Анне Свердруп-Тайгесон - Планета насекомых: странные, прекрасные, незаменимые существа, которые заставляют наш мир вращаться

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.

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.

Полное превращение гениально и, безусловно, является самым удачным вариантом. Большинство видов насекомых на Земле, около 85 %, проходят через такой полный метаморфоз. Это доминирующие группы насекомых, такие как жуки, пчелы, осы, бабочки, мухи и комары.

Самое гениальное состоит в том, что питание и среда обитания в детском и взрослом возрасте резко отличаются, а насекомое может максимально сосредоточиться на том, что важно на каждом этапе жизни. Личинки превращаются в машины для потребления еды, и накопление энергии и рост являются самой важной их задачей. Пока организм находится в коконе, вся накопленная энергия расходуется и инвестируется в совершенно новое существо – летающее создание, сосредоточенное на размножении.

То, что существует связь между личинкой и взрослым насекомым, было известно еще со времен древних египтян, но люди не понимали, что происходит. Некоторые считали, что личинка – это потерявшийся зародыш, который передумал и вернулся обратно в яйцо в виде кокона, чтобы в конце концов родиться. Другие же утверждали, что личинка и взрослое насекомое – два совершенно разных индивида, один из которых умирал, чтобы возродиться в новой форме.

Только в 1600 году голландец Ян Сваммердам смог с помощью микроскопа показать, что личинка и взрослое насекомое – один и тот же индивид. Используя микроскоп, он установил, что, аккуратно вскрыв личинку, под кутикулой можно обнаружить узнаваемые органы взрослого насекомого. Сваммердам очень любил демонстрировать свое владение скальпелем и микроскопом перед публикой: он умело снимал кожу с гусеницы тутового шелкопряда и под ней находил зачатки крыльев с характерным рисунком жилок.

Тем не менее эти познания еще долгое время не были общедоступными. Чарльз Дарвин в своем дневнике рассказывал о немецком ученом, которого обвинили в ереси в Чили в 1830-х годах из-за того, что он мог превращать личинки в бабочек. И до сих пор ученые обсуждают, как же возник метаморфоз. К счастью, мир и сейчас полон загадок.

Для того, чтобы сохранить порядок в классификации маленьких существ, люди разделили их на группы, основываясь на близости их родства. Это весьма сложная система, которая начинается с царства; царства делятся на типы, далее следуют классы, отряды, семейства, роды, и, наконец, мы приходим к виду.