У жуков-вертячек и самцов-поденок по существу два глаза с каждой стороны, один с крупными, другой с мелкими фасетками.
Помните, как гусеница, рассматривая предмет всего одним глазом (другие были замазаны краской), могла, однако, составить известное, правда очень грубое, представление о его форме. Она, вертя головой, весь объект разглядывала по частям, а запоминающий аппарат мозга складывал в единое впечатление все увиденные в каждый данный момент точки. Так же поступают и насекомые с фасеточными глазами: рассматривая что-либо, вертят головой. Сходный эффект достигается и без поворота головы, когда наблюдаемый объект движется или когда летит само насекомое. На лету фасеточные глаза видят лучше, чем в покое.
Пчела, например, способна постоянно держать в поле зрения предмет, который мелькает 300 раз в секунду. А наш глаз даже и вшестеро более медленного мелькания не заметит.
Близкие предметы насекомые видят лучше, чем дальние. Они очень близоруки. Четкость увиденного у них намного хуже, чем у нас.
Интересный вопрос: какие цвета различают насекомые? Опыты показали, что пчелы и падальные мухи видят самые коротковолновые лучи спектра (297 миллимикрон), которые только есть в солнечном свете. Ультрафиолет — к нему наш глаз совершенно слеп — различают также муравьи, ночные бабочки и, очевидно, многие другие насекомые.
Чувствительность к противоположному концу спектра у насекомых разная. Пчела слепа к красному свету: он для нее все равно что черный. Самые длинные волны, которые она еще воспринимает, — 650 миллимикрон (где-то на границе между красным и оранжевым). Осы, натренированные прилетать за кормом на черные столики, путают их с красными. Красное не видят и некоторые бабочки, сатиры например. Но другие (крапивница, капустница) красный цвет различают. Рекорд, однако, принадлежит светлячку: он видит темно-красный цвет с длиной волны в 690 миллимикрон. Ни одно из исследованных насекомых на такое не было способно.
Для человеческого глаза самая яркая часть спектра — желтая. Опыты с насекомыми показали, что у одних зеленая часть спектра воспринимается глазом как самая яркая, у пчелы — ультрафиолетовая, у падальной мухи наибольшая яркость отмечалась в красной, сине-зеленой и ультрафиолетовой полосах спектра.
Несомненно, бабочки, шмели, некоторые мухи, пчелы и другие насекомые, посещающие цветы, различают цвета. Но в какой мере и какие именно, мы еще мало знаем. Необходимы дополнительные исследования.
С пчелами в этом отношении были проведены наиболее многочисленные опыты. Пчела видит окружающий мир, окрашенный в четыре основных цвета: красно-желто-зеленый (не каждый из названных в отдельности, а вместе, слитно, как единый неведомый нам цвет), затем — сине-зеленый, сине-фиолетовый и ультрафиолетовый. Тогда как объяснить, что пчелы прилетают и на красные цветы, на маки например? Они, а также многие белые и желтые цветы отражают много ультрафиолетовых лучей, поэтому пчела их видит. В какой цвет окрашены они для ее глаз, нам неизвестно.
У бабочек, очевидно, цветовое зрение более близкое к нашему, чем у пчелы. Мы уже знаем, что некоторые бабочки (крапивница и капустница) различают красный цвет. Ультрафиолет они видят, но он не играет для них такой большой роли, как в зрительных восприятиях пчелы. Наиболее привлекают этих бабочек два цвета — сине-фиолетовый и желто-красный.
Разными методами было доказано, что и многие другие насекомые различают цвета, и лучшим образом цвета растений, на которых кормятся либо размножаются. Некоторые бражники, жуки-листоеды, тли, шведские мушки, клопы сухопутные и водяной клоп гладыш — вот далеко не полный перечень таких насекомых. Интересно, что у гладыша только верхняя и задняя часть глаза обладает цветовым зрением, нижняя и передняя — нет. Почему так, непонятно.
Помимо восприятия ультрафиолетовых лучей другое свойство глаза насекомых, которого лишены наши глаза, — это чувствительность к поляризованному свету и способность ориентироваться по нему. Не только фасеточные глаза, но и простые глазки, как показали опыты с гусеницами и личинками перепончатокрылых, способны воспринимать поляризованный свет. Рассмотрели под электронным микроскопом глаз некоторых и нашли в ретинальной светочувствительной палочке молекулярные структуры, действующие, очевидно, как поляроид.
Некоторые наблюдения последних лет убеждают: ночные насекомые обладают органами, улавливающими инфракрасные лучи.
Тут и там по телу насекомого рассеяны мельчайшие органы. Всего одна чувствующая клетка и нерв, соединяющий ее с мозгом, — так просто они устроены. Некоторые чувствующие клетки этих органов лишь касаются снизу кутикулы, другие через микроскопически малое отверстие в ней выходят на поверхность.
Местами — на усиках, на ногах, вокруг рта — много клеток объединяются в один большой орган. Часто над ним растут щетинки и волосики. Малейшее прикосновение к ним сейчас же вызывает соответствующую реакцию насекомого. Эти щетинки чувствуют даже слабые дуновения воздуха.
Каждому, конечно, приходилось ловить мух. Вы знаете, что сделать это нелегко: муха не только видит, но и чувствует колебания воздуха, которые вызывает приближающаяся к ней рука. Но если между рукой и мухой поставить стекло, она подпускает руку на более близкое расстояние, хотя и отлично видит ее.
Предполагают, что эти же щетинки помогают насекомым избегать в полете столкновений со встречными предметами: завихрения воздуха около них, ощущаемые щетинками, предупреждают о том, что впереди препятствие. Однако почему так часто натыкаются насекомые на прозрачные стекла?
Во всяком случае какую-то еще не вполне ясную роль щетинки выполняют в полете. Можно заставить крылатое насекомое, так сказать, «летать на месте», если привязать или приклеить к нему ниточку и направить на него спереди струю воздуха. Но с замазанными краской щетинками саранча, например, долго в таком полете не продержится. Сложит крылья и неподвижно повиснет на ниточке.
Щетинки ощущают мельчайшие колебания воды, и таким образом водяные насекомые узнают о приближении хищников или жертв, на которых охотятся сами. У клопа гладыша, который плавает вниз спиной, между основаниями усиков «зажат» небольшой пузырек воздуха. Щетинки на усиках клопа удерживают этот пузырек и постоянно чувствуют напряжение, вызванное его стремлением оторваться и взмыть вверх, к поверхности воды. По этому напряжению, как полагают некоторые исследователи, гладыш определяет свое положение в окружающем пространстве: вверх спиной он повернут или нет.
Некоторые наиболее тонкие волоски на теле насекомых способны улавливать и звуковые колебания. Это доказано на гусеницах: если эти волоски удалить или брызнуть на них водой, гусеница не реагирует на звук. С неповрежденными волосками слышит звуки определенных частот. У сверчка основные органы слуха — на передних ножках, а вспомогательные — щетинки на церках, придатках на конце брюшка. У других прямокрылых и у тараканов эти выросты на конце брюшка, церки, тоже несут волоски, ощущающие различные звуковые колебания.
В основании усиков насекомых, между вторым сегментом и прочей частью усиков, находятся особые джонстоновы органы. Главное их назначение — контроль за полетом: регистрация скорости и направления. Но у некоторых насекомых, у комаров например, джонстоновы органы воспринимают и звук. Усик вибрирует в унисон со звуковыми колебаниями определенного тона. Джонстонов орган возбуждается и передает в мозг соответствующие сигналы.
Наиболее специализированные органы слуха насекомых — тимпанальные. Они построены по типу нашей барабанной перепонки, колебания которой передаются слуховым нервам. Обычно тимпанальные органы располагаются по обеим сторонам брюшка сразу за тораксом (то есть грудкой) или на нем самом. Это у многих бабочек и мотыльков, у цикад, саранчи и некоторых водяных клопов. Но у кузнечиков и сверчков — на голенях передних ножек. Поворачивая в сторону звука одну или обе ножки, наделенные «ушами», они могут быстро и точно определять, в каком месте расположен источник звука.
Слуховой орган кузнечика (на голени передней ножки). Щель ведет во внутреннюю довольно обширную полость, в которой расположен так называемый тимпанальный орган. Он построен по типу нашей барабанной перепонки, колебания которой передаются слуховым нервам
Клетки, ощущающие изменение окружающей температуры, располагаются на разных местах тела насекомых. У таракана, например, чувствующие тепло волоски — на лапках. У клопов — на усиках. Если посадить голодного клопа в банку и снаружи прижать к ней палец, он довольно быстро почувствует тепло, подползет и попытается через стекло уколоть хоботком ваш палец. С отрезанными усиками ничего подобного он уже не сделает: тепла не почувствует.
Вкусовые органы, которые, как и наш язык, различают сладкое и соленое, горькое и кислое, располагаются у насекомых во рту, а кроме того, и на усиках (например, у муравьев, пчел, ос), на ножках — у многих мух, бабочек, пчел. К сахару, скажем, эти распознающие вкус ножки насекомых в 200, а по некоторым данным — и в 2000 раз более чувствительны, чем наш язык.
По-видимому, личинки некоторых общественных насекомых не обладают чувством вкуса. Корм для них выбирают взрослые насекомые. С осами делали такие опыты. Взрослым и личинкам дали съедобные продукты (мясной и фруктовый сок, сахарный сироп) и несъедобные (раствор аммония, формалин, стрихнин). Взрослые, естественно, брали только все съедобное, а личинки — все, что им предлагали.
Наконец, органы очень тонкого обоняния располагаются у большинства насекомых на усиках и щупиках. Чувствительность насекомых к запахам много выше, чем у человека. Пчелы, например, обнаруживают метилгептанон при концентрации в 40 раз меньшей, чем та, при которой его начинаем чувствовать мы.
А где находятся органы, позволяющие некоторым насекомым чувствовать земной магнетизм и электрическое поле, и какие они, пока неизвестно. Но они его чувствуют; так показали опыты с термитами, майскими жуками, мухами. Подопытные насекомые в подавляющем большинстве случаев располагались на горизонтальной поверхности так, что продольная ось их тела была повернута либо с востока на запад, либо с севера на юг.
Немало есть насекомых, бескрылых от рождения до смерти, на всех стадиях своего существования. Вши, например, блохи, пухоеды. Однако доказано: их дальние предки крылья имели.
Первично бескрылые насекомые, у предков которых никогда не было крыльев, составляют четыре самых примитивных отряда: бессяжковые (протура), ногохвостки (коллембола), вилохвостки, или двухвостки (диплюра), и, наконец, щетинохвостки (тизанура). Первые три отряда систематики выделяют в особый подкласс скрыточелюстных либо вообще исключают из класса насекомых. Скрыточелюстными их называют потому, что ротовые части у этих насекомых втянуты в головную капсулу. Все прочие насекомые, в том числе и четвертый отряд первичнобескрылых — щетинохвостки, относятся к подклассу открыточелюстных, или настоящих, насекомых.
Отряд первый — протура, или бессяжковые. Единственный «безусый» отряд среди насекомых. Нет у них, кстати сказать, и глаз. Передняя пара ножек заменяет им отсутствующие усики: ходят на четырех ногах, а передние две, вытянув вперед, употребляют как осязательные сяжки. На концах они острые, как стилеты, ими и хватают протуры мелких насекомых, например ногохвосток. Прежде полагали, что только ногохвостками они и кормятся. Но сравнительно недавние работы молодого немецкого исследователя Г. Штурма доказали, что ротовые органы протур, превращенные эволюцией в колюще-сосущие «щетинки», легко протыкают гифы («корни») грибов, соками которых протуры в основном и питаются.
Мало кого способны поймать и съесть слепые бессяжковые: очень уж они малы (0,5–2 миллиметра — их рост). Крохотные, бесцветные, медлительные жители сырых мхов и пней, верхних слоев земли, они настолько малоприметны, что были открыты лишь в 1907 году итальянским зоологом Ф. Сильвестри. Это была немалая сенсация для науки. Позднее нашли протур во многих частях света.
У бессяжковых насекомых нет усиков — единственное исключение среди насекомых. Передняя пара вытянутых вперед ножек заменяет им усики. Нет у бессяжковых и глаз
«Протуры должны, очевидно, рассматриваться лишь как деградирующая, рано возникшая боковая ветвь группы насекомых» (профессор Герман Вебер).
В отряде бессяжковых около 220 видов.
Второй отряд первичнобескрылых — ногохвостки (коллембола) — известен науке тоже по существу недавно. Хотя и упоминались они в сочинениях некоторых натуралистов XVII и XVIII веков как «снежные черви» или «падающие со снегом насекомые», первое значительное описание появилось лишь в 1871 году.
Ногохвостки, самые древние из насекомых, известны с девона. Они же и самые мелкие: обычный размер — 0,2–6 миллиметров. Это значит, что самые крохотные ногохвостки ростом меньше, чем некоторые… инфузории. В то же время это и самые многочисленные из насекомых: в почве их до 45 000 на квадратном метре, а на гектаре поля (например, в Англии) — до 625 миллионов!
Ногохвостки — самые древние из насекомых. Появились они еще в девоне, приблизительно 400 миллионов лет назад. Это и самые маленькие из насекомых — 0,2–6 миллиметров
Где только не живут ногохвостки! Во всевозможных почвах на глубине до двух метров и больше. Даже в цветочных горшках и в парниковых компостах по непонятной причине порой собираются такими плотными комками — размером сантиметров десять, что в каждом ногохвосток больше, чем людей в столичном городе. Живут ногохвостки и под корой деревьев, в гнездах птиц, на цветах и листьях, на снегу и глетчерных полях высокогорий (питаясь здесь, очевидно, приносимой ветром пыльцой растений), на поверхностной пленке пресных, а некоторые и морских вод, на выброшенных морем водорослях литорали и даже в «лужах» соленой воды, оставленных приливом. Это одни из немногих морских насекомых. Трупы людей, животных и растений ногохвостки быстро превращают в перегной и гумус. Не только они, разумеется, этим занимаются. Однако роль ногохвосток в почвообразовании очень велика. Местами на каждом квадратном метре они производят 175 кубических сантиметров гумуса.
Кормятся в основном спорами грибов, водорослями, лишайниками, простейшими одноклеточными и пыльцой высших растений. Некоторые едят и зеленую мякоть стеблей, листьев и корней и тем приносят вред полям. Крохотный зеленый сминтур, завезенный в Австралию вместе с люцерной, стал злейшим губителем урожаев: «люцерновой блохой» называют его здесь.
Некоторые ногохвостки светятся: одни за счет съеденных бактерий и грибков, но у других собственная биолюминесценция.
Два особых органа помогают многим ногохвосткам передвигаться на манер блохи — скачками на дистанцию до 10 сантиметров! Это «прыгательная вилка», тонкий, раздвоенный конец брюшка. Подгибая его под себя и резко, пружиной, разгибая, ногохвостка отталкивается от земли (или от поверхности воды!) и летит вперед. Даже если приземлится на гладкий лист или скользкое стекло, не упадет, а тут же прилипнет. «Вентральная трубка» — похожий на хоботок вырост снизу на брюшке — выделяет вязкую капельку, она ногохвостку и «приклеивает». Из-за этой «трубки» ногохвостки и получили свое научное название «коллембола», что означает приблизительно «клейкий шпенек».
«Ногохвостки „приклеиваются“ своей вентральной трубкой, кроме того, через ее тонкую кожу они воспринимают кислород, в сухой среде ею же всасывают и воду, а некоторые виды, у которых вентральный „шланг“ особенно длинный, могут им даже чиститься» (Фридрих Шаллер).
Описано более 1250 видов ногохвосток (по другим данным, более 2000). Распространены они по всему свету, дальше многих других насекомых проникают в Арктику и высокогорья. Этих крохотных шестиногих созданий в последнее время активно изучают почвоведы, физиологи, экологи, даже этологи и генетики (в слюнных железах ногохвосток — гигантские, как у дрозофил, хромосомы). Время самых интересных открытий среди представителей отряда коллембол еще впереди.