Насекомые. Вы не можете победить их. Вы едва ли можете надеяться сдержать их. Иногда.
И это даже к лучшему, поскольку насекомые вонзили свои сегментированные придатки во все естественные развлечения, от опыления до утилизации отходов. Возможно, вы слышали, что ульи рушатся? Мы сходим с ума не потому, что любим мёд (ну, не только потому, что любим мёд). Мы обеспокоены тем, что синдром разрушения колоний может угрожать мировому сельскому хозяйству.
Так что хорошо, что насекомые как группа рождаются выжившими. Возьмите таракана (пожалуйста). Испытания показали, что они могут пережить воздействие от месячной радиации уровня Хиросимы до буквальной потери головы. Когда сахарная приманка для тараканов начала вести обыкновенных немецких тараканов к их коллективной гибели, их мозг выработал отвращение к глюкозе всего за несколько поколений.
Но тараканы - это всего лишь классический пример способности этого класса беспозвоночных к выживанию. С самого начала наземной жизни насекомые были великими исследователями и колонизаторами природы. Это адаптивные, изменчивые пионеры, которые в ходе эволюции заполнили почти все земные ниши, и их легион.
Вот 10 черт, благодаря которым насекомые процветают, когда другие животные не могут.
10: Нет города лучше разнообразия
Если вы хотите выжить, будьте гибкими. Ешьте то, что есть в наличии, подстраивайте свои телесные циклы под местные условия и не кладите все яйца в одну экологическую корзину. Как класс, насекомые являются мастерами гибкости, как с точки зрения генетической адаптации, так и с точки зренияфенотипической пластичности - того, как один набор генов может производить физические признаки, которые варьируются в зависимости от различных условий.
Насекомые составляют почти 73 процента всех известных видов животных и почти 85 процентов видов наземных животных. На данный момент мы нашли и назвали около 900 000 видов, разделенных на 32 отряда. По оценкам экспертов, истинное число может быть намного больше, в диапазоне от 2 до 30 миллионов. Большая оценка частично связана с удивительным разнообразием насекомых, обитающих в кронах южноамериканских лесов.
Широкий спектр их физических и социальных признаков, а также их заметная приспособляемость позволяют насекомым распространяться почти во все открытые ниши. Это также частично объясняет, почему насекомые переживают массовые вымирания. Но даже таким гибким существам, как насекомые, требуется много времени, чтобы принять столько чудесных форм.
9: Эоны истории эволюции
Те же факторы, которые заставляют насекомых разделяться на виды сегодня, также привели к масштабным изменениям в далеком прошлом. К ним относятся мутация, естественный отбор, миграция, изоляция игенетический дрейф, склонность некоторых потомков и их генов к выживанию за счет случайных сил, не связанных с адаптацией. Однако появление таких новыхкладов или групп видов, таких как пчелы или жуки, требует гораздо более длительных отрезков эволюционного времени.
Насекомые впервые появились не менее 450-500 миллионов лет назад. Их предки произошли от ракообразных, и самые ранние существа, которых мы узнаем, вероятно, выглядели как современные чешуйницы (Lepisma saccharina). Крупный расцвет видов спустя 100-150 миллионов лет произвели кузнечики и тараканы. Группы насекомых, такие как мухи, осы и жуки, появились около 200 миллионов лет назад.
Каждая группа представляет собой специализацию, ставшую возможной благодаря большим промежуткам времени. На протяжении эпох клады трансформировались в виды, адаптированные к многочисленным наземным и пресноводным нишам. Этот процесс выигрывал не только от времени, но и от ценности для выживания высоких коэффициентов фертильности и большого количества выводков у многих видов.
8: Быстрый рост числа детей и рост населения
С точки зрения населения, мы могли бы также отказаться от идеи, что мы управляем планетой. Популяция в 7 миллиардов может показаться большой для нас, эндоскелетных двуногих, но это пустяки по сравнению с примерно 10 квинтиллионами (10 000 000, 000, 000, 000, 000) живых насекомых. Население Соединенных Штатов составляет около 320 миллионов человек. Некоторые исследования почвы показали, что много насекомых на одном акре.
Для насекомых с высоким уровнем смертности плодовитость означает выживание. Но обильные дети также предлагают эволюционные льготы. Большие популяции помогают насекомым максимально использовать новые ниши и перспективы. Они также помогают насекомым вырабатывать устойчивость к любому соку насекомых, который мы им бросаем. Приспособленность развивается в результате случайных благоприятных мутаций, а большие популяции означают большое количество билетов в генетической лотерее.
Кроме того, популяционное давление подталкивает насекомых к расселению. Большая географическая изоляция и меньший поток генов от одного конца популяции к другому помогают создавать новые виды. Для существующих видов большие популяции помогают обеспечить стабильность, уменьшая влияние генетического дрейфа. Они также сталкиваются с ожесточенным соперничеством внутри своих рядов - проблемой, с которой некоторые насекомые справляются, используя небольшую социальную инженерию.
7: Социальное обеспечение
С точки зрения эволюции, насекомые стали пионерами социальных структур. Сегодня 2 процента известных видов, обладающих этой чертой, составляют примерно четыре пятых биомассы насекомых на планете. Более того, в совокупности их воздействие на окружающую среду может превзойти любое другое животное. Южноамериканские муравьи-листорезы, например, съедают больше растений, чем все травоядные млекопитающие на этом континенте вместе взятые.
Истинно социальные, илиэусоциальные, виды имеют четыре ключевые черты. Их члены занимают общее гнездо; объединиться, чтобы вырастить молодняк; разделение труда между бесплодными (или менее плодовитыми) рабочими и репродукторами; и жить бок о бок с пересекающимися поколениями. Хотя многие виды насекомых обладают одним, двумя или даже тремя из этих признаков, лишь немногие обладают ими всеми. К ним относятся все термиты, все муравьи, 600 видов пчел (семейство Apidae) и 700 видов ос (семейство Vespidae).
Конечно, социальные структуры сопряжены с риском. Инфекционные заболевания и специализированные паразиты могут нанести еще больший ущерб, и участники должны соперничать друг с другом за ресурсы. Но по сравнению с большой, опытной и сильной рабочей силой для строительства, сбора пищи и обороны, преимущества большого социального населения становятся очевидными.
6: Суставные придатки засовывают ногу себе в рот
Сочлененная конечность буквально определяет тип, к которому принадлежат насекомые. Это прямо в названии членистоногих (от греческого arthros (сочлененный) и poda (стопа)). Но у насекомых эти члены образуют не только конечности. Они являются основой всего, от усиков до ротового аппарата.
Насекомые, вероятно, произошли от тварей, состоящих из множества одинаковых сегментов, несущих ноги, мало чем отличающихся от простой многоножки. Со временем эти части слились, образовав знакомую голову, брюшко и грудную клетку современных насекомых, а их соединенные ноги изменились, чтобы взять на себя функции от осязания до укуса. Голова насекомого, например, состоит из шести примитивных сегментов, видоизмененные ноги которых теперь служат антеннами и специализированными ротовыми органами.
И мы имеем в виду специализированные. Если вы думаете, что вилка для креветок - это особая утварь, попробуйте ротовой аппарат с режущими кромками или с трубками и канавками, которые помогают как кровососам, так и нектароносам.
5: Чувство взаимно(изм)
Один из подходов к выживанию по принципу «все или ничего» - стать необходимым для чего-то другого, так крепко связать свои судьбы, чтобы жить или умереть как одно целое. В природе такоймутуализмможет повлечь за собой риски, но он также может принести дивиденды, обеспечивая пищу и убежище для насекомых и их потомства. Мутуализм принимает множество форм, самая крайняя из которых,коэволюция, включает в себя влияние видов на эволюцию друг друга.
Насекомые и растения не обладают монополией на совместную эволюцию или мутуализм, но генетические исследования показывают, что практически с самого начала они развивались в тандеме. Эта долгая история привела к многочисленным тесным отношениям между ними. Муравьи-акации живут в шипах акаций и защищают их от травоядных, а кончики листьев деревьев служат пищей для муравьев. Цветы юкки, например, имеют форму, которая позволяет только бабочке юкки опылять их. После опыления самки откладывают яйца в юкку. Когда они вылупятся, ее гусеницы съедят часть семян, но оставят достаточно, чтобы грызуны могли рассеяться.
4: Они никогда не превращались в то, что им не нравилось
Постоянные резкие изменения по мере взросления могут показаться огромной проблемой - большинство из нас с трудом преодолевает половое созревание - но это дает свою долю преимуществ.
Большинство насекомых претерпевают серьезные изменения в своем теле, биохимическом составе и поведении по мере взросления. Примитивные насекомые проходят частичную метаморфозу, при которой некоторые части тела, такие как половые органы, со временем созревают. У таких видов молодые и взрослые особи имеют некоторое сходство. Наоборот, продвинутые насекомые претерпевают такие полные изменения, что на некоторых стадиях они кажутся другими животными. На личиночной стадии их тела созданы для того, чтобы перекусывать и набирать вес. Позже они принимают неактивную переходную форму, иликуколку, которая разрывает их и превращает во взрослое тело, созданное для распространения и рождения детей.
Полная метаморфоза означает, что молодые особи сталкиваются с разными хищниками и не соперничают со взрослыми за пищу. Это полезный способ распределить шансы. Возможно, поэтому, хотя через него проходят всего девять отрядов из 28, на их долю приходится 86 процентов всех видов насекомых.
3: У проклятых тварей есть крылья
Насекомые развили крылья примерно в то же время, когда растения начали расти вверх - более чем за 100 миллионов лет до того, как первые рептилии начали летать. Ближайшими современными эквивалентами этих пионеров полета являются подёнки и стрекозы, хотя древние стрекозы имели размах крыльев от 24 до 28 дюймов (от 60 до 70 сантиметров)!
Полет помогает насекомым распространяться в новые районы, мигрировать, спасаться от хищников и достигать труднодоступных источников пищи. Некоторые более спортивные модели насекомых оснащены складными крыльями, что удобно для проникновения в труднодоступные места, такие как гнезда или туннели.
Насекомые - единственные беспозвоночные, которые умеют летать. Кроме того, они единственные крылатые животные, которые не отказались от набора конечностей, чтобы получить крылья. Скорость и маневренность, которые они демонстрируют в полете, тяжелые грузы, которые они могут нести, и странная механика полета продолжают вдохновлять физиков и авиационных инженеров на исследования.
Во время полёта насекомые потребляют примерно столько же энергии (калорий на единицу подъёмной силы), сколько птицы и летучие мыши, но они преуспевают в преобразовании этой энергии в силу. Насекомые накапливают и высвобождают энергию с пружинящей эффективностью, потому что их тела гибкие и упругие, отчасти благодаря их экзоскелетам.
2: Экзоскелеты: хрустящие оболочки для липких центров
Вместо костей тела насекомых поддерживаются скелетом, который покрывает их снаружи. Этот экзоскелет состоит в основном изхитина, вещества, которое может принимать различные формы: от эластичной до жесткой и от эластичной до стальной. Он не только защищает насекомое от повреждения или высыхания, он также содержит органы чувств, включает дыхательные отверстия, называемыедыхальцами, и, подобно нашим скелетам, обеспечивает место для прикрепления мышц.
Экзоскелеты также объясняют значительную силу и гибкость насекомых. Крепление внутренних мышц к внешней стенке тела вместо внутреннего скелета повышает механическое преимущество, что частично объясняет, почему многие насекомые могут поднимать грузы, которые во много раз превышают вес их собственного тела. Тела насекомых остаются гибкими благодаря гибким тканям в местах соединения пластин, а их внутренняя мягкость позволяет им протискиваться в небольшие пространства, спасаясь от хищников, ища пищу или прячась от непогоды.
Как и большинство адаптивных функций, экзоскелеты имеют недостатки. Когда насекомое растет, его панцирь остается прежнего размера, поэтому оно должно сбрасывать его в процессе, называемомлинька После линьки насекомое остается в опасности, пока не сформируется новый экзоскелет. Экзоскелеты также ограничивают рост больших насекомых - со временем потребность в большем количестве мышц превышает количество доступных областей прикрепления - но это даже хорошо, потому что маленький размер также имеет значение для выживания.
1: Это (действительно) маленький мир
Насекомые раздвигают границы малости. Полночные фильмы, напротив, показывают, что существо с экзоскелетом может вырасти только настолько большим, теоретически, около 4-5 унций (125-150 граммов). Самое крупное живое насекомое, похожий на сверчка новозеландский великан wētā, или wētāpunga, весит примерно вдвое меньше (но все же тяжелее мыши или воробья!).
Меньшая часть шкалы, насекомые - чудеса миниатюризации. Шекспировский Гамлет выразился образно, когда сказал: «Я мог бы быть ограниченным в двух словах и считать себя королем бесконечного пространства». Но некоторые виды муравьев создают целые колонии внутри желудей. Более того, самые мелкие насекомые, такие как коста-риканская оса Dichomorpha echmepterygis, могут достигать размеров меньших, чем некоторые парамеции (одноклеточные простейшие) - 0,00055 дюйма или 0,139 миллиметра. Большинство насекомых попадают в диапазон 0,1-1,0 дюйма (2-20 миллиметров).
Крошечные существа обладают рядом преимуществ. Им нужен только самый крошечный кусочек или капля, чтобы удовлетворить свои телесные потребности, спрятаться от хищников практически в любой обстановке и найти укрытие и тень, где бы они ни находились. Для них галька - это валун, а крошечная трещина - трещина. Можно сказать, что для насекомых мир невероятно мал, а потому несказанно огромен.
Примечание автора: 10 признаков, благодаря которым насекомые выживают
Очень легко заблудиться в маленькой, но огромной вселенной насекомых. С таким количеством видов и таким разнообразием адаптаций, вы просто хотите читать снова и снова или уменьшить себя и хотя бы на мгновение ощутить, на что должна быть похожа их великолепная и разнообразная вселенная.