гнездо через стенку листа и откладывая собственное яйцо. Личинка раздавливает личинку хозяина, прежде чем съесть пыльцевой шарик. Вот таков мир пчел, который совсем не крутится вокруг медоносных особей.

Переходим к следующему потомку ос – муравью. Ученые полагают, что муравьи откололись от ос более 110 миллионов лет назад. Активно эволюционировали и заняли огромную экологическую нишу, вытеснив множество менее успешных конкурентов. Как лев – царь зверей, так муравей – царь членистоногих. Причем, судя по всему, не только царь, но и купец, генерал, сельхозработник и т. д.

Почему ученые иногда называют муравьев вершиной эволюции

Самые сильные с точки зрения природы – это те, кто лучше адаптирован и больше приспособлен к выживанию. А теперь представьте взрыв метеорита или извержение вулканов – эти катастрофы, увы, могут быть гибельными для человечества. А вот муравьи и термиты выживут – они действительно одни из самых адаптированных к внешней среде существ живой природы. Вы скажете: «Ну ведь у человека есть феномен творчества и интеллект!» Есть. Только эффект они дают, когда их тратят на развитие: науку, медицину, освоение космоса. А не на яхты, виллы или беспрерывные конфликты. Тогда ум и будет выигрышным фактором с точки зрения эволюции. Потому что повысит шансы вида на выживание! А пока мы не способны ответить ни на одну из глобальных катастроф и, более того, половину из них сами можем вызвать, говорить о превосходстве человека слишком рано. В отличие от муравьев, которые уже пережили падение метеорита и смогли уверенно выжить после динозавров.

Интересный факт

Как муравей может бегать по стенам и не падать?

У муравьев на шести ногах есть 12 маленьких когтей. Эти когти могут ухватиться за очень мелкие неровности на поверхности стены, которые мы даже не в состоянии увидеть. Если поверхность будет сверхгладкой, – муравей не сможет по ней залезть и будет падать.

Когда муравей ползет по стене, только три ноги делают шаг одновременно. Другие три ноги держатся за поверхность и не дают муравью упасть.

В тропических джунглях Южной Америки муравьи и термиты составляют треть биомассы наземных животных, включая других насекомых, животных и людей. В наших краях их поменьше, так как муравьи предпочитают тепло и тропики. Современные ученые считают муравьев и термитов самым эволюционно продвинутым семейством насекомых. Муравьи и термиты – так называемые общественные насекомые. У общественных насекомых всегда есть деление на касты, и муравьи с термитами – не исключение. У них есть рабочие, воины и продолжатели рода. Но хотя они социально близки, между ними есть физиологическая разница. Муравьи – родственники ос, а термиты – близкие родственники тараканов. Кстати, многие из нас помнят, как в советское время пытались выжить тараканов из квартир. У них были уникальные способности выживать и приспосабливаться к любой отраве. Их уникальность – в кооперации друг с другом и с окружающей средой. Они активно вступают в симбиоз с окружающей природой – деревьями, грибами, другими насекомыми.

Интересный факт

Насекомые спят совсем иначе, чем люди. Муравей спит в среднем 250 раз в день! Только сон его длится всего 1 минуту. Получается, что муравей тратит на сон всего 4 часа – в два раза меньше, чем человек. А вот муравьиная матка спит, как и человек, 8 часов. Только делит она свой сон на 100 частей в течение суток.

Эти насекомые любят жить в комфортных условиях, инструменты типа ипотеки им не знакомы. Недавно группа исследователей из Университета Солфорда под руководством Стивена Мартина нашла в Бразилии гигантскую и древнюю систему термитников. Этот древний мегаполис термитов размером с… Великобританию. И он настолько велик, что виден из космоса! Высота наземной части термитников достигает 4 метров, а диаметр каждого холма – в среднем 9 метров. Всего в систему входит 200 миллионов холмов, она занимает территорию 230 тысяч квадратных километров. Основная ее часть находится под землей.

Это самая большая из экосистем, известных науке, которые созданы животными. Державе термитов уже 4 тысячи лет, и она продолжает расширяться. Но это что касается целой империи термитов – одной колонии, которая строит множество «деревень» и «мегаполисов». А отдельные домики у термитов могут достигать высоты 9 метров! А термитник-рекордсмен был найден в Конго – его высота достигла фантастических 12,8 метра! Однако все это ерунда по сравнению с главным мегаполисом термитов.

Интересный факт

Такси есть и в мире дикой природы. Рабочие муравьев-листорезов делятся на несколько групп в зависимости от своих размеров. И каждая группа выполняет свои задачи. Крупный рабочий переносит большие предметы. А средний, которого вы видите на листике, – разрезает листья. И мощные рабочие доставляют их к месту работы таким хитроумным способом.

«Эти насыпи, или, как мы их называем, курганы, были сформированы одним видом термитов. Под ними выкопана огромная сеть туннелей. Их основная еда – прелые листья местного леса. Пища безопасная, конкурентов почти нет, вот термиты и расплодились, а термитник пришлось расширять в огромный мегаполис», – говорит энтомолог Стивен Мартин из Университета Солфорда. Город живет полной жизнью, более 10 % новых курганов продолжают строиться. По оценкам ученых, объем выкопанной термитами почвы эквивалентен 4 тысячам египетских пирамид. А вот первые 11 термитников были выкопаны от 690 до 3820 лет назад. Откуда берутся эти курганы? По сути, это скопление отходов, которые остаются, когда термиты роют подземные ходы.

Термиты выращивают в Африке гигантские грибы, которые кормят целые семьи. Когда я впервые увидел фотографии этих грибов, то подумал, что это очевидный фотошоп. Ну не могут физически грибы достигать таких размеров! Срок жизни плодовых тел невелик, им не хватило бы питания. Да и вредители съедят их раньше. Однако с этими грибами оказалось все не так просто. Они вырастают до таких гигантских размеров, потому что их культивируют… термиты.

Шляпки грибов вырастают до метра в диаметре, а длина ножки – 50–60 сантиметров. Вес среднего гриба – 2 килограмма. И этот гриб съедобный, в Замбии несколько таких грибов могут кормить семью всю неделю. А в Камеруне из этих грибов делают пасту. Ученые узнали об этом грибе только в 1980 году. Хотя на африканских рынках он был популярным продуктом.

Называется он термитомицес титанический (Termitomyces titanicus). И является симбиотиком. Дело в том, что сами по себе эти грибы не могут выжить в дикой природе. Чтобы вырасти до гигантских размеров, им нужно много питательных веществ. А питаются они только тем, что приносят им… термиты! Термиты помогают этим грибам расти – они приносят им частично переваренные листья и древесину. Термиты же лакомятся специальными наростами грибницы. Когда часть термитов уходит, чтобы основать новую колонию, они забирают немного спор с собой, чтобы создать на новом месте грибную плантацию. Термитомицес титанический сам все равно прокормиться не сможет. Он как кукуруза – в дикой природе не выживет, ему нужно, чтобы его культивировали термиты. Большую часть года термитомицес существует в виде мицелия. А в сезон дождей их плодовые тела резко начинают расти. Термиты к плодовым телам грибов равнодушны, и люди охотно их собирают неподалеку от термитников. Гриб считается очень вкусным, только быстро портится. Поэтому его нужно готовить и есть сразу, как собрал, либо консервировать.

Интересный факт

Если рядом нет хирурга – зашей рану… муравьем.

Такой подход используют местные жители в ряде регионов Африки. Здесь живут муравьи рода Dorylus. Они вырастают до 3 сантиметров в длину. Ведут кочевой образ жизни и не строят муравейники, а матку везде таскают с собой. Довольно неприятные: не имея постоянного места жительства, могут прийти огромной толпой. Известны случаи, когда они наносили серьезные раны своими укусами. Ведь у них очень мощные челюсти.

Но именно эту особенность местные жители научились использовать себе во благо. Муравья подносят к ране, кладут вдоль пореза, чтобы он схватил челюстями обе его половины. После этого тело муравья отрывают, оставляя только голову с челюстью. Получается естественный и прочный шов. Такие специфические хирургические скобы. Когда рана зарастает, муравьиные головы убирают. В истории такой способ зашивания ран использовали индейцы майя в Южной Америке, где в джунглях живут похожие муравьи. Этот момент отражен в известном фильме Мэла Гибсона «Апокалипсис».

Если у муравьев в нашей полосе естественных врагов, кроме погоды, не так уж много, то в тропиках им приходится много думать об обороне. Сородичи пытаются выбить конкурентов из удобных домиков, птицы, пауки и рептилии просто любят ими полакомиться. Поэтому мощная оборона – залог успеха.

Доля солдат у термитов составляет от 4 до 6 % от общего числа особей в колонии. Этого вполне достаточно для отражения любых атак. Чаще всего в термитник хотят прорваться другие насекомые, в том числе и другие муравьи, и термиты. Их оружие – челюсти и химически активные секреты, аналоги жгучих ядов. Некоторые термиты действуют по методу камикадзе – подбегают к врагу и взрываются, выпуская «химию» в противника. Интересно, как солдаты ведут боевые действия. У термитов развитая система отражения атак. У некоторых видов, например, есть широкая голова, которая блокирует отверстие, через которое враг хочет проникнуть в термитник. Если же враг – большой, например, животное, то термиты выстраиваются фалангой и атакуют его вместе, в то время как рабочие оперативно заделывают стены. Колонии термитов активно сражаются и друг с другом за лучшие территории и пищевые ресурсы (все как у людей!). У каждой колонии термитов – свой уникальный запах, по которому они определяют, кто свой, а кто чужой.

У муравьев солдаты атакуют жалом и испускают муравьиную кислоту. Самое интересное, что муравьи и термиты, несмотря на сходство, – злейшие враги. Причем чаще всего в войнах побеждают муравьи – за счет тактики и хитрости. Война идет по всем канонам исторических баталий. Муравьи делают подкопы, строят гнезда (аналоги осадных башен и троянского коня), даже запускают своих шпионов и киллеров, которые наносят внезапный удар из-за угла. Муравьи уступают по размерам своим оппонентам, но гораздо чаще выходят победителями. Увидев крупного врага-насекомое, они хватают его за лапы, растягивая конечности. Обездвиживают и побеждают!

Однако не все термиты и муравьи такие грозные. Некоторые из них – прямо… пальчики оближешь.