Татьяна Жданова - Сотворенная природа глазами биологов
А самое главное – мир насекомых щедро дарит людям свою красоту. Это – прекрасные легкокрылые бабочки, «малахитовые» кузнечики, сверкающие медью бронзовки, тропические цикады, фонарницы и многие другие насекомые.
Внешнее великолепие и устройства для создания эффекта.
Изумительно красивы многие бабочки. Они относятся к отряду чешуекрылых, потому что основой прекрасного узора на их крыльях являются окрашенные пигментами чешуйки, плотно покрывающие всю поверхность.
Кроме пигментной окраски бабочки многих видов, особенно тропических, наделены и оптической окраской с металлическим блеском.
Для ее получения чешуйки образуют набор призм особого вида, в которых происходит разложение солнечных лучей на семь цветов спектра. Все эти цвета, кроме одного, гасятся внутри чешуек, и тогда рисунок дополняется волшебной игрой ярких красок с металлически-синим, зеленым или фиолетовым оттенком.
Особый эффект создают и чешуйки, придающие поверхности крыльев бархатистость. Например, у одной из красивейших наших бабочек – адмирала изумительно красивы бархатно-черные крылья с красной полоской, белыми пятнами на вершине и черно-точечной каймой.
Многие бабочки красиво сочетают цвет и рисунок как крыльев, так и тела. Например, одна из африканских бабочек имеет изумрудно-зеленые крылья с классическими черными бархатными вставками, а между ними – золотисто-желтое брюшко и головку с черными ниточками усов.
В начале XX века было модно использовать бабочек для украшения дамских причесок и интерьеров гостиных. Отлавливать ярких красивых бабочек тогда было выгодным бизнесом, что принесло немалый вред их популяциям.
Одними из самых красивых насекомых считаются жуки златки – они очень яркие и блестящие. Их разнообразная окраска зависит не только от пигментов, но и от оптических свойств покровов.
Яркая окраска с блеском достигается за счет уникального по сложности механизма. Свет попадает в слой специальных призм, которые особым образом располагаются под тонким верхним слоем кутикулы. Эти призмы преломляют и отражают падающие лучи.
А великолепный золотистый оттенок надкрылий у жуков создает преломление света в тонком слое находящейся там же гемолимфы.
Дивная музыка природы. Многие насекомые радуют нас и своим пением. Замечательные инструменты даны полевым сверчкам, кузнечикам и южным цикадам.
Нежное стрекотание неутомимых музыкантов – кузнечиков слышно везде: в поле, на лугу и в лесу. Можно как дивную музыку природы долго слушать песнь кузнечиков в сопровождении низкого по тону гула шмелей и тихого шелеста качающегося на ветру разнотравья.
И разве придет при этом в голову прозаическая мысль о том, что это своим пением самцы зазывают самок, используя органы стрекотания, расположенные в основании надкрыльев? Люди с удовольствием слушают, как поют и играют насекомые, используя даже записи их песен и музыки.
Красота движений. «Бегущими по волнам» замечательно назвали натуралисты клопов водомерок. Широко расставив длинные ноги, они, как конькобежцы на льду, с помощью быстрых изящных движений скользят по гладкой поверхности воды. Если же на пути встретится препятствие, водомерка делает сильный прыжок, также изящно, как взмывает в затейливом пируэте фигурист.
А как красивы в движении стрекозы – легко летящие с переливающимися всеми цветами радуги крыльями и яркой окраской тела. Полет стрекозы иногда стремительный, а иногда парящий. Охотясь за мошкарой среди вершин берез и сосен, она может виртуозно продемонстрировать все сложнейшие летные фигуры.
Волшебны и первые движения стрекозы, выходящей из личинки-нимфы. У повисшей на ветке нимфы вдруг лопается на спинке шкурка, и из мало симпатичной личинки появляется и расправляет крылья красавица-стрекоза.
Использование в приборах. Насекомые также служат объектами для научных исследований и дополнения знаний о природе. Интерес для людей представляют, например, насекомые-сейсмологи.
Известно, что перед землетрясением многие животные, в том числе и насекомые, ведут себя беспокойно и покидают свои жилища, в отличие от людей, которые без точных приборов не чувствуют приближения беды, продолжая спокойно отдыхать или работать. В предчувствии землетрясения паника охватывает многих животных. Не составляют исключения и насекомые. Так, муравьи начинают поспешно эвакуировать из подземелья своих куколок, а кузнечики некоторых видов выпрыгивают из норок.
Для предсказания землетрясений, ученые создают особо точные приборы, которые способны улавливать малейшие изменения, предвещающие это страшное природное явление. В том числе пытаются моделировать приборы живых систем, но пока тщетно.
Дело в том, что миниатюрные живые существа наделены не только биодатчиками, но и сложнейшей аналитической системой, которая перерабатывает весь комплекс полученной информации и передает сигналы управляющим системам организма. Те, в свою очередь, организуют необходимую в данной ситуации поведенческую реакцию.
Наиболее вероятно, что кузнечики с помощью своих сейсмических устройств чувствуют перед землетрясением даже минимальные колебания земной коры. Они могут оценивать и изменения других физических параметров окружающей среды. Эта разносторонняя информация тщательно анализируется, а затем органам движения выдается сигнал об опасности. Получив сигнал, кузнечики быстро покидают свои норки.
Что любопытно, эти насекомые, даже юные и неопытные, стараются расположиться подальше от наиболее опасных обрывистых откосов, где находятся их норки. То есть в наследственной программе учитывается и такой поведенческий прием, связанный со спасением этих живых существ.
Поскольку ученым пока не под силу воспроизвести уникальнейшее живое сейсмическое устройство, они избрали иной путь: подключать насекомых к физическим приборам, разработанным человеком, и регистрировать изменения в их поведении.
Перед норками кузнечиков устанавливают приборы – актографы, отмечающие двигательную активность этих насекомых. При обычных условиях движение кузнечиков спокойное и число покидающих норку и возвращающихся назад особей одинаково. Но перед землетрясением почти все насекомые выпрыгивают из норок, на что актограф реагирует резким увеличением импульсов.
Так как в комбинированном приборе используются живые объекты, то происходит постоянное саморазмножение высокочувствительных «датчиков». А забота об их правильном функционировании лежит на надежном генетическом механизме.
Удастся ли создать подобие живого анализатора запахов? Бионики предпринимают попытки создать электронный искусственный нос, работающий по принципу совершенных анализаторов запахов, которыми наделены насекомые. Ученые добились некоторых успехов, однако все же признают, что рукотворные приборы пока не идут ни в какое сравнение с живыми анализаторами.
Для химической локации насекомые используют перистые антенны-усики, усаженные хеморецепторами – своеобразными миниатюрными биодатчиками. Их чувствительность просто поразительна. Так, например, самки бабочек тутового шелкопряда выделяют вещество бомбикол. Даже незначительная его концентрация приводит самцов в сильное возбуждение – они начинают трепетать крыльями и совершать вращательные движения телом.
Какие же минимальные концентрации бомбикола может ощутить самец?
Цифра эта поразительно мала. Самцу шелкопряда подносили стеклянную палочку с каплей раствора, содержащего миллионную долю пиктограмма (1 пиктограмм = 1 миллионной доле грамма) бомбикола. И этого было достаточно, чтобы самец начинал сильно трепетать крыльями.
Кроме того, изучив состав бомбикола, биохимики, открыли еще одну удивительную способность самцов непарного шелкопряда. Оказывается, те не только улавливают своим анализатором минимальное количество бомбикола, но и различают стереоизомеры пахучих веществ, то есть конфигурацию молекул.
На вопрос, каким образом они это делают, исчерпывающего ответа ученые дать не могут.
Тайны «за семью печатями». Сотни лет наука бьется над загадкой уникальных способностей маленьких беспозвоночных и совсем невзрачных насекомых – термитов.
Известно, что термиты разрушают мертвую древесину, а заодно и деревянные постройки человека. Но что любопытно отметить, термиты могут съесть практически весь дом, однако не доводят до разрушения его несущие конструкции.
Каким-то непостижимым образом эти насекомые умеют оценивать дом как единое целое и устанавливать наиболее опасные для разрушения зоны, которые нельзя трогать. То есть термитам дана уникальная способность как бы сканировать пространство, чтобы получать информационную схему зон распределения напряжений в доме. В соответствии с этой схемой термиты не только не повреждают опасные места, но и, наоборот, укрепляют их. Для этого они используют прочный материал собственного приготовления, из которого строят термитники, – древесные опилки и экскременты, смоченные слюной.
