Текст книги "Удивительные явления природы"

Как звучат насекомые

Существование звуков в мире насекомых известно каждому. Кто не слышал, как стрекочут кузнечики или жужжат мухи? Но значение звуков в жизни насекомых еще мало изучено. Исследователи заинтересовались этим вопросом сравнительно недавно.

Они выяснили, что пение насекомых, в частности стрекотание кузнечиков, есть не что иное, как призыв. Несколько тысячелетий назад на Востоке ценилось пение цикад, этих насекомых даже держали в специальных клетках, как держат певчих птиц. Наблюдение за кузнечиками выявило и другой интересный факт. Кузнечики-самцы своим пением не только привлекают самок, но и переговариваются между собой. О чем?

Исследователи выяснили, что многие звуки кузнечиков являются своеобразной меткой территории: стрекотание предупреждает другого кузнечика о том, что место занято.

Кузнечики, кобылки и медведки издают звуки с помощью специального аппарата. На одном крыле этих насекомых есть гладкая прочная перепонка, по краям которой расположены толстые твердые жилки. На другом крыле – жилка с зазубринами. Потирая крыльями, насекомые издают звуки. Благодаря такому аппарату насекомые могут изменять тембр и громкость пения, частоту звуков.

Человек может слышать звуки частотой от 20 до 20 000 герц. Насекомые же улавливают звуки частотой до 70 000 герц (кузнечики) или до 250 000 герц (ночные бабочки).

Цикады обладают очень сложным музыкальным аппаратом. В специальной камере на груди насекомого находятся три перепонки. К одной из них подходит сильная мышца. Сокращаясь, эта мышца сгибает перепонку, отчего получается резкий звук. Он усиливается сложной системой резонаторов.

Пение кузнечиков и цикад наиболее известно, но «звучат» не только они. Жуки-усачи скрипят, потирая один сегмент брюшка о другой. Клопы гладыши потирают передние ножки о зазубренный хоботок, производя щелкающие звуки. Некоторые бабочки резко щелкают, ударяя ребром крыла по груди. Многие насекомые издают звуки, размахивая крыльями.

Считается, что у насекомых существует несколько сотен различных звуков и несколько десятков разных песен.

Но зачем эти песни? Некоторые из них привлекают самок, другие оповещают об опасности, третьи «помечают» территорию.

Кузнечик исполняет «зовущую» песню, но не все самки реагируют на нее. Оплодотворенная самка не подчиняется зову кузнечика, даже если находится поблизости. И этот факт еще не объяснен наукой.

Комары, в свою очередь, звучат негромко, поэтому для призыва самок собираются в рой. «Пение» комаров слышат самки и летят на звук. При этом комары далеко не на каждую самку обращают внимание. Исследователи объяснили эту загадку. Оказывается, звуки самок несколько тоньше, нежели звуки, издаваемые самцами. Вот только самки пищат неодинаково, в зависимости от возраста, и по звуку комары отличают молодых «дам» от взрослых и старых. На слишком молодых или престарелых самок комары внимания не обращают.

У некоторых видов комаров призывные звуки издают самки. Комары воспринимают призыв усиками-антеннами. Причем звуки слышит не каждый комар. У слишком молодых комаров усики еще не покрылись волосками, отвечающими за слух, и комары не реагируют на призыв.

Изучая насекомых, ученые выяснили еще один интересный факт. Призывные звуки не заглушаются другими, порой даже более интенсивными, шумами. Почему? Оказывается, слуховые органы насекомых настроены на определенную волну, соответствующую звукам, издаваемым противоположным полом. Так, усики комаров воспринимают исключительно колебания, производимые крыльями самок.

Загадки зрения

Для глаз насекомых характерно общее строение. Глаза их состоят из множества маленьких глазков – омматидиев. Каждый глазок видит определенный маленький участок изображения. Из таких участков складывается целостная картина. В настоящее время ученые обладают значительно большими возможностями для изучения зрения насекомых, чем раньше, однако при этом загадок, связанных с глазами насекомых, становится все больше. Доказано, что изображение насекомых мозаичное, и целостность картины складывается лишь в мозгу. Согласно классической теории, каждый глазок-омматидий имеет сектор обзора в 2–3 градуса, причем лучи света должны падать на глазок под определенным углом. При этом каждое изображение, принимаемое омматидием, вплотную примыкает к изображению соседнего омматидия.

Но современные электрофизиологические опыты показали, что совершенно не обязательно лучи света должны падать на глазок под определенным углом. И сектор обзора каждого омматидия значительно больше, чем предполагала классическая теория. Следовательно, изображения, принимаемые отдельными омматидиями, перекрывают друг друга. Каким образом эти наложенные изображения преобразуются в мозгу насекомого, до сих пор неизвестно.

Опыты показали также, что насекомые преимущественно «близоруки». Самое зоркое из насекомых, стрекоза, видит метра на два. Пчелы – не дальше чем на метр. Шмель видит лишь на полметра. А вот рабочие муравьи способны различать только свет и темноту. Правда, российский энтомолог Г. Мазохин-Поршняков сумел вживить в глаз муравья электрод, благодаря чему выяснил: некоторым муравьям свойственно цветовое зрение.

Единственное, что точно известно касательно зрения, да и прочих способностей насекомых: все они напрямую связаны с местом обитания. Например, живущий в воде жучок вертлячка обладает такой особенностью: у него два разделившихся глаза. (Сначала исследователи предполагали, что жучок этот обладает четырьмя глазами: парой верхних и парой нижних.) Это обусловлено средой обитания. Видимость в воде и воздухе различается, и благодаря этому глаза вертлячки разделились. Жучок с одинаковым успехом видит и под водой, и в воздухе.

Стрекозе приходится охотиться за летающими насекомыми, из-за чего ее зрение отличается рядом особенностей. Прежде всего, насекомое видит лишь на два метра – ведь на большем расстоянии оно вряд ли успеет догнать и поймать жертву. Глаза у стрекозы имеют большой угол охвата: не поворачивая головы, насекомое может видеть едва ли не во всех направлениях. Преследуя добычу, стрекоза видит ее впереди, на фоне неба. Догнав же, она вынуждена подняться над добычей, ведь стрекоза захватывает свою жертву ногами. А на фоне пестрого пейзажа увидеть жертву уже значительно сложнее. Именно по этой причине, как предполагают исследователи, глазки стрекозы разделяются на два типа. В верхней части глаз омматидии крупные, они различают темное и светлое и используются в процессе преследования добычи. Омматидии второго типа находятся в нижней части глаза и способны различать цвета.

Культуристы

Издавна известна людям сила насекомых. Муравьи способны переносить веточки, вес которых в несколько раз больше самих насекомых. Но лишь недавно ученые взялись за исследование силы этих культуристов. Выяснилось, что стрекоза может поднять вес, превышающий ее собственный в 10 раз, богомол – в 16 раз, пчела – в 20, майский жук – в 24 раза. Муравей способен переносить тяжести в 52 раза больше его веса, жук-носорог осиливает вес, превышающий его собственный в 100 раз. Уховертка стала своеобразным рекордсменом в череде этих «тяжеловозов»: она способна перетащить груз, больший ее собственного веса в 590 раз.

Когда-то давно существовали блошиные цирки. Дрессированные блохи в них катали маленькие кареты и даже крошечные серебряные пушечки. И прекрасно справлялись со своей задачей. Блохи – настоящие силачи среди насекомых. Они могут прыгать на 20 сантиметров в высоту и 30–35 сантиметров в длину, что в сравнении с размерами самой блохи – огромное расстояние.

Отличаются силой и жуки: бронзовка может тянуть груз, превышающий ее вес в 495 раз, жук-навозник – в 4210 раз.

Таинственные жители муравейников

Муравьи – очень древние насекомые. Согласно последним исследованиям, существовали они уже 160 миллионов лет назад. Видовое различие муравьев, как считают ученые, возникло благодаря растениям.

Исследователи из Гарвардского университета попытались восстановить историю муравьев с помощью генетических часов. Им удалось обнаружить, что первое семейство муравьев возникло на 40 миллионов лет раньше предполагаемых сроков. Но муравьи не разделялись на виды до тех пор, пока не появились растения. Этот факт еще ожидает своего объяснения. Не менее интересно и предположение, что количество подвидов муравьев значительно уменьшилось с появлением покрытосеменных цветущих растений. Такие растения обеспечивали муравьям новые жилища.

В мире насекомых муравьи – наиболее многочисленный вид. Они встречаются практически повсеместно, за исключением разве что полюсов.

Рабочие особи муравьев живут около 7 лет, что для насекомых является долгим сроком. А муравьиные постройки, в которых молодые самки сменяют старых, занимают одно и то же место более сотни лет! И муравьи постоянно работают во благо родного муравейника. Даже солнечное тепло они используют в своих целях: греются на солнце, после чего быстро бегут в муравейник и остывают там. Благодаря этому в муравейнике в прохладную погоду на несколько градусов теплее, чем снаружи. Муравьиные усики способны чувствовать перепады температуры всего в четверть градуса.

Интересны и предпосылки «специализации» муравьев. Каким образом функции насекомых разделяются, скажем, на солдат и рабочих? Ученые выяснили, что зависит это от питания. Если первые пять дней после выхода муравьев из яйца личинка питается твердой пищей, вырастает солдат; если жидкой – рабочий муравей.

Муравьиный род всегда привлекал внимание исследователей. Эти маленькие насекомые способны выстроить огромный муравейник, разводят в нем тлей в качестве домашнего скота. И всегда находят родной дом. Оказывается, у муравьев существует своеобразная физиологическая особенность, позволяющая насекомому просчитывать путь до нужной точки и обратно. До того как ученые смогли понять эту удивительную муравьиную способность, существовало множество версий, но все они оказались несостоятельными. Например, исследователи предполагали, что муравьи обладают прекрасной памятью и способны ориентироваться в пространстве. Но порой эти насекомые забредают очень далеко по однообразной местности, где запомнить какие-либо вехи на пути просто невозможно. Однако каждый раз муравьи спокойно возвращаются обратно.

Существовала еще одна версия, достаточно фантастическая. Муравьи, по мнению ученых, обладают встроенными «часиками». По прибытии на место следования насекомые просто отмечали пройденное время и рассчитывали обратный путь. Но и эта версия, интересная лишь своей необычностью, не получила необходимых доказательств.

Проведенные исследования показали, что муравей способен вернуться в свой муравейник даже в абсолютной темноте. И ученые наконец поняли: муравьи просто отсчитывают свои шаги, таким образом отмеряя пройденное расстояние.

Это открытие, в действительности, лишь подтверждает выдвинутую в начале XX века версию о шагомере внутри муравья. Непонятно только, почему подтверждений этой теории не было найдено раньше.

Впрочем, существует и другая версия безошибочного возвращения муравьев домой. Исследователи давно заметили, что муравьи, где бы ни находились, стараются вернуться домой до заката солнца. Поначалу предполагалось, что муравьи стремятся попасть в муравейник до наступления вечерней прохлады. Но потом исследователи заметили еще одно обстоятельство: домой муравьи возвращаются всегда одной и той же дорогой. Если отнести муравья в сторону, он пойдет по заданному маршруту и пройдет мимо муравейника на таком же расстоянии, на которое его отнесли. Этот факт заинтересовал ученых, и они высказали очередное предположение. Велика вероятность того, что муравьи фиксируют угол солнечного луча. Если, удаляясь от муравейника, насекомое видит солнце слева под определенным углом, то по возвращении солнце должно быть справа под таким же углом. Муравьи, по этой версии, фиксируют положение муравейника по отношению к солнцу.

Было проведено несколько экспериментов. На определенное количество часов муравьев сажали под светонепроницаемый колпак, после чего выпускали. При этом муравьи двигались не к муравейнику, а в том направлении, где, по их предположениям, муравейник должен быть. Правда, некоторые муравьи, принимавшие участие в эксперименте, умудрялись учесть движение солнца, которого не видели, и выбрать правильный путь домой.

Есть ученые, которые считают, что муравьи ориентируются по звездам. Пусть не все, а лишь некоторые из них. Фасетки глаза муравья представляют собой длинные трубки, на которых расположены светочувствительные клетки – по одной на фасетку. Давно известно, что, если смотреть на небо из глубокого колодца, можно увидеть звезды. Именно этот принцип отнесен к муравьям и приводится как доказательство того, что муравьи ориентируются по звездам. Возможно, пустынным муравьям и в самом деле приходится ориентироваться таким образом, только и это еще не доказано.

Возможно также, что ориентироваться муравьям помогает поляризованный свет.

Австралийские исследователи обнаружили новый вид муравьев. Эти насекомые способны не только плавать, но и длительное время находиться под водой, спасаясь от врагов. Длина туловища такого муравья – 1 сантиметр. Это крупное, по муравьиным меркам, насекомое обитает в затопленных районах Австралии.

Открытие нового вида муравьев было сделано совершенно случайно. Биологи готовили научно-популярный фильм о насекомых, обитающих в мангровых зарослях. И в процессе съемки муравьиной колонии исследователи заметили нечто необычное: отдельные муравьи спокойно передвигались в воде и даже ныряли на сравнительно большую глубину.

Дальнейшее изучение водоплавающих муравьев привело к немаловажному открытию. Согласно теории исследователей, серые мангровые муравьи обрели способность находиться под водой в процессе эволюции, защищаясь от хищников-земноводных, обитающих на берегах водоемов.

Науке и раньше были известны факты плавания муравьев. Отдельные виды этих насекомых способны некоторое время проводить в воде, дабы избежать опасности. Но серые мангровые муравьи – на сегодняшний день единственные, использующие и водный, и подводный способы перемещения. И даже в воде они могут переносить пищу для себя и своих сородичей на значительные расстояния. Движения этих муравьев в воде напоминают лягушачьи.

Паук – покоритель воздуха

У некоторых народов существует легенда о том, что паук соткал мир. Конечно, это лишь миф, но пауки, действительно, способны на многое…

В 1883 году море почти полностью затопило маленький островок Кракатау, который находится близ Явы и Суматры. На оставшейся части суши буйствовал вулкан, покрывая все вокруг пеплом и лавой. На островке было уничтожено все живое. Даже через два месяца после трагедии скалы на острове дымились.

Но полгода спустя исследователи обнаружили на острове первое живое существо. Маленький паучок плел свою паутину. Этим первым жителем затопленного острова стал паук линифия треугольная. Паук этот наиболее распространен в умеренных и арктических широтах Земли.

Линифии – великолепные, лучшие среди пауков воздухоплаватели. Их находили на далеких островах, в сотнях километров от материка; ловили на высоте 4,5 тысячи метров. Существует предположение, что все дело в легкости самих паучков, их многочисленности и особых свойствах паутины, играющей роль воздушного шара.

Пауки эти обладают фантастической приспособляемостью. Линифии способны «перекрашиваться» в другой цвет, подобно хамелеонам. Когда пауку грозит опасность, он падает с паутины на землю, и спустя несколько минут светлое тельце темнеет, сливаясь с землей.

Линифии кажутся ученым чрезвычайно умными созданиями. Некоторые виды, особенно обитатели деревьев, сталкиваются с норными животными. Эти пауки научились не заплетать паутиной входы в норки. Подобным образом ведут себя и паучки, обитающие в птичьих гнездах.

Пауки, живущие рядом с муравьями, научились беседовать с этими насекомыми. Если муравей встречается с пауком, последний вскидывает передние лапы и шевелит ими так же, как муравей при встрече с другим муравьем. При этом муравей воспринимает паука то ли как друга, то ли как родственника и уходит.

Муравьи не выбрасывают яйца линифий из муравейника. Но не только они терпимо относятся к маленьким выносливым паукам. Линифии уживаются также с птицами и мелкими грызунами. И подобной приспособляемостью линифии, по предположению исследователей, обязаны составу своей крови. Линифий едят только жабы и некоторые птицы, остальные же предпочитают другую пищу.

Загадки ос и пчел

Одиночные осы – насекомые, еще не вполне изученные, но интересующие многих энтомологов. Некоторые одиночные осы роют гнезда и в разное время откладывают в них личинки. При этом новое поколение насекомых появляется не сразу, а постепенно. Ученые объясняют это тем, что сразу всех личинок осы вряд ли смогли бы обеспечить пищей. Осы – заботливые родители. У них бывает по 6–7 гнезд с личинками, и им приходится заботиться о безопасности потомства. Каждую норку насекомые закупоривают камешками, комочками земли и засыпают сверху песком, успешно маскируя. Но самое удивительное – осы безошибочно находят свои норки. Ученые решили узнать, как они это делают.

Предположив, что осы ориентируются по природным объектам, энтомологи меняли указатели – камешки и палочки, шишки и сухие травинки. Переносили само гнездо. Но около 20 % ос, вопреки примененным людьми хитростям, находили свое потомство.

Французский энтомолог Ж. Фабр считал, что некоторые осы способны парализовать жертву, с замечательной точностью отыскав нервный узел и воткнув в него жало. Только недавно появилась другая теория: жертву парализует яд, который выделяют осы.

Прилет ос к месту следования изучен сравнительно неплохо. Одни летят прямо к цели, другие – скачками, поднимаясь невысоко и пролетая пару метров. При этом осы порой забираются на возвышение и осматриваются, выбирая направление. И наконец, еще один вид передвижения: осы волокут добычу по земле и изредка забираются на деревья, чтобы осмотреться. Экспериментально доказано, что многие осы улетают от гнезда и возвращаются одним и тем же путем. Но если ос перенести в противоположную от «проторенного пути» сторону, они найдут точку, расположенную на их постоянном маршруте, и только после этого полетят к гнезду.

Все это исследователи поняли в процессе наблюдений и экспериментов. Но неясным остается одно: каким образом одиночные осы определяют направление?

Не меньше загадок задают человеку пчелы. О «языке» пчел известно многое. Ученые исследовали танцы пчел, значение треска их крыльев, пахучие сигналы. Известно, что в танцах пчелы описывают круги и восьмерки или совершают прямолинейный пробег (когда пчела бежит прямо по вертикальным сотам). Если пчела бежит вверх, значит, ее собратьям следует лететь в ту сторону, где находится солнце, если вниз – в противоположную.

То же относится и к пробежкам по вертикали под определенным углом. Солнце для пчелы служит ориентиром.

Но и отсутствие солнца на небосводе для пчел не становится препятствием. Пчелы способны воспринимать поляризованный свет. Этим насекомым достаточно даже клочка голубого неба среди туч.

Однако еще неизвестно, каким образом пчела определяет время. Ведь солнце движется по небосклону, а следовательно, поляризованный свет меняется на различных участках неба.

Медоносные пчелы очень эффективно используют свой мозг. Пчелы умеют распознавать цвет и форму цветка, танцем показывать направление к улью. Пчелы владеют самым сложным языком символов по сравнению с остальными живыми существами на Земле, за исключением приматов. И все это пчелы умудряются осуществить при мозге, на пять порядков меньшем, нежели человеческий. При этом у пчел всего лишь в четыре раза больше нейронов, чем у плодовых мушек, лишенных видимых форм общения. Не так давно исследователи выяснили, что некоторые гены, отвечающие за развитие нервной системы плодовых мушек, у пчел изменили свою функцию и контролируют их способность принимать различные социальные роли.

Летящие к свету

Привычное явление: насекомые летят на свет. Каждый видел комаров, вьющихся вокруг лампы под вечер, или суицидально настроенных бабочек, несущихся в костер.

Стремление насекомых к свету таит в себе немало загадок. Поначалу ученые считали, что в организме насекомых существует светочувствительное или, наоборот, антисветовое вещество, особые клетки, заставляющие насекомых лететь к свету или прятаться от него. Но эту теорию не удалось доказать. Позднее Ж. Леб, американский исследователь, предположил, что стремление насекомых к свету является механическим. Проще говоря, если с правой стороны насекомого свет ярче, то мышцы противоположной стороны получают больший раздражитель, работают более активно, и насекомое поворачивается к свету левой стороной. Прямо насекомое движется только в том случае, если свет с одинаковой силой падает в оба глаза. Леб даже сконструировал аппарат, обладавший «глазами» – фотоэлементами, который катился налево при освещении справа, и наоборот. Казалось бы, все объяснено и доказано.

Но не тут-то было. Ученые, тщательно исследовав насекомых, не обнаружили у них и намеков на светочувствительное вещество. Теория Леба потерпела крах при следующем эксперименте: бабочке замазали глаза, но она даже без зрения нашла путь к лампе.

Затем ученые выяснили, что насекомые реагируют и на не видимый человеком ультрафиолетовый свет, на освещенный экран, более светлый участок помещения.

В настоящее время большинство исследователей придерживаются довольно романтичной версии, согласно которой любой свет для насекомых – признак свободного пространства, отсутствия препятствий. Оказываясь же вблизи источника яркого света, насекомые теряют ориентацию. Именно поэтому они гибнут от жары или огня, бьются о стекла.

Последняя точка зрения на данный момент считается наиболее убедительной, хотя и требует дополнительного подкрепления фактическим материалом. К тому же ряд вопросов до сих пор остается открытым. Например, как объяснить, что бабочка, не видя света, летит к нему? Может быть, она просто видит не глазами? Уже появилось предположение о том, что бабочки «видят» свет с помощью усиков.