КЛАСС-КОЛОСС

КЛАСС-КОЛОСС

Допустим, мы оказались в фантастической ситуации: насекомые сравнялись с нами лишь по размерам. Что было бы тогда? Почти что фантасмагория: приходилось бы искать друг друга среди мириад насекомых, как иголку в стоге сена. Я не преувеличиваю. Судите сами. Считается, и это показано сложными подсчетами, что минимальное количество ныне живущих насекомых составляет миллиард миллиардов, другими словами, на Земле одновременно обитает на менее 109 миллиардов насекомых! Кажется, что это число не поддается осмыслению. Но давайте мобилизуем воображение и интеллект: поставим все эти существа в один ряд. Какой длины он будет, если мы примем длину насекомого в среднем только за 5 мм? Ни много ни мало — 5000 миллиардов километров. Если их расположить по экватору, длина которого около 40 тысяч километров, то этот ряд опоясал бы Землю 125 миллионов раз! Теперь представим, что усредненное насекомое имеет длину тела также 5 миллиметров, длина каждого его крыла — такая же, ширина тела —2 миллиметра, и все насекомые оказались на поверхности суши. Тогда они покрыли бы площадь в 60 миллионов квадратных километров, и нам не весело было бы шагать по планете — ведь мы ходили бы по головам. И еще вам скажу, не так, оказывается, «бедно» живем мы на свете: на каждого человека приходится более 200 миллионов ползающих, бегающих, плавающих, прячущихся, грызущих, сверлящих, пилящих, сосущих, лижущих, фильтрующих насекомых. Если допустить, что каждое насекомое имеет массу в среднем 10 миллиграммов, то каждый из нас «владеет» по меньшей мере двумя тоннами самых разнообразных насекомых. Как распорядиться таким богатством? Надо бы с умом а не огульно.

Говоря о размерах, вернемся к реальной жизни. Никто из нас не видел насекомых величиною и весом с кошку или с орлиным размахом крыльев. Эти создания преимущественно мельче: их длина в большинстве случаев не превышает одного сантиметра. Разумеется, бывают исключения, хотя и очень редкие. Так, около 250 миллионов лет назад, когда птиц, крылатых пресмыкающихся и крылатых млекопитающих не было еще и в помине, властелинами воздуха были насекомые, в том числе стрекозы-меганевры с размахом крыльев до 75 сантиметров. Из современных насекомых-гигантов южноамериканская совка-тизания в размахе крыльев достигает 30 сантиметров, а индийская бабочка-атлас — 25 сантиметров. Эти их показатели почти такие же, как у скворца. Гигантский индонезийский палочник, внешне похожий на крупную ветку, только в 4–5 раз короче человека — его длина 38 сантиметров.

По тяжести даже самые крупные и массивные насекомые в сотни раз уступают человеку. Самое тяжелое ныне живущее насекомое — жук-голиаф, обитающий в Экваториальной Африке: при длине тела 15 сантиметров имеет массу до 100 граммов, примерно столько же, сколько мышь.

Этот ряд опоясал бы Землю

125 миллионов раз

Почему же нет насекомых размером и весом хотя бы с кошку? Здесь ограничения связаны прежде всего со способом дыхания. У насекомых нет легких. Они дышат с помощью системы трубок, — трахей, пронизывающих и оплетающих весь организм. Трахеи открываются наружу по бокам тела и действуют на основе проникновения и движения газов. Кислород поступает в трахеи, а оттуда доходит до всех органов и частей тела. В обратном направлении движется и рассеивается углекислый газ. Такая дыхательная система хорошо, без сбоев, работает в том случае, если трубочки короткие. Длинные малоэффективны. Многие насекомые регулируют циркуляцию воздуха, раздувая или сжимая брюшко, работая им как насосом. При этом дыхательные трубочки не сплющиваются, так как укреплены внутри утолщением в виде спирали. Они то удлиняются, то укорачиваются, словно меха гармошки. Но такие органы дыхания функционируют нормально при размерах тела 40 сантиметров в длину и около 3 сантиметров толщиной. Если бы эти показатели были намного больше, насекомые страдали бы от кислородного голодания и были бы слишком сонными, нежизнеспособными. Вот почему в природе не существует насекомых размером с кошку.

Есть среди насекомых и свои пигмеи, которые меньше некоторых одноклеточных организмов. Наездники-бэины, развивающиеся как паразиты в яйцах пауков, имеют размер тела 0,2 миллиметра, в то время как одноклеточное животное известная всем инфузория-туфелька достигает 0,3 миллиметра. С ними соперничают наездники-мимариды, личинки которых находят и стол, и дом в крошечных яйцах насекомых.

Насекомые, хотя и малы, но очень удалы. Как-то пчелу запрягли в миниатюрную тележку, и она покатила поклажу, которая оказалась в 300 раз тяжелее ее самой. Будь у человека такая сила, ему бы ничего не стоило тащить три прицепа с грузом, каждый весом 10 тонн. Жук-короед может вытолкнуть из своего хода в древесине груз, превосходящий собственный вес в 850 раз. Обладай слон такой силой, он мог бы поднять эскадренный миноносец. Блоха совершает прыжок в высоту до 19 сантиметров, что для человека соответствовало бы прыжку на высоту около 100 метров. Если бы человек обладал прыгучестью кузнечика, то он одним махом перелетел бы расстояние, равное одной трети футбольного поля. Впечатляющие рекорды, не правда ли? В чем же здесь секрет? Может быть, у насекомых сильнее развита мускулатура? Ответ положительный: у них мышц больше — около 900 у кузнечиков, до 4000 и более у некоторых гусениц против 800 и менее у человека. Но все-таки не в количестве мышц основная причина физической силы насекомых, а в их маленьких размерах. Если бы насекомые сравнялись с человеком по размерам и массе, то они не превосходили бы его и по физической силе. Дело в том, что с увеличением размеров животных сила их мышц возрастает только в квадратной пропорции к поперечнику, а их масса увеличивается пропорционально кубу линейной величины тела. Абсолютная мышечная сила человека и насекомых примерно одинакова — достигает 5— 10 килограммов. Она измеряется грузом, который поднимает мышца в поперечнике в один квадратный сантиметр.

Итак, верится с трудом, но факт: в каждый данный момент времени на Земле обитает миллиард миллиардов всевозможных насекомых. Около 5 миллиардов людей планеты, как известно, составляют один вид — Гомо сапиенс. А на сколько видов распадается тьма-тьмущая насекомых? Ответ краток: примерно на миллион. Даже простое перечисление научных названий известных в настоящее время насекомых составило бы книгу (если ее набрать мелким шрифтом в две колонки по 100 строчек в каждой) объемом в 5000 страниц. Но в описании насекомых ни конца ни края еще не видать. Думаю, что ждут своей очереди, чтобы получить имя и свидетельство о рождении, по меньшей мере, столько же видов. Бельгийский профессор Леклерк считает, что число видов насекомых составляет 2 миллиона, а его коллега Рэйли, это число доводит до 10 миллионов. Вот теперь посчитайте, сколько времени, терпения, труда и интеллекта потребуется, чтобы хотя бы описать такое несметное количество наших соседей по планете, исходя из того, что в настоящее время каждый год открывается примерно 10 тысяч видов насекомых.

Как решаются проблемы узнавания насекомых, да и живых существ вообще? Человек от природы наблюдателен, любопытен и любознателен. Он до всего хочет докопаться, во всем хочет разобраться. Он испокон веков склонен размещать вещи по полочкам, или, говоря научно, распределять все виды объектов по группам; Так, особенности, по которым живые организмы сходны или отличаются друг от друга, помогают человеку сгруппировать их. Распределение живых существ по соподчиненным группам есть не что иное, как классификация. Впервые серьезно задумался о ней греческий философ Аристотель, живший приблизительно за 350 лет до нашей эры. Он, вместе со своим учеником Теофрастом, создал приемлемую классификацию животных и растений, известных в то время. Животные были разделены в зависимости от их среды обитания (водные, сухопутные и воздушные), а растения — согласно их жизненным формам (травы, кустарники и деревья). Аристотель не обошел вниманием и насекомых. Он выделил несколько групп, учитывая отличия их крыльев и другие признаки. Так, им была выделена группа насекомых под названием двукрылые, или диптеры, которая признается и поныне. Это всем знакомые мухи и комары, имеющие лишь пару крыльев. Как бы ни был знаменитый грек гениален, он знал и описал всего-навсего 60 видов насекомых, не упорядочив их всемирные названия, то есть зачерпнул каплю в безбрежном океане.

До XVIII века размещением живых существ по видам и классам занимались многие естествоиспытатели, но дальше разделения их на полезных, вредных и ненужных не пошли. Даже теперь немало людей рассматривают живой мир с этой, потребительской, сиюминутной, точки зрения. Свет луча в темное царство природы проник в XVIII веке, когда английский ученый Джон Рэй попытался научно обосновать классификацию организмов и дать определение вида. По его мнению, вид представляет собой группу особей, имеющих общих предков, и особей данного вида нельзя получить от особей других видов. Он утверждал, что организмы, имеющие небольшие различия, можно было бы отнести к тому же самому виду, если бы у них были общие предки.

Вскоре рациональное зерно, содержащееся в его наблюдениях, дало заметные научные всходы. Шведский натуралист Карл Линней (1707–1778 годы) построил единую классификацию организмов, основываясь на предложенной Рэем идее видов. При этом он исходил из того, что каждый организм должен иметь свое определенное место в жизни, свое предназначение и положение в природе. Величайшая заслуга Линнея состоит в том, что он упорядочил, привел к единому знаменателю схему описания живых организмов, дав латинское название каждому роду и виду. С этого времени любое существо имеет два международных названия — родовое и видовое. Например, комнатная муха на каждом языке имеет свое имя, в общей сложности тысячи имен, но она носит одно-единственное научное наименование — Муска доместика, где Муска — название рода, доместика — название вида.

Современная классификация живых существ берет свое начало из труда Линнея «Система природы» (10-е издание, 1758 год). В этой работе, наряду со многими растениями и животными, он описал 1929 видов насекомых. Лиха беда начало — после удачного изобретения шведа число открываемых новых видов живых существ начинает расти как снежный ком — лавина сдвинулась с места. К 1767 году и сам Линней описал уже 2764 вида насекомых, к концу XVIII века их стало известно 11000 видов, а в XIX веке их ряды достигли 250 000 видов. На сегодня зарегистрировано около миллиона видов насекомых, что почти втрое превышает число всех других видов животных, вместе взятых.

Со времен Линнея близкие виды насекомых, как и живых организмов вообще, объединяются в самостоятельный род. Так, сверчок полевой Гриллус кампестрис и сверчок степной Гриллус дезертус входят в состав рода сверчковых Гриллус. В свою очередь, находящиеся в родственных отношениях роды группируются в семейство. Например, род сверчки Гриллус и род сверчки домовые Ахета — это члены семейства сверчковых Гриллиды. Семейств насекомых более 1000. Близкородственные семейства объединяются в отряд, отряды — в классы, классы — в тип, типы — в подцарство, подцарства — в царство. Так, семейство сверчковых входит в состав отряда прямокрылых Ортоптера, куда относятся также семейства настоящих кузнечиков Теттигонииды, семейство настоящих саранчовых Акридиды и другие. Отряд прямокрылых — это лишь один из 34 отрядов единого класса насекомых. Вот наиболее знакомые нам отряды насекомых: поденки, стрекозы, тараканы, богомолы, термиты, веснянки, палочники, прямокрылые, уховертки, вши, клопы, жуки, ручейники, бабочки, перепончатокрылые, блохи, двукрылые. Здесь они расположены в порядке перечисления в современной научной классификации насекомых.

Что же объединяет насекомых, выделяя их среди остальных собратьев по крови? Несмотря на бесконечное многообразие насекомых, все они представляют вариации одного общего строения вокруг трех обязательных признаков, указывающих на их родство. Во всех вариациях присутствуют следующие общие черты.

Во-первых, это насеченность тела, отраженная в самом русском названии насекомое, производном от слова «насечка». Когда-то, давным-давно, более 300 миллионов лет назад, тело насекомого состояло из 20 колец, или, как говорят, сегментов. У ныне живущих, даже у самых примитивных, насекомых видимое число сегментов не больше 15, а у большинства и того меньше, потому что в ходе исторического развития происходит уменьшение числа сходных между собой колец путем слияния или постепенного исчезновения.

Во-вторых, для всех насекомых характерно наличие трех частей, или отделов: головы, груди и брюшка, что обеспечивает подвижность тела. Эти отделы тела выполняют разные жизненно важные задачи. С головой связаны органы чувств (сложные глаза, простые глазки, два усика), мозг, захват и проглатывание пищи, с грудью — органы передвижения (ноги и крылья), с брюшком — органы размножения. Что касается скелета, насекомые представляют собой существа наизнанку. Дело в том, что все тело у них заключено в твердый наружный панцирь — скелет, состоящий в основном из хитина, приобретенного предками насекомых свыше 550 миллионов лет назад. Хитин — это то же самое вещество, что и целлюлоза. В чистом виде он мягкий, податливый и непрочный. Хитин сверху покрыт белком, имеющим название склеротин, который придает скелету жесткость и прочность. Поверхностный слой покровов сложен воскоподобными веществами, не пропускающими влагу, так что насекомые в любых обстоятельствах не испаряют влагу. Такой внешний скелет не только надежно защищает внутренние органы и предохраняет их от высыхания, но и увеличивает прочность тела. Суть здесь не столько в том, что покровы насекомых — это несгибаемая броня, сколько в том, что сам принцип строения насекомых — трубка с мягкой сердцевиной втрое прочнее такой же трубки с жестким стержнем — телом с внутренним скелетом, как у позвоночных. Но такая трубка теряет свои преимущества в связи с увеличением толщины, так как прочность полого цилиндра резко падает с увеличением его диаметра. Вот здесь зарыта еще одна собака на пути утолщения тела насекомых.

Наружный скелет насекомых, как и внутренний скелет позвоночных животных, состоит из отдельных частей, между которыми имеются эластичные прослойки. Это обусловливает подвижность частей тела насекомых — головы, груди, брюшка и их многочисленных придатков. Тело насекомых в максимальном варианте собрано из 200–250 подвижных частей, количество которых в связи с уменьшением тела сокращается до 60–80.

Весь спектр окраски насекомых, сияющих всеми цветами радуги, обязан прежде всего наружному скелету и зависит от его состава, плотности и толщины. Нередко покровы бабочек создают мозаичную оптическую окраску, разлагая белый свет на составляющие его цвета, которые легко запоминаются по скороговорке: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан»: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый».

Из наружного скелета, несмотря на его жесткость и хрупкость, природа лепит бесчисленные формы, не затрагивая внутреннего строения насекомых. Эти формы поражают наше воображение. Бродячие палочки, шагающие сучки, ползающие шипы, летающие стрелы, порхающие цветки, узорчатые изделия, пикирующие истребители, взмывающие вертикально вверх самолетики, кричащие натюрморты, неуловимые невидимки, миниатюрные носороги, олени, слоны… — бесконечное многообразие произведений живой природы воплощено в насекомых! А что творится с частями их тела! Так, грызущие челюсти превращаются в хоботок различной длины, толщины и строения, в сифоны и стилеты, в пилы и зубила… Одним словом, ими насекомые потребляют в качестве пищи почти все соединения природы в любом виде и ассортименте. Простые ходильные ноги видоизменяются в катапульты, подбрасывающие их владельца на расстояние в 100 раз больше длины их тела, или же в живую гильотину, в причудливые хватательные органы, в музыкальные инструменты; на них располагаются органы вкуса, осязания и слуха. Недаром, по словам французского поэта, писателя и ученого Мориса Метерлинка, «что-то в насекомом кажется чуждым обычаям, морали и психологии нашего мира, как будто оно пришло с какой-то другой планеты». Вот почему бытует древнее изречение: «Если бог создал мир, то дьявол — насекомых».

Мы отвлеклись. Давайте закончим перечисление общих черт насекомых. В-третьих, все насекомые имеют шесть (или три пары) ног, поэтому их нередко называют шестиногими. Ноги, состоящие из двух небольших члеников в основании и двух длинных члеников (бедро и голень), заканчиваются членистой лапкой. Лапки на концевом членике имеют пару коготков, как у кошек для карабканья по наклонной плоскости, а также для передвижения по нижней стороне предметов. Между коготками иногда расположены присоски, используемые при перемещении по гладкой поверхности.

А крылья — разве они не присущи насекомым? — спросите вы. Они есть не у всех, но у преобладающего большинства насекомых крылья образовались в процессе исторического развития из боковых выростов груди. Насекомые, между прочим, летали еще за 100–150 миллионов лет до того, как освоили полет первые позвоночные — летающие ящеры из числа древних пресмыкающихся — динозавров и их потомки — птицы. Вот столько времени они господствовали в воздухе, будучи единственными обитателями пятого океана — воздушного пространства.

Подытоживая сказанное, можно сделать такое заключение: насекомые — это шестиногие членистоногие, выделенные в самостоятельный класс. Но зато какой класс!

Посмотрим — увидим. Так вот, по систематическому рангу насекомые занимают такое же положение, как всем известные хрящевые рыбы (акулы, скаты), костные рыбы, земноводные (лягушки, жабы, тритоны, саламандры), пресмыкающиеся (ящерицы, змеи, черепахи, крокодилы), птицы и млекопитающие. Но как они процветают в природе среди ныне обитающих видов! Сравните: хрящевые рыбы — 20 000, земноводные — 4000, пресмыкающиеся — 8000, птицы — 9000, млекопитающие — 4000 — и рядом с ними 1 000 000 видов насекомых. Фантастика. Класс-колосс, но отнюдь не на глиняных ногах!

Родственные узы связывают насекомых с многоножками, ракообразными и паукообразными. Название «многоножки» говорит само за себя. В народе их именуют еще сороконожками и тысяченожками, хотя ни у кого из них число ног не дотягивает до 1000, в редких случаях число ног доходит до 200, но чаще всего конечностей меньше сотни. В настоящее время многоножек рассматривают как четыре отдельных самостоятельных класса, объединяющих около 15 000 видов. Ракообразные и паукообразные — это классы животных. Ракообразные наделены жабрами и дышат с их помощью кислородом, растворенным в воде. В их числе имеются и карлики — микроскопические дафнии, щитни, циклопы и крупные — речные раки, крабы — около 30 000 видов. Метка, по которой легко узнаются паукообразные (пауки, сенокосцы, скорпионы, сольпуги, клещи), — это наличие 4 пар ног и всего двух отделов тела — головогруди и брюшка. Их столько же видов, сколько ракообразных. Вместе с перечисленными родственниками насекомые выделяются в тип членистоногих. Членистоногие — это покрытые плотным хитином беспозвоночные животные, тело которых сложено из отдельных колец (сегментов). Какие у них ноги, вы уже знаете. Типов животных, за исключением одноклеточных, около 20. Вот некоторые из них: губки — 3000, кишечнополостные (гидры, медузы и образующие рифы полипы) — 10000, круглые черви (аскариды, волосатики, нематоды) — 10000, кольчатые черви (дождевые черви, пиявки) — 8700, моллюски — 130000, иглокожие (морские ежи, морские звезды) — 6000, хордовые (ланцетники, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) — 70 000. А сколько видов членистоногих обитает на Земле, нетрудно подсчитать.

Типы животных — это лишь составные части подцарств, которых только два: простейшие, или одноклеточные и многоклеточные животные. Главное отличие между ними заключается в том, что у простейших каждая клетка может выполнять все функции, присущие организму: двигаться, захватывать пищу и кислород из внешней среды, выбрасывать наружу ненужные продукты, воспроизводить себя путем деления. Клетки же многоклеточных животных разнокачественны, они решают разные задачи: одни служат только для движения, другие — для захвата пищи, третьи — для ее переваривания, четвертые — для выделения, пятые — для размножения. Поэтому такие клетки в одиночку жить не могут, они сохраняют жизнеспособность только в составе целого организма.

Имеют ли многоклеточные животные преимущество перед одноклеточными? Да, безусловно. Оно выражается в том, что у многоклеточного организма больше возможностей выжить в неблагоприятных обстоятельствах. Так, если разрушается клеточная стенка одноклеточного организма, то он погибает. Если же это произойдет с клеткой многоклеточного животного, то с него как с гуся вода, он этого и не почувствует. Более того, у многоклеточных животных могут восстанавливаться утраченные части, как, например, у дождевых червей, ящериц.

Подцарства составляют царство животных, которое выделяется на основе признаков, характерных для всех представителей животного мира. Эти признаки следующие: наличие приспособления питаться продуктами, поставляемыми другими живыми существами, отсутствие плотной наружной оболочки в строении клетки, наличие в организмах запаса основного «строительного» вещества — гликогена, в большинстве случаев подвижность и наличие особых приспособлений для движения.

Наконец-то прояснилась основная схема классификации животных, то есть схема подчинения групп: царство, подцарство, тип, класс, отряд, семейство, род, вид. В ней царство — высшая и самая крупная систематическая группа, а вид — низшая и самая мелкая единица.

Систематизация живых существ — это не игра воображения или чья-то прихоть. Без научно обоснованной классификации в соответствии с точными данными подробного, детального изучения вся громада живого мира воспринималась бы как хаотичное нагромождение фактов и была бы недоступна разуму, исследованию и использованию на практике. Именно с классификации начинается поиск ключа к тайнам живой природы.