Текст книги "Удивительные явления природы"

Загадка водяного клопа

Кровеносная система насекомых, в отличие от многих других животных, не играет решающей роли в газообмене. Доставка кислорода к органам насекомого осуществляется с помощью ветвящихся трахей, которые соединяются с внешней средой дыхальцами. Подобная система «пассивного газоснабжения» подходит только для мелких существ. Возможно, именно этим объясняются небольшие размеры насекомых.

Также у большинства насекомых нет специализированных белков (например, гемоглобина), которые отвечают за перенос кислорода. Исключением являются некоторые виды насекомых, в местах обитания которых воздуха недостаточно. Но и у них гемоглобин присутствует лишь на отдельных стадиях развития. Например, личинка комара-звонца, так называемый мотыль, обладает ярко-красной окраской, обусловленной гемоглобином. У этих личинок гемоглобин служит для запаса кислорода впрок.

Единственные насекомые, у которых гемоглобин присутствует на всех стадиях жизненного цикла, – это водяные клопы гладыши. Водяной клоп гладыш — насекомое довольно-таки агрессивное. Иногда его даже называют водяной пчелой. Ныряя, насекомое использует для дыхания кислород из воздушного пузыря. Пузырь при этом уменьшается, что снижает плавучесть. Эти насекомые встречаются в пресноводных водоемах по всему миру. Они плавают с помощью длинных задних ног, покрытых волосками, брюшком вверх. Периодически гладыш подплывает к поверхности и выставляет из воды задний конец брюшка, чтобы набрать в трахеи свежего воздуха. Когда клоп ныряет, он окружен пузырьком воздуха. Исследователи выяснили, что, находясь под водой, гладыш способен регулировать объем воздушного пузыря. Идеальным для хищника-гладыша является состояние нулевой плавучести. В таком состоянии клопу не требуется противостоять силе, стремящейся вытолкнуть его из воды. Гладыш способен поддерживать подобное состояние с помощью гемоглобина. При достижении нулевой плавучести давление кислорода в пузыре падает настолько, что гемоглобин, содержащийся в тканях клопа, начинает отдавать запасенный кислород. Кислород поступает в пузырь – тем самым поддерживается его постоянный объем. Гемоглобин гладыша удерживает связанный кислород очень крепко и начинает отдавать его лишь тогда, когда концентрация кислорода в окружающей среде становится примерно в 5 раз меньше, чем в атмосфере.

Не менее интересное насекомое – водяной скорпион. Этот клоп похож на старый, сгнивший лист. Большую часть своей жизни он проводит на дне. Если рядом с водяным скорпионом появится мелкое насекомое или малек, клоп захватывает добычу длинными сильными ногами. На поверхность водяной скорпион практически не поднимается – он выставляет из воды длинную дыхательную трубку, похожую на жало скорпиона, за которую и получил свое название. Плавать это насекомое не умеет.

Ходящие по воде

Хождение по воде – самое настоящее чудо, на которое способны немногие существа. И среди них – некоторые насекомые. Например, всем известная водомерка может скользить по поверхности рек и прудов. Пизаурид, паук-рыболов, является еще более искусным водоходом. Паук использует целых три способа хождения по воде, при этом спокойно меняет их во время движения. Пизауриды затаиваются на берегах водоемов, а увидев попавшее в воду насекомое, бегут к своей жертве по поверхности воды. Эти пауки могут даже погружать лапки в воду и ловить головастиков и мелких рыбок, сами же при этом не проваливаются в воду. Для этого пауки-рыболовы используют поверхностное натяжение воды. Молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам воздуха. Благодаря такому натяжению, когда паук ставит на воду лапку, вокруг нее образуется «вдавленность», и вода отвечает давлением наружу, стремясь восстановить ровную поверхность. Поверхностное натяжение – не слишком большая сила. Однако пауки весят не более 1 грамма, и к тому же их лапки покрыты воском, который отталкивает воду.

Поверхность воды позволяет паукам держаться на плаву, но при этом затрудняет любое движение. Если на суше насекомые могут отталкиваться лапками от земли, то вода для этого слишком скользкая. Правда, пауки сумели преодолеть и эту сложность. Исследователи выяснили, как действуют насекомые: оказывается, пауки гребут на поверхности воды, а в качестве весел используют «ямочки», которые делают их лапки. Паук гребет двумя средними парами лапок из четырех. Сначала он заводит назад третью пару, потом вторую, затем поднимает их и забрасывает вперед. Первая и четвертая пары держатся неподвижно, они используют поверхностное натяжение, чтобы удерживать паука на плаву.

Динамика движения водомерок изучена не была, но исследователи предполагают, что и они двигаются подобным образом.

У пауков существует определенный предел скорости передвижения по воде. Для ускорения они используют более глубокие «ямки» или двигают лапками чаще. Но при этом давление на воду усиливается и паук может утонуть. Поэтому, если ему требуется развить скорость больше полуметра в секунду, он переходит на так называемый галоп: откидывается назад, задирает высоко лапки, а потом вонзает их в воду. Затем галопирующий паук отталкивается от воды. Пауки прибегают к галопу, чтобы угнаться за быстрой добычей или сбежать от хищника. Когда столь высокая скорость не требуется, пизауриды прибегают к третьему способу передвижения по воде – с использованием ветра. Паук часто машет в воздухе передними лапами, и ветер тащит его по поверхности воды.

Кровососы

Большинством людей не любимы всем известные насекомые – комары и москиты. Сначала их укусы обычно остаются незамеченными, так как слюна этих летающих агрессоров не очень токсична. Однако она содержит как минимум четыре активных компонента (предположительно молекулы белка), которые со временем вызывают аллергическую реакцию – зуд, покраснение места укуса. Реакция может держаться достаточно долго или быстро пройти, если человек постоянно подвергается нападению комаров и успел к ним адаптироваться.

Как ни странно, широко распространенные комары сравнительно мало изучены. Прошлое их неизвестно. Возможно, они появились в тропиках, ориентировочно более 200 миллионов лет назад. Предполагается, что изначально комары питались фруктовым соком и цветочным нектаром. Современные комары также питаются сладким соком, который дает им энергию для полетов. Самцы питаются нектаром постоянно, самки же стали кровососами. Исследователи предполагают, что кровососущими насекомые сделались с появлением теплокровных млекопитающих и птиц. Но некоторые насекомые могли питаться и кровью холоднокровных позвоночных. Кровь содержит ценные белки, сильно повышающие производство яиц. Например, арктический комар, питаясь кровью, откладывает около 100 яиц, сидящий же на «вегетарианской диете», – не более десятка.

Большинство видов комаров обитает в субтропиках и тропиках. Но есть комары и в других областях мира, включая даже Арктику, и в пустынях. Там они вынуждены были приспособиться: во время сезона дождей эти насекомые проходят все стадии развития, чтобы в летний период стать практически неактивными.

До сих пор остается открытым вопрос: почему комары любят кровь, в том числе человеческую. Человеческая кровь обладает значительно меньшей питательностью, нежели кровь других млекопитающих. Исследователи предполагают, что дело лишь в сокращении животного мира, – комары лишены выбора и вынуждены пить кровь человека.

Неизвестно и время, когда насекомые перешли на кровь позвоночных. Ученые предполагают, что произошло это, когда на планете обитали гигантские рептилии. Хищники нападали на травоядных ящеров, оставляя на их шкурах раны. И комары приспособились пить питательную кровь. Наиболее примитивные из современных комаров до сих пор паразитируют на холоднокровных животных – рептилиях, амфибиях, легочных рыбах.

Самое большое количество комаров, вероятно, было в период, когда на нашей планете исчезли ящеры и появились гигантские млекопитающие. Затем млекопитающие вымерли в ледниковый период, а комары выжили, но перешли на «кровавую диету». Ведь условия для обитателей теплого климата стали не слишком благоприятными.

Комары принялись питаться кровью птиц и грызунов. При этом у них выработалась сенсорная система, позволяющая им «чувствовать» свои жертвы и находить их даже ночью.

Основной сложностью для комаров является выбор благоприятного места обитания и питания. Они предпочитают расселяться в местах, близких к водоемам: именно в воде кормятся комариные личинки.

Исследователи взяли пробы крови из желудков диких комаров и выяснили: насекомые сравнительно редко питаются кровью человека. И пожалуй, в атаках комаров на человеческий род виновны сами люди. Они вырубают леса и вытесняют диких животных, а комары вынуждены питаться тем, что предоставляет им сам человек. Между прочим, в сельской местности комары предпочитают кровь домашнего скота.

Как уже было сказано, кровь необходима комарам для выведения потомства. В процессе эволюции у самки комара появился хоботок, которым она может прокалывать кожу позвоночных животных. Чтобы предотвратить свертывание крови, она впрыскивает донору свою слюну, которая содержит вещества, препятствующие свертыванию.

Комары являются переносчиками опасного заболевания – малярии. Они передают своим «донорам» малярийный плазмодий, представляющий собой маленького паразита, поселяющегося в крови человека. Комар, напившись крови больного человека, вместе с ней поглощает плазмодий. После чего, решив «пообедать» здоровым человеком, комар во время трапезы «делится» с ним плазмодием: вместе с его слюной в ранку попадает зараза. Но до сих пор науке неизвестно, почему малярию разносят только малярийные комары, а не любые другие представители комариного рода.

Поведение комаров генетически запрограммировано. Но порой встречаются необычные явления. Например, в тропиках Венесуэлы обитает зеленоглазый москит, который селится в скорлупках плодов какао. После тропических ливней жилища москитов превращаются в маленькие водоемы, удобные для личинок. Самки москитов, сделав кладку, не улетают, а держат яйца лапками на протяжении тридцати часов, ожидая рождения потомства. Это делается для того, чтобы вода не смыла кладку и не уничтожила потомство.

Другой комар откладывает яйца в листья хищного растения, в которых тонут многие насекомые. Каждое растение имеет колпачок, усеянный жесткими волосками. Нектарники у основания колпачка выделяют химические вещества, привлекающие насекомых, а губа на противоположном от колпачка крае служит удобной посадочной площадкой. Жертвы, привлеченные ароматом нектара, тонут в воде, и их трупами питается не только само растение, но и личинки комара.

Изучение комаров и москитов важно по множеству причин. И самая главная – в том, что эти насекомые являются переносчиками многочисленных заболеваний, поэтому борьба с ними проводится повсеместно. Но, борясь с этими насекомыми, не стоит забывать, что комары – опылители некоторых видов растений и пища для птиц. Их ни в коем случае нельзя уничтожать полностью.

Скорпион – древний и современный

Скорпионы издревле считаются одними из наиболее опасных существ в мире. Но при этом они являются и очень интересными созданиями. Скорпионы – удивительный пример существ, способных выживать в самых неблагоприятных условиях. Как им это удается, мы пока не знаем.

Скорпионов относят к древнейшим существам, населяющим нашу планету. Более 400 миллионов лет назад скорпионы обитали в водах Мирового океана. Они достигали метровой длины. Около 300 миллионов лет назад скорпионы одними из первых выбрались на сушу. Размеры их уменьшились, но форма осталась прежней по сей день. Палеонтологам оказалось несложно проследить эволюцию скорпиона с помощью ультрафиолетового света. Как живые скорпионы, так и останки древних особей флуоресцируют, излучая синие, розовые или зеленые цвета. Открытие этого явления было сделало в середине XX века, тогда же ученые и приступили к его изучению. Невооруженным глазом увидеть это свечение сложно.

Ученые еще не пришли к одному мнению в вопросе о том, зачем скорпионы вспыхивают под лучами ультрафиолетового света. Существует несколько версий. Некоторые исследователи считают, что поскольку скорпионы – существа преимущественно ночные, они таким образом привлекают к себе насекомых.

Обитают скорпионы обычно в местах, непригодных для человека, – преимущественно в пустынях, джунглях. Обитатели пустынь почти всю жизнь проводят, закопавшись в песок, стремясь защититься от палящего солнца. Только по ночам скорпионы вылезают на охоту. Они неподвижно ожидают своей добычи. Пустынные скорпионы обладают удивительной сенсорной системой. На ногощупальцах у них есть чувствительные волоски, благодаря которым животное ощущает малейшее сотрясение воздуха. Добыча приближается, – и скорпион, несмотря на полную темноту, ловко хватает ее.

Скорпионы питаются не только различными видами насекомых и мелкими животными, но и себе подобными. Им ничего не стоит «пообедать» более слабыми собратьями и даже собственными детьми. Ученые предполагают, что эта борьба за выживание обусловлена сложными условиями обитания. В пустыне недостаточно пищи, и скорпионы избавляются от конкурентов. Выживает сильнейший, способный уничтожить более слабого. Более крупные самки скорпионов после оплодотворения нередко убивают и съедают самцов. Предполагается, что это спасает потомство от «гастрономического» интереса отца.

Беременность самки скорпиона длится от 3 до 18 месяцев. Скорпионы, в отличие от других беспозвоночных, производят на свет живое потомство.

Исследователи, занятые изучением скорпионов, поражаются приспособляемости этих созданий. Организм скорпиона практически не теряет воду, что чрезвычайно важно при жизни в пустыне. Скорпион очень редко пьет, а необходимую воду получает из пищи; он максимально эффективно перерабатывает и усваивает добытую пищу. Это животное способно обходиться без еды год и даже дольше. Исследователи экспериментально выяснили, что скорпионы без вреда для себя выдерживают голод в течение двух лет. Предполагается, что причина такой выносливости заключается в практически неподвижном образе жизни. Но это пока только гипотеза. У науки нет ответов и на другие вопросы. Например, почему скорпионы обитают в столь неподходящих для жизни местах? Отчего они малоподвижны: потому что пищи не хватает или это их естественный образ жизни?

Организм скорпионов почти не изнашивается. Они живут около 25 лет – дольше, чем другие паукообразные и даже некоторые птицы и млекопитающие. Вероятно, причина долголетия скорпионов кроется в скудном обмене веществ.

Скорпионы относятся к существам, обладающим удивительной чувствительностью к свету. Для того чтобы ориентироваться ночью, им вполне достаточно слабого света звезд.

Скорпионы обитают также в снегах Гималаев на высоте около 5000 метров, в пещерах глубиной около 800 метров, в тропиках и европейских лесах.

Опасность скорпионов немало преувеличена, но и недооценивать этих долгожителей нельзя. Ядовитость скорпионов зависит от климата местности: чем жарче место обитания существа, тем оно опаснее.

Скорпионы-убийцы сильно отличаются от других скорпионов. Они мельче остальных, умирают раньше, зато размножаются значительно быстрее и чаще. Опасные скорпионы могут затаиться на деревьях. Иногда они заползают в вещи, принадлежащие человеку.

Уши… на ногах – и не только

У большинства насекомых планеты не существует слуховых органов в обычном понимании – ушей, расположенных на голове. У сверчков, саранчи, цикад и бабочек есть слуховые органы. Слуховой аппарат насекомых устроен значительно проще человеческого, но при этом обладает гораздо большей чувствительностью. Слух ночных бабочек, например, настроен на звуки, испускаемые летучими мышами во время охоты.

У кузнечиков слуховые органы расположены на ногах, на «коленках». Но выяснилось это сравнительно недавно. Изначально интерес исследователей вызвали издаваемые насекомыми звуки. Например, кузнечики «стрекочут». Исследования показали, что с помощью этих звуков насекомые привлекают существ другого пола. Но появился другой вопрос: чем же слышат кузнечики? Слуховых органов у них исследователи не обнаружили. Предполагалось даже, что кузнечики воспринимают звуки всем телом, улавливая передающиеся земле колебания. Чтобы проверить эту версию, ученые привязали «общающихся» кузнечиков к воздушным шарам. Однако насекомые не обратили на это никакого внимания и не прекратили «беседы».

Венгерский ученый Реген в 1910 году провел интересный эксперимент. Он посадил самца кузнечика под звуконепроницаемый прозрачный колпак, самку поместил рядом. Самка могла видеть самца, но не слышала и не обращала на него внимания. Когда же Реген рассадил кузнечиков по разным комнатам и стал транслировать самке песню кузнечика с помощью телефона, она пошла на звук.

Загадка слуха кузнечиков долгое время оставалась неразгаданной. И только в 1957 году американский ученый Гэскелл обнаружил «уши» кузнечика. Их роль выполняли две узкие щели на голенях передних ног. Благодаря этому открытию исследователи поняли, что органы слуха у насекомых могут располагаться где угодно. И выяснили: оказывается, дневные бабочки «слышат» основаниями передних крыльев, у ночных бабочек «уши» находятся между грудью и брюшком, у саранчи – на брюшке, у клопов – на груди, а у многих других насекомых – на усиках. Даже на хвостовых нитях порой встречаются «уши». А у термитов слуховые органы под коленками. Гусеницы, как выяснили ученые, «слышат» волосками, покрывающими их тело.

У многих насекомых место расположения органов слуха до сих пор не обнаружено..

Живые фонарики

Все знают, что светлячки светятся в темноте. Дети любят ловить их и любоваться волшебным светом. Почему и как светятся эти насекомые?

Огоньки светлячков не сопровождаются теплом. Такой вид света называется люминесценцией. Свет у светлячков образуется благодаря специальному веществу – люциферину. При соединении его с кислородом образуется свечение. Ученые смогли воспроизвести в лаборатории присущий этим насекомым свет. Однако химикам не удается воссоздать вещества, благодаря которым светлячки излучают сияние. До сих пор это остается загадкой природы.

Не менее интересная загадка заключается в том, зачем они светятся? Существует множество объяснений этого явления. Например, некоторые исследователи полагают, что свет помогает самцам и самкам находить друг друга. Другая версия – отпугивание птиц, опасающихся ночного света. Но все существующие предположения еще не вполне обоснованны. Возможно, свет – это побочный эффект химических реакций, проходящих в теле светлячков. Возможно, он не является жизненно необходимым для этих насекомых.

В тропических лесах существует множество видов светлячков. И им простого свечения уже недостаточно. Световые сигналы тропических светлячков различаются. Одни виды постоянно подают сигналы, у других световые сигналы прерывистые, с различными паузами. Некоторые виды светлячков сигналят поодиночке, другие – собираясь группами. Существуют светляки, которые светятся лишь в момент взлета, а есть и такие, которые вспыхивают, приземляясь. Различается свечение и по форме: широкие и узкие «фонарики», круглые и удлиненные. Правда, до сих пор неизвестно, зачем такое разнообразие фонариков и какую роль они играют в жизни насекомых.

Насекомые и запахи

В XIX веке французский энтомолог Ж. Фабр открыл влияние запахов на насекомых. Самцы реагируют на запах самок, и другие запахи, даже такие, как нафталин и прочие пахучие вещества, не способны сбить их с пути. Фабр проводил опыты с бабочками и убедился в этом. Самка, вылупившись из кокона, выделяет каплю жидкости. Ученый доказал, что именно она привлекает самцов бабочек. И это несмотря на огромные расстояния и маленькие размеры самой капли!

Доказана учеными и сверхчувствительность к запахам жуков-могильщиков. Запах падали, как удалось выяснить исследователям, распространяется по поверхности земли, и жуки его ощущают на значительных расстояниях. Если же мертвого зверька приподнять над землей, жуки не воспринимают запаха.

Вообще, влияние запахов на насекомых исследовалось очень мало и ограничивалось наблюдениями. Советский энтомолог-любитель А. Фабри, проводя опыт с бабочками, выяснил, какое расстояние преодолевают самцы, летящие на запах самки. В зависимости от вида бабочек они способны проделать путь от 300 метров до 3 километров, ориентируясь только по запаху! Причем не останавливают самцов ни ветер, ни дождь, ни ночное время.

Ученые смогли даже рассчитать величину и форму зоны воздействия запаха на бабочек. Если самка находится высоко над землей, зона действия запаха шаровидная, если на земле – полушаровидная. Если дует ветер, зона воздействия запаха вытягивается в направлении ветра. При этом приблизительная концентрация издающего запах вещества – одна молекула на кубический метр воздуха. Такое соотношение смущает ученых. Кое-кто даже выдвинул предположение, что притягивает бабочек вовсе не запах. Существует версия, что это пока не известные науке волны, которые помогают насекомым легко ориентироваться в пространстве и находить друг друга. Однако большинство исследователей продолжают считать, что привлекает насекомых именно запах. Было проведено множество опытов, доказавших, что насекомые летят к предмету, на который нанесена жидкость, выделяемая насекомым противоположного пола. И напротив: на бабочку, у которой была удалена пахучая железа, самцы внимания не обращали.

Не так давно ученые установили, что бабочки подают пахучие сигналы, только когда достаточно взрослеют, – иногда через несколько часов после появления, иногда спустя несколько дней. Некоторые же бабочки сигнализируют о своем появлении, еще не вылупившись из кокона, и самцы терпеливо ожидают их вылупления.

Запах служит насекомым не только для привлечения друг друга. Он играет важную роль в выборе пищи для будущего потомства. Например, бабочка-капустница откладывает яйца в капусте, ориентируясь исключительно на запах. Если смочить капустным соком лист бумаги, бабочка отправится к нему, не обращая внимания на цвет и форму предмета.

Конечно, о запахах и их роли в жизни насекомых известно многое. Но загадочного по-прежнему больше, чем разгаданного. Известно, что муравьи оставляют на дорожках, ведущих к пище, пахучие метки. Некоторые виды муравьев метками указывают и размер добычи. Но как муравьи находят дорогу именно в свой дом, а не отправляются в чужой муравейник, ориентируясь по меткам собратьев? Ученые не исключают, что муравьи различают запахи не только муравьев того же вида, но и могут определить, из какого они муравейника. Каким образом эта информация закрепляется в запахах, пока неизвестно. Некоторые исследователи предполагают, что специфический запах свойствен каждому муравью и служит своеобразным пропуском в муравейник.