Комахи процвітаюча група наземних організмів

30.07.2015

Комахи – процвітаюча група наземних організмів

В. Р. Шиленков

Клас комах належить до типу членистоногих, де разом з многоножками вони утворюють підтип трахейнодышащих. Від близьких груп членистоногих вони відрізняються наступною комбінацією ознак: тіло поділене на голову, груди і черевце, є три пари ходильні ніг, у більшості видів розвинені крила.

Науці на даний момент відомо близько 1 мільйона видів комах, причому щорічно описується від 3 до 10 тисяч нових видів. Таким чином, комахи – найбільша група організмів із мешкають нині на Землі. Їх більше, ніж інших тварин і рослин разом узятих. Передбачуване число видів комах ще значніше. За різними оцінками, вона складає від 3 до 30 мільйонів видів. Энтомологам-систематикам належить величезна робота по опису і класифікації цього приголомшливого різноманіття. Більшість відкриттів відбувається в маловивчених і найбільш багатих комахами тропічних районах, однак і в Сибіру достатньо «білих плям», і список сибірських видів комах щорічно поповнюється.

Причин величезного видової різноманітності комах кілька. Насамперед, це типово наземні організми, чудово пристосовані до умов суші. Вся організація комах пов’язана з захистом від висихання і економією вологи. Эпикутикула, тонка воскоподобная плівка на поверхні покривів, перешкоджає випаровуванню води. Трахейное дихання в сенсі економії вологи більш ефективно, ніж легеневе, оскільки дихальні отвори (дихальця) дуже невеликі за розмірами і здатні закриватися. Видільна система, представлена мальпігієві судинами, виробляє кристали сечової кислоти, що зв’язують невелику кількість води. В задній кишці комах є особливі ректальні залози, які відсмоктують воду із формуються екскрементів і повертають її в порожнину тіла. Яйця багатьох комах теж добре захищені від втрати вологи. Таким чином, комахи чудово справляються з однією з головних проблем існування в наземному середовищі – захистом від висихання.

Предки комах вже були наземними організмами, ось чому серед них немає мешканців морів і океанів. Частина комах пов’язана з прісними водоймами, де розвиваються їх личинки (бабки, поденки, веснянки, ручейники, деякі жуки і двокрилі), проте вважається, що ця зв’язок з водним середовищем вторинна. Становлення класу сталося близько 350 мільйонів років тому – в девонском періоді. Еволюція комах проходила бурхливо, і вже в наступному, кам’яновугільному періоді, сформувалися всі сучасні загони комах.

Еволюція комах тісно пов’язана з еволюцією рослин. Освоєння суші йшло паралельно з розселенням рослин від приводних ділянок на більш піднесені – плакорних. У крейдовому періоді з появою квіткових покритонасінних рослин між ними і комахами сформувалися тісні зв’язки. Більшість сучасних квіткових рослин запилюється комахами. З іншого боку, саме квіткові є основними кормовими об’єктами комах-фітофагів. Становлення та диференціація окремих груп комах, ймовірно, відбувалися при переході від проживання в грунті і підстилці до проживання у вищому ярусі – на рослинності. З цим пов’язана і поява польоту.

Серед усіх безхребетних тільки комахи мають крила і освоїли повітряне середовище. Політ – ефективне і економічне засіб пересування. На 78 метрів польоту бджола витрачає стільки ж енергії, як на 3 метри «пішки». Здатність комах до розселенню вражає. Особливо добре відомі міграції перелітної сарани, описані ще в Біблії. Сарана легко перетинає Середземне море, а з кораблів спостерігали зграї летить сарани за тисячу кілометрів від берега. В лабораторії сарана показувала чудеса витривалості, і літала без посадок протягом 6 діб, обертаючи легку карусель, до якої була прив’язана ниткою.

Мабуть, найбільш відома американська мігруюча метелик монарх, яка здійснює регулярні перельоти з США до Мексики, де зимує, а потім знову повертається на батьківщину для розмноження. Окремі екземпляри монархів, підхоплені повітряними течіями, припиняли Атлантичний океан, їх знаходили на узбережжі Англії та Франції.

Активне або пасивне розселення за допомогою крил допомагає комахам освоювати нові території. Крила є потужним фактором видоутворення, оскільки сприяють виникненню ізольованих популяцій, наприклад, на островах, які дуже швидко відокремлюються в самостійні види.

Варто сказати і про швидкість польоту комах. Найкращими літунами вважаються метелики-бражники, які мають загостреними крилами, обтічним тілом і потужної крилової мускулатурою. Бражники здатні летіти зі швидкістю 50 кілометрів на годину на великі відстані. Якщо зіставити швидкість польоту і розміри тіла комахи, то така відносна швидкість буде в 5 разів більше, ніж у сучасного реактивного літака. Бражники здатні зависати в повітрі, і подібно колібрі висмоктують довгим хоботком нектар з квітів, не сідаючи на них. Під час польоту споживання кисню у метеликів зростає в 150 разів порівняно зі станом спокою. Але все ж рекордсменами серед літаючих комах є великі бабки, які в момент переслідування видобутку роблять кидки зі швидкістю 100 кілометрів на годину.

Одна з причин видової різноманітності комах – їх дрібні розміри. Порівняно з великими організмами вони мають цілий ряд переваг, таких як освоєння нових середовищ існування, економія енергії і харчових ресурсів для свого розвитку. Більшість комах і особливо їх личинки ведуть потайний спосіб життя. Дрібні розміри роблять можливим активне використання природних порожнин в ґрунті, підстилці, під корою, в гниючих субстратах, а також перехід до проживання в тканинах живих рослин і до паразитизму. Освоєння нових екологічних ніш веде до бурхливого видообразованию.

Найбільш поширені розміри комах – від 3 до 20 мм. Самі дрібні, такі як жуки-перокрылки, не перевищують 0,2 мм, що ненабагато більше інфузорії-туфельки. Гіганти світу комах живуть у тропіках. Найдовшим вважається індонезійська паличник, досягає 38 см, але тіло його не товщі пальця. Рекорд серед метеликів належить бразильській совку-агрипини, яка у розмаху крил досягає 30 див. Ця нічна метелик має скромною сіро-білим забарвленням. Чудово забарвлені метелики-птицекрылки, що живуть на островах Тихого океану і південно-східної Азії. Вони по праву вважаються найбільшими денними метеликами, досягаючи в розмаху крил до 20-25 см. Одними з найбільш великих жуків вважаються африканські бронзовкі-голиафы, розміром з кулак. Не поступаються їм південноамериканські жуки-дупляки: нептун, геркулес і слон. Назви говорять самі за себе. Жук-слон вважається найважчим з нині живих комах. Він важить більше 100 р. Проте найбільшим комахам, коли-небудь жили на Землі, вважається викопна бабка з кам’яновугільного періоду, яка в розмаху крил сягає 1 метра, а розміри тіла доходили до 60 див.

У Росії найбільше комаха живе на Далекому Сході — це реліктовий вусань. Окремі самці цього жука досягають 11 см разом з значними щелепами. Їх м’ясисті білі личинки живуть у столах мертвих фільмів та інших листяних порід, тому вирубка лісів призводить до їх знищення. Реліктовий вусань у природі рідкісний і охороняється державою.

До великих комах в Прибайкалля відносяться метелики-вітрильники, деякі павлиноглазки і коконопряды, жуки-жужелиці з роду брызгун, плавунці, деякі вусачі (чорний ялицевий, осиковий скрипун та ін.), травневий хрущ, велика соснова златка, бабки-коромисла, коники, кобилка тріскачка ширококрылая. Часто саме великі і красиві комахи виявляються включеними в Червоні книжки, але не завжди це виправдано.

Дрібні розміри комах зумовлені двома головними причинами. По-перше, їх тіло укладено в зовнішній хітиновий покрив, маса якого повинна збільшуватися із зростанням лінійних розмірів. М’язи, що приводять тіло в рух, укладені в трубчасті кінцівки, що обмежують межі збільшення м’язової маси. Великі комахи незграбні і повільні, вони стають легкою здобиччю хижаків. Сре ді членистоногих великих розмірів досягають лише морські ракоподібні (краби, омари, лангусти), які зберігають «легкість рухів» завдяки выталкивающему дії води. По-друге, трахейная система комах, що складається з тонких повітроносних трубок, повністю бере на себе забезпечення тканин киснем. Трахеоли, кінцеві розгалуження трахей, в діаметрі не перевищують 1 мкм. Зрозуміло, що дифузія кисню через такі тоненькі трубочки утруднена. Чим крупніше комаха, тим довше його трахеї і довше шлях кисню до тканин. Згідно простому фізичній закону інтенсивність дифузії газів зростає із збільшенням температури. Це одна з причин, чому найбільш великі комахи живуть у тропіках.

Зовнішній скелет комах служить не тільки для прикріплення м’язів та захисту внутрішніх органів. Він виконує рецепторні функції, оскільки на відміну від скелета хребетних безпосередньо контактує із зовнішнім середовищем. Величезна різноманітність сенсилл, що складають органи чуття комах, є похідним простий шкірної структури – волоска або щетинки. Забарвлення і скульптура покривів комах нескінченно різноманітні. Загалом, еволюція комах в значній мірі йде за рахунок їх зовнішнього скелета. Цим, певною мірою, можна пояснити виключне видове різноманіття комах і їх легку пристосовність до умов середовища.

Наявність хітинового зовнішнього скелета комах призводить до того, що їх зростання супроводжується линьками. Крім того, личинки відрізняються, іноді дуже сильно, за будовою від дорослих особин (імаго). Тому перехід з личинкової стадії у имагинальную пов’язаний з істотними перебудовами, які називаються перетворенням або метаморфозом. У комах з неповним перетворенням личинки схожі на дорослих, але мають зачатки крил і недорозвинені статеві придатки. Такі личинки зазвичай живуть спільно з імаго і живляться тією ж їжею. У комах з повним перетворенням личинки різноманітні за будовою, різко відрізняються від імаго і ведуть переважно прихований спосіб життя, харчуючись іншою їжею, ніж доросла стадія. Освоєння нових екологічних ніш і поділ «обов’язків» личинок та імаго у комах з повним перетворенням сприяли еволюційного прогресу цієї групи. Недарма до комах з повним перетворенням належать понад 70% нині живучих видів.

Отже, комахи чудово пристосовані до наземних умов і дуже повно освоїли поверхню суші. Вони поширені від тропіків до полярних тундр, від глибоких печер до межі вічних снігів у горах. Комахи опанували прісні водойми і повітряний океан. В екосистемах вони мешкають у всіх ярусах від грунту до крон дерев.

По чисельності та біомасі комахи займають у природі дуже помітне місце. В ландшафтах, сприятливих для їх існування, їх біомаса становить 100-300 кг на гектар. Для порівняння, на той же гектар птахів припадає 300-500 м, а великих травоїдних ссавців від 1 до 10 кг. Якщо взяти середній вагу комахи за 10 мг, то на кожного жителя Землі припадає по 300 кг комах.

Висока чисельність комах пояснюється їх великою плодючістю і досконалим набором пристосувань для існування в найрізноманітніших умовах. Практично всі речовини органічного походження використовуються комахами у їжу. Тому комахи, як один з найсуттєвіших компонентів у наземних екосистемах виконують величезну роль у переносі речовини і енергії, утилізують практично всі речовини, що поставляються рослинами і тваринами і самі є їжею дуже багатьох хребетних і безхребетним тваринам. Величезна їхня роль у почвообразовательном процесі.

Практичне значення комах важко переоцінити. Щорічно 1/5 частина врожаю планети йде на прокорм армії шкідників. Сотні тисяч гектарів лісів знищуються такими шкідниками, як сибірський і непарний шовкопряди, будівельну деревину псують короїди, вусачі, златки. Різні кровососи переносять смертельно небезпечні захворювання і докучають людям і тваринам своїми укусами.

Проте корисна роль комах теж величезна. Ми не можемо отримувати врожаї багатьох культур без запилювачів. Величезна армія хижаків і паразитів стримує розмноження комах-шкідників і біологічний метод боротьби з їх використанням обіцяє великі перспективи. Людина отримує від комах мед, віск, шовк, лаки, барвники, багато цінні ліки. Нарешті, не треба забувати про естетичної ролі комах, що прикрашають природу. Засушеними метеликами стало модно прикрашати оселі, але ще приємніше бачити ці створення, пурхають на волі.

Короткий опис статті: комахи з повним перетворенням

Джерело: Комахи – процвітаюча група наземних організмів

Також ви можете прочитати