Текст книги "Сотворенная природа глазами биологов"

Возможности для целенаправленных действий

Целенаправленные движения мухи. В качестве примера, демонстрирующего самые разные возможности насекомых, можно рассмотреть поведение мухи.

Вот она суетится на столе, притрагиваясь своими подвижными лапками ко всем предметам. Потом нашла сахар и обсасывает его с помощью хоботка. Следовательно, муха прикосновением лапок может ощущать и выбирать нужную ей пищу.

Если вам захочется поймать беспокойное создание, сделать это будет совсем не просто. Вы осторожно приближаете к мухе руку, она тотчас прекращает движения и как бы настораживается. И в последний момент, едва вы взмахнете рукой, чтобы ее схватить, муха быстро улетает. Она видела вас, получила определенные сигналы о вашем намерении, об угрожающей ей опасности и спаслась бегством. Но через короткое время память помогает насекомому возвратиться. В красивом, четко направленном полете муха приземляется именно туда, откуда ее согнали, чтобы продолжить лакомиться сахаром.

Перед трапезой и после нее аккуратная муха изящно почистит ножками голову и крылья. Как видите, в этом миниатюрном, но удивительно совершенном создании проявляется способность ощущать окружающий мир, целенаправленно действовать соответственно обстановке, быстро двигаться, ловко манипулировать своими конечностями. Для этого муха наделена превосходными живыми приборами и удивительно целесообразными устройствами.

Она может взлетать без разбега, мгновенно останавливать свой быстрый полет, зависать в воздухе, летать вверх ногами и даже назад. За считанные секунды она может продемонстрировать множество сложных фигур высшего пилотажа, в том числе петлю. Кроме того, мухи способны выполнять в воздухе такие действия, которые другие насекомые могут делать только на земле, в том числе, на лету почистить лапки.

Великолепное устройство органов движения, предоставленное мухе, позволяет ей осуществлять быстрый бег и легкое передвижение по любым поверхностям, в том числе гладким, отвесным и даже по потолку.

Нога мухи заканчивается парой коготков и подушечкой между ними. Благодаря такому устройству она проявляет поразительную способность ходить по поверхностям, на которых иные насекомые не могут даже просто удержаться. Причем коготками она цепляется за малейшие неровности на плоскости, а передвигаться по зеркально гладкой поверхности ей позволяют подушечки, покрытые пустотелыми волосками. Через эти микроскопические «шланги» из особых желез выделяется маслянистый секрет. Создаваемые им силы поверхностного натяжения и удерживают муху на стекле.

Как скатать идеальный шар? Не может не удивлять способность одного из санитаров природы – жука-навозника делать из навоза идеально круглые шары. При этом жук скарабей, или священный копр, готовит такие шары исключительно для использования в пищу. А шары другой строго определенной формы, он скатывает для откладывания в них яиц. Четко координируемые действия позволяют жуку выполнять довольно сложные манипуляции.

Вначале жук тщательно подбирает необходимый для основы шара кусочек навоза, оценивая его качество с помощью своей сенсорной системы. Затем он старательно очищает комок от налипшего песка и усаживается на него, обхватив задними и средними ножками. Поворачиваясь из стороны в сторону, жук выбирает нужный материал для постройки и катит шар в его сторону. Если стоит сухая жаркая погода, это насекомое работает особенно быстро, скатывая шар за считанные минуты, пока навоз еще влажный.

При изготовлении шара все движения жука отличаются точностью и отлаженностью, даже если он делает это впервые. Ведь последовательность целесообразных действий содержит наследственная программа насекомого.

Идеальную форму шару придают задние ноги, кривизна которых в процессе построения организма жука неукоснительно соблюдается. Кроме того, его генетическая память сохраняет в закодированном виде способность к определенным видам стереотипных действий, и при создании шара он четко следует им. Жук неизменно заканчивает работу только тогда, когда поверхность и размеры шара совпадут с кривизной голеней его ног.

Окончив работу, скарабей ловко катит шар задними ногами к своей норке, двигаясь задом наперед. При этом он с завидным терпением преодолевает заросли растений и холмики земли, вытаскивает шар из ложбинок и канавок.

Для проверки упорства и сообразительности навозника был поставлен эксперимент. Шар прикололи к земле длинной иглой. Жук после долгих мучений и попыток сдвинуть его с места стал делать подкоп. Обнаружив иглу, скарабей тщетно пытался приподнять шар, действуя в качестве рычага спиной. Использовать для опоры рядом лежавший камушек жук не догадался. Однако когда камушек придвинули поближе, скарабей тотчас на него взобрался и снял свой шар с иглы.

Иногда навозники стараются похитить пищевой шар у соседа. При этом грабитель может вместе с хозяином докатить его до нужного места и, пока тот станет копать норку, утащить добычу. А далее, если он не голоден, бросить его, предварительно немного покатав в свое удовольствие. Однако нередко у скарабеев случаются драки даже при изобилии навоза, словно им грозит голодная смерть.

Последовательные действия личинки. Классический пример врожденной последовательности действий демонстрирует личинка муравьиного льва. Ее пищевое поведение основано на стратегии засады и имеет целый ряд сложных подготовительных операций.

Вылупившаяся из яичка личинка тотчас ползет на муравьиную дорожку, привлекаемая запахом муравьиной кислоты. Знания об этом сигнальном запахе своей будущей добычи личинка получила по наследству. На дорожке она тщательно выбирает сухой песчаный участок, чтобы соорудить воронкообразную ямку-ловушку.

Для начала личинка с удивительной геометрической точностью проводит на песке круг, обозначая размер ямки. Потом одной из передних лапок она начинает ее рыть. Чтобы выбросить песок за пределы круга, личинка нагружает его на собственную плоскую голову. Сделав это, она пятится назад, постепенно возвращаясь к исходной позиции. После чего проводит новый круг и выкапывает следующую бороздку. И так далее, пока не дойдет до дна воронки.

В этой врожденной программе перед началом каждого цикла предусмотрена даже смена уставшей «рабочей» ноги. Поэтому следующую бороздку личинка проводит уже в противоположном направлении.

Попадающиеся на пути маленькие камушки личинка с силой выбрасывает за пределы воронки. Крупный камень, зачастую в несколько раз тяжелее самого насекомого, личинка ловко взваливает на спину и медленными осторожными движениями вытаскивает наверх. А если камень круглый и постоянно скатывается назад, она бросает бесполезную работу и принимается строить другую ямку.

Когда ловушка готова, наступает следующий ответственный для насекомого этап. Личинка зарывается в песок, выставляя наружу только длинные челюсти. Когда какое-либо маленькое насекомое оказывается у края ямы, песок под его ногами осыпается. Это служит сигналом для охотника. Используя голову как катапульту, личинка сбивает неосторожное насекомое, чаще всего муравья, удивительно точными выстрелами песчинок. Добыча скатывается вниз к поджидающему ее «льву».

В этом поведенческом комплексе все действия личинки идеально последовательны и прекрасно скоординированы – одно строго следует за другим. Однако юное насекомое не просто выполняет свои стереотипные действия, а еще и подгоняет их под конкретные условия, связанные с разной степенью засоренности и влажности песчаной почвы.

Моллюски обладают удивительными возможностями организма и чувствительными живыми «приборами». Ползают они или плавают, сидят на одном месте или роются в земле – все, что делают эти животные, имеет определенную цель.

Медузу считают одним из простейших живых существ, состоящих на 98 % из воды. Но она имеет все необходимое для хорошо управляемого поведения. Например, убегая от врага, медуза целенаправленно изменяет курс своего передвижения.

Основную информацию об окружающем мире птицы получают посредством зрения. Его острота у некоторых пернатых охотников в 5–8 раз выше, чем у человека. Так, сокол дербник по сигналу охотника возвращается на его руку с расстояния около километра.

Стаи свиристелей прилетают к нам зимой. А весной инстинкт зовет их обратно на север, чтобы, широко рассеявшись, вить гнезда в определенных местах. Ученые не знают, как осенью птицы находят друг друга, чтобы собираться в крупные стаи.

Самая дальняя путешественница полярная крачка дважды в год летает между берегом Северного Ледовитого океана и льдами другого полюса Земли – Антарктиды! Для этого ей даны способность к навигации, «полетная карта» и «компас».

Особая структура кожи дельфина уменьшает вихревые потоки при его перемещении. Разработка покрытия со свойствами такой кожи позволила ученым создать торпеду с движением, в полтора раза превышающим скорость снаряда с традиционной обшивкой.

Настоящие водные животные, например моржи, наделены врожденной способностью прекрасно держаться на плаву. Им даны конечности-ласты в форме весла для гребли и в качестве рулей глубины, а также тело обтекаемой формы.

Млекопитающие живут на земле и под землей, в знойных пустынях, в Арктике и Антарктиде. Для этого в их организме предусмотрены сложнейшие системы для постоянного вырабатывания тепла, а также разные механизмы терморегуляции.

Множество вопросов ставит перед человеком изучение маневренного полёта насекомых. Так, стрекозы в совершенстве владеют фигурами высшего пилотажа. Они выполняют «бочку» и «мертвую петлю», известную нам как «петля Нестерова».

Деятельность живых творений всегда целесообразна: добыть цветочный нектар, построить жилище, накормить потомство, укрыться от врагов и т. п. И при этом каждое живое существо имеет свое главное предназначение на Земле.

У насекомых хорошо развиты органы обоняния. Усиками обонятельного типа наделены и жуки. Эти антенны позволяют не только уловить сам запах вещества и направление его распространения, но и даже ощутить форму пахучего предмета.

Мир насекомых щедро дарит людям свою красоту. Это – прекрасные легкокрылые бабочки, «малахитовые» кузнечики, сверкающие медью бронзовки и другие. В этом сотворенном чуде воплощена любовь Господа к созданному Им человеку.

В засуху лягушки специально направляются искать влажную почву, чтобы кожей, как губкой, впитывать воду. В помощь им дано особое устройство – «тазовое пятно». Его всасывающая способность во много раз выше, чем у остальной кожи.

Амфибии наделены удобными конечностями, а также вспомогательными средствами, расширяющими их возможности. Это диски-присоски и железы, выделяющие липкую жидкость для прикрепления к поверхностям; мягкие подушечки.

Сложность организмов моллюсков, кишечнополостных и губок

Мир моллюсков разнообразен: это и «многорукие» жители моря кальмары, осьминоги и каракатицы, и медленно ползающие по влажной траве улитки, и закопавшиеся в речной песок ракушки.

Многие из них защищены самыми разнообразными раковинами, отличающимися формой, цветом и размерами. В программе развития организма моллюсков каждого вида заложен «чертеж» и способ изготовления этих порой непостижимо красивых сооружений.

Независимо от того, ползают моллюски или плавают, сидят на одном месте, к чему-нибудь прикрепившись, или роются в земле – все, что делают эти животные, имеет какую-то цель, направлено на решение своих насущных задач. Их быстрое и хорошо управляемое перемещение можно рассмотреть на примере морских моллюсков гребешков.

Движение гребешков происходит за счет выбрасывания порций воды из раковины – способом обратного толчка, подобно ракете. Это делается настолько энергично, что моллюск «пролетает» в воде расстояние, которое в 10–20 раз превышает его собственную длину. Такое передвижение называют «перепархиванием», когда рывок следует за рывком до тех пор, пока гребешок не утомится или не наткнется на какое-нибудь препятствие.

Этот моллюск обеспечен всем необходимым для активного образа жизни, например, чтобы спастись от своего злейшего врага – морской звезды:

• он способен ощутить приближающегося хищника, так как по всей окружности раковины у него расположены маленькие синие глаза;

• с помощью анализаторов гребешок точно определяет безопасную сторону, куда целенаправленно и устремляется. Это происходит в результате скоординированных действий органов и систем, отвечающих за передвижение;

• для быстрого удаления от хищника моллюск использует данный ему принцип реактивного двигателя.

Любопытны при этом действия врага двустворчатых – морской звезды. Ее считают примитивным существом, за что и называют «республикой рефлексов». Известны случаи, когда морская звезда разрывалась надвое, поскольку одна группа ее ножек тянула в одну сторону, а другая – в противоположную.

В действительности же поведение морской звезды зачастую хорошо управляемо. Например, звезда, которая кормится мидиями, обнаружив с помощью органов чувств раковину, прикрепляется к ней и двумя группами ножек. Затем она оттягивает створки в разные стороны, пока раковина не откроется. Такое поведение едва ли было бы возможно, будь морская звезда действительно примитивной.

Моллюски демонстрируют удивительные возможности организма, высокочувствительные живые «приборы» и уникальные способности. При кажущейся простоте организации нервной системы многим моллюскам свойственна хорошая память, чувство дома и сложные формы поведения. А, например, головоногие моллюски наделены способностью обучаться, вырабатывать условные рефлексы, и некоторые задачи «на соображение» они решают не менее успешно, чем млекопитающие.

Моллюски способны преподать нам важный урок – те характеристики, которые мы привыкли связывать с высшими позвоночными животными, присущи самым разнообразным, в том числе беспозвоночным, созданиям.

«Умный» организм мидии

Подводный суперклей. Мидии относятся к двустворчатым моллюскам, так как раковина их состоит из двух створок, охватывающих тело с боков.

Важной особенностью организма мидии является его способность вырабатывать и применять особо прочный биологический клей. В этом он превосходит возможности организмов других живых существ.

Как известно, ничто так не препятствует склеиванию, как вода. Ученые не прекращают работ по созданию надежного подводного клея. А мидия получает по наследству и его сложнейший состав и довольно сложное производство.

Клей состоит из нескольких белков, которые готовятся организмом в строгом соответствии с наследственными химическими «инструкциями». Затем из них в заданных пропорциях составляется определенная композиция. И именно она обеспечивает оптимальную прочность, эластичность, сопротивляемость и высокую надежность клеевого соединения в морских условиях.

Некоторые белки клеящей композиции настолько необычны по структуре, что попытки ученых разгадать тайну клея мидии, чтобы наладить его производство, пока не увенчались успехом.

Уникальная технология приклеивания. Организм мидии не только содержит все необходимое для производства биологического клеящего вещества, но и обладает многофункциональной ногой и специальной техникой приклеивания собственного тела к твердым поверхностям.

Найдя уютное место, мидия обследует его с помощью своей ноги, похожей на резиновый поршень, и долго ощупывает поверхность. Наконец она убеждается, что подходящее место найдено. Тогда нога координируемыми действиями делает зачистку площадки и, уплощаясь, прижимается к ней. Затем производится откачка воды.

Следующим этапом приклеивания является образование вакуума, для чего мидия приподнимает центральную часть «поршня». И в это пространство через ногу-поршень поступают специально подготовленные вещества для образования клеящей композиции. Чтобы сделать их расход экономным, образующийся материал вспенивается. Получаемые из этой пены тонкие шелковистые нити быстро затвердевают в воде, и моллюски прочно прирастают к камням и друг к другу.

Все эти возможности и способности организма скромного моллюска мидии являются для нас еще одним свидетельством чуда творения.

Возможности организма улитки

Организм улитки каждого вида специально рассчитан на определенную среду обитания – океаны это или моря, пресные воды или суша. Большинство водных моллюсков живет на дне, и лишь небольшое число их представителей принадлежат к планктонным видам.

Целесообразные устройства. Любая улитка имеет все необходимое, чтобы легко передвигаться, хорошо защищаться от врагов, добывать себе пропитание.

Так, при помощи ноги с широкой плоской подошвой, мышцы которой ритмично сокращаются, улитка медленно, но целенаправленно ползет по морскому или речному дну к представляющему для нее интерес объекту – пищевому источнику, безопасному месту, на встречу с партнером при репродуктивном поведении и т. д. Она плавно скользит по любой поверхности, как на лыже, благодаря обильно выделяемой из специальной железы слизи и ресничкам.

Организм большинства улиток соответственно унаследованным процессам образует при росте довольно просторную и удобную раковину, куда моллюск прячется при малейшей тревоге. И тогда раковина становится неприступной крепостью, так как улитка тотчас надежно закрывает вход в жилище специальной роговой крышечкой, сформированной на конце ее ноги.

Улитки наделены и удобными устройствами, чтобы легко соскребать с поверхности камней водоросли и органические остатки. Это – плоский язык, или радула, похожий на терку, поскольку усеян множеством мелких острых зубов, число которых иногда доходит до 18 тысяч.

Универсальность системы дыхания. Улитки наделены сложной дыхательной системой, обеспечивающей их жизнедеятельность в различных условиях обитания. Моллюски, живущие в воде, в основном дышат растворенным в ней кислородом с помощью жабр. Но некоторые улитки для дыхания атмосферным воздухом обеспечены легким в виде особого кармана мантии, стенки которого пронизаны кровеносными сосудами.

Универсальной дыхательной системой для использования ее соответственно сезону обладает большая улитка ампуллярия, которая встречается в американских реках. Она дышит кислородом воздуха благодаря легочной полости и вместе с тем может свободно брать кислород из воды с помощью своего рода жаберных устройств. Организм улитки автоматически включает их в работу в прохладное время года. А с наступлением жары вода беднеет кислородом или портится, та же система управления организмом заставляет ампуллярию высовывать на поверхность дыхательную трубку, чтобы дышать атмосферным воздухом.

Не менее интересна система дыхания прудовиков. На ранних стадиях развития все они имеют легочную полость, заполненную водой, и дышат растворенным кислородом. Но в определенный момент наследственная программа дает сигнал различным системам жизнедеятельности моллюска, и легкое заполняется воздухом, вытесняя воду. Тогда организм прудовика переходит на систему дыхания атмосферным воздухом. При этом обитатели озерного мелководья периодически всплывают к поверхности воды, чтобы наполнить им свое легкое.

А особи этого же вида, опускающиеся в более глубокие участки водоема, откуда периодические поднятия к поверхности затруднены, используют уникальные возможности своей дыхательной системы. Они наполняют легкое водой, и организм включает программу перехода к водному дыханию.

Морская улитка эолис. Эолис очень красивое создание. Ее спину покрывают ворсинки, похожие на шерсть. Питаются эолис анемонами, которые покрыты крохотными жалящими (стрекательными) клетками. При малейшем прикосновении к ним во врага полетят тысячи ядовитых стрел. Как ни удивительно, но эолис проглатывает анемон вместе с его стрекательными клетками без малейшего вреда для себя.

Однако дальше происходит нечто еще более удивительное. Эти насмерть жалящие клетки, попав в желудок эолис, не перевариваются в нем. Мало того, желудок улитки имеет особые канальцы, покрытые внутри ворсинками, которые ведут к спине улитки, к кожным выростам, похожим на шерсть. Именно к этим выростам и попадают ядовитые клетки. И теперь уже эолис использует эти позаимствованные жалящие клетки для своей защиты.

Самостоятельно приобрести способность к заимствованию и использованию стрекательных клеток анемонов морская улитка не могла, не причинив себе вреда, даже за миллионы лет. При первой же попытке ядовитые клетки обожгли бы ей желудок. А в таком случае о приспособленных канальцах для выведения стрекал наружу и думать не приходится. Так что эолис была задумана такой, какой мы ее видим сегодня.