Текст книги "Удивительные явления природы"

Путешественники

Итак, ученые пытаются понять, каким образом насекомые ориентируются в пространстве. Интересует их и еще одна способность насекомых – преодолевать значительные расстояния. В истории сохранились сведения о том, как стая саранчи перелетела Красное море. Известен и такой случай: саранча перелетела из Южного Марокко в Португалию, за сутки преодолев почти тысячу километров. Видели стаю саранчи в двух тысячах километров от берега, над Атлантическим океаном.

Науке известны случаи перелета божьих коровок на большие расстояния. Ежегодно эти насекомые летают на зимовки. Совершают перелеты и стрекозы. Но наиболее известны перелеты бабочек. Первые сведения о перелете бабочек в Европе относятся к 1100 году. О перелетах бабочек много написано.

Миграция бабочек, по предположениям ученых, необходима для продолжения рода, для выживания вида. Конечно, многие бабочки погибнут в пути, но какое-то количество их выживет, доберется до места и выведет потомство. Например, репейницы откладывают множество яиц. И если бы часть бабочек не улетала, то появившиеся гусеницы уничтожили бы все кормовые растения и бабочки вымерли бы. Но репейницы улетают, тем самым спасая свой вид от вымирания.

Ежегодно совершает перелеты из Канады на юг бабочка-монарх, обитающая в Северной и Центральной Америке. В Калифорнии, Мексике или Флориде бабочки проводят всю зиму, сидя неподвижно на деревьях. Весной они летят обратно на север. Впрочем, некоторые из них предпочитают другой путь: в Европу, Австралию и Новую Зеландию.

В настоящее время для изучения перелетов бабочек созданы специальные станции, на которых насекомых метят: на нижнее крыло наносят опознавательный знак.

Хотя перелетами бабочек исследователи заинтересовались сравнительно недавно, выяснилось уже немало. Например, чаще всего совершают перелеты уже упоминавшиеся репейницы, а также капустницы, адмиралы, желтушки и некоторые виды бражников. Выяснили ученые также пути, по которым летят бабочки. Нередко насекомые перемещаются вдоль русел рек. Обычно они летят невысоко над землей, поднимаясь вверх лишь в крайних случаях. Но при этом нередко бабочки летят через горы, где множество путешественниц гибнет на ледниках.

Репейницы, желтушки и капустницы летают огромными стаями, адмиралы – в одиночку или небольшими стаями. Причем собираются они в стайки лишь перед перелетом через горы. И сразу возникает ряд вопросов: поджидают ли бабочки друг друга у подножия гор? Как они определяют, сколько путешественниц должны составлять одну стаю? Зачем им собираться в стаи для преодоления гор?

Исследователи выяснили, что некоторые бабочки совершают перелеты каждый год, а другие – раз в несколько лет. Путешествие начинается при изменении светового дня. Известно, что бабочки осваивают новые территории, если климат им подходит и растительность годится для еды.

Но многое в перелетах бабочек до сих пор остается непонятным. Основных вопросов два: как насекомые умудряются совершать дальние перелеты и каким образом находят дорогу?

Крылья дневных бабочек очень слабы, а летают насекомые медленно. Конечно, крылья насекомых приспособлены создавать воздушные волны, благодаря которым бабочки легко взлетают и держатся в воздухе. Чешуйки, покрывающие крылья, увеличивают их подъемную силу на 15 %. На лету бабочки могут экономить энергию, часть пути планируя. Передвигается бабочка со скоростью 7–14 километров в час против ветра или 30–35 километров в час по ветру. А каково расстояние между Европой и Африкой? Сколько раз бабочке нужно взмахнуть крыльями? Каким должен быть запас прочности насекомого?

На вопрос об умении бабочек ориентироваться в пространстве предлагается множество ответов: ориентация по солнцу, по поляризованному свету, ультрафиолетовым лучам, использование неизвестных человеку ориентиров или сигналов. Но как бабочки определяют скорость, учитывают ветер? Ведь ветер очень важен для большекрылых насекомых. Если ветер попутный, он может значительно облегчить путь. А если он встречный или боковой, сносит с проложенного курса? Даже птицам ветер нередко мешает, а для бабочек любой ветер – сильный. Неужели у них есть какое-то приспособление, позволяющее регулировать силу ветра, делать поправки к маршруту? А может быть, бабочки ориентируются не по солнцу, а по магнитным полям?

Попытка выяснить воздействие на насекомых ветра предпринималась несколько десятилетий назад. Причем мысль о подобном эксперименте возникла при изучении мясной мухи. Исследователи решили разобраться, какую роль играют у нее группы чувствительных нервных клеток в местах сочленения усиков с головой. Ученые ввели в эти клетки электроды, перехватывающие сигналы, надели на муху поясок и поместили насекомое в аэродинамическую трубу. Пока воздух в трубе был неподвижным, клетки бездействовали. Но когда воздух начал двигаться, в мозг мухи с одинаковой частотой стали передаваться сигналы-импульсы. Воздух стал двигаться быстрее, и сигналы участились, с замедлением воздушного потока сигналы также замедлились. Исследователи предположили, что в основании усиков мухи находится своеобразный «спидометр» – указатель скорости ветра. Принцип действия его следующий: ветер отгибает усики, и величина отгибания воспринимается чувствительными клетками, сигналы передаются в мозг. Мозг немедленно реагирует.

Этот факт был подтвержден дальнейшими опытами в аэродинамической трубе. Ученые продолжили опыты и стали отгибать усики мухи искусственно, в безветрие. Импульсы передавались так, словно муха преодолевает определенное сопротивление ветра. Такой «спидометр» позволяет мухе автоматически менять скорость полета, угол наклона крыльев, маневрировать.

Возможно, подобный «спидометр» будет обнаружен и у бабочек.

Насекомые и магнитные поля

Вокруг нас множество магнитных волн. Галактика, Солнце, Земля – все небесные объекты порождают большое количество невидимых волн. Исследователи решили проверить, воздействуют ли магнитные волны на насекомых. Давно выяснилось, что мухи, попадая в сильное магнитное поле, сначала возбуждаются, а потом успокаиваются и усаживаются вдоль магнитного поля или перпендикулярно к нему. Таким же образом ведут себя и другие насекомые, а некоторые поступают так не только во время опытов, но и в естественных условиях. Например, термиты, отдыхая, располагаются либо строго по магнитному полю, либо перпендикулярно к нему. Ученые провели ряд опытов. Термитов помещали в металлическую коробку и ставили на сильный магнит. Через какое-то время термиты выстраивались вдоль новых силовых линий.

Неясным остается не только то, почему термиты располагаются вдоль магнитных линий, но и то, каким образом насекомые обнаруживают магнитное поле. Пока у них не найдено никаких органов или нервных клеток, способных реагировать на магнитное поле. Существует теория, согласно которой роль магнитной стрелки выполняет все тело насекомого. Это предположение подтвердилось таким опытом: в магнитное поле поместили мертвую муху.

Насекомое сразу повернулось, подобно магнитной стрелке компаса, одним концом указывая на юг, другим – на север. При повторении опыта результат всегда был одинаков.

Насекомые умеют не только отыскивать друг друга, но и находить тщательно скрывающуюся пищу. Например, одиночные осы питаются долгоносиками-клеонами. И, хотя насекомые эти хорошо прячутся, для ос охота не является затруднением. Предполагают, что осы находят жуков по запаху. Хотя принято считать, что осы не отличаются особым обонянием. Тогда, быть может, осам помогают какие-то особые волны?

Не так давно возникла гипотеза: некоторые насекомые посылают и воспринимают инфракрасные лучи, благодаря которым и ориентируются, и находят друг друга на расстоянии около километра. Гипотеза эта подтверждается рядом исследований. В 1964 году ученые выяснили, что во время полета у некоторых бабочек повышается температура тела (на 0,5–15 градусов выше окружающей среды). При этом возникает инфракрасное излучение.

Энтомологи наблюдали за «спасательными работами» муравьев. Насекомые откапывали своих сородичей, заваленных землей. В самом этом факте нет ничего удивительного: чувство товарищества у общественных насекомых развито чрезвычайно высоко. Удивительно другое: как насекомые узнали, что их родственники погребены под землей? Они не могли отреагировать на звук. Муравьи издают звуки трением частей тела друг о друга, что под землей, в завале, было невозможно. Не мог помочь и запах: слишком мало времени прошло от завала до «спасательных работ», и запах не успел бы проникнуть сквозь толщу земли. Возможно, причина такой оперативности – неизвестное излучение, электромагнитные колебания?

Проводя опыты, исследователи выяснили следующее. Если муравьев отделить друг от друга деревянным или стеклянным экраном, они легко принимают сигналы собратьев. Если же насекомых поместить в медные сосуды или за свинцовый экран, связь между ними прекращается.

Это и в самом деле весьма похоже на не изученные пока электромагнитные волны.

Почему муха не падает

Наверняка вы не раз удивлялись способности насекомых передвигаться по самым, казалось бы, неприспособленным для этого поверхностям. Мухи с легкостью бродят по вертикальным стенам и даже по потолку, не отстают от них и многие другие насекомые. Долгое время даже специалисты-энтомологи не занимались изучением этого вопроса. Они знали, что на конце лапок у насекомых есть маленькие коготки и мягкие подушечки. Ползая по стене, насекомое цепляется коготками за малейшие шероховатости и не падает. Если же, допустим, муха ползет по стеклу, где коготкам уцепиться не за что, или по потолку, на котором с помощью одних коготков не удержаться, то подушечки плотно прижимаются к поверхности, между ними и поверхностью образуется вакуум, и нога насекомого присасывается.

Казалось бы, никакой тайны не существует. Однако едва люди решили проверить способ хождения мух, они столкнулись со множеством загадок. Во-первых, образование безвоздушного пространства, удерживающего муху на ровной поверхности, возможно в воздушной среде. Но муха так же спокойно перемещается и в разреженной атмосфере. Тщательные исследования не сумели обнаружить у мух никаких клейких выделений, значит, муха не прилипает к поверхности. Вот так муха продолжает нарушать закон земного тяготения, а исследователи по-прежнему ломают головы над этой ее способностью.

Насекомые опережают химиков

Насекомые вызывают интерес и у химиков: например, муха, обладая особым свойством передвижения в пространстве, противоречащим элементарным законам физики, может также различать более 30 тысяч различных веществ. Достаточно насекомому дотронуться до какого-либо предмета или вещества, и оно получает информацию о его составе и свойствах. Маленькие волоски на лапках мухи – одновременно и приборы, и химические реактивы, мгновенно производящие анализ.

Но не только муха интересует ученых. Химики изучают и жука-бомбардира. А связано это с насущной проблемой химиков – хранением перекиси водорода. Перекись водорода обычно быстро разлагается, и долго хранить ее невозможно. А жук-бомбардир считает иначе. Название свое этот жук получил благодаря своеобразной защитной реакции: он стреляет. В теле жука есть три камеры, в одной из них хранится гидрохинон, в другой – перекись водорода. Когда жуку грозит опасность, оба вещества поступают в третью камеру, смешиваются, и в результате химической реакции происходит выделение кислорода. Кислород вспенивает жидкость и с силой выталкивает ее наружу.

Механизм выстрела давно изучен. Однако по-прежнему неясным остается то, как жук хранит перекись водорода высокой концентрации. Исследователи предполагают, что организм жука вырабатывает вещества, препятствующие разложению перекиси водорода. Но что это за вещества?

И еще одной невероятной особенностью обладают жуки-бомбардиры. У жуков – обитателей Южной Америки при выстреле жидкость накаляется до 100 градусов. Но как такое возможно? Каким образом жуку при подобной температуре удается не свариться заживо? И на этот вопрос пока нет однозначного ответа.

Как известно, многие насекомые ядовиты. У одних ядовита кровь, других защищает резкий запах, третьи могут укусить или ужалить, вводя в ранку яд. Есть насекомые, стреляющие в противника ядовитой или дурно пахнущей жидкостью.

Уже установлено, что у многих насекомых имеются специальные железы, вырабатывающие ядовитую жидкость. Однако есть и такие ядовитые насекомые, у которых подобных желез не обнаружено. Яд при этом постоянно находится в их организме. Например, гусеница капустницы в случае опасности выпускает полупереваренную пищу, смешанную с находящимся в организме ядом. Некоторые насекомые запасают яд, поедая растения, его содержащие.

Казалось бы, доказано, что яд насекомых – органическое вещество, существующее в природе. Но не так давно исследователи столкнулись с новой проблемой. Группа ученых обнаружила в организме кузнечика химические соединения, которых раньше у насекомых не было. Кузнечики получили их от людей, быстро усвоив яды, применяемые для борьбы с насекомыми, и спустя какое-то время стали вырабатывать подобные. При этом кузнечики успешно используют «человеческие» яды в борьбе со своими врагами.

Откуда появились вредители

Сейчас мы на каждом шагу слышим о насекомых-вредителях, способных уничтожить урожай. Но как и когда они появились? Ведь изначально большинство насекомых питалось исключительно дикими растениями. На количество пищи насекомых влияли погодные и другие условия, и в зависимости от наличия или отсутствия пищи регулировалось количество насекомых. Но так было до появления человека. Человек стал осваивать природу, приспосабливать ее к своим потребностям. Вырубались леса, уничтожались дикие травянистые растения и культивировались сельскохозяйственные. Разумеется, культурные растения – это прошедшие тщательный отбор дикие, являвшиеся в свое время пищей насекомых. Человек занимался облагораживанием диких растений. И насекомые пользовались этим. А так как культурные растения давали больший урожай, насекомые лучше размножались. Со временем многие насекомые перешли на одомашненные растения. В самом деле, зачем искать дикое растение, если и домашних из того же семейства предостаточно?

В результате насекомые стали врагами людей, «вредителями».

Немаловажной причиной засилья насекомых-вредителей стало и освоение человеком земного шара. Например, до конца XIX века никто, кроме энтомологов, не знал о колорадском жуке, или, как он тогда назывался, десятилинейном листоеде. Жил листоед в отдаленных районах Северной Америки и питался дикими растениями семейства пасленовых.

Когда в места исконного обитания жука пришли люди, они стали возделывать картофель. И наконец листоед понял, что картофель, также относящийся к семейству пасленовых, – замечательная пища. Жук перешел на освоение нового рациона.

Но не только доступность сельскохозяйственных посевов стала причиной появления вредителей. Человек, осваивая дикие земли, вмешивался в естественное существование природных сообществ, изменял ландшафты. Одни насекомые подавлялись, другие оказывались в благоприятных условиях. В итоге естественное, сложившееся веками равновесие нарушалось. И насекомым приходилось осваивать новые виды пищи.

В настоящее время разрабатываются различные виды борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений. Но и здесь человек сталкивается со множеством загадочных и удивительных фактов. Например, с высокой приспособляемостью насекомых. Стоит создать новое отравляющее вещество, как оно вскоре становится слабоэффективным. Против некоторых насекомых приходится обновлять химическое оружие каждые три года. Помимо прочего, химические методы борьбы с насекомыми-вредителями воздействуют и на полезных насекомых, опылителей, а также на сельскохозяйственных животных, рыб, да и на самого человека.

Кроме того, ученые заметили, что при уничтожении ядами одних вредителей интенсивнее размножались другие.

В последние годы все большее значение приобретает метод биологической борьбы с насекомыми-вредителями. Суть этого метода состоит в том, что к «битве за урожай» привлекаются естественные враги того или иного насекомого. Этот метод отличается рядом положительных сторон. Во-первых, он позволяет регулировать численность вредителей, не уничтожая насекомых полностью, а следовательно, не нарушая естественных пищевых цепочек в природе. Во-вторых, биологический метод является экологически приемлемым, безвредным для прочих насекомых и сельскохозяйственных животных.

Например, американские ученые воспользовались открытием значения обоняния в жизни насекомых. Они стали приманивать самцов непарного шелкопряда с помощью запаха самки в определенные места. Это давало возможность не только выяснить, сколько вредителей находится в радиусе 4 километров, но и легко уничтожить самцов. А если даже не уничтожить, то сбить с пути и не дать возможности отыскать самку. Для этого биологам приходилось специально выращивать большое количество бабочек-вредителей, разводить в спирте их пахучие железки и пользоваться этим настоем для привлечения самцов. И лишь совсем недавно химики смогли синтезировать пахучую жидкость непарного шелкопряда.

НА ЗЕМЛЕ, НА ВОДЕ И НА НЕБЕ

Исчезающие острова

Ни для кого не секрет, что на протяжении долгих тысячелетий поверхность нашей планеты претерпела множество изменений. Там, где были моря, появилась суша, и наоборот, на месте земной тверди возникли моря и океаны. Процесс этот был длительный, если не считать катастрофических извержений вулканов. А потому естественно потрясение людей, когда у них на глазах вдруг исчезает целый остров… В 1831 году в Средиземном море открыли остров, который назвали Юлией. Остров вошел в состав существовавшего в ту пору Королевства обеих Сицилий. Через некоторое время остров Юлия был захвачен англичанами. Могла вспыхнуть война, однако остров внезапно исчез. Оказывается, такое случается с островами вулканического происхождения. Они то появляются, то исчезают. В некоторых случаях такие острова бывают весьма «долговечными», да и к тому же каждый год увеличиваются в размерах. Сказанное вполне можно отнести к острову Иоанна Богослова. Он появился среди Алеутских островов в 1796 году. А произошло это так.

Сначала в море появился громадный дымовой столб. На близлежащих островах началось землетрясение. Вскоре над океаном поднялся вулкан, извергающий лаву. Вулкан увеличивался в размерах день ото дня. Прошло около восьми лет, но остров был таким горячим, что к его берегам не мог приблизиться ни один человек. В 1806 году окружность нового острова составляла 4 километра, а в 1819 году – уже 7 километров. Через четыре года извержение вулкана существенно ослабилось, что привело к постепенному разрушению острова. К 1832 году окружность его уменьшилась до 4 километров. Но тут извержения начались на одном из соседних островов. В 1883 году на острове Августина появился действующий вулкан, извержение которого привело к образованию небольшого участка суши. Эта суша соединилась с островом Иоанна Богослова, а через несколько лет рядом возникли еще три острова. Это явный пример «быстрого» изменения рельефа поверхности Земли.

Удивительно, но в жерлах горячих вулканов есть жизнь. В пористых породах вулканов живут микробы, способные существовать при температуре выше 300 градусов по Цельсию. Эти микробы обходятся без кислорода. Вулканы преподносят людям все новые и новые загадки, многие из которых пока еще не разгаданы. Откуда же они берутся?

Земля, подобно живому организму, живет своей внутренней жизнью. Вокруг раскаленного ядра планеты как бы плавают по его поверхности гигантские платформы, стыкуясь между собой, словно куски растрескавшейся скорлупы. На этих платформах располагается суша континентов, дно океанов, горы, впадины. В местах разлома «скорлупы», в своеобразных трещинах земной коры, на суше и под водой происходят крупнейшие природные катаклизмы: землетрясения, извержения вулканов. Жидкая составляющая раскаленного ядра планеты – магма и разогретые подземные газы устремляются вверх по образующимся в теле вулканов вертикальным трещинам.

Гигантские внутренние давления выбрасывают в атмосферу Земли облака пепла, раскаленные глыбы горных пород. Из кратера устремляются потоки огненной лавы.

Строение Земли и происходящие в ней процессы до сих пор приковывают самое пристальное внимание ученых.