Планета насекомых: странные, прекрасные, незаменимые существа, которые заставляют наш мир вращаться

Анне Свердруп-Тайгесон

Планета насекомых: странные, прекрасные, незаменимые существа, которые заставляют наш мир вращаться

Величие природы раскрывается в ее самых маленьких созданиях.

Плиний Старший.Естественная история 11, 1.4, 79 г. н. э.

Anne Sverdrup-Thygeson

INSEKTENES PLANET

Copyright © Anne Sverdrup-Thygeson 2018 Published

in agreement with Stilton Literary Agency

© Гусарова А.Н., перевод на русский язык, 2020

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2020

Предисловие

Я всегда получаю огромное наслаждение от прогулок на свежем воздухе, особенно в лесу. А лучше всего, там, где человек не оставил следов и незаметно влияние современного мира. Среди деревьев, которые старше любого живущего на планете человека. Их существование уже закончилось, а стволы покрыты мягким мхом. Они тихо лежат на земле, а жизнь вокруг продолжает свое вечное движение.

Множество насекомых заселяют мертвое дерево. Короеды cтроят свои гнезда под корой, прогрызают причудливые ходы, а напоминающие крокодилов личинки хищных жуков жадно поедают все, что движется в этой гниющей древесине. Вместе сотни насекомых, грибов и бактерий заботятся о том, чтобы умершие деревья разложились и переродились в новую жизнь. Мне очень повезло, что у меня есть возможность изучать этот увлекательный мир.

Ведь у меня замечательная работа. Я – профессор в Норвежском университете естественных наук. Здесь я занимаюсь наукой и преподаю. Один рабочий день не похож на другой: сегодня я провожу эксперименты, изучаю что-то новое, погружаюсь в детали исследования. На следующий день у меня лекции и я должна хорошо подготовиться к занятиям, структурировать изучаемую тему. Найти примеры, проиллюстрировать, почему эта тема важна для нас. Иногда эти материалы превращаются в тексты для нашего научного блога «О насекомых».

Время от времени я работаю вне университетских стен. Я нахожу старые дубы с дуплами или изучаю лес, который подвергся вырубке, занимаюсь исследованиями совместно со своими коллегами, аспирантами и студентами.

Когда я рассказываю людям, что изучаю насекомых, мне часто задают вопрос: какой смысл в осе? И зачем вообще нужны комары и оленьи кровососки? Естественно, существует множество надоедливых насекомых. Но в то же время их количество ничтожно, если вы сравните их с миллиардами маленьких существ, которые спасают вашу жизнь каждый день. Но давайте начнем с тех, что нас раздражают. Обычно я даю сразу три ответа.

Во-первых, даже самые надоедливые насекомые нужны природе. Комары и мошки – важный корм для рыб, птиц, летучих мышей и прочих животных. Особенно, высоко в горах и далеко на севере, тучи мух и комаров имеют огромное значение для более крупных животных. Колонии насекомых в течение короткого арктического лета влияют на то, где стадо оленей будет пастись, а также удобрять почву своим пометом. Влияние насекомых на экосистему можно сравнить с кругами на воде. Так что и осы тоже полезны – для всех нас. Осы участвуют в опылении растений, уничтожают других вредных созданий, которые нам совсем не нужны, и являются пищей ястреба-осоеда и ряда других видов животных.

Во-вторых, выгода может находиться там, где вы меньше всего ожидаете. Это касается животных, которых мы воспринимаем исключительно как противных и надоедливых. Личинки синей мясной мухи – опарыши, могут очистить гнойную рану на теле человека, личинка мучного хрущака может питаться пластиком, а еще ученые исследуют возможность использования тараканов в спасательных работах в разрушенных или сильно загрязненных зданиях.

В-третьих, многие считают, что все виды существ должны иметь возможность прожить полноценно свою жизнь. Мы, люди, не имеем права регулировать разнообразие видов в природе, исходя из своего узкого мировоззрения, основываясь на том, считаем ли мы вид симпатичным или полезным для нас, или нет. Это означает, что мы морально обязаны заботиться о миллиардах существ, населяющих нашу планету, даже о маленьких насекомых, пусть их польза не всегда очевидна и они не кажутся нам такими же милыми, как, к примеру, кошки или собаки.

Природа восхитительна в своем многообразии, и насекомые являются существенной частью этой изумительной сложной системы, в которой мы, люди, всего лишь один вид из миллионов. Поэтому эта книга посвящается самым маленьким из нас. Всем этим странным, красивым и удивительным насекомым, которые формируют основу нашего мира.

Первая часть книги посвящена самим насекомым. В первой главе вы можете прочитать об их невероятном разнообразии, о том, как они устроены, как они воспринимают окружающую среду, и немного о том, как распознать самые важные группы насекомых в Норвегии. Из второй главы вы узнаете об удивительной сексуальной жизни насекомых.

Затем я перейду к взаимодействию насекомых с другими животными в третьей главе и с растениями – в четвертой. В этих главах речь пойдет о каждодневной борьбе за пропитание и за то, чтобы не быть съеденным, где каждый сражается за свое право передать свои гены потомству. Тем не менее существует также возможность кооперации, во всех ее странных вариациях.

Последняя часть книги повествует о тесной взаимосвязи насекомых с одним единственным видом – людьми. Здесь рассказывается о том, как насекомые обеспечивают нас пищей (глава 5), работают мусорщиками (глава 6) и снабжают нас весьма нужными продуктами и материалами, начиная от меда и заканчивая антибиотиками (глава 7). В восьмой главе я рассматриваю новые сферы, в которых насекомые могут нам помочь. В последней, девятой, главе я описываю, как живется нашим маленьким помощникам сейчас и как мы можем улучшить их жизнь. Потому что мы, люди, очень зависим от них: насекомые нужны для опыления растений, процесса разложения органических остатков и формирования почвы, для пропитания других видов животных, для контроля над вредными организмами, для распространения семян, для помощи в наших исследованиях и для того, чтобы мы учились у них мудрой организации.

Насекомые – это незаменимая шестеренка в часовом механизме природы, благодаря которой функционирует вся планета.

Введение

На каждого человека, живущего на планете сегодня, приходится более чем 200 миллионов насекомых. В то время, как вы читаете это предложение, в мире бегают, ползают и летают несколько квинтиллионов насекомых: их больше, чем песчинок на всех пляжах США. Нравится вам это или нет, вы окружены насекомыми со всех сторон. Ведь Земля на самом деле – планета насекомых.

Их настолько много, что это не укладывается в голове. И они везде: в лесах и озерах, в полях и реках, в тундре и в горах. На высоте шести тысяч метров в Гималаях живут стрекозы, а в раскаленных источниках американского Йеллоустонского национального парка, где температура превышает 50 градусов Цельсия, поселились веснянки. В вечной темноте в самых глубоких пещерах на Земле живут слепые комары-звонцы. Насекомые могут жить в ванной, в компьютерах, в масле, и даже в желудочном соке и желчи лошадей. Они живут в пустыне, подо льдом замерзших морей, в снегу и в ноздрях моржей.

Насекомые обитают на всех континентах, и даже в Антарктиде. Там, правда, представлен только один вид: бескрылый антарктический комарик Belgica antarctica, который погибает, если температура воздуха держится выше десяти градусов на протяжении недели. Даже в океане можно найти насекомых. У тюленей и пингвинов в шкуре обитают разные виды вшей, и они сопровождают животных, когда те ныряют. Существует даже особый вид вшей, обитающих в глотке пеликана. Кроме того, есть водомерки, которые проводят всю жизнь, бегая на своих шести ногах по поверхности океана, вдали от суши.

Конечно, насекомые малы. Но дела у них отнюдь не маленькие. Задолго до того, как земли коснулась нога человека, насекомые занимались земледелием и животноводством: термиты выращивали грибы для пропитания, а муравьи содержали тлю как молочных коров. Осы первыми сделали бумагу из целлюлозы. Личинки ручейников ловили свою добычу в сети за миллионы лет до того, как люди научились плести первую рыболовную сеть. Насекомые решали сложные проблемы аэродинамики и навигации миллионы лет назад и даже научились контролировать если не огонь, то по крайней мере свет в собственном теле.

Насекомые – самые многочисленные существа на Земле. Они составляют более половины всех известных видов многоклеточных.

Если бы насекомые заседали в парламенте

Неважно, посчитаем ли мы общее количество особей или видов, в любом случае, есть все основания полагать, что насекомые – самая успешная группа живых существ на планете. На Земле существует несметное количество отдельных особей насекомых. Кроме того, они составляют более половины всех известных видов многоклеточных организмов – около миллиона. Если вы решите издать календарь с насекомым месяца, ежемесячно публикуя фотографию нового вида, этого календаря хватит на 80 000 лет!

Насекомые поражают наше воображение огромным видовым разнообразием, перечислим лишь некоторых из них: дневная бабочка аполлон, медоносная пчела, мексиканская кошениль, поденка, яблонная медяница, антарктический комарик, златоглазка, жук-восковик, светляк, бумажная оса, стрекоза-булавобрюх Болтона, муха-кровососка, садовый муравей, бабочка крапивница, жук-майка, грушевая павлиноглазка, сосновый долгоносик, хищная муха ктырь, чешуйница, ягодный клоп, муха-журчалка, плавунец, гигантский бескрылый кузнечик Уэта, пчела-плотник, юкковая моль, рыжий таракан, еловый усач, муха-большеглазка и полевой шмель.

И в Норвегии вся власть на самом деле принадлежит насекомым. Давайте проведем мысленный эксперимент, чтобы понять, как численность насекомых соотносится с другими группами живых организмов, давайте представим, что все существующие в Норвегии виды живых организмов хотят разместиться в зале парламента. Там стало бы слишком тесно, даже если бы мы пропустили в зал только по одному представителю – их бы собралось 43 705 особей.

Давайте теперь представим, что мы раздали всем мандаты и, соответственно, кресла в зале в соответствии с тем, сколько видов в каждом таксоне. Нашим глазам представится новая и непривычная закономерность: насекомые будут доминировать. Они бы заняли 44 % всех кресел. И это при том, что мы посчитали только насекомых, не принимая во внимание таких мелких членистоногих, как пауки, многоножки и прочих. Далее, грибы и лишайники разделили бы одну пятую часть мест, а высшие растения и мхи заняли бы 12 %. Еще одну коалицию составили бы оставшиеся маленькие организмы, начиная от червей и заканчивая улитками и клещами. Они бы заняли четверть всех мест.

А где же наше место на этой картине? Если представить все многообразие таким образом, мы сами становимся не так уж заметны. Мы принадлежим к группе позвоночных, то есть составляем компанию таким животным, как лоси, мыши, рыбы, змеи и лягушки. Но мы все равно окажемся в меньшинстве: всего 2 % от всего многообразия видов. Другими словами, мы, люди, абсолютно зависим от этих маленьких и малозаметных существ, среди которых насекомые занимают существенную часть.

Карликовые феи и библейские гиганты

Мы можем найти насекомых всевозможных цветов и форм, также их отличает огромное разнообразие размеров, с которым не может сравниться ни одна группа животных. Самые маленькие насекомые в мире – это паразитические наездники мимариды. Они всю свою жизнь проводят в яйцах других насекомых, так что вы можете вообразить, насколько они крошечные. Одна из представителей мимарид – это оса Kikiki huna: длина ее тела всего 0,16 мм; она настолько мала, что вы ни за что не сможете ее разглядеть. Ее название происходит из гавайского языка – именно на Гавайях она была обнаружена – и вполне логично означает «малюсенькая точечка».

Имя ее «сестры» из семейства тех же мимарид еще интересней. Tinkerbella nana названа в честь феи Динь-Динь (по-английски Tinkerbell) из сказки о Питере Пэне. Видовое название nana является производным от греческого слова nanos, означающего «гном», а Nana – это имя собаки из «Питера Пэна». Эта оса настолько мала, что она может поместиться на срезе человеческого волоса.

Этих крошек и самых крупных насекомых разделяет целая пропасть. Многие насекомые претендуют на звание самого крупного, но как именно определить чемпиона? Если мы будем измерять длину, титул самого большого получит китайский палочник Phryganistria chinensis Zhao. Его длина целых 62,4 см! С другой стороны, он не толще, чем средний палец руки. Этот вид гигантского палочника был назван в честь энтомолога Чжао Ли, который провел 16 лет в его поисках.

Если же мы говорим о самом тяжелом насекомом, то жуки-голиафы выходят на первый план. Личинки этих африканских гигантов могут весить до 100 грамм – почти столько же, как чернозобый дрозд. Свое имя жук получил в честь библейского трехметрового гиганта Голиафа, который был грозой израильтян, однако великана смог победить юный Давид – с помощью пращи и высших сил.

Самые первые насекомые – еще до динозавров

Насекомые обитают на нашей планете очень давно: намного дольше, чем люди. Скорее всего, вам мало что скажет тот факт, что первые насекомые появились около 479 миллионов лет назад. Лучше представьте, что насекомые были свидетелями появления и исчезновения динозавров.

Однажды давным-давно первые растения и животные выбрались из океана на сушу. Это была революция для всего живого на Земле. Только представьте, если бы мы могли заснять этот потрясающий момент! Насколько выдающаяся видеозапись это была бы: «Маленький шаг для мелких членистоногих, гигантский шаг для всего живого на Земле». К сожалению, при изучении древних насекомых нам приходится довольствоваться окаменелостями и нашей фантазией.

Давайте перенесемся в первобытные времена. Прошло несколько миллионов лет после того, как первые любопытные членистоногие выбрались из океана и решили исследовать сушу. Мы находимся в геологическом периоде девон, который немного затерялся между более знаменитыми палеозоем (палеозой, ордовик и силур – время формирования богатой известью почвы вокруг Осло) и карбоном (тогда возник фундамент нашего зависимого от нефти общества). Эволюция шла семимильными шагами, и в мире появились первые насекомые: внизу, на поверхности почвы, среди папоротников и плавунов, бегают маленькие шестиногие существа, тело которых разделено на 3 отдела, а на голове – две маленькие антенны. Это самые первые насекомые на Земле, которые медленно, но верно движутся к полному доминированию на нашей планете.

С первых дней на суше было важным близкое сосуществование насекомых и других живых организмов. Растения увеличили шанс на выживание насекомых и других маленьких животных, обеспечив их пропитанием на каменистой суше. В ответ маленькие существа увеличили шанс на выживание для самих растений путем рециркуляции веществ в отмерших растительных тканях и создания почвы.

Благословение крыльями

Важной причиной невероятного успеха насекомых является их способность летать. Насколько же гениальным было это изобретение, случившееся 400 миллионов лет назад! Насекомые получили доступ к уникальным возможностям: с помощью крыльев они могли доставать пищу с верхушек растений намного эффективней, а наземных врагов можно было с легкостью избежать. Для особо пытливых крылья открыли новые горизонты для исследования новых неизвестных территорий. Доступ к воздушному пространству повлиял и на выбор партнера, предоставив огромные возможности показать себя с лучшей стороны в новых, неизведанных местах.

Мы не можем сказать с точностью, как появились крылья. Возможно, они развились из наростов в области груди, которые использовались для поглощения солнечного света или для стабилизации тела при прыжке или падении. Возможно, крылья образовались из трахейных жабр. Главное в том, что насекомые обнаружили, что у них есть некие приспособления, с помощью которых можно прекрасно парить с деревьев или высоких растений. Насекомые с хорошо развитыми крыльями получали больше питания и жили дольше, соответственно, у них было больше потомства, которое, в свою очередь, унаследовало эти крылья. Таким образом эволюция позаботилась о том, чтобы крылья стали достаточно обыденным явлением, и это случилось достаточно быстро по меркам геологических периодов. Вскоре воздух наполнился разнообразными видами жужжащих летающих насекомых.

Насекомые научились летать задолго до появления птиц. 150 миллионов лет они были единственными крылатыми существами на Земле.

Для понимания, насколько значимым успехом было появление крыльев у ранних насекомых, важен следующий факт: никто другой не умел летать! В то время еще не существовало птиц, летучих мышей или летающих ящеров, и до их появления оставалось еще много времени. Поэтому насекомые наслаждались господством в воздушном пространстве на протяжении более 150 миллионов лет. Для сравнения, наш вид, Homo sapiens, существует всего лишь чуть более 200 тысяч лет.

Насекомые пережили пять периодов массового вымирания. Динозавры появились впервые после третьего периода, около 240 миллионов лет назад. Следующий раз, когда вас будет раздражать какое-либо насекомое, подумайте о том, что эта группа организмов существовала на планете задолго до динозавров. Как по мне, они заслуживают уважения хотя бы благодаря этому факту.

Глава 1

Мудро устроенные маленькие существа

Так как же они устроены, эти маленькие создания, с которыми мы делим планету? В этой главе мы представляем краткий курс энтомологии, из которого вы узнаете о строении насекомых, и что насекомые, несмотря на скромные размеры, умеют считать, учиться и узнавать друг друга и нас.

Шесть ног, четыре крыла и две антенны

Что же такое насекомое? Если вы сомневаетесь, начните с простого правила: посчитайте ноги. Большинство насекомых имеют 6 ног, которые прикреплены к груди, среднему отделу тела.

Следующий шаг: проверьте, есть ли у маленького создания крылья. Они также расположены на груди. У большинства насекомых четыре крыла: два передних и два задних.

Таким окольным путем вы пришли к важной характеристике насекомых: их тело разделено на три отдела. Как одни из представителей типа членистоногих, насекомые состоят из многих сегментов, или члеников. У насекомых они слились в три достаточно заметных отдела: голову, грудь и брюшко.

Границы сегментов хорошо заметны на поверхности тела у многих насекомых, как будто их порезали чем-то острым, и именно это дало название классу: латинское слово Insecta (насекомые) происходит от глагола insecare, что означает «рассекать».

Передний отдел тела – голова – не сильно отличается от нашей головы: на ней присутствуют и рот, и важнейшие органы чувств – глаза и антенны. Антенн у насекомых больше двух не бывает, а вот количество и вид глаз может сильно отличаться. И один важный момент: у насекомых зрительные структуры не обязательно располагаются на голове. У самцов одного из видов бабочек, парусника ксута, на пенисе расположены особые фоторецепторы! Самец использует их для правильного расположения брюшка при спаривании. У самки ксута такие фоторецепторы расположены на яйцекладе, благодаря чему она контролирует, чтобы яйца были отложены в правильное место.

Если голова насекомых является сенсорным отделом, то средний отдел тела – грудь – отвечает за перемещение. Большую часть этого отдела занимают крупные мышцы, которые необходимы для движения крыльев и ног. Стоит отметить, что в отличие от всех других животных, которые могут летать или плавать – птиц, летучих мышей, белок-летяг, летучих рыб – крылья насекомых не происходят из видоизмененных конечностей. Это отдельный двигательный аппарат, который существует в дополнение к ногам.

Брюшко, задний отдел тела, который обычно является самым крупным, отвечает за размножение и заключает в себе основную часть пищеварительной системы насекомого. Сзади обычно происходит выделение экскрементов. Но есть и исключения. Малюсенькие личинки орехотворки, обитающие в галлах разросшейся ткани, которую растения образуют вокруг них, очень хорошо воспитаны. Нельзя испражняться в собственном гнезде, а так как они заперты в однокомнатной квартире без туалета, приходится терпеть. Только после окончания стадии личинки их кишечник соединяется с задним проходом.

Жизнь беспозвоночного

Насекомые – это беспозвоночные животные, то есть животные без позвоночника, скелета и костей. Их скелет находится снаружи. Твердый, но в то же время легкий хитиновый экзоскелет защищает мягкие внутренности от внешних воздействий. Снаружи они покрыты слоем воска, который защищает от самого страшного для всех насекомых – высыхания. Несмотря на маленький размер насекомых, поверхность их тела относительно велика по сравнению с их маленьким объемом, а значит, есть риск, что драгоценные молекулы воды испарятся и насекомые засохнут. Тонкий слой воска очень важен для сохранения каждой капли воды.

Тот же материал, который образует экзоскелет вокруг тела, образует и ноги, и крылья. Ноги состоят из прочных трубочек с рядом суставов, позволяющих бегать, прыгать, плавать и копать.

Однако наружный скелет имеет несколько недостатков. Как вы сможете расти и развиваться, если вы ограничены таким образом? Представьте дрожжевое тесто в средневековых доспехах: оно поднимается и бродит до тех пор, пока есть возможность. Но насекомые нашли выход: новые доспехи, сначала мягкие, образуются под старыми. Старые, жесткие доспехи лопаются, и насекомые избавляются от своей кожи примерно так, как вы снимаете с себя поношенную рубашку. Теперь самое время в прямом смысле раздуться, чтобы как можно больше расширить новые мягкие доспехи до того, пока они не станут твердыми. Ведь когда новый хитиновый экзоскелет затвердеет, возможность роста исчезнет до того момента, пока новая смена внешнего покрова не откроет новые возможности. Если вам кажется, что это очень сложно, то учтите, что процесс основательной смены экзоскелета обычно происходит только в начале жизни насекомых – на стадии личинки.

Час превращений

Всех насекомых можно разделить на два типа: те, кто меняется постепенно, с помощью смены верхнего покрова, и те, кто меняется резко, в период перехода из детства во взрослую жизнь. Изменения называются метаморфозом, или превращением.

Первые – например, стрекозы, кузнечики, тараканы и клопы – меняют свой внешний вид постепенно, по мере роста. Это немного напоминает людей, только нам не нужно сбрасывать всю кожу, чтобы расти. Первая, детская стадия у этих насекомых называется нимфой. Нимфа растет, меняя свой экзоскелет несколько раз (количество линек варьируется от вида к виду, но часто их бывает от трех до восьми) и становится все более похожей на взрослое насекомое. Когда нимфа переживает последнюю линьку, она превращается во взрослое насекомое с действующими крыльями и половыми органами.

Другие насекомые проходят через полное превращение – почти волшебные изменения от ребенка к взрослому. В человеческом мире, чтобы найти подобное превращение, нам нужно обратиться к сказке или фантазии: как лягушка превращается в принцессу при поцелуе или Минерва Макгоннагалл, превращающаяся в кошку.

Но насекомые в своем превращении не нуждаются ни в поцелуях, ни в колдовстве. Гормоны управляют метаморфозом и контролируют половое созревание.

Вначале яйцо превращается в личинку, которая совершенно не похожа на то, что должно получиться в конце. Обычно личинка похожа на бледный удлиненный пакет со ртом с одной стороны и анусом с другой (правда, существуют некоторые приятные исключения – многие личинки бабочек). Личинка проходит несколько линек и становится больше с каждым разом, но в целом меняется не сильно.

Волшебство происходит на стадии куколки: находясь в покое, насекомое переживает волшебное превращение из безликого простейшего организма в необычайно сложного и удивительно сконструированного индивида. Внутри формирутся взрослое насекомое, подобно тому, как из деталей конструктора разбирается и снова собирается фигурка Лего. В конце концов покровы куколки лопаются, и появляется невероятно прекрасная бабочка – так говорилось в моей любимой книжке под названием «Маленькая гусеница Алдримет».

Личинка и взрослое насекомое не только выглядят и устроены по-разному, но также могут радикально отличаться питанием и средой обитания.