О. В. Ларина
Удивительные насекомые

Насекомые помогают ученым

Исследователи-палеоэнтомологи загорелись идеей воссоздать в современном мире древних насекомых. Ведь по данным науки, несколько тысячелетий назад насекомые были во много раз крупнее своих потомков. Например, размах крыльев стрекозы мог достигать 70 см! Существовала гипотеза, объясняющая такую разницу в размерах между древними и современными насекомыми. Ученые предположили, что во всем виноват… кислород. Когда-то давно, много тысяч лет назад, концентрация кислорода в воздухе была значительно выше.

Американские ученые из Университета штата Аризона под руководством Джона ван ден Брукса решили проверить эту гипотезу экспериментальным путем.

Ученые поставили перед собой задачу определить, как количество кислорода влияет на эволюцию и физиологические особенности различных видов. При изучении окаменелостей, обнаруженных в палеонтологических раскопках, Джон ван ден Брукс столкнулся с очевидной трудностью: как определить, что происходило в древности, если мы точно не знаем, как обстоит дело сейчас?

Сначала ученый намеревался провести эксперимент на крокодилах, как одних из самых древних животных. К сожалению, для взросления этим созданиям нужно 17 лет. Поэтому исследователь обратил внимание на насекомых, жизненный цикл которых значительно короче. Его группа начала выращивать в лаборатории стрекоз, тараканов, кузнечиков.

Участниками первых экспериментов стали жуки и плодовые мушки. Плодовые мушки в среде с высоким содержанием кислорода значительно увеличились в размерах. Успех опыта окрылил ученых, и они продолжили эксперименты.

Сложнее всего было со стрекозами, ведь эти красивые насекомые – хищники, и им необходима охота. Удалось вырастить только 75 особей, по 25 в каждой из трех групп. Группы подразделялись по концентрации кислорода. Самое высокое количество этого газа в воздухе из известных показателей – 31 %, современный уровень – 21 % и, наконец, самый низкий из известных показателей – 12 %. При наиболее высоком содержании кислорода стрекозы выросли на 15 % крупнее, чем в обычных условиях. При низких содержаниях кислорода насекомые уменьшились на 20 %. Даже руководствуясь этими цифрами, можно делать предположение об изменениях кислородного состава на нашей планете.

С тараканами, гораздо менее прихотливыми созданиями, удалось поработать в семи группах: от 12 % до 40 % содержания кислорода.

Почти все группы «подопытных» в атмосфере, перенасыщенной кислородом, росли значительно быстрее. При более низком уровне кислорода у большинства видов (10 из 12) отмечалось уменьшение размеров. Это также соответствовало первоначальным предположениям.

Однако тараканы удивили ученых. При наиболее высокой концентрации кислорода они росли в два раза медленнее. Почему? Исследователи параллельно занялись и этим вопросом. Трахейные трубки «экспериментальных» тараканов, используемые для дыхания, значительно меньше. То есть, по сути, насекомые приспособились и поглощают практически такое же количество кислорода, как и в современном мире. А при сниженной концентрации кислорода их трахейные трубки значительно увеличиваются.

Впрочем, кислород все же оказал влияние на физиологическое развитие тараканов. При высоком содержании кислорода они более активно размножались. Эти результаты были получены в 2010 году.

Работы ученых продолжаются. Исследователи намерены тщательно изучить «ископаемых» тараканов, например тех, которые сохранились в янтаре. Они уверены: это может привести к получению новой информации об эволюции на планете. Ведь в зависимости от толщины трахей у тараканов прошлого можно определить количество кислорода в окружающей среде тысячелетия назад.

Джон ван ден Брукс обнаружил в янтаре насекомых, у которых сохранились трахеи, и смог их измерить. В настоящее время он занимается исследованием поведения насекомых в среде, богатой кислородом. Для этих целей используются высокоскоростные камеры наблюдения, точнейшие электронные весы и другие технические новинки.

Защитим тех, кто слабее нас!

К сожалению, в процессе развития энтомологии пострадали очень многие виды безвредных и полезных насекомых. Происходило это в результате непродуманной хозяйственной деятельности человека, попыток избавиться от сельскохозяйственных вредителей с помощью недостаточно исследованных химических средств и по многим другим причинам.

Степной толстун (Bradyporus multituberculatus)

Степная дыбка (Saga pedo Pall.)

Ученых тревожит уменьшение численности обитателей юга и средней полосы России – бескрылых кузнечиков. Два их вида – степной толстун (лат. Bradyporus multituberculatus) и степная дыбка (лат. Saga pedo Pall.) – постепенно исчезают с лица Земли. Эти создания совершенно безвредны. Они отличаются большими размерами и привлекают людей в качестве сувениров…

По той же причине сокращается численность жужелицы крымской (лат. Carabus (Procerus) scabrosus tauricus), которая истребляет виноградную улитку и приносит безусловную пользу виноградарству. Страдают от собственной красоты жуки-олени (лат. Lucanus cervus) и бабочки-парусники (лат. Papilionidae).

Жужелица крымская (Carabus (Procerus) scabrosus tauricus)

Жук-олень (Lucanus cervus)

Махаон (Papilio machaon)

Пчела настоящая (Apidae)

Самое печальное, что в настоящее время во всем мире наблюдается массовая гибель пчел. Только представьте, насколько катастрофическим может стать это явление для всего человечества! Ведь ценность этих насекомых для человека заключается и в способности давать мед, и в опылении цветов. Благодаря пчелам около 80 % различных растений в мире могут размножаться. А ведь это едва ли не третья часть рациона жителей нашей планеты. Ученые говорят, что исчезновение пчел может привести к серьезным последствиям, таким как острая нехватка фруктов и овощей, а также мясных и молочных продуктов. Исследователи определили предполагаемый спектр причин, которые привели к сложившейся ситуации, – применение пестицидов в сельском хозяйстве, неправильные методы пчеловодства, выращивание монокультур.

Глава 2
Зарождение энтомологии

Откуда берутся насекомые?

Наука о насекомых – энтомология – зародилась в глубокой древности. Эта интереснейшая наука на протяжении многих веков базировалась на наблюдениях, гипотезах и, конечно, на удивительных открытиях. Множество заблуждений, догм и мифов тормозили развитие энтомологии, и это было неизбежно – ведь далеко не сразу у ученых появились возможности для точных лабораторных исследований. Но, невзирая на все трудности, изучение насекомых постепенно продолжалось.

Интерес к наблюдению за насекомыми вполне оправдан: ведь они всегда рядом, от них невозможно скрыться. От насекомых люди испытывали множество неудобств, справиться с которыми в те далекие времена было практически невозможно. Кроме того, в самих насекомых есть что-то завораживающее. Их необычный внешний вид, способы питания и размножения, движения, звуки, которые они издают, – все это кажется таким загадочным и интересным, а иногда просто-таки зловещим.

О том, как опасны бывают насекомые и какой разрушительный вред связан с ними, люди знали с незапамятных времен. Ассирийские клинописные таблички и египетские папирусы донесли до нас сведения об опустошительных налетах саранчи. Нетрудно представить, какие страшные последствия испытывали на себе люди после подобных событий. Но нельзя также не признать, что люди издавна знали, как можно использовать насекомых для своей пользы. Например, в Древнем Китае весьма успешно разводили тутового шелкопряда. Также в древнекитайских источниках есть сведения о том, как бороться с насекомыми – вредителями насаждений. То есть уже в те далекие времена люди на практике стремились, во-первых, обезопасить себя от насекомых и, во-вторых, получить от них максимум пользы.

Поэтому неудивительно, что насекомые так или иначе привлекали внимание человека, ведь они интересны сами по себе благодаря своему строению и образу жизни и, кроме того, они постоянно окружают человека. Появлялось множество самых различных мнений и теорий, касающихся жизни этих существ. При этом одним из самых главных был вопрос – откуда берутся насекомые? Какие таинственные силы приводят к тому, что на Земле постоянно появляются полчища летающих, ползающих, жужжащих существ? Загадочных и непонятных, а оттого еще более интересных и завораживающих своей непохожестью на других обитателей нашей планеты. Даже и сейчас осталось немало загадок, связанных с миром насекомых. И это несмотря на то, что в распоряжении современных ученых есть множество методов и технических средств, которых не было и не могло быть в далекой древности. В те времена в основе всех открытий были исключительно наблюдения, сделанные людьми. Шло время, проходили года и столетия. Но мы и сейчас не можем не признавать заслуг ученых-натуралистов далекого прошлого – ведь именно благодаря им появилась и получила бурное развитие энтомология.

Наблюдения Аристотеля

Само название науки о насекомых появилось благодаря великому ученому – Аристотелю (IV век до н. э.), соединившему два греческих слова: энтомон – «насекомое» и логос – «наука».

Аристотель

Аристотель впервые предпринял попытку описать и систематизировать виды этих удивительных существ, которые встречаются человеку буквально на каждом шагу.

Ученый называл насекомыми существ, которые обладают насечками на теле – либо на брюшной стороне, либо как на брюшной, так и на спинной. Интересно, что это высказывание в дальнейшем стало основополагающим в науке. Этот признак на самом деле считается очень важным в описании насекомых. В дальнейшем ученые выявили множество других характеристик, на которые древний мыслитель не обратил внимания, что, однако, не умаляет его заслуг. Аристотель в первую очередь обращал внимание на очевидные признаки, то есть на те, которые были видны невоооруженным глазом. Так, он писал, что насекомые могут иметь «зубы» (по-видимому, великий грек имел в виду хитиновые выросты на челюстях). К группе насекомых Аристотель относил «низшие роды» многоногих, пауков, скорпионов и «червей».

Очень интересной была точка зрения Аристотеля на размножение насекомых. Он считал, что низшие твари (то есть насекомые) не могут откладывать яйца, словно птицы. В связи с этим вопрос появления насекомых на свет оставался открытым долгое время. Мифология предлагала свою версию: например, пчелы появлялись из внутренностей зарытого в землю быка. Но Аристотель не мог отрицать того, что видел сам, а именно: мухи появляются из гусениц. Как ни удивительно, но на вопрос о появлении насекомых Аристотель не смог найти ответа.

На самом деле сведения о том, что насекомые откладывают яйца, уже были в различных древних источниках. Например, древние египтяне в этом не сомневались, о чем свидетельствует так называемый «папирус Эберса» – научный трактат, созданный в XVI веке до н. э. (Эберс – немецкий ученый, который обнаружил и расшифровал этот древний источник). В «папирусе Эберса» шла речь о «яичках» насекомых, из чего можно сделать вывод о том, что древние египтяне были весьма наблюдательны и смогли найти ответ на этот чрезвычайно непростой вопрос.

В дальнейшем, спустя более трех столетий после смерти Аристотеля, другой великий ученый – Плиний Старший (I век н. э.), автор «Естественной истории», задумался о размножении насекомых. Он не отрицал, что мухи появляются из гусениц. Но как объяснить появление самих гусениц? Плиний выдвинул весьма интересное предположение: «Семена, из которых родятся черви, происходят из росы, осевшей на листья капусты и редьки и затвердевшей под действием солнца». Предположение ученого было весьма характерно для того времени. Иными словами, он утверждал, что насекомые появляются сами по себе, под действием каких-то внешних факторов.

Плиний Старший

Мнение Плиния Старшего тоже было ошибочным, и это привело к тому, что вопрос о размножении насекомых не имел ответа на протяжении еще многих веков. Парадоксально, но в обычной жизни появление насекомых из яиц было очевидным. Доказательством этого являлись, например, указы римского сената о сборе яиц саранчи. Кроме того, достаточно вспомнить шелководство, которое получило в Китае широкое развитие. Вывозить из страны шелкопрядов не разрешалось, но сам процесс шелковичного производства вовсе не был тайной.

Впрочем, по мере развития любой науки всегда оставались открытые вопросы, на которые люди долгое время не могли найти ответ, это вполне закономерно. Но, несмотря ни на что, совершались новые открытия, которые позволяли приоткрыть завесу тайны над многими сложными явлениями и процессами. Именно так, медленно, но верно, происходило развитие энтомологии.