Мир насекомых

Насекомые превосходно «оснащены» для жизни почти в любых условиях, быстро приспосабливаясь к резким переменам в среде обитания. Поэтому они, вероятно, будут все так же привольно жить на планете, когда с ее лица исчезнет последнее млекопитающее. 

Из миллиона с лишним научно описанных живых существ более 800 тыс. составляют насекомые, и, судя по количеству вновь открываемых ежегодно видов, это лишь часть огромного целого. Не исключено, что на планете живет еще добрый миллион или даже 10 млн. не известных науке насекомых. Огромные популяции большинства видов населяют самые разные уголки планеты – от кипящих термальных источников до заледенелой тундры, от духоты тропических лесов до сухих пустынь, от опаленных солнцем горных вершин до вечного мрака глубоких пещер. По этому разнообразию нетрудно судить об эффективности конструкции насекомого, поскольку все они устроены по единому принципу: мелкие, дышащие воздухом существа, мягкие ткани которых крепятся на жестком внешнем скелете (экзоскелете), состоящем из нескольких сегментов.

Сегменты взрослого насекомого сгруппированы в три отдела - голову с ротовым аппаратом, глазами и усиками; грудь, несущую три пары суставчатых ног и одну или две пары крыльев, и брюшко, где находятся основные внутренние органы.

Экзоскелет и суставчатые конечности имеются не только у насекомых, но и у ряда других животных - морских ракообразных, в том числе креветок, крабов и омаров, а также мокриц, многоножек, скорпионов и пауков. Все эти существа называются членистоногими и замечательно пользуются преимуществами своего строения. Жесткая внешняя оболочка прочнее внутреннего скелета такого же веса, поэтому трубчатые конечности насекомых обеспечивают надежную опору.

Строение экзоскелета насекомых

Кутикула, или экзоскелет, насекомого состоит из гибкого хитина - буроватого, непрочного и пропускающего воду рогового вещества. «Арматурой» ей служит твердый склеротин, а от воды защищают слои воска. Жесткие детали панциря и даже гибкая кутикула суставов очень прочны и совершенно водонепроницаемы. Это означает, что насекомые могут сохранять активность почти в любых условиях. Им нипочем жаркое солнце, знойные ветра и безводные пустыни, и они без труда находят приют в любых природных уголках.Мир насекомых: Новорожденная взрослая стрекоза и ее сброшенный после линьки экзоскелет.Однако жесткий наружный скелет не лишен недостатков. Он не обладает эластичностью мягкой кожи, поэтому подросшему насекомому приходится сбрасывать старую кутикулу, а вместо нее отращивать новую, побольше. Новый панцирь формируется под старым, а тот становится все тоньше, т.к. его хитиновый компонент растворяется и поглощается телом насекомого. В конце концов старая кутикула лопается вдоль спинки, и насекомое выползает из нее в новом, с иголочки, наряде.

Пока новая кутикула еще мягкая, насекомое раздувается, заглатывая воздух или воду, чтобы ему было просторно в новом костюме, а спустя пару часов укрепленный склеротиком хитин твердеет, образуя жесткий покров.

Процесс линьки далеко не безболезнен. Многие насекомые погибают, сбрасывая старую кутикулу, еще большее число становится добычей хищников, пока их мягкое тело не защищено панцирем. Поэтому расти насекомому не так-то просто, и великанов среди них нет. Более того, насекомое-переросток, оказавшись без панциря, будет просто раздавлено собственным весом - законы физики неумолимы. Жук-геркулес - самое крупное насекомое наших дней - весит около 100 г. Для своего племени он очень массивен, но все же весит не больше обычной мыши.

Габариты насекомого ограничиваются и способом его дыхания. Если крупные животные поглощают кислород с помощью легких или жабр, откуда он с кровью разносится по всем тканям организма, то у большинства насекомых воздух поступает прямо в ткани через разветвленную систему открытых трубочек, или трахей.

Жизненный путь насекомых

У малых габаритов есть и другая сторона медали: век насекомого, как правило, короток. Дольше двух лет живут единицы, а у всех прочих жизненный цикл укладывается в несколько месяцев, недель или дней. Личинка комара, к примеру, развивается во взрослое насекомое прежде, чем высохнет ее обиталище - мелкая лужица, - и даже успевает спариться и отложить в ней яйца. Комнатные мухи и тля с их коротким жизненным циклом, пользуюсь временным изобилием пищи, за пару недель выводят несколько поколений потомства.

Способность в короткие сроки давать несколько поколений имеет еще одно преимущество. В случае изменения внешних условий естественный отбор позаботится о выживании самых здоровых и сильных особей. Они-то и начнут размножаться, дав жизнь новому поколению, лучше приспособленному к новым условиям. Если группа насекомых переселится в другое место, вступит в силу тот же принцип - каждое новое поколение будет чуточку отличаться от предыдущего, а так как живут они недолго, в конечном итоге происходит стремительная эволюция.

Способность быстро эволюционировать сделала насекомых на редкость живучими существами. Они встречаются во всевозможных формах, размерах и окраске, осваивая любые места обитания всеми мыслимыми способами. Их челюсти легко управляются с любым кормом, и, пожалуй, не найдется такого органического материала, который не сгодился бы в пищу хотя бы одному виду.

Воздушные насекомые

Главным фактором успешного выживания насекомых является их умение летать. Они первыми освоили эту науку примерно за 150 млн. лет до появления первых птиц и единственные из беспозвоночных обладают настоящими крыльями.

Крылья насекомого - это не видоизмененные конечности, как у птицы или летучей мыши, а особые выросты кутикулы, соединенные шарнирами с верхней частью грудного отдела. Крыло похоже на тонкий лоскуток прозрачного пластика, укрепленного жилками. Крылья бабочек и мотыльков покрыты разноцветными чешуйками, но по строению почти такие же, как у стрекоз или пчел.

Лишенные мышц крылья насекомого приводятся в движение сильными мышцами грудного отдела, который устроен, как коробочка с крышечкой (тергитом). Крылья прикреплены шарнирами к ее боковым стенкам, уходя корнями внутрь и сросшись с тергитом. Вертикальные вибрации тергита приводят в движение крылья, и насекомое пускается в полет.

У стрекоз две пары крыльев действуют независимо друг от друга, но у большинства других насекомых, в том числе мотыльков и ос, они сцеплены крючочками и движутся как одно крыло. У истинных мух только одна пара крыльев, а вторая превратилась в булавовидные «балансиры», или гироскопы, которые обеспечивают прямой горизонтальный полет.

Временные крылья насекомых

У щетинохвосток и других примитивных насекомых вообще нет крыльев, из-за чего их называют Apterygota, т.е. бескрылыми. Все прочие относятся к подклассу крылатых, или Plerygota, хотя многих видов функциональные крылья либо появляются на короткое время, либо украшают особей определенного пола. Так у светлячков летают только самцы, тогда как самка всю жизнь проводит на земле, привлекая кавалеров вспышками своего «маячка». У муравьев крылья имеют только сексуально активные особи в период расселения и размножения. У бесплодных рабочих муравьев крыльев нет.

Крылья полезны не только для поисков полового партнера. Насекомые очень малы и пешком далеко зайти не могут, т.к. каждый камешек, листок или веточка становятся для них непреодолимым препятствием. Зато по воздуху можно прямиком долететь куда требуется, чтобы найти желанный корм, и благодаря крыльям многие виды насекомых расселились по всему свету.

Метаморфоз насекомых

Такие примитивные насекомые, как щегинохвостки, не изменяют формы тела в течение всей жизни, понемногу подрастая после каждой линьки. Зато более высокоразвитые бабочки и жуки претерпевают разительные изменения внешнего облика и образа жизни, появляясь на свет в виде бескрылой и почти безногой гусеницы или личинки. Только после сложного превращения, или метаморфоза, из них вырастают взрослые особи с крыльями, длинными ногами и твердым панцирем.

Метаморфоз имеет два преимущества. У личинок и взрослых насекомых большинства видов свой особый рацион и своя среда обитания. Если взрослая бабочка пьет цветочный нектар, то ее личинка обгрызает листву и они не отбирают друг друга пищу. В более глубоком смысле каждая жизненная форма выполняет свою задачу: личинка накапливает питательные вещества, а взрослая особь продолжает род.

Гусеница или личинка жука - это не более чем ходячий желудок, единственная задача которого - переваривать горы еды и превращать ее в животные клетки. В процессе метаморфоза они служат топливом для перестройки насекомого во взрослую особь, снабженную всем необходимым: крыльями для свободы передвижения, большими глазами для опознавания половых партнеров и половыми органами для вырабатывания яиц и спермы.

Голодание насекомых

Все части тела и органы взрослого жука формируются за счет пищеварительного аппарата. Многие взрослые насекомые вообще ничего не едят и живут очень недолго. Но, несмотря на это, система полного метаморфоза, по-видимому, очень эффективна, поскольку претерпевающие этот процесс жуки являются самой успешной группой живых существ на планете.