Жданова Т. Д.
Одной из основных функций живого является воспроизведение, то есть образование себе подобных. Оно свойственно как организмам, так и отдельным органам, тканям и клеткам. Для воспроизведения и продолжения рода животные наделены, во-первых, всеми необходимыми механизмами, процессами и устройством организма и, во-вторых, – надежным репродуктивным поведением. В репродуктивный комплекс поведения входит огромное количество разнообразных поведенческих актов. Благодаря ним самки и самцы обязательно находят друг друга и место для выведения потомства, а если это заложено в их генетической программе, то выкормят и даже воспитают его.
Природное развитие живого организма связано с существованием двух мощных информационных потоков. Один из них обеспечивает воспроизведение особи определенного вида (наследственная информация), а другой – ее жизнедеятельность в конкретной среде обитания. Источником наследственной биологической информации служит предковый организм, а адресатом – потомок.
Что «знает» клетка?
Ни в одном учебнике даже кратко невозможно поведать о таинственном, практически непостижимом и жизненно важном процессе воспроизводства живых существ. И здесь мы только вскользь коснемся некоторых его проблем, связанных с информацией в клетке.
Прошедший век открыл нам для размышлений, душевного восприятия и формирования мировоззренческих понятий об устройстве мира удивительные знания. Как оказалось, почти все клетки любого живого организма включает в себя полный комплект генетической информации, необходимой для создания всего организма в целом. Каждая клетка, например сердца, глаза, кожи, «знает», как именно создается печень, вкусовой анализатор, мозг и т.д.
Жизнь любого организма после оплодотворения (в некоторых случаях и без него) начинается с единственной клетки, в которой заложена вся информация. После деления одни клетки дают начало костям, другие – мышцам, третьи – печени, четвертые – мозгу. А поскольку гены в каждой клетке способны дать начало любой части тела, то ученые предположили, что должны существовать специальные химические вещества, которые отдают нужные команды генам. Например, гены определенных клеток в какой-то момент получают сигнал, что им пора начинать строить сложную «архитектуру» глаза по известным им чертежам и технологии, используя весь комплекс наследственной информации. Тем временем гены других клеток уже делают подобным образом организованную работу по построению, скажем, желудка. Откуда же химическим веществам известно, каким клеткам и в какое время отдавать приказы, чтобы именно в свое место поместить глаза, а в свое – желудок? Предопределенность такой специализации клеток, управляемой какими-то «умными» веществами, так и остается одной из многочисленных загадок. Да и вообще, как считают ученые, клетка еще изучена слабо. Почти каждые 7-10 лет происходит открытие совершенно новой клеточной структуры. Мало того, функции давно уже открытых структур во многом до сих пор остаются неясными. Живая клетка предстает перед нами, как огромный мир, полный тайн!
Когда дети становятся взрослыми?
Тля, которая среди насекомых имеет самую короткую продолжительность жизни, развивается во взрослое насекомое из яйца за шесть суток (умирает после этого через пять дней). А, например, майский жук, чтобы полетать немного на воле и оставить после себя потомство, проводит в стадии личинки до пяти лет. Личинки же цикад некоторых видов проводят детство под землей в течение 13-17 лет, питаясь корнями растений. Поражает, что все цикады определенной местности одновременно получают сигнал выходить на поверхность. Превратившись во взрослых насекомых, они находят пары, затем откладывают яички и умирают. Потомство вновь проведет долгие годы под землей, чтобы однажды одновременно в огромном количестве выйти на поверхность. Представители некоторых видов жуков-древоточцев живут в виде личинки еще дольше. Они выбираются из дерева в возрасте от 30 до 40 лет, став не просто взрослыми, а почти «стариками»!
Копии своих родителей
Личинки насекомых с неполным превращением практически являются копиями своих родителей – тараканов, клопов, тлей, прямокрылых. Затем они вырастают до размера взрослой особи, постоянно меняя ставшую тесной шкурку. Интересен процесс их линьки, который происходит не сам по себе, а является сложной последовательностью действий различных систем и процессов в организме. В определенное время наследственная программа включает механизм избавления насекомого от тесного наружного скелета. И тогда специальные железы в голове выделяют определенный гормон, который разносится кровью по всему телу и активизирует деятельность личиночных желез и систем, отвечающих за изготовление скелета. Подтверждением такого механизма служат результаты эксперимента, когда кровь одного насекомого впрыснули другому, еще не дошедшему в развитии до этой стадии. Получив инъекцию, второе насекомое преждевременно сбросило свою «одежку». Под действием гормона специальные железы эластичной пленки, находящейся под твердым покровом, начинают выделять определенный секрет. Он-то и обеспечивает активное растворение внутренний слой скелета. Одновременно под защитой прежнего покрова формируется по новым «выкройкам» более просторный и гибкий скелет. Причем до определенного времени он сжат в гармошку, также как нами плотно укладывается одежда в тесном чемодане. Когда все подготовительные этапы работы пройдены, юное насекомое получает сигнал к выходу на свет. Оно разрывает старую размягченную оболочку и появляется в «новом костюме». Пройдет немного времени, и эта измятая и мягкая одежда расправится и затвердеет, чтобы верно послужить насекомому до новой линьки.
Внешне напоминают родителей и нимфы, например, разнокрылых стрекоз, но не без отличий, они – бескрылые. Многие их них, появляясь из яиц, отложенных в воду, проводят там свою жизнь. А когда после нескольких линек нимфы выползают на сушу, включается программа следующего этапа жизни, и их организм тот час переключается на дыхание кислородом.
Разнообразие личинок
У насекомых с полным превращением появляются мясистые червячки, или гусеницы. Так, у двукрылых личинки похожи на червячков, а у личинок некоторых насекомых нет не только ног, но даже явно выраженной головы. Им не нужны развитые органы чувств и органы движения, средства маскировки и защиты. Ведь эти личинки растут в той среде, насыщенной питательными веществами, куда заботливыми родителями были отложены яички. Такой питательной средой в зависимости от вида насекомых являются помет животных, скопления гниющей растительности, илистое дно водоемов и т.п. А у жуков – полное разнообразие видов личинок. Это и мясистые личинки - у долгоносиков, усачей, короедов, навозников, могильщиков, и жесткие, наподобие проволоки, – у щелкунов, и бегающие шестиногие – у жужелиц, божьих коровок, и плавающие – у плавунцов.
Образуется ли новый мозг?
Как известно, в процессе метаморфоза происходит превращение гусеницы в бабочку. Но, вероятно, мало кто задумывался над тем, сохраняется ли при этом мозг или образуется новый. У гусениц, которые лишь нуждаются в приеме пищи и небольшом передвижении, органы чувств и функции мозга хотя и достаточно сложны, но все же не настолько как у взрослой бабочки. Ведь гусеницам в основном необходимо управление мощными челюстями, системой пищеварения и громоздким способом передвижения. У бабочек же, в которых они впоследствии превратятся, хорошо развиты сенсорные системы, мозг управляет полетом и огромным комплексом целесообразного поведения. Поскольку жизненная цель бабочек – продолжение рода, то она обладает сложнейшим репродуктивным поведением. Оно сопровождается системой брачной сигнализации для поиска и общения с потенциальными партнерами и ритуальными действиями. Следовательно, мир гусениц отличается от мира бабочек. Во время метаморфоза организм гусеницы чудесным образом полностью меняется на организм бабочки. В теле куколки идет разрушение личиночных тканей и формирование органов взрослого насекомого. Происходит как бы растворение одного существа и появление чудесным образом из разжиженной массы другого. У куколки бабочки исчезают ноги, которые находились на ее брюшке, и появляются в грудном отделе длинные и тонкие новые ноги, свойственные взрослому насекомому. Вместо жующих ротовых частей формируются сосущие, преобразуется мышечная система, появляются крылья и т.д. И хотя сущность этих превращений издавна привлекает внимание исследователей, механизмы и процессы при метаморфозе во многом не ясны. Например, не понятно, что происходит в это время с мозгом насекомого. Ведь при его обновлении организм обеспечивает появление новых нервных клеток и связей между ними. Предыдущие же клетки мозга или частично сохраняют свои функции, или меняют их, или перемещаются на другое место или погибают. Каким же образом тогда осуществляется руководство процессами построения всего нового организма? Вероятно, в процессе перестройки мозга сохраняется так называемый «организационный центр». Он и несет в себе весь уникальный комплекс генетических знаний по созданию организма бабочки каждого вида из «строительных материалов» гусеницы. Как все в мире живого удивительно и совершенно!
Ювенильное поведение
Инстинктивные действия являются у многих малышей такими же сложными и целесообразными, как и у взрослых насекомых. Кроме того, чтобы вырасти и использовать все видоспецифические возможности, заложенные в организме, и весь поведенческий диапазон, нужно многому научиться. Ведь молоди понадобится запоминать окружающую местность, отличать, что съедобно, а что нет, постепенно совершенствовать свое строительное мастерство и т.д.
Классический пример запрограммированной последовательности действий демонстрирует сетчатокрылое насекомое – личинка муравьиного льва. Ее инстинктивное пищевое поведение основано на стратегии засады и состоит из ряда последовательных этапов. Вылупившаяся из яичка личинка тотчас ползет на муравьиную дорожку, привлекаемая запахом муравьиной кислоты. Знания об этом сигнальном запахе своей будущей добычи личинка получила по наследству, и передаст далее своим потомкам. На этой дорожке она тщательно выбирает сухой песчаный участок для создания воронкообразной ямы-ловушки. Чтобы ее построить, личинка с удивительной геометрической точность вначале проводит на песке круг, обозначая размер ямы. Потом она одной из передних лапок начинает ее рыть. Нагружая песок на свою плоскую голову, личинка выбрасывает его за пределы круга. Пятясь назад, она постепенно возвращается к исходной позиции. Потом личинка проводит новый круг и выкапывает следующую бороздку. И так далее, пока не дойдет до дна воронки. Перед началом каждого цикла в программе предусмотрена смена «рабочей» ноги. Поэтому следующая бороздка проводится личинкой в противоположном направлении. Если на пути попадаются маленькие камушки, личинка с силой выбрасывает их за пределы воронки. Крупный камень, зачастую в несколько раз тяжелее самого насекомого, личинка ловко взваливает на спину и медленными осторожными движениями вытаскивает наверх. А если камень круглый и постоянно скатывается назад, она бросает бесполезную работу и принимается строить другую яму. Когда ловушка готова, наступает следующий, ответственный для насекомого этап. Личинка зарывается в песок, выставляя наружу только длинные челюсти. Когда какое-либо маленькое насекомое оказывается у края ямы, песок под его ногами осыпается. Это случит сигналом для охотника. Используя голову как катапульту, личинка сбивает неосторожное насекомое, чаще всего муравья, удивительно точными выстрелами песчинок. Добыча скатывается вниз к поджидающему ее «льву». В этом инстинктивном поведенческом комплексе все части процесса идеально подогнаны друг к другу и все прекрасно скоординировано – каждое звено вызывает последующее. Разница в индивидуальном поведении различных особей этого вида будет лишь в скорости постройки за счет приобретения навыков по «подгонке» всех стереотипных действий к конкретным условиям, связанным с засоренностью и влажностью песчаной почвы.
Разнообразие ритуального поведения
Взаимодействия самцов и самок одного и того же вида могут сопровождаться ритуальным поведением, преимущественно инстинктивным. Это ухаживание, брачные игры, танцы, пение, бои за самку. Разнообразие ритуального поведения насекомых чрезвычайно велико. Рассмотрим некоторые характерные его проявления.
Довольно сложен ритуал ухаживания у разных видов плодовых мушек. Сюда входит дрожание ножек, вибрация крыльев, сигнализация крыльями, кружение и даже облизывание. Тропический клоп приносит самке в подарок семечко фикуса. Ухаживание самцов мух ктырей также не обходится без подарков в виде пойманных мух. А мухи плясуньи (толкунчики) изготавливают специальные шелковые «баллоны», достигающие их собственных размеров. Затем они образуют рой, из которого самка выбирает себе партнера. Он и преподносит ей этот подарок, зачастую с мушкой внутри. Самец биттаки из отряда скорпионниц во время спаривания кормит самку пойманной мушкой или другой мелкой добычей.
Один из самых крупных рогачей нашей фауны – жук-олень славится настоящей битвой с самцами своего вида за благосклонное внимание самки. Он обладает мощными верхними челюстями в виде так называемых «рогов», которые и применяет как турнирное оружие. Во время боя жуки встают на дыбы, высоко поднимаясь на передних и средних ногах. Широко раскрывая челюсти, они бросаются друг на друга, и дерутся нередко до увечий кого-либо из бойцов.
Брачный танец обычно представляет собой последовательность сигналов взаимодействия партнеров друг с другом. Или, например, брачный танец бабочек включает приближение самца к самке, их «знакомство» и не менее прекрасный полет. Во взаимоотношениях между ними отражается управляемая наследственной программой сложная цепь стимулов и реакций.
Удивительно красив предсмертный танец поденок. Эти легкие и нежные насекомые с прозрачными крыльями живут только один день или даже несколько часов. Они все вместе выходят из личинок, живших в воде 2 – 3 года, чтобы станцевать в небе брачный танец и умереть. Их характерный полет можно наблюдать тихим погожим вечером. Вначале, быстро взмахивая крыльями, поденки взмывают вверх. Затем они замирают и благодаря большой поверхности крыльев медленно, как на парашюте, спускаются вниз. Такой танец из взлетов и плавных падений поденки совершают в период размножения, когда самец встречается с самкой. Организм поденок построен с учетом того, что эти насекомые, живущие такой короткий период, не нуждаются в питании. Рот у них мягкий, а вместо кишечника – воздушный пузырь. Он уменьшает массу насекомого и способствует такому легкому парению поденки во время брачного танца.
Брачные сигналы
Для репродуктивного комплекса поведения характерны разные периоды, каждый из которых следует один за другим согласно наследственной программе. Эти периоды создают последовательную цепочку действий, подчиняющихся определенным внутренним и внешним сигналам. Они обеспечивают встречу полов и согласование поведения супругов. При кажущемся сходстве врожденных брачных сигналов у каждого вида есть своя характерная система кодов, которая передается типичными для вида звуками, окраской, телодвижениями. При этом сигнализация идет обычно сразу же по нескольким каналам, в первую очередь по оптическому, звуковому и химическому. Оптический канал (зрение) передает определенную гамму красок, поз и движений. По звуковому каналу (слух) идут специфичные для конкретного вида звуки. А химический канал (обоняние) передает сигналы, отражающие свойства пахучих веществ, оставленных самцами или самками.
Пахучие вещества для сигнализации
В мире живого распространено привлечение партнеров запахом определенных веществ. Первичное обнаружение особи другого пола с помощью обоняния часто происходит и у насекомых. Самки бабочек, жуков, тараканов многих видов наделены железами, выделяющими пахучие вещества – феромоны. Этот секрет выделяется самками в период размножения и улавливается самцами. У каждого вида насекомых свой запах феромонов, то есть сигнализация осуществляется видоспецифическими пахучими веществами.
Наглядный пример эффективности действия феромонов у насекомых демонстрирует тутовый шелкопряд. Для того, чтобы показать свою готовность к спариванию, самка выделяет небольшое количество феромона (бомбикола). Даже если его количество будет всего одна миллионная грамма, самец способен расшифровать такое сообщение, важное для продолжения его рода. При этом достаточно всего одной молекулы бомбикола, выделяемого самкой, чтобы запустить нервный импульс в рецепторной клетке антенн самца. А если генерируется 200 импульсов в секунду, самец начинает искать самку, двигаясь против ветра, приносящего химическую информацию от подруги. Существует даже способ ловли самцов тутового, непарного шелкопряда, волнянок, павлиноглазок (сатурниц), коконопрядов. Самку сажают в клетку, и на ее запах слетаются многочисленные самцы. Высокая чувствительность насекомых к запахам просто поражает. Так, меченые самцы непарного тутового шелкопряда устремлялись на запах самки с расстояния 3,8 км, а самцы бабочки большого ночного павлиньего глаза – с 8 км.
Поскольку вещества феромонов, определяющие запах, разносятся ветром, летящий самец наделен способностью учитывать при ориентации движение воздуха. На его маршрут влияет направление ветра, и угол полета меняется с концентрацией запаха. В отсутствие запаха самец летает взад-вперед, не выстраиваясь против ветра. А когда ветер приносит запах, угол полета изменяется. При этом насекомое движется против ветра зигзагами, что связано с границами запаха. При его снижении у края струи самец перемещается в противоположном направлении. Это пример поискового поведения с движением в сторону более высокой концентрации феромона. Оно связано с наличием в организме насекомого внутреннего эталона для сравнения полученной информации.
Звуковая сигнализация
Сигнальная информация закодирована и в акустических образах. Разнообразные, но строго определенные сигнальные звуки, которые издают сверчки, кузнечики, саранча или цикады каждого вида, играют важную роль в их репродуктивном поведении – при ухаживании и привлечении самок. Между призывным сигналом самца и его восприятием и распознаванием самкой существует генетическая связь. В сигналах можно выделить определенные звуковые элементы – пульсы. Периодически повторяющиеся группы пульсов образуют определенные серии, а те, в свою очередь, объединяются в ритмически повторяющиеся музыкальные фразы.
Самцы сверчков своими призывными сигналами привлекают самок с большого расстояния. Звуковой сигнал образуется при ритмичном раскрытии и складывании специальных надкрылий. На них находится особый фрикционный механизм. Призывные сигналы сверчков резко различаются у разных видов, особенно во временной организации звуковых импульсов. Самки соответствующих видов реагируют только на конкретные видотипичные призывные сигналы самцов. Особые сигналы самцы издают во время борьбы за самку и при защите территории. Для усиления звука, например, сверчки-кроты роют норку определенной формы, которую используют во время брачного пения. Наследственные знания подсказывают ему, что норка должна быть определенной V-образной формы. Она служит усилителем, и призывные песни самца разносятся довольно далеко. А некоторые сверчки способны издавать оригинальные чирикающие звуки, поэтому их иногда держат в качестве домашних животных.
Кузнечики-самцы для привлечения самок издают сигнальные звуки, водя своим смычком по «скрипке». Короткоусый кузнечик водит по крыльям задними лапками, а длинноусый потирает одно крыло о другое. Стрекотание зеленого кузнечика можно услышать в дневное, вечернее и даже ночное время (до 2–3 ч ночи). А утром он отлеживается, принимая «солнечную ванну». Ожидая самку, кузнечик подставляет бока солнечным лучам, переворачиваясь время от времени на другую сторону.
Среди всех насекомых самые громкие звуки издают самцы цикад. Их ребристые пластинки производят вибрации в двух резонаторных полостях на брюшке. Звук, рождаемый цикадами, настолько силен, что услышан на расстоянии свыше 400 м. Стрекот тропических цикад напоминает звук циркулярной пилы. А у цикад Южной Америки и Индии звук по громкости и резкости не уступает пронзительному паровозному свистку.
Световые сигналы
У некоторых видов насекомых средством распознавания особей своего вида и привлечения особей одного пола к другому является свечение. В темную ночь холодновато зеленоватый свет, испускаемый светящимися насекомыми, виден за сотни шагов. Причем зачастую все особи, слетевшиеся вместе, вспыхивают светом и гаснут одновременно. Для наблюдателей устраиваемая этими насекомыми иллюминация представляет собой сказочное зрелище. А для ученых это - очередная загадка. Кто же обеспечивает синхронность действий многих насекомых и дирижирует прекрасным световым оркестром? В тропических странах обитает множество светящихся жуков, а в Европе их шесть видов, в числе которых жуки-светляки, жуки-щелкуны и другие.
Брачные сигналы светляков – подобны маячкам друг для друга. Летая над полями или лесами, самцы производят специфичные вспышки света. Самки тоже определенной вспышкой реагируют на эти сигналы. Самцы, отвечая на сигналы подруг, движутся к ним. Приблизившись к самке на несколько метров, самец вновь посылает сигнал. Получив на него ответ, он уточняет направление движения к подруге. Бразильские жуки светят так ярко, что один светлячок позволяет читать газету, несколько же «фонариков» освещают целую комнату. А светляки некоторых видов способны излучать свет настолько большой силы, что на темном горизонте его можно спутать со светом звезды. Испускают свет и отложенные яички светляков. Однако их слабый свет скоро гаснет.
Свечение вызывается сложнейшими окислительными процессами, которые осуществляются в предназначенных для этого органах насекомого. А свет испускают специальные фотогенные клетки или выделяемое ими вещество. Под этими клетками находятся особые отражатели света. Это клетки, заполненные кристаллами определенных химических соединений. В организме предусмотрены и особые воздухоносные трубочки, по которым к фотогенным клеткам поступает кислород, необходимый для процессов свечения. Все эти уникальные устройства и процессы создают, например, у жуков-светляков, необычайно высокую эффективность свечения. В свет превращается 98% всей затраченной энергии. А для электрической лампочки, созданной человеком, этот показатель составляет всего лишь 4%.
Инстинктивное строительное поведение
В своем известном трактате «Общие размышления об инстинктах животных, главным образом об их искусстве строить» гамбургский пастор Раймарус (1762 г.) попытался объяснить то, что сейчас называется наследственной программой строительного поведения. Он писал, что побуждение и умение животных строить удивительно. Ведь они создают характерные для своего вида постройки без рассуждений, предварительного опыта и при отсутствии перед глазами примеров. Причем эти сооружения обладают всеми необходимыми характеристиками, чтобы наилучшим образом обеспечить безопасность потомства и продолжение рода животных. Одни формы строительного поведения могут проявляться сразу же после рождения животного, другие же «созревают» в ходе развития особи.
Количество примеров, демонстрирующих все разнообразие строительного инстинктивного поведения животных, весьма обширно. Среди насекомых немало искусных мастеров. Вначале их поведение кажется незамысловатым. Но при более детальном рассмотрении оно поражает своей чрезвычайной сложностью и целесообразностью притом, что базовые производимые действия стереотипны. В определенное время в организме насекомых звучит сигнал к началу репродуктивного поведения. Вначале они подыскивают подходящее место и, не раздумывая, принимаются за дело. Постройка получается такой же, какой ее создавали родители и все представители данного вида. Основным сырьем для построек служат земля, глина, растительные материалы и выделяемые самими строителями шелк, воск, слюна и т.п. основные инструменты, которыми они пользуются, это – ноги и ротовые устройства. Благодаря ним насекомые, в зависимости от видовой принадлежности, делают самые разнообразные постройки – от маленьких чехликов для личного пользования до гигантских городов со всей их сложнейшей структурой.
Приобретение строительных навыков
Немыслимо емкая наследственная программа содержит многочисленные сведения о многих тонкостях строительства и о том, какие места наиболее благоприятны для создания жилья, какой оно должно быть формы, размера и какие материалы требуются для его постройки. Все, казалось бы, запрограммировано. А есть ли в строительном поведении место для обучения, приобретения опыта, навыков? Несомненно, есть. Это всегда присутствует в любой деятельности животных, в том числе насекомых. Как было установлено, к старости животные становятся более искусными строителями. И те навыки, которые они приобретают в процессе жизнедеятельности, позволяют им совершенствовать свое строительное мастерство. Особенно сложна технология строительства у термитов, муравьев, пчел с безупречной согласованностью действий между всеми представителями одной семьи. Здесь используется как сложнейшая наследственная программа инстинктивных действий и использование приобретенных навыков, так и элементарная рассудочная деятельность, включаемая в нестандартных ситуациях.
Строительное искусство ос
Весной родительский инстинкт заставляет ос готовиться к постройке гнезда для потомства. В отличие от пчел, они осенью покидают свои гнезда, а весной строят новые. Считается, что самые колоссальные гнезда строят бразильские осы. Натуралисты видели такое гнездо длиной 110 см и окружностью 117 см. Осы-веспулы строят гнезда, похожие на футбольный мяч с 15 тыс. ячеек. А маленькая американская бумажная оса строит совсем крошечные мешкообразные гнезда. Удивительно тонкий строительный материал, подобный бумаге, она так искусно обрабатывает, что вызывает удивление специалистов по бумажному производству.
Самка шершневой осы для постройки гнезда очень старательно выбирает деревья с уютным дуплом или трещинами. Подобно обыкновенным осам, в качестве материала она преимущественно использует кору молодых ясеней. Однако сама технология строительства у самки шершня особая. Захватив кусочек коры челюстями, она тщательно ее пережевывает. Затем самка ловко прилаживает эту массу к нужному месту постройки, создавая гнездо с ячейками. И в каждую такую ячейку заботливой мамашей будет отложено по одному яичку.
Существуют одиночные осы, которые строят свои гнезда из горшечной глины. Оса скатывает из нее челюстями специальные шарики и уносит на строительную площадку. Затем она помещает такой свежеизготовленный шарик на край стенки гнезда и точными движениями расплющивает его с помощью челюстей и нижней губы. Потом оса утаптывает это место и тщательно разглаживает лапками. Гнездо оказывается полностью готовым через неделю. Роющая оса пелопей, охотник за пауками, строит для своего потомства целые крепости из глины. Построив такое гнездо, она строит крышу. Если убрать построенные ячейки, оса тотчас принимается строить новые. А если вынуть из ячеек заготовленных пауков, она будет носить их вновь и вновь. Ведь репродуктивным поведением этого насекомого руководит наследственная программа, которая учитывает максимум возможных ситуаций. Гнездо должно быть во что бы то ни стало построено, малыши обязаны получить корм, и благодаря многим подобным целесообразным действиям род осы не будет прерван.
У многих насекомых, в том числе ос, базовое инстинктивное поведение обеспечивает «типовое» строительство. Однако наследственной программой предусмотрены механизмы индивидуальной «подгонки» строительной деятельности в различных нестандартных ситуациях. Например, при эксперименте осе одного из видов не позволили закончить строительную работу и во время ее отлучки вместо начатой постройки прикрепили кусок чужого гнезда. Вернувшись, оса беспокойно облетела все кругом, а затем села и просидела неподвижно вплоть до следующего дня. После этого она решилась не начинать новое строительство типичного для ее вида гнезда, а, использовала все данные ей возможности гибкого поведения, осуществила замысловатую постройку в чужом гнезде.
Личинки тоже строят
Замечательный защитный домик-чехлик строят себе многие личинки. Характерен домик ручейника – близкого родственника бабочек. Его самка откладывает яйца в воду, и вышедшая из яйца личинка тотчас приступает к работе, проявляя чудеса инстинктивного строительного поведения. В качестве материалов она использует песчинки и мелкие раковины, кусочки утонувших листьев и палочек. А скрепляет все это личинка шелковыми нитями, для производства которых ей даны специальные железы. Своеобразные чехлики различной часто причудливой формы изготовляют и личинки жуков листоедов. Самым замечательным из их сооружений является домик представителя одного из южноамериканских видов. Он живет на кокосовых пальмах и питается пищей, содержащей растительные волокна. Эти волокна проходят кишечник непереваренными, и в виде длинных нитей укладываются на спину в удивительно строгом наследственно предусмотренном порядке. В результате образуется аккуратная миниатюрная постройка наподобие птичьего гнезда.
Инстинктивное родительское поведение
Согласно врожденной программе инстинктивного поведения к появлению потомства насекомое каждого вида относится по-своему. И организму появляющихся на свет малышей дана разная степень готовности к самостоятельной жизни, в зависимости от их видовой принадлежности. При всей кажущейся простоте или сложности репродуктивного поведения насекомых – это всегда удивительно целесообразный комплекс инстинктивных действий. Он связан с сохранением видовой жизни животного.
Большинство насекомых характеризуется высокой плодовитостью и не проявляет особой заботы об икре и потомстве. Самки одних видов беспорядочно рассеивают яйца (например, поденки, некоторые жуки), других – откладывают яйца вблизи источника пищи или непосредственно на пищу. Лишь часть икры и молоди, предоставленных самим себе, сохраняет жизнь. Огромное их количество включается в пищевые цепи для участия в поддержании экологического равновесия, что, несомненно, целесообразно. Подсчитано, сколько потомства дала бы за год всего лишь одна пара плодовых мушек при условии выживания всех родившихся особей. За это время размножившиеся особи двадцати пяти поколений образовали бы шар размером от Земли до Солнца.
И все же часть насекомых обладает способностью проявлять родительское поведение различного вида сложности. В него входит процесс создания жилищ для потомства, различные формы обеспечения молоди кормом и вскармливания, ухаживания за ней и защиты. Родительское поведение осуществляется самкой, брачной парой или группой родственных животных, как у общественных насекомых. Самки жуков-навозников, одиночных пчел, ос и других насекомых откладывают яйца в специальное укрытие или вырытое гнездо, снабжая их запасом пищи. При этом осам необходимо обеспечить потомство и норкой и кормом в виде парализованных или убитых насекомых. В дальнейшем уходе личинки не нуждаются, превращаясь в ос без родительской помощи. А осы-бембексы не только постоянно носят личинкам мух до окончания их развития, но ночью и в дождливую погоду находятся со своим потомством в гнезде. Самки уховерток, некоторых сверчков, клопов-щитников тоже остаются на некоторое время с яйцами или молодыми личинками, охраняя их. У общественных же насекомых – равнокрылых (термитов) и жалящих перепончатокрылых (муравьи, пчелы, осы) потомство живет в гнезде с матерью и выращивает следующие поколения особей. Для этого, например муравьи, должны построить сложное жилище с многофункциональными детскими комнатами, кормить своих детенышей изо рта и окружать их попечением в течение многих недель. Рассмотрим некоторые примеры.
Кладка к объектам питания
Большинство членистоногих, в том числе насекомые, не обременены активной заботой о подрастающей молоди. И все же благодаря инстинктивному родительскому поведению они не бросают потомство на произвол судьбы. Самки многих видов насекомых откладывают яйца на готовый питательный субстрат. Это те места, где вылупившиеся из них личинки сразу же находят для себя корм, соответствующий их виду. Так, бабочка-капустница откладывает яички на листьях крестоцветных, мясная муха – на падали. А насекомые, личинки которых питаются гниющими растительными веществами, разыскивают именно их для целенаправленного осуществления кладки. Есть насекомые, личинки которых до своего полного развития проводят жизнь в воде, как некоторые из видов комаров. Тогда яйца откладываются прямо в воду или прикрепляются к водным растениям.
Божья коровка оставляет кладку в колонии тлей, которыми питается не только она сама, но и ее личинки. Золотоглазка также откладывает яички среди колонии тлей, но делает это особо хитрым способом. Генетическая программа предусматривает четко воспроизводимый из поколения в поколение процесс прикрепления яиц к ниточке-ножке, чтобы тля их не затоптала. Вначале золотоглазка выпускает из брюшка капельку специально подготовленного организмом клея и ловко прижимает его к листу. Затем она поднимает брюшко на заданную высоту в 1,5 см, и капелька, вытянувшись в ниточку, застывает. А на ее вершину приклеивается яичко. После окончания работы целый лес яичек на ниточках качается на листе среди колонии тли. Несмотря на кажущуюся простоту, такое родительское поведение амфибий представляет собой сложнейший комплекс целенаправленных действий. Все они тщательно подогнаны друг к другу и служат для решения важной цели – обеспечить нормальное развитие потомства, полноценное пополнение популяции и сохранение вида.
Специальная заготовка корма
Иногда формой заботы о потомстве является специальная заготовка корма для будущих личинок. Самки откладывают яйца в предварительно подготовленный ими субстрат, который предназначен и для их питания и проживания. Примером может служить инстинктивное поведение жуков-навозников, запасающих корм для молоди в специально выкопанных норах. Жуки-скарабеи сооружают в своей подземной камере из навоза груши специальной формы, в которые затем откладывают яички. Для изготовления груши выбирается навоз определенной мягкости. Вначале из него скатывается шар, а потом к нему пристраивается шейка, куда прячется яичко. Такое родительское поведение инстинктивно «разумно» – ведь если бы личинка была помещена в центр шара, она задохнулась бы без воздуха. Питаясь навозом, личинка постепенно выедает грушу изнутри, не трогая при этом стенок. Если все же в стенке образуется дыра, личинка ее тотчас заделывает, чтобы предотвратить поток опасного для нее свежего воздуха и исключить высыхание навоза. Несомненно, молодая особь неосознанно заботится о своем здоровье и сохранении пригодности пищи. Всеми ее действиями управляет наследственная программа поведения. Эта же программа помогает личинке занимать освобождающееся при питании место отходами, укрепляя грушу таким образом, что ее с первого раза не разобьешь камнем. И когда, пройдя все стадии развития, из груши готовится выбраться маленький слабый жучок скарабей, он дожидается дождя, чтобы влага размягчила прочные стенки его убежища.
А вот как «работает» наследственная родительская программа у представителей перепончатокрылых – одиночных ос. Для будущих личинок они, во первых, делают гнезда, различающиеся по форме, размерам и способам изготовления благодаря «типовым проектам», соответствующим определенному виду насекомого. Во-вторых, родительница помещает туда «консервы» для потомства. Ими служат насекомые, зачастую парализованные точным уколом в определенные нервные центры. Причем для каждого вида ос «законсервированный» корм является строго определенным. Это жуки-златки, долгоносики, сверчки, кузнечики, гусеницы, некоторые пчелы и даже пауки. В-третьих, следуя наследственной программе, оса сносит яичко в это гнездо с достаточным количеством корма. В-четвертых, она тщательно заделывает вход и улетает создавать новое гнездо. Дальнейшие действия матери можно проследить на примере роющей осы. К моменту появления первой личинки она возвращается к этой норке и при отсутствии корма, спешит его пополнить новой добычей-гусеницей. Осы могут обслуживать до пяти норок одновременно, не оставляя личинок голодными. Для проверки надежности инстинктивной заботы о потомстве, исследователи вынимали гусениц перед утренним облетом осой своих норок. Увидев, что корм отсутствует, она тотчас отправлялась за добычей. А когда, наоборот, в норку добавляли еду, оса прекращала пищедобывательную активность. Регулировать таким способом поведение ос удавалось лишь в период их утренних визитов к норке. Эти действия, на первый взгляд такие осмысленные, на самом деле являются стереотипной цепью поведенческих актов и четко соответствуют наследственной программе. Но это совершенно не умаляет степени сложности и целесообразности инстинктивного родительского поведения. В нем максимально и разносторонне учтены все моменты жизни особи.
Кровососущие мамы
Для развития всех или части яиц самкам комаров, мух, слепней, оводов в период размножения зачастую необходима кровь животных. Так, у оплодотворенных самок малярийного комара пробуждается инстинкт кровососания. Они способны определить местонахождение крупных скоплений теплокровных животных и человека на расстоянии до 3 км. За один акт сосания самка комара поглощает количество крови, которое превышает ее первоначальную массу в два раза. Самка же слепня гораздо больше – до 200 мг крови. Это столько, сколько выпивают самки 70 комаров или 4 тыс. мокрецов, совсем миниатюрных комаров.
Кровососущие насекомые способны создавать удивительный комплекс химических веществ для специальных инъекций. Во-первых, в тело жертвы вводятся анестезирующие вещества, как при хирургической операции. Благодаря этому боль от укола быстро пропадает и появляется снова лишь после того, как насекомое улетело. Во-вторых, туда впрыскивается вещество нитрофорин. Он образует с кровью окись азота, которая активирует воспаление и приток крови к хоботку. В-третьих, в ранку вводятся химические вещества, которые препятствуют свертыванию крови, что также увеличивает скорость ее всасывания. Вот какими удивительно целесообразными способностями «физиологов», «анестезиологов», «химиков-технологов» и других специалистов наделены кровососущие насекомые-самки. Все эти «профессии» им достались по наследству, чтобы дать жизнь своему будущему потомству.
Исследования показывают, что репродуктивные функции кровососущих насекомых не поставлены в полную зависимость от наличия животных, обеспечивающих их кровью. Например, комары могут плодиться и бескровно. Из собранных куколок пискунов вывели самок и разделили их на три группы. Одни пили лишь воду, другие – сахарный сироп, а третьим предоставили возможность находиться в обществе теплокровных животных. Оказалось, что жизнеспособные яйца отложили представительницы всех трех групп, включая пьющих только воду. Однако те самки, которые потребляли кровь, принесли вдвое больше яичек.
Защитная ограда из ворсинок хвоста
Удивительное родительское поведение дано южноамериканской бабочке – полисадовой моли. Она сама не защищает кладку своих яиц, но строит с этой целью специальную ограду. Забор состоит примерно из 3 тыс. «колышков» с заостренными концами, чтобы ни одно насекомое не преодолело ограду и не полакомилось яйцами. «Строительным материалом» служат ворсинки из хвоста моли, вытаскивая, она сажает их на специально выделяемый клей. Еще более удивительное инстинктивное поведение проявляют гусеницы этой моли. Появившись на свет, они сразу же начинают двигаться к ограде. Чтобы ее преодолеть, гусеницы плетут шелковые нити и укладывают на острый верх ограды. Шаг за шагом, по мере изготовления шелковой дорожки, они переползают через забор. При этом малыши могут инстинктивно оценивать сложившуюся ситуацию. Если гусеница, оказавшись на самом верху ограды, устанавливает, что в этом месте отсутствует острие, так как оно уже закрыто мягкой подушкой, она спокойно движется по ней, не плетя собственную нить. Исследования показали, что программа управления физиологическими возможностями и поведением гусениц позволяет им плести шелковую дорожку только один раз. Если их посадить внутрь огороженного участка, после того как они оттуда выбрались, то вновь сплести спасительную нить гусеницы не смогут.
Уход за малышами
Замечательный пример активной заботы о своей кладке демонстрирует самка уховертки некоторых видов. Отложив в начале осени яйца в специально подготовленную норку, она остается там зимовать, охраняя свою кладку. Заботливая мать защищает будущее потомство не только от внешних врагов. Ведь иногда полакомиться яйцами не прочь самец или другие самки. Располагается самка в гнезде таким образом, чтобы прикрыть отложенную кучку яиц головой и передними ножками. Интересно, что даже после того, как вылупятся личинки, внешне похожие на родителей, самка остается еще некоторое время со своими малышами.
Родительское поведение уховертки другого вида имеет свои специфические особенности. Самка начинает откладывать яйца, когда в них находятся личинки, уже готовые к тому, чтобы вылупиться. Малыши не могут сами прорвать яйцевую оболочку, чтобы выйти из яйца. Тогда мать после снесения яйца поворачивается к нему головой и с помощью челюстей удаляет оболочку. Освободив личинку, она облизывает ее до тех пор, пока та не распрямится и не начнет двигаться. После этого самка откладывает новое яичко и оказывает помощь следующей личинке. Так продолжается 8–9 ч, но эти функции самки не кончаются. Несколько дней она продолжает ухаживать за малоподвижными малышами, которые держатся около матери, тесно прижавшись друг к другу. Самка охраняет их, время от времени облизывает и, возможно, кормит.
Обеспечение молоди питанием
Некоторые жуки, например короеды-древесинники, успешно развиваются в толще древесины. А чем питаются их личинки? Оказывается, многие насекомые-родители, чтобы обеспечить питание личинок используют симбиотические грибы определенных видов. Самки, а иногда и самцы, выгрызая в древесине галерею для своего потомства, дают начало грибнице. «Грибные сады» покрывают стенки ходов и являются питанием для молоди. Что самое удивительное, родители для перенесения спор грибов на новое место имеют специальные карманы-выемки в основании ног и других местах. Когда жуки покидают прежний материнский ход, их карманы набиваются спорами грибов, полезных для их потомства. Это один из примеров симбиотических отношений между насекомым и грибами с тесно переплетенными жизненными циклами. Жуки расселяют эти грибы в своих ходах и временных жилищах, создавая наиболее благоприятные условия для его развития. Взамен грибы отдают часть себя в пищу личинкам. Образование таких взаимовыгодных союзов для нормальной жизнедеятельности организмов встречается в мире живого довольно часто. Такие целенаправленные действия и заранее подготовленные возможности организма представителей этих симбиотических видов осуществляются благодаря взаимоувязанности их генетических программ.
Представители некоторых видов древоядных жуков кормят своих беспомощных личинок кашицей из древесины, предварительно измельчив ее и обработав выделениями специальных желез. А, например, у мух некоторых видов наблюдается не только живорождение личинок, но и вскармливание их выделениями специальных желез. Это происходит, когда подросшая личинка покинет тело матери. Но обычно не взрослые мухи кормят своих детей, а, наоборот, именно личинки способны запасать все питательные вещества, необходимые для своей жизни во взрослой фазе. Поэтому одни взрослые двукрылые не питаются вообще, а у других есть потребность только в воде, нектаре и растительном соке.
Забота о потомстве самки и самца
У большинства представителей насекомых о потомстве заботятся исключительно самки. Но существуют и исключения. Так, генетической программой совместного родительского поведения объединены усилия самок и самцов пластинчатоусых жуков-навозников. Они вместе скатывают специальную грушу из навоза, обеспечивая жильем и кормом свое будущее потомство. А самец и самка лунного копра после этого живут в пещерке, где содержатся груши с развивающимися малышами. Они верно охраняют свое потомство до появления молодых жучков.
Довольно своеобразным и сложным является совместное родительское поведение кравчиков, тоже относящихся к семейству пластинчатоусых жуков. Весной самец и самка роют в земле глубокие норки, и в ячейки по их сторонам самка откладывает по одному яичку. Далее ячейка плотно забивается зелеными частями растений, заготовленных жуками с помощью своих челюстей. После этого норки закапываются, и в спрессованной зеленой массе происходит процесс брожения. Образуемый силос служит прекрасной пищей для быстро растущих личинок.
Существует интересный способ охраны потомства у гигантских водяных клопов некоторых видов. Самки откладывают на спину самца яйца, приклеивая их специально вырабатываемым для этого веществом. Затем самки покидают воду и улетают, а самцы остаются, пока из яиц не вылупятся малыши. «Вынашивать яйца» помогает самке и клоп краевик-листовик, вся поверхность тела которого покрыта длинными шипами. На его спинную поверхность самка откладывает яйца, застревающие между этими шипами. Клоп-отец носит их на себе до появления личинок.
Подготовка самцом яда для защиты потомства
Совсем удивительным способом заботы о своем потомстве наделен самец бабочки-моли некоторых видов. Согласно генетической программе его организм готовится к этому заранее. Еще в стадии гусеницы эти самцы предпочитают использовать для питания стручки некоторых бобов, содержащих сильный яд. На гусеницу он воздействия не оказывает, а проявляется лишь в виде сильного запаха уже у взрослой моли. И тогда самки предпочитают самцов с наиболее сильным запахом. Почему? Оказывается, самец покрывает отложенные яйца небольшим количеством безвредного для них яда. В результате хищники теряют к ним интерес. Причины своего пристрастия к пахучему самцу сама бабочка не знает, но врожденный репродуктивный механизм вынуждает ее «мудро» выбирать партнера по определенному запаху яда. Самцы других видов бабочек накапливают яд для этих целей иначе. Его выделяют растения, спасаясь от своих вредителей-насекомых. Эта бабочка не приносит вреда растениям, и такой яд ей не опасен. Но, появившись в нужном количестве в организме самца, он послужит во благо его потомства. Самки, благодаря целесообразному репродуктивному инстинкту, предпочтут наиболее «ароматных», а значит, более «ядовитых» и полезных для потомства самцов и проигнорируют плохо подготовленных.
"Переговоры" родителей с личинками
Интересный пример родительского инстинктивного поведения демонстрируют сахарные жуки, близкие по строению к рогачам. Самцы и самки выкармливают беспомощных личинок пережеванной ими древесиной. Она смачивается слюной и проходит ферментацию при участи и особых грибков. Родители ухаживают за личинками, охраняют куколок и появившихся на свет юных жучков, пока те окончательно не окрепнут. Что в их поведении самое удивительное – личинки и родители все время переговариваются, издавая определенные чирикающие звуки. Чтобы друг друга «понимать», частота звуковых колебаний, издаваемых личинками и жуками одного вида, почти одинакова, несмотря на то, что они имеют резкие различия в строении звукового аппарата.
Все это лишь отдельные примеры из множества феноменов репродуктивного поведения, которыми изобилует мир насекомых.
|
