Сайты партнеров




GEO приглашает

26 октября в самом сердце Москвы, в доме Пашкова, журнал Forbes отметил 100-летний юбилей. Мероприятие стало финальным в череде торжеств, посвященных юбилею легендарного бизнес-издания по всему миру


GEO рекомендует

В расписании авиакомпании Lufthansa на лето 2018 появилось пять новых маршрутов. Они свяжут Франкфурт с Глазго, Кишиневом, Санторини и Меноркой, а Фуншал на Мадейре с Мюнхеном. Билеты уже в продаже


Стрекозы: самые древние летающие насекомые

Название «стрекозы» объединяет существ, похожих друг на друга меньше, чем геккон на крокодила: на одном полюсе — огромные мощные бронзовокрылые стрекозы-коромысла, на другом — тончайшие нежные черно-синие стрекозы-стрелки. Биологи делят этих насекомых на два подотряда. На фоне брутальных разнокрылых стрекоз равнокрылые выделяются хрупкостью и плавными движениями и во многом напоминают бабочек
текст: Евгения Тимонова
фото: Theo Bosboom

Если усесться у лесного пруда и минут пятнадцать следить за мельканием стрекоз, легко заметить, даже если вы никогда не интересовались энтомологией, что они бывают двух типов. Одни — крупные, крепкие, с быстрым и маневренным полетом. Массивная круглая голова с мощным ротовым аппаратом. Огромные глаза сливаются на лбу, как визир мотоциклетного шлема. При посадке такие стрекозы держат крылья, как лопасти вертолета — горизонтально. Если присмотреться, видно, что их крылья словно сделаны из жесткой слюды с плотными жилками, и задняя пара у основания шире передней. Это разнокрылые стрекозы.

Другие — более мелкие, стройные и грациозные насекомые с тонким длинным брюшком и вечно удивленным выражением круглых глаз, разнесенных по сторонам изящной плоской головы. Они не режут воздух, а неспешно порхают в прибрежных зарослях на манер бабочек. У них сужающиеся к основанию крылья: нежные и гибкие, с тонкими, словно нарисованными жилками. Садясь на травинку, такая стрекоза складывает крылья вместе и держит их почти вертикально. В этот момент особенно хорошо заметно, что обе пары крыльев одинаковы. Это равнокрылые стрекозы.

Разница между двумя подотрядами замечательно отражена в английском языке: разнокрылые стрекозы называются dragonfly («муха-дракон»), а равнокрылые — damselfly («муха-девица). Образы — ни прибавить, ни убавить. В Японии, где стрекозы, считающиеся символами красоты и гармонии, нарисованы на тысячах гравюр и воспеты в несметном множестве хокку и танка, есть как минимум пять слов для обозначения стрекоз. А вот в русском языке нет разговорных названий для разных стрекоз — только наукообразные «равнокрылые» и «разнокрылые». Язык — слепок культуры, и, возможно, это отражает скромную роль стрекоз в нашем символическом пространстве. 

Что вы помните про них, кроме обидного моралите дедушки Крылова? Вот.

Иногда разнокрылых и равнокрылых называют большими и малыми стрекозами, но это неверно. Хотя большинство разнокрылых действительно крупнее большинства равнокрылых, самая крупная из ныне живущих стрекоз, 18-сантиметровая Megaloprepus caerulatus, относится к равнокрылым. В общем, для меньшей путаницы и большей выразительности будем называть их «драконы» и «принцессы».

Стрекозы первыми из живых существ поднялись в воздух, захватили его, и с тех пор не торопятся сдавать своих позиций. Это не только самые древние летающие насекомые, но и самые консервативные. За более чем 300 миллионов лет существования они не особенно изменились. Отпечатки стрекоз каменноугольного периода неспециалист отличит от современных только по размеру: каменноугольные гораздо крупнее. Хотя и не настолько, как мы можем вообразить себе при словах «гигантские ископаемые стрекозы».

У крупнейших древних стрекоз рода меганевра размах крыльев достигал 70 сантиметров. Меганевра вполне могли бы питаться небольшими птицами, если бы они тогда уже существовали. Но палеострекозы охотились на палеоподенок — предков современных насекомых-поденок, вся взрослая жизнь которых длится меньше суток, и других летающих насекомых. А на тех, кто благоразумно оставался на земле, охотились личинки стрекоз. Это сейчас они разбойничают исключительно в пресной воде, а тогда были вполне сухопутными.

Так стрекозы заняли нишу суперхищника, вершины пищевой пирамиды. На суперхищника никто не охотится, его численность регулируют только внешние обстоятельства: климат, количество пищи, паразиты и так далее. Суперхищнику не страшны враги — ему опасны только конкуренты. И обычно этих конкурентов он создает себе сам.

Палеонтологи считают, что именно триумф стрекоз вынудил прочих летающих насекомых эволюционировать стремительно и разнообразно. В плане скорости и маневренности соперничать со стрекозами было бесполезно, поэтому остальным пришлось изобретать и оттачивать другие способы полета.

В итоге все придумали что-то свое: бабочки соединили два крыла в одну несущую плоскость, мухи и комары просто отказались от второй пары крыльев, а жуки превратили ее в защитный кожух и, пусть и ухудшив свои летные качества, обрели сверхспособность жить вообще где угодно. Что в сочетании с чудом полного превращения и сделало их самым успешным и многочисленными отрядом беспозвоночных.

А стрекозы остались такими же, как были. Эволюция пользуется принципом «работает — не трогай», и платой за совершенство становится невозможность новых изменений. Это очень затрудняет эволюцию. Казалось бы, ну и замечательно. Но не совсем. Стрекозы — это акулы воздушного океана. Такие же одновременно совершенные и архаичные. Стрекоза по-прежнему самый опасный членистоногий хищник в воздухе, но далеко не самый процветающий отряд насекомых на земле. Акула по-прежнему может сожрать любую современную костную рыбу — однако именно костным рыбам принадлежит сейчас океан. Быть современным часто выгоднее, чем быть совершенным.

Хотя и «драконы», и «принцессы» едят других насекомых, первых можно условно назвать охотниками, а вторых — собирателями. «Драконы» напоминают классических акул. Например, входящая в десятку опаснейших акула-мако и разнокрылая стрекоза-коромысло — живые снаряды, им нет равных в движении по прямой. Даже скорость мако и коромысло развивают одинаковую — до 70 километров в час.

А вот равнокрылые «принцессы» больше похожи на другого представителя той же смертоносной десятки, акулу-молот. Сходство им придают глаза, разнесенные по краям плоской головы, и сложная извилистая траектория движения. Такое расположение глаз увеличивает поле бинокулярного зрения, позволяет более успешно вычленять объекты из сложного фона и оценивать расстояние для успешного броска. 

Но кое в чем членистоногие превзошли хрящевых. Акулы преследуют свою добычу, а стрекозы — перехватывают. Это кажется невероятным, но существо с мозгом насекомого способно просчитывать траекторию движения жертвы, чтобы оказаться ровно там, где та будет в следующий момент. Из-за этого процент удачных атак у стрекоз больше 90 процентов. У акул он редко доходит до 50.

Заподозрив в этом нечто экстраординарное, ученые института эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова исследовали работу грибовидных тел, одного из отделов стрекозиного мозга. И обнаружили, что их функ­ции во многом схожи с функциями разных отделов мозга позвоночных, но объединяют эти функции по принципу «все в одном». 

Грибовидные тела одновременно отвечают за обоняние, обработку зрительной информации, планирование сложных движений, память и даже своего рода интеллектуальные действия. А также по мере необходимости могут доверять часть своих задач нервным узлам низшего порядка. Так на примере стрекоз нейрофизиологи убедились, что даже в примитивной нервной системе у хорошей хозяйки каждый нейрон и ганглий начинают работать за троих.

Взрослые стрекозы — из тех немногочисленных животных, которые имеют хорошо развитые ноги, но не умеют ходить. Их конечности приспособлены только для того, чтобы держаться за что-нибудь вроде стеблей, ловить добычу и поедать ее на лету. И это у них получается великолепно. В полете ноги стрекозы сложены в так называемую ловчую корзину. За день стрекоза хватает в среднем до сорока съедобных объектов. Замечает муху за десять метров — с известными для нее последствиями. 

А попав в паутину, съедает паука. Успехи мелких «принцесс» не столь впечатляющи, зато они берут на себя истребление комаров. В Сибири это, пожалуй, лучшее, что насекомое может сделать для человека. 

На мир стрекозы смотрят очень сложно — во многом сложнее, чем мы. Их глаза состоят из десятков тысяч шестиугольных фасеток-омматидиев, обеспечивая практически 360 градусов обзора. Подлетая и улетая, стрекоза видит вас одинаково хорошо.

В человеческом глазе три цветочувствительных белка-опсина, фиксирующих красный, зеленый и синий цвета, из которых мозг складывает все доступные нам цветовые оттенки (да, наша сетчатка работает в системе RGB, как кинескоп цветного телевизора). У стрекоз пять цветочувствительных опсинов. Нам даже не представить, в какую гамму окрашен их мир. И глядя на самих стрекоз, мы видим только отблески их подлинного великолепия.

Стрекозы бывают голубые, зеленые, красные, желтые, оранжевые, цвета металлик и с радужными переливами. Все это многообразие возможно благодаря двум инструментам раскрашивания, которые природа пускает в ход вместе и порознь. Во-первых, это красящие частицы — пигментные зерна. У стрекоз они располагаются под кожей, и после их смерти разрушаются, так что мертвая стрекоза быстро теряет свой нежный или яркий цвет.

А вот структурная окраска, которая дает стрекозам радужные переливы и металлический блеск, более стойкая. Ее обеспечивает оптический эффект под названием «тонкослойная интерференция»: преломление света в тончайших пленках прозрачного хитина стрекозы, по толщине сравнимых с длиной световой волны. По тому же принципу возникает эфемерная радуга на стенках мыльного пузыря или нефтяной пленке. Стрекозы (да и многие другие животные металлических и спектральных цветов) эту радугу поймали и зафиксировали.

Оба подотряда — и разнокрылые, и равнокрылые — царят в воздухе, но каждый на свой манер. «Драконы» предпочитают открытое пространство и рассекают его на рекордной среди беспозвоночных скорости — до 70 километров в час. Закладывают крутые виражи. Делают резкие остановки. Выполняют вертолетные развороты. В совершенстве владеют ховерингом — зависанием на одном месте. Полет разнокрылой стрекозы — это вагнеровский «полет Валькирий».

Когда же порхает равнокрылая стрекоза, в воздухе словно звучат вальсы Иоганна Штрауса. Она неспешно и грациозно движется в прибрежных зарослях, стараясь не удаляться от воды. Долгих беспосадочных полетов равнокрылые стрекозы не любят, зато могут летать в любую сторону, не меняя положения тела. 

При всем видимом совершенстве стрекозы пользуются архаичной техникой: каждое крыло управляется отдельной группой мышц. Это делает полет очень эффектным, но ужасно энергозатратным. Вот из-за чего стрекозы вынуждены так много есть и так долго греться на солнце, чтобы взлететь. Умиляясь стрекозой, осыпанной «бриллиантами» утренних росинок, знайте — она в это время ждет, когда же все это безобразие на ней наконец высохнет. 

Чтобы произвести на свет потомство, стрекозам требуется не менее изощренная акробатика, чем для полета. Если вы видели спаривающихся стрекоз, то наверняка задавались вопросом, что же они делают. Очевидно, что это секс, но почему в такой странной конфигурации? Можно сколько угодно разглядывать пару, и все равно не поймешь, в чем, собственно, смысл этой позы.

Дело в том, что у стрекоз абсолютно уникальный способ оплодотворения. Половое отверстие самца, как и всех насекомых, находится в конце брюшка, на девятом брюшном сегменте-стерните. Оттуда выделяется сперматофор — упакованная порция спермы. Но самец помещает его не в самку, а в себя. Подгибает брюшко и прячет сперматофор во вторичный копулятивный орган: полость-семяприемник во втором брюшном сегменте, сразу за грудью.

После чего находит самку, какое-то время преследует ее, летя сверху, и наконец хвостовыми отростками-церками крепко хватает ее за голову, если это «дракон» или за грудь-торакс, если это «принцесса». Самка пытается сбросить нахала, но если его церки достаточно сильны и хватка не ослабевает, это сигнализирует ей, что кавалер ее достоин. Тогда она подгибает брюшко под его и соединяет свое половое отверстие с его вторичным копулятивным органом. В этой позе стрекозы проводят некоторое время и даже могут летать спаренными. Энтомологи называют такие пары тандемами, а сентиментальные наблюдатели — сердечком.

Японские ученые провели интересное исследование брачных стратегий у двух видов разнокрылых стрекоз семейства красоток, живущих в одном и том же биоценозе. Оказалось, что самцы вида А предпочитают держаться на солнечных местах, что обеспечивает им высокий уровень метаболизма, много летают в поисках партнерш, ухаживают за ними, конкурируют с другими самцами — в общем, ведут активный образ жизни. Самцы вида Б держатся в тени, за самками не гоняются и спариваются главным образом с теми, кто «сама пришла». И вот что показали исследования. Чем «горячее» самец вида А, тем больше у него партнерш и потомков, и тем короче его собственная жизнь. А вот у сдержанных самцов вида Б продолжительность жизни не зависит от количества секса — и более успешные, и менее успешные живут примерно одинаково долго, хотя не слишком-то весело.

Забрав груз спермы, самка отпускает брюшко самца и сразу летит к воде откладывать яйца. Многие «драконы» просто сбрасывают яйца в воду, заботясь о них не больше, чем бомбардировщик о бомбах. Кладка у них большая, кому-то да повезет. 

«Принцессы» обычно подходят к вопросу размещения наследников более ответственно. Например, равнокрылая лютка делает яйцекладом надрез на стебле водного растения и прячет каждое яйцо под отдельную чешуйку. При этом самец продолжает висеть — вернее, стоять столбом — у нее на шее, охраняя ее от посягательств конкурентов. Иногда, увлекшись, самка уходит под воду (что уже само по себе уникальная практика для стрекозы!) на глубину до метра и остается там до часа, дыша воздухом из воздушного пузыря вокруг своего тела. И будущий папаша погружается вместе с ней. 

А зеленая лютка умудряется прятать кладку на суше, делая надрезы на коре береговых ив, и после выклева личинки десантируются в воду самостоятельно.

Собственно, именно в воде и проходит большая часть жизни стрекозы. Некоторые виды остаются личинками до трех лет, в то время как жизнь взрослой особи — считанные месяцы или даже недели. Но даже такой короткий срок многого стоит, когда ты — существо, обкатанное миллионами лет эволюции до в своем роде предельного совершенства. 

18.08.2017
Связанные по тегам статьи: