Наружный хитиновый скелет оказался очень податлив к требованиям эволюции. Его поверхность может изменяться, не затрагивая внутреннего строения, его пропорции варьируются, образуя новые формы. Так, жующие челюсти ранних тараканоподобных насекомых у их потомков приняли вид сифонов и стилетов, пил, зубил и щупов, которые в развернутом виде бывают длиннее, чем все туловище. Ноги, удлинившись, превратились в катапульты, способные перебросить насекомое на расстояние в сто раз больше его собственной длины, или видоизменились в широкие весла, чтобы передвигаться в воде, или же образовали высокие, оканчивающиеся волосками растопыренные ходули, на которых можно бегать по водяной поверхности. У многих конечности снабжены специальными орудиями из того же хитина: карманами - для пыльцы, щетками - для протирания сложного глаза, шипами наподобие кошек - для карабканья, зазубринами, которые служат музыкальными инструментами.
Но в то же время наружный скелет представляет собой нераздвижимое узилище. Трилобиты в водах древних морей нашли выход в линьке. Так же решают эту проблему насекомые и сегодня. Способ сам по себе, конечно, расточительный, но делается это очень экономно. Под старым хитиновым покровом образуется новый, весь сморщенный, сдавленный. Между старым и новым покровами выделяется жидкость, которая растворяет хитин верхней оболочки, покуда от нее не остаются только самые жесткие склеротинированные части, соединенные тончайшей пленкой. Затем обогащенная хитином жидкость сквозь все еще проницаемую внутреннюю оболочку всасывается обратно в тело насекомого. Старая броня лопается, обычно по спине, и насекомое выбирается наружу. При этом его освобожденное тело раздается вширь и заполняет морщины и складки новой кожи. В кратчайший срок хитин твердеет и бронируется свежими отложениями склеротина.
Примитивные насекомые вроде щетинохвосток и ногохвосток почти не изменяют формы тела в процессе роста. Они просто, линяя, увеличиваются в размерах. Даже половозрелые особи продолжают линять. Так же происходит рост и у древнекрылых насекомых: тараканов, цикад, сверчков и стрекоз; их ранние формы мало чем отличаются от взрослых, они только бескрылые. Крылья появляются по завершении последней линьки, а мухи-красотки должны еще пройти две линьки одну за другой, прежде чем их крылья достигнут совершенства. Даже в тех случаях, когда насекомые этой группы в бескрылой стадии ведут совершенно иной образ жизни, формы их тела остаются почти неизменными. Так, личинки цикад, стрекочущих на деревьях, проводят свою жизнь под землей, высасывая сок из корней. А личиночные формы стрекоз охотятся, ползая по дну водоемов и хватая червей и другую мелкую живность длинными вытягивающимися челюстями. Но по виду в них легко можно угадать их будущий взрослый образ.
Другое дело - более развитые насекомые. Они подвергаются таким глубоким изменениям, что узнать, какому насекомому принадлежит личинка, можно, только проследив, кто из нее выведется. "Черви" превращаются в мух, гусеницы - в бабочек или жуков. У мясных "червей", опарышей, личинок жуков и гусениц только одна задача в жизни - есть. Ей полностью подчинено их тело. Поскольку в этой стадии они не размножаются, половых органов у них нет, а поскольку им не надо привлекать партнера, они лишены приспособлений для подачи сигналов, зрительных, обонятельных или звуковых, равно как и органов для восприятия таких сигналов. Так как их родители хорошо позаботились о том, чтобы, появившись на свет, они оказались окружены щедрыми запасами необходимой им пищи, не нужны им и крылья. Единственное их надежное орудие - челюсти. А за челюстями идет туловище, мало чем отличающееся от обыкновенного мешка. Для того чтобы этот мешок свободно раздувался, вмещая накапливающиеся ткани, его покрывает не тяжелая склеротинированная броня, а довольно тонкая и даже слегка растяжимая оболочка. Когда же она больше растянуться не способна, она лопается и скатывается с личинки, как нейлоновый чулок с ноги.
Не имея внешнего скелета, к которому могла бы крепиться мускулатура, и ничего жесткого в теле, чтобы работать как рычаг, личинки плохо двигаются. Они не могут совершать прыжков, ни больших ни малых, и даже бегают неважно, потому что ногами им служат короткие мягкие трубки, которых, впрочем, вполне хватает на то, чтобы перемещать эти "машины для еды" по мере поглощения пищевых запасов.
Отсутствие твердого покрова делает личинку легко уязвимой. Это не имеет значения для личинок мух и жуков, потому что свое вечное пиршество они вершат тайно, выгрызая сердцевину яблока или точа ходы в древесине и отгораживаясь при этом от мира как раз тем, что едят. А вот гусеницы, те пируют по большей части на просторе, и должны заботиться о собственной безопасности.
Среди них встречаются непревзойденные мастера камуфляжа. Например, гусеницы баб очки-пяденицы окрашены и расчерчены так, что похожи на сучок, и, когда они застывают, держась за ветку одним концом и вытянувшись точно под тем же углом, что и настоящие сучки, которые торчат рядом, отличить их просто невозможно. Гусеница махаона, правда, выделяется на зеленом листке, потому что у нее по зеленому фону разбросаны неправильные белые крапины, однако заметить ее трудно, так как она похожа на пятнышко птичьего помета. Если же маскировка не удалась, у большинства гусениц ecfb еще вторая линия обороны. Гусеница гарпии большой кормится листьями, вися вниз головой. Тело у нее такого же цвета, что и пища, но если ее потревожить, тряхнув ветку, гусеница перестает кормиться и, внезапно подняв голову, обращает к врагу малиновую физиономию. Одновременно из хвоста у нее выдвигаются два кроваво-красных выроста и выстреливают муравьиной кислотой. Другая южноамериканская гусеница еще того грознее. У нее по бокам головы по большому круглому пятну; приходя в возбуждение, она поднимает в воздух всю свою переднюю часть и раскачивает ею из стороны в сторону, удивительно напоминая рассерженную глазастую змею.
Некоторые гусеницы сделались несъедобными. Они либо покрыты жгучими волосками, либо же их ткани содержат какое-нибудь особенно едкое вещество. Этим существам, наоборот, выгодно быть очень заметными. Волосатые гусеницы носят "усы" и "бороду" самых ослепительных оттенков, невкусные щеголяют в нарядах контрастных цветов - красных, желтых, черных, фиолетовых. Все это - предостережение для случайного охотника, что, мол, обнаруженная дичь в пищу не годится. А есть гусеницы, которые на самом деле совершенно безобидны, но избрали для самозащиты такой замысловатый способ: они подражают раскраске своих ядовитых собратьев, и хищники их, как и тех, предпочитают обходить стороной.
Многие насекомые почти всю жизнь проводят в стадии личинок, только растут и накапливают в тканях питательные вещества. Личинки жуков могут до семи лет буравить древесину, извлекая питание из такого неудобоваримого продукта, как целлюлоза. Гусеницы жуют и жуют месяц за месяцем, поглощая свои любимые листья. Но рано или поздно все они достигают предельного роста и кончается предопределенный срок их личиночной жизни.
И тут совершается первая из двух потрясающих метаморфоз. Некоторые виды проходят ее тайно. У насекомых паутинные железы, выделяющие шелковую нить, имеют только личиночные формы. Они уже строили из нее общие гнезда, тянули нити, по которым перебирались с растения на растение или спускались вниз. Теперь же многие плетут из щелка укрытие, чтобы спрятаться от посторонних глаз. Гусеница шелкопряда обматывает себя беспорядочным мотком нитей, гусеница сатурнии мастерит кокон с серебристым металлическим блеском, плодовая моль строит изящную кружевную коробочку. А гусеницы дневных бабочек обычно никаких укрытий не делают. Просто плетут шелковую петельку и подвешивают себя к сучку.
Устроившись, гусеницы сразу же сбрасывают гусеничные одежды. Кожа у них лопается и скатывается прочь, обнажая твердое коричневое тело - куколку. Куколка неподвижна, словно каменная, единственное, что она может, - это слегка вилять заостренным кончиком. Сбоку в ее панцире ряд специальных отверстий-дыхалец, она дышит, но не питается и не испражняется. Жизнь в ней словно бы остановилась. Но внутри свершаются глубочайшие перемены. Все тело личинки распадается и как бы составляется заново.
Когда личинка только начинает развиваться в яйце, все клетки ее тела разделены на две группы. Одни через несколько часов перестают делиться, остаются неспециализированными и собраны в плотные группы. Другие участвуют в строительстве тела гусеницы. Но когда она вывелась и начала кормиться, деление клеток, составляющих ее тело, прекращается. Дальше они просто увеличиваются в размерах, растягиваются, и к тому времени, когда гусеница достигает предела своего роста, клетки у нее оказываются огромными, во много тысяч раз больше, чем вначале. Все это время другая часть клеток, собранная в крохотные пучки, покоится в бездействии. Теперь же внутри куколки пробивает их час. Гигантские клетки гусеницы умирают, а спящие в пучках начинают лихорадочно делиться, питаясь при этом продуктами распада отмерших клеток. Иными словами, насекомое как бы поедает само себя. И медленно выстраивает новое тело совершенно другой формы. Общие его контуры находят отражение во внешнем облике коричневой куколки, как контуры мумии угадываются под ее пеленами и даже в форме саркофага. Само название "куколка" (по-латыни pupa - "кукла") подразумевает, что в этой стадии насекомое словно бы спеленуто игрушечными свивальниками.
Выводится насекомое обычно под покровом темноты. Куколка дневной бабочки, висящая под сучком, начинает трястись. Со свободного конца ее показывается голова с двумя огромными глазами и прижатыми назад усиками. Выпрастовываются ноги, отчаянно цепляясь за воздух. С трудом, то и дело останавливаясь перевести дух, насекомое выбирается наружу. Появляется грудной отдел, на нем сверху примяты крылья, сморщенные, как ядро грецкого ореха. Еще рывок, и бабочка высвобождается целиком. Она повисает на опустевшей оболочке куколки, и все тельце ее сотрясается. Это она накачивает кровь в сеть жилок, пронизывающих мягкие мешки крыльев. Мешки медленно натягиваются. Неопределенный узор на их наружной стороне распяливается, проясняется. Бесформенные пятна оказываются сказочными разноцветными "глазами". За полчаса крылья расправляются полностью, стенки мешка смыкаются. Жилки внутри его еще мягкие, если повредить уголок крыла, из жилки покажется капелька жидкости - крови. Но постепенно кровь затягивается обратно в тело, а жилки твердеют, образуя жесткий каркас, придающий крылу прочность. Все это время крылья сложены, как два листа в книге. Теперь же, подсохнув и затвердев, они медленно распахиваются, и бабочка предстает перед миром во всем девственном совершенстве блистательных красок, готовая встретить рассвет своего первого дня.
Теперь насекомое может расходовать калории, которые так старательно копило, пока было личинкой. Для взрослой стадии кормление - забота неглавная. У поденок и некоторых молей вообще нет рта. Другие виды сосут нектар на своем недолгом веку, но только чтобы подкрепить силы и накопить строительный материал для образования яиц, а для собственного тела никому из них пища не требуется; их рост уже завершился. Теперь главная цель их жизни - найти себе пару.
Бабочки для этого выставляют на обозрение удивительные, замысловатые узоры своих крыльев. Это их опознавательные знаки, по ним особи узнают тех, с кем спаривание будет плодотворным. В отличие от гусениц у дневных бабочек превосходные сложные глаза, у самца они обычно еще больше, чем у самки, гак как поиски- это его дело. А поскольку бабочки воспринимают некоторые части спектра, невидимые для нашего зрения, узоры на их крыльях, как и на цветках, в действительности гораздо сложнее, чем видит наш слепой к ультрафиолетовым волнам глаз. Оттенки и линии образуются крохотными чешуйками, уложенными внахлестку, как черепица на крыше; цветовой эффект иногда дают пигменты, а иногда игра микроскопических структур, разлагающих цвета и отражающих только часть лучей. Если капнуть на пестрое крыло бабочки какой-нибудь летучей жидкостью, вся пестрота сразу исчезнет, так как жидкость закрывает физическую структуру поверхности, но стоит пятну испариться, и свет снова разлагается.
Великолепные крылья бабочек с длинными язычками и прозрачными оконцами, с прожилками и бахромками, испещренные пятнышками и точечками чистейших тонов, представляют собой самое сложное во всем мире насекомых средство визуального призыва. Другие насекомые обращаются к другим органам восприятия и тоже подают таким образом сложные призывные сигналы. Цикады, сверчки и кузнечики полагаются на звук. Большинство насекомых вообще глухи, так что этим видам потребовалось обзавестись не только "голосами", но и "ушами". У цикад круглые барабанные перепонки по обе стороны груди. Кузнечики слышат ногами. У них на передней паре бедер есть по две прорези, ведущие в глубокие карманы, их общая стенка представляет собой мембрану, которая служит своего рода барабанной перепонкой. От того, под каким углом звук падает на прорези, зависит сила воздействия на мембрану, и кузнечик может, размахивая ногами в воздухе, определять, откуда к нему доносится призыв.
Некоторые кузнечики издают свои стрекочущие трели тем, что пилят зазубренной стороной задней ноги по выступающей жесткой прожилке крыла. Однако цикады, самые громкие среди насекомых-"певцов", располагают для этого гораздо более хитроумным устройством. У них в брюшке по бокам есть пустые камеры. Донышки этих камер жесткие, и, прогибаясь, они издают щелчок, как жестяная консервная крышка. А изнутри к ним прикреплена специальная мышца, которая способна втягивать и отпускать эти донца до 600 раз в секунду. Производимый таким образом звук еще значительно усиливается благодаря тому, что в брюшке позади вибрирующих перепонок имеются пустоты и два больших жестких квадрата на брюшной стенке работают как резонаторы. Сверху на них надвигаются края грудного отдела, и насекомое может сжимать их или раздвигать, регулируя силу звука. Каждый вид стрекочет на свой особый лад. У одних звук такой, будто пила нашла на гвоздь, у других - словно нож визжит на точильном кругу или жир капает на раскаленную сковородку. Призывы эти звучат так громко, что отдельное насекомое мы можем услышать на расстоянии в полкилометра, а от хорового стрекота звенит и гудит целый лес.
Отнюдь не все подробности этих пронзительных песен доступны нашему слуху. Если пауза между звуками длится меньше десятой доли секунды, мы ее не улавливаем. А цикады слышат перерывы в звучании даже в сотую долю секунды! Цикада варьирует частоту своего стрекота, скажем, от 200 до 500 биений в секунду и делает это ритмично, через равные промежутки времени. Благодаря такому ритмическому рисунку, совершенно недоступному для нашего восприятия, особь узнает по голосу себе подобных: самец поспешит убраться с участка другого самца; самка устремляется ему навстречу.
Комары тоже пользуются звуковыми брачными сигналами, но они издают и улавливают звуки на свой особый манер. Самка бьет крылышками с частотой 500 взмахов в секунду, производя тот характерный тонкий писк, который так неприятно действует, когда пытаешься уснуть под открытым небом без накомарника. А самец улавливает ее голос с помощью барабанной перепонки, которая у него находится у основания усиков; она резонирует только с этой частотой и позволяет самцу находить дорогу к источнику звука.
Есть насекомые, прибегающие для привлечения пары к третьему чувству - обонянию. Самки некоторых ночных бабочек испускают запахи, которые самцы воспринимают своими длинными опушенными усиками. Эти органы обоняния настолько чувствительны, а запахи так специфичны и сильны, что известны случаи, когда самка призывала к себе самца за 11 км. На таком расстоянии в воздухе не может быть больше одной молекулы пахучего вещества на 1 куб. м, и однако же такой концентрации довольно, чтобы самец устремился разыскивать источник запаха. Для этого ему нужны оба усика. С одним усиком он не способен определить направление, но два дают ему возможность оценить, с какой стороны запах сильнее, и он без колебаний летит в нужную сторону. Самка бабочки малый ночной павлиний глаз, оставленная в клетке среди леса, испуская нечувствительный для человека запах, за три часа приманила к себе более 100 крупных самцов!
Так, своим видом, голосом или запахом взрослое насекомое привлекает к себе пару. Самец схватывает самку и держит иногда одно мгновение, а иногда несколько часов кряду. Случается, спаренные насекомые даже летят по воздуху эдаким неуклюжим тандемом. Потом самка откладывает оплодотворенные яйца и обеспечивает будущее потомство кормом. Бабочка оставляет кладку на том единственном растении, листья которого только и годятся в пищу ее будущим гусеницам; жуки зарывают в землю навозные шарики и откладывают яйца в них; мухи мечутся, отыскивая для этой цели падаль, а одиночные осы ловят пауков, парализуют их своим ядом и располагают вокруг отложенных яиц, чтобы вылупившиеся личинки имели в запасе свежее мясо. У самки осы-наездника яйцеклад как кинжал, она пробивает им дырку в древесине точно в том месте, где заприметила личинку короеда, и откладывает яйцо прямо в ее мягкое тело. Когда выведется личинка осы, она сгложет личинку жука заживо. И так весь круг: яйцо - личинка - куколка - взрослая стадия (имаго) - начинается заново.
Разнообразие форм, достигнутое в ходе эволюции насекомыми, поистине бесконечно. Кажется, единственное, в чем им природой поставлен предел, - это размеры. Крупнейшие из ныне существующих насекомых не превышают ни в одном параметре 30 см - таковы размах крыльев у самых крупных бабочек вида павлиний глаз и длина тела самых длинных палочников. Самый большой жук, жук-голиаф, тоже имеет размеры такого порядка и вес до 100 г. Но это всего лишь размеры мыши. Почему же нет жуков величиной с барсука или бабочки с орлиным размахом крыльев? Ограничивающий фактор здесь - их способ дыхания. Насекомые, так же как их ближайшие родичи, древние двупарноногие, дышат с помощью трахей - системы трубок, открывающихся наружу рядом дыхалец по бокам тела и доходящих другим концом до всех органов и частей тела. Их действие основано на принципе диффузии газов. Кислород воздуха, наполняющий трахеи, диффундирует через стенки в конце трубки. И так же через стенки из тканей выходит и рассеивается углекислый газ. Такая система надежно работает при малой длине трубок, но чем трахеи длиннее, тем она менее удобна. Некоторые насекомые способны улучшать циркуляцию воздуха, раздувая и сплющивая мышцы брюшка наподобие своего рода насоса. Стенки маленьких трахей, армированные колечками, при этом не сплющиваются, а то удлиняются, то укорачиваются, как гармошки. А у некоторых насекомых трахеи даже раздуваются в виде тонкостенных мешков под действием брюшка-насоса. Но и со всеми этими усовершенствованиями система трахей после некоторого предела размеров становится неэффективной; вот почему существование гигантских тараканов, ос-людоедов и прочих кошмарных фантазий невозможно с физиологической точки зрения.