Все в мире насекомых удивительно – и разнообразие видов, и гигантская численность, и образ жизни, и непостижимое по сложности и целесообразности строение организмов, и порой необъяснимое поведение отдельных особей, семейств, колоний. Насекомым принадлежит важнейшая роль и в многозвенной экологической цепи и в ее тончайших, едва уловимых нитях.

Это самая богатая видами группа животных. Она насчитывает около миллиона только описанных видов насекомых, и открытия продолжаются. Ученые полагают, что насекомых на Земле не менее двух – трех миллионов видов. Это гораздо больше, чем всех прочих животных и растений вместе взятых. Причем каждый вид насекомых имеет свои особенности строения, процессов жизнедеятельности и поведения. По словам одного известного энтомолога, от одного вида насекомого до другого зачастую не ближе, чем от мухи до слона. А поскольку вид представляет собой качественно обособленную форму живого, то все его представители взаимно скрещиваются с образованием потомства. В то же время межвидовые скрещивания никогда не дают полноценного потомства, способного к продолжению рода и передаче «разновидовых» признаков. Здесь срабатывает заложенная в организмах генетическая система защиты чистоты каждого вида.

Насекомые составляют 29 отрядов. Среди них: прямокрылые – кузнечики, саранча, сверчки, медведки, таракановые, богомолы, термиты, стрекозы, поденки, вши; равнокрылые (членистохоботные) – цикады, червецы, тли; полужесткокрылые (или клопы); жесткокрылые (или жуки); чешуекрылые (или бабочки); двукрылые – мухи, комары, москиты, мошки, блохи; перепончатокрылые – пчелы, осы, муравьи, наездники и другие.

Насекомые – это многогранное чудо живой природы, имеют на Земле свое особое предназначение, которое трудно переоценить. Они являются прекрасными опылителями, почвообразователями, санитарами природы, и что важно для человека – насекомые улучшают плодородие почвы, сдерживают чрезмерное распространение многих сельскохозяйственных вредителей, производят мед и лекарственные вещества, красители сочных цветов, шелк. Более половины нашего питания составляет растительная пища. И 15 % ее обязана своим урожаем насекомым-опылителям. Они опыляют и большинство растительных кормов для животных. Кроме того, нам доставляет наслаждение любование красотой причудливых форм, рисунков и расцветок тела, а также грациозностью движений. Только малая часть (около 1 %) насекомых, приносит невольный ущерб деятельности человека. Но это ничто по сравнению с той важной ролью, которую они играют в жизни людей и в поддержании природного экологического равновесия.

Насекомые щедро одарены всем необходимым, чтобы активно жить и воплощать свое предназначение на Земле. Они имеют совершенные органы и системы, а также мозг и своеобразное сердце. Нервная и сенсорная (связанные с органами чувств) системы позволяют насекомым ощущать и воспринимать окружающий мир, органы движения – перемещаться в пространстве и осуществлять все действия, связанные с жизнедеятельностью, а системы координации и управления целенаправленно руководят всеми процессами и структурами организма, а также поведением насекомых.

При всем богатстве форм и окрасок, совершенстве строения организма, отдельных устройств, систем и взаимосвязанных физиологических процессов, поведение насекомых отличается не меньшим разнообразием. Как генетически заложенное инстинктивное поведение, так и приобретенный индивидуальный опыт поражают своей сложностью, целесообразностью и уникальностью. Не существует двух видов насекомых, которые вели бы себя одинаково. Представителя каждого вида можно узнать по врожденной стратегии добывания пищи, строительной деятельности, по тем позам, звукам, выделяемым химическим веществам, которые ему присущи при пищевой, репродуктивной, защитной, социальной и других формах поведения.

Непостижима сложность поведения и строения организма общественных насекомых – муравьев, пчел, ос, термитов. Издавна многие виды их деятельности вызывают чувство восхищения. Еще Августин Блаженный писал: «Нас поражают больше деяния маленьких муравьев и пчел, чем громадные тела китов». Среди этих насекомых имеются и фермеры, которые пасут, охраняют и «доят» полезных для них животных и насекомые–земледельцы, способные не только собирать урожай, но и выращивать его, подготовив предварительно землю и посадочные семена. Все общественные насекомые – прекрасные строители, сооружающие в зависимости от своей видовой принадлежности и малые индивидуальные постройки, и большие общественные дома, и целые города с мощными коммуникативными системами. В них все учтено для нормальной жизнедеятельности как отдельной особи и семьи, вплоть до создания необходимого микроклимата, так и жизни колоний и гигантских федераций общественных насекомых.

Современная энтомология не видит принципиальных оснований для противопоставления поведения насекомых и так называемых «высших» позвоночных животных. Ведь у насекомых некоторых видов в поведении участвуют такие сложнейшие психические процессы, как воображение, абстрактное мышление, символизация, память, способность к обучению и выработке условных рефлексов, собственный «язык» и даже элементарная рассудочная деятельность. Мир насекомых, куда входят эти удивительнейшие и совершенные создания, хрупок и неповторим во всех своих многообразных проявлениях. Его следует не только любить, но и обязательно беречь.

Возможности для повсеместного обитания

Для насекомых – этого необычайно многочисленного класса маленьких существ, характерно то, что они успешно живут и размножаются практически повсеместно – от Заполярья до изнывающих зноем пустынь, и отсутствуют только в глубине океана. Буквально кишит насекомыми почва. Мириады их носятся в воздухе, и даже на высоте до 2 км эти существа образуют гигантский слой планктона, который служит пищей для птиц.

Разнообразие типов организма и мест обитания насекомых

Насекомые каждого вида занимают только тот ареал и способны выдерживать именно те условия окружающей среды, для которых предназначен их организм, «настроены» врожденные механизмы жизнедеятельности и поведения. Благодаря этому насекомые могут обитать в самых суровых условиях, даже в холодной арктической тундре и на снежных горных вершинах, в солнечных саваннах и пустынях, во влажных тропических лесах и тайге, в жилищах людей и на животных. Например, бабочки, казалось бы, совсем хрупкие создания, обитают на земном шаре почти повсеместно. Их активная жизнедеятельность возможна благодаря особой целесообразности типа организма, который условно можно назвать «южным», «северным», «тропическим», «универсальным». Так, универсальный организм бабочек одних видов обеспечивает их распространение по многим районам с самыми разнообразными природными факторами. А организм других – предназначен только для конкретного местообитания, как, например, у бабочек, живущих исключительно в Альпах, выше линии снегов при средней температуре –10 0 С. Или, к примеру, у одного из обитателей пустыни – жука-чернотелки некоторых видов специфичное устройство организма обеспечивает активную жизнь именно в этой среде. Насекомое хорошо переносит жару и утоляет жажду, конденсируя живительную влагу ночных туманов.

Особенности организма насекомых некоторых видов позволяют: сохранять жизнь после замерзания и оттаивания; населять горячие источники с температурой воды +50 0 С; долгое время жить без воды за счет окисления запасенных питательных веществ; выживать в глубоком вакууме и часами находиться в чистом углекислом газе; жить в солевом рассоле, сырой нефти и т.д.

Конечно, в холодных и сухих районах, а также в таких критических для жизни условиях проживают представители немногих видов насекомых. Однако именно они своим примером с наглядностью демонстрируют, какими поистине феноменальными возможностями наделены, казалось бы, совсем беззащитные существа. Больше того, как и многие другие животные, насекомые именно не «выживают» в такой сложной и суровой среде, а живут в ней той полноценной жизнью, особенности которой внесены в их генетическую программу. Рассмотрим это на некоторых примерах.

Холодоустойчивость насекомых

Некоторые насекомые относятся к покорителям и постоянным обитателям горных вершин. В седловине Эльбруса на высоте 5300 м можно увидеть стрекоз и крапивниц. А оседло живущие мухи, жуки, тли бабочки, саранчовые обнаружены в Гималаях даже на высоте 6000 м над уровнем моря. Питаются они пыльцой растений и органическими остатками, которые приносят горные бризы. Живут насекомые под камнями, в почве, в редких пятнах высокогорных растительных ковров и даже в снегу. Но особенно много их у кромки тающего льда, где большая влажность и легче найти корм, приносимый талой водой. Для нормальной жизни и воспроизводства сверчки одного из видов обязательно поселяются именно на горной местности, покрытой снегом, так как устройство их организма рассчитано только на среду обитания с пониженной температурой. А проживающая в северных широтах и высоко в горах бабочка желтушка наделена удивительным свойством живорождения, что очень озадачило в свое время энтомологов, поскольку для бабочек это не характерно. Предполагается, что живорождение помогает ее потомству завершить развитие в течение короткого лета этих мест.

Блоха изотома обитает исключительно на поверхности вечных снегов. Каждую ночь организм этого крошечного насекомого подвергается самым жестоким испытаниям, однако насекомое снова и снова демонстрирует великолепную способность жить в предельно суровых условиях. Оно полностью замерзает, как только заходит солнце, но благодаря своей темной окраске также быстро оттаивает в теплых утренних лучах. Ожив, блоха изотома продолжает заниматься всеми насущными жизненными проблемами, осуществляя реализацию своей наследственной программы, которую и передаст потомкам. Недавно энтомологи обнаружили, что комары-дергуны некоторых видов тоже способны жить и продолжать свой род в таких экстремальных условиях, которые, казалось бы, несовместимы с жизнью. Они обитают в трещинах и тоннелях ледников на высоких склонах Гималаев. Это насекомое наделено таким превосходным организмом, что прекрасно чувствует себя и не замерзает при –16 0 С. А самка комара даже проявляет активность в зимний период, когда в горах свирепствуют морозы. Как дергуны живут и продолжают род при столь низких температурах, и каковы физиологические особенности их организма комаров этого вида пока ученым не ясно.

Около 40 видов насекомых (комары, шмели, жуки, дневные и ночные бабочки) живут за Северным Полярным кругом – там, где есть цветковые растения. Благодаря северному типу организма комары некоторых разновидностей играют особо важную роль в холодных арктических пустынях и зоне тундры. Их самцы и самки, перелетая от цветка к цветку, питаются нектаром и попутно опыляют растения. Ведь в тундре и тайге практически нет пчел. В Заполярье опылением цветков заняты и шмели. Их организм хорошо оснащен для работы в холодных краях. Активная работа мышц и лохматая теплая шубка шмеля обеспечивают нагрев его тела до +37 0 С при наружной температуре воздуха 0 0 С. Это тепло образуется во время полета за счет химических реакций, происходящих в мускулах.

Организм не только жителей высокогорий, но и обитателей мхов и лишайников антарктических островов, например жуков определенных видов, способен не разрушаться при быстром охлаждении почти до – 400С. Их генетическая программа управляет уникальным минипроизводством глицеринового масла и других особых веществ, действие которых подобно действию известного автомобильного антифриза. Такими же спасительными веществами наделены некоторые виды земноводных и других холодоустойчивых представителей животного мира. А жуки и мухи, обитающие на Аляске, наделены замечательной способностью выдерживать даже температуры до –60 0 С. Насекомые, конечно, замерзают, но их организм обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей.

От влажных тропиков до безводных пустынь

Для несметного количества насекомых экологической нишей служат тропические леса, занимающие немалую часть земной поверхности. Ветви деревьев, начиная с высоты не ниже 15 м, так тесно переплетены между собой и плотно обвиты лианами, что сквозь образуемую крону почти не пробивается свет. Полог леса, толщина которого порой составляет 30 м, заселен такими животными, как обезьяны, птицы, мыши, лягушки, насекомые и даже земляные черви (!). Здешние обитатели тут рождаются, растут, живут активной полноценной жизнью и умирают. Причем многие из них за всю свою жизнь никогда не касаются земли. А насекомые обитают на всех «этажах» леса: в земле, листовой подстилке, в стволах деревьев, в глубине тропического полога и на самом верхнем ярусе леса – на ветвях и листьях этой так называемой «крыши мира».

Из насекомых в тропическом лесу преобладают бабочки, жуки, муравьи, термиты, цикады. Бабочки и жуки необычайно велики и красивы. Им дарована яркая окраска, чтобы с помощью ее находить свои пары, ведь иначе в гуще переплетенных ветвей насекомым невозможно ни увидеть, ни услышать друг друга. Существуют там и удивительные птицекрылые бабочки, гигантские крылья (30 см) которых позволяют в брачный сезон летать самцам и самкам выше сплошной кроны тропических деревьев.

Насекомые составляют и значительную часть жителей пустынь. Больше всего там муравьев, москитов, комаров, жуков-чернотелок и красивых златок, особенно черно-золотистого цвета. Все они прячутся от дневного зноя в глубоких норках, а выбираются на охоту только с наступлением темноты. Великолепные возможности организма и поведения демонстрируют жуки-чернотелки некоторых видов, обитающие в самых жарких и безводных районах пустыни. Благодаря инстинктивным поведенческим механизмам они отправляются ночью на вершины песчаных дюн, чтобы «испить влагу туманов». Опустив голову, жук поднимает брюшко кверху и поворачивается навстречу влажному ветру с моря. Влага, конденсируясь на его особой ребристой спинке, стекает насекомому прямо в рот.

От соленых вод до нефти

Представители большинства видов насекомых обитают на суше, но немало их проживает в самых разнообразных водных средах, в том числе и нетрадиционных. Так, особое устройство организма личинок некоторых видов комаров позволяет им прекрасно развиваться в горячих гейзерах, где могут еще жить лишь бактерии. Такую же способность проявляют зеленые стрекозы, молодые особи которых являются обитателями гейзеров с температурой воды +40 0 С. Личинки комаров в массе способны размножаться и в солоноватых прибрежных водах Каспийского моря. А такие насекомые, как, например клопы некоторых видов, обладают всеми возможностями для нормальной жизни в океанах – Атлантическом и Тихом.

Как ни удивительно, но существует калифорнийская нефтяная муха, местообитание и вся жизнедеятельность которой связана исключительно с густой сырой нефтью. Согласно наследственной программе она питается попавшими туда и прилипшими насекомыми и даже производит в нефти свое потомство. В ее организме все «предусмотрено» для этого. Кишечник мухи заселен бактериями-симбионтами, которые расщепляют парафин нефти и способствуют его усвоению. Муха может свободно бегать на своих тонких ножках по нефтяной пленке, не прилипая к ней, однако прикосновение к пленке любой другой частью тела для мухи губительно. Организм личинок этой мухи, которые развиваются в сырой нефти и питаются прилипшими насекомыми, тоже обеспечен всем необходимым. Так, программа инстинктивного поведения заставляет этих малышей, подобно водным личинкам, держать кончики специально изготовленных организмом дыхательных трубок над поверхностью нефти, чтобы дышать кислородом воздуха.

© Все права защищены

Биологи из Марист колледжа (Marist College) обнаружили, что раки-бокоплавы, или амфиподы (Stygobromus allegheniensis ), обитающие в Ледяных пещерах (Ice Caves) штата Нью-Йорк, способны оставаться в живых после заморозки. Такая особенность впервые описана для беспозвоночных, обитающих в пещерах, которые, как правило, живут в относительно тёплых условиях. Статья опубликована в журнале Subterranean Biology .

Stygobromus allegheniensis - это бесцветные, лишённые глаз, беспозвоночные длиной всего два сантиметра. Этот вид впервые был найден в 1976 году в пещерах Пенсильвании, и он оказался одним из самых распространённых раков-бокоплавов, населяющих подземные воды. В 2009 году учёные, исследуя Ледяные пещеры в штате Нью-Йорк, обнаружили S. allegheniensis , которые плавали в небольших водоёмах в количестве сотен или даже тысяч особей. Поскольку каждую зиму пещеры полностью промерзают, биологи решили узнать, каким же образом беспозвоночным удавалось выжить.

Учёные провели несколько экспериментов, в которых проверили способность амфипод выживать в условиях заморозки. Параллельно биологи также выяснили, какую температуру они предпочитают. Раков помещали в длинный резервуар с водой, один конец которого полностью охлаждался с помощью сухого льда, а на другом конце был установлен электрический водонагреватель. Таким образом создавался температурный градиент от 0 до 21 градуса Цельсия. К концу эксперимента беспозвоночные перемещались исследователями в холодную сторону со льдом, где они замерзали. После разморозки все S. allegheniensis оказались живыми и проявляли прежнюю активность.

Исследователи также экспериментировали с временными интервалами, замораживая S. allegheniensis в произвольных интервалах от одного до двенадцати часов. При этом абсолютно все бокоплавы выдерживали низкие температуры в течение не более двух часов. Учёные предполагают, что их устойчивость к замерзанию объясняется содержанием в их организме таких веществ, как глицерин, различные сахара и аминокислоты. Эти соединения понижают температуру замерзания биологических жидкостей и не дают образовываться кристалликам льда, которые могли бы повредить клетки, по крайней мере в течение двух часов.

Биологи считают, что более продолжительное выживание в замёрзшем состоянии в Ледяных пещерах объясняется постепенным понижением температуры - организм раков успевает лучше подготовиться к длительной зимовке, выделяя антифризные вещества.

Криофилы - общее название для всех организмов, которые предпочитают жить в низких температурах и могут выживать даже при длительной заморозке. Как правило, это характерно для микроорганизмов, однако существуют и хладоустойчивые круглые черви, насекомые и некоторые земноводные.

Дьявольский червь

Этот вид нематод обнаружен лишь недавно, в 2011 году. Ему нипочем всесокрушающее давление, недостаток кислорода и высокая температура. Места обитания червя расположены до 3,5 километров ниже поверхности планеты. Выбрав себе такой «дом», животное установило новый «мировой рекорд», улучшив прежнее «достижение» многоклеточных организмов сразу полтора километра. Черви проводят жизнь в полной темноте, поедая простейших бактерий и запивая их водой, возраст которой 12 тысяч лет.

Гималайский прыгучий паук

Прыгучий паук – полная противоположность дьявольского червя. Его «дом» расположен на высоте свыше 6,5 км над уровнем моря. Обычная «погода» для паука – чрезвычайно низкое атмосферное давление и температура, при которой замерзает все живое. Крошечные насекомые, которых заносят в горы ветра – единственная пища гималайского паука, да и та попадается не часто.

Бессмертная медуза

Кто из взрослых людей не хотел бы ненадолго вернуться в детство, когда все проблемы можно решить, поплакавшись в мамин подол? Оказывается это не фантастика, а естественный природный процесс. В соответствующих условиях эта похожая на светодиод или полицейскую "мигалку" медуза способна вернуться к младенческому состоянию, что делает ее практически бессмертной. Ученые пока не обнаружили каких-то ограничений на количество превращений. К сожалению, каждый раз, когда бессмертная медуза «впадает в детство», она становится очень уязвимой для насекомых и болезней, что ограничивает теоретическое бессмертие на практике.

Красный плоский короед

Это насекомое родом из северных районов Аляски и Канады, способно противостоять морозам до -150 градусов Цельсия. Организм жука производит природный антифриз, белок, который препятствует кристаллизации крови. Кроме того, в крови есть глицерин, который также останавливает замораживание.

Помпейский червь

Места обитания помпейского червя расположены на океаническом дне. Однако их главная способность не в том, что они успешно противостоят глубине и давлению. Червь живет в горячих термальных источниках, где температура воды достигает 80-100 градусов Цельсия. Свое тело он прячет в «домике», но голова торчит снаружи. В результате разница температуры окружающей среды для хвоста и головы составляет более 60 градусов.

Тихоходка

Микроскопические, длиной не более миллиметра животные способны выжить буквально везде. Для них не проблема ни широкий диапазон температур, от космического холода до 150 градусов Цельсия, ни давление, в 1200 раз превышающее атмосферное. Тихоходки способны десятилетиями обходиться без воды и выдерживают радиацию, в тысячу раз превышающую смертельные дозы для человека. В 2007 году люди отправили тихоходок в космос, чтобы найти пределы их живучести. Большинство животных успешно вернулись на Землю.

Комментарии: 0

Александр Марков

Александр Марков, Яков Кротов

С христианской точки зрения

Человек происходит от обезьяны, а религия - от невежества? Или как? Где проходит граница между научным и христианским пониманием человека? Гость программы "С христианской точки зрения" - биолог Александр Марков. Ведёт программу Яков Кротов.

Трансгенные растения имеют тенденцию распространяться "сами по себе", это уже довольно известный факт. И именно как к факту к этому следует относиться. Как это происходит? И кто со всей определенностью может сказать, к чему это может привести? С этими и другими вопросами мы обратились заместителю директора по научной работе Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева Российской Академии наук, Владимиру Дылыковичу Цыдендамбаеву.

Многие люди испытывают невралгические боли в детском возрасте, но для молодых морских ежей рост означает выворачивание наизнанку. В новом исследовании выяснена ключевая роль распространенного и знакомого вещества гистамина для впечатляющего видоизменения, когда свободно плавающая личинка превращается в более привычную покрытую иглами взрослую особь, обитающую на морском дне.

Математики из Университета Аризоны разработали модель, которая позволяет объяснить особую спиральную структуру, которая часто встречается в живой природе - у подсолнухов, артишоков, капусты и других растений.

Кто только не населяет планету Земля! Если задуматься, люди - это может быть самый умный, но наверное, и самый малочисленный отряд. Вот, например, насекомые - это значительно более распространенный и многообразный класс живых существ. В процессе длительной эволюции насекомые приспособились к определенным условиям жизни.

Тепловой обмен считают основным и ведущим энергетическим процессом в отношениях организма и среды. Температура определяет состояние тел и все важнейшие явления природы. Характерно, что насекомые — пойкилотермные (холоднокровные) животные.

У насекомых температура тела и все происходящие в нем химические реакции зависят от температуры окружающей среды, от поглощения и отражения лучистой энергии солнца покровами тела.

Основное значение температуры в жизни насекомых отразилось в бесконечном разнообразии их внешнего облика — величине, форме, окраске. Мелкие насекомые имеют менее постоянную температуру тела, чем крупные.

Температуру тела хорошо сохраняет густой волосяной покров, а различная скульптура кожных покровов (бугорки, шипики, гребни) способствует усилению теплоотдачи. Окраска покровов тела имеет огромное значение в регулировании температуры тела насекомого. В прохладном и влажном климате насекомые имеют обычно темную окраску (черная, коричневая или темно-серая), в сухом и жарком — более светлую (белая, желтая, оранжевая, светло-серая). Серебристые или золотистые волоски усиливают отражение сильных потоков лучей. Экспериментально доказано, что светлая форма поглощает больше тепла и меньше влаги, а темная (например, у озимой совки) при более низких температурах — меньше, что объясняет явление сезонного диморфизма. Температура влияет на пигментацию и цвет обусловлен условиями метаболизма.

Если насекомое находится в состоянии покоя, то вследствие испарения с поверхности тела, температура его на 2-3 °С ниже окружающей. При работе мышц (в полете) температура резко повышается. Например, у летящей азиатской саранчи при 30-37 °С температура тела на 17-20 °С выше, а у сидящей не поднимается выше температуры, окружающей среды. Теплоотдача регулируется через испарение воды с поверхности тела и при дыхании.

Активность насекомых ограничена определенными температурными границами: верхним и нижним порогом развития. Большинство насекомых осенью впадают в оцепенение — анабиоз (замедление жизненных функций в результате охлаждения). При достижении некоторого нижнего температурного предела, критической точки (-12 °С), начинается процесс затвердевания соков насекомого, при котором происходит освобождение скрытой энергии, и температура тела насекомого быстро, скачкообразно повышается почти до 0 °С. Повышение температуры тела — это последняя защитная реакция организма, которая может спасти его от гибели. После этого начинается замерзание соков тела и при снижении температуры до уровня, при котором произошло освобождение скрытого тепла, наступает смерть насекомого. Температурную зону, лежащую между критической точкой (-12 °С) и точкой гибели насекомого, называют зоной анабиоза.

Верхний порог развития насекомых не превышает 40 °С. Выше этого предела насекомые также впадают в тепловое оцепенение (диапаузу), что является гарантийной адаптацией вида. Температура 52 °С является летальной, т. е. насекомое гибнет, так как коллоиды белков свертываются.

Активная жизнь насекомых протекает при температуре 10-35 °С. Наиболее благоприятна температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой.

С повышением температуры ускоряются все процессы метаболизма. Например, божья коровка при температуре 27 °С развивается около 16 дней, а при температуре 22 °С — 30 дней.

Выявлены случаи оживления насекомых после полного замерзания их соков и, следовательно, почти полного прекращения обмена веществ. Например, гусениц лугового мотылька и древоточца пахучего помещали в температуру до минус 190 °С, после чего насекомых оживляли. Погибали только клетки жирового тела, а мышечные и трахейные клетки не нарушались.

Сохранить жизнь при замерзании можно только при постепенном замораживании, когда соки тела превращаются в стеклообразное аморфное вещество без образования кристалликов льда. Процесс образования некристаллического вещества называют витрификацией. При нем не происходит перестройки молекулярных рядов, поэтому возможно оживление. Это явление (витрификация) было изучено на яичном белке, протоплазме, простейших, желатине и других веществах.

Гибель насекомого под воздействием низких температур обусловлена образованием кристаллов льда в тканях их тела, т. е. нарушением клеточной структуры, что ведет к необратимым физиологическим изменениям.

Переохлаждение соков играет физиологически защитную роль против кристаллизации воды. Уровень холодостойкости зависит от содержания воды в организме и физиологического состояния организма, от соотношения в нем связанной и свободной воды.

Таким образом, температура оказывает прямое и косвенное влияние на жизнь насекомых. Температура определяет плодовитость, продолжительность стадии развития, прожорливость, подвижность, смертность.

Текст
Светлана Ястребова

Если на Земле наступит апокалипсис, в живых останутся не люди. К невыносимым условиям могут приспособиться прежде всего бактерии. Они начинали жизнь на Земле, они же её и закончат. Но, быть может, и среди более сложных организмов есть кто-то, способный выжить практически в любых условиях?

Тихоходка - водный обитатель, которому неплохо и без воды

Где живёт: луга, пруды, озёра, пустыни, горячие источники, ледники, морское дно

Где выживет: пустыни, вулканы, ледники, открытый космос

Тардиграды, водяные медведи, тихоходки - это всё они. Для этих родственников насекомых и пауков поговорка «тише едешь - дальше будешь» работает безотказно. Взрослая тихоходка не вырастает крупнее 1,5 мм и чаще всего бывает не больше десятой доли миллиметра длиной. От тех, кто только что вылупился, такие животные отличаются лишь размером: число клеток у них не увеличивается, зато сами клетки растут во все стороны.

Название «водяной медведь» за характерную манеру двигаться дал этим животным Ладзаро Спалланцани - биолог, который опроверг зарождение жизни из неживой материи. И хотя многих, кроме уж самых отъявленных скептиков, его опровержение убедило, возможно, всё пошло бы иначе, если бы он пытался доказать свою правоту с помощью тихоходок. Они хоть и зарождаются, как и все остальные, из яиц, но прекрасно выживают в тех нечеловеческих условиях, которые не могут выдержать инфузории и червячки.

После того как тихоходок стали находить в горячих источниках и на морском дне, учёные задумались, не могут ли эти животные выдержать ещё более неприятные условия. В 1998 году в журнале Annual Review of Physiology вышла статья, где было показано, что тихоходки демонстрируют признаки жизни после 10 лет летаргии в сухом мху. В 2006 другая статья пополнила копилку фактов, рассказав ещё и о том, что один экземпляр из частной коллекции пошевелил лапкой после 120 лет в полной сухости. Однако эксперты усомнились в том, что это было проявление жизнедеятельности, а не зрительная иллюзия.

В том же 1998 году японцы Кунихиро Секи и Масато Тоёсима поместили обезвоженных тихоходок двух видов в микроконтейнеры, которые затем опустили в жидкий перфторуглеводород. Тихоходки 20 минут находились под давлением 600 мегапаскаль - в 6 раз больше, чем на дне Марианской впадины. После того как водяных медведей привели в чувства, оказалось, что 80 % животных одного и 95 % животных другого вида выжили. Все известные бактерии умирают ещё при давлении 200 мегапаскаль.

Однако самые впечатляющие способности тихоходок проявились, когда в 2007 они слетали на околоземную орбиту на биоспутнике Фотон-М3. Там взрослые водяные медведи и их яйца 10 дней провисели в ящичке на наружной стенке спутника без защиты от вакуума, прямого солнечного излучения и температуры открытого космоса (-272 °С). После такого испытания выжили 68 % животных, большинство затем вполне благополучно размножались. Яйца тихоходок, побывавшие в открытом космосе, по жизнеспособности вообще не отличались ото всех остальных. Бактерии, кстати, такой выносливостью не отличаются. А почему так могут тихоходки, пока непонятно.

Антарктический криль - жертва глобального потепления

Где живёт: приполярные воды около Антарктиды

Где выживет: в холодной морской воде (-1,3–3 °C), подо льдом

Ради кого действительно стоит остановить глобальное потепление, так это ради антарктического криля. Эти маленькие рачки длиной не больше мизинца в сумме весят больше, чем любой другой вид животных - 500, если не 700 миллионов тонн. Ими кормятся киты, тюлени, пингвины, альбатросы, рыбы-бородатки и даже кальмары. Сам антарктический криль безобиден для всех, кроме микроскопических водорослей.

В то время как большинство животных любит тепло и плохо себя чувствует, если первый снег выпадет не вовремя, антарктический криль страдает от того, что ему не дают сидеть подо льдом. Три четверти площади, на которой живут эти рачки, на зиму покрывается слоем льда. За счёт глобального потепления (и мы , есть оно или нет) эта зона постоянно сужается. Меж тем, личинкам антарктического криля для продолжения развития в какой-то момент обязательно надо закрепиться в норке или пещерке. Учитывая то, что эти рачки живут не у берегов и не у дна, а в толще воды в открытом океане, поры в ледяных пластах - это единственное, что хоть как-то может им помочь.

Конечно, если конец света пройдёт по сценарию глобального потепления, антарктическому крилю не выжить. Однако в случае ядерной зимы необычным рачкам вполне есть на что надеяться.

Помпейский червь - любитель числа 42

Где живёт: гидротермальные источники в Тихом океане

Где выживет: в морской воде до +50 °C

В отличие от антарктического криля, помпейский червь любит погорячее. Тридцать лет назад, когда это животное только открыли, думали, что червь, сидящий в трубочке у подводной горячей струи, в отличие от жителей злополучных Помпей, выдерживает температуру воды +60 °C и выше. Правда, проверить это в лаборатории было довольно трудно, потому что червь умирал, как только давление воды на него падало ниже определённой цифры.

Полтора года назад помпейского червя всё-таки вытащили из океана, не снижая давления, и поселили в Университете Пьера и Марии Кюри. Там аквариумы с несколькими животными нагрели до +55 °C, после чего все подопытные скоропостижно скончались. Молекулярно-биологические анализы показали, что помпейские черви не выжили бы в этих условиях даже в теории: у них просто нет механизмов защиты от таких температур. Конечно, такую термозащиту этим животным могли бы дать бактерии-симбионты, но их наличие в теле червя-экстремала пока не доказано достоверно.

Исследование продолжили на выживших червях, и его результаты показали, что оптимальная температура воды для этого вида +42 °C. Вот уж для кого 42 действительно ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и всего остального!

У помпейского червя есть одна уловка. Пока его хвост находится в горячей воде, голова высовывается из трубки и попадает в поток с температурой всего +22 °C. Так что, возможно, если нагреть это животное до +60 °C не целиком, а только в районе хвоста, оно вполне сможет выжить. Как бы то ни было, по сочетанию давления и температуры, которое помпейский червь может выдержать, его с чистой совестью можно поместить в список мастеров выживания.

Бракониды - будущие главные убийцы Fallout

Где живёт: все континенты, личинки - в организмах других насекомых

Где выживет: суша при облучении до 1800 Грей

Гриллоблаттиды - ночные альпинисты

Где живёт: ледники на высоте нескольких километров, мох, пространство под камнями в горах

Где выживет: там же

Эмблемой Сибири (а может, и России вообще) вполне мог бы стать гриллоблаттид. Вот только дело в том, что это бескрылое насекомое не так-то просто заметить: оно живёт в горах на поверхности снега и льда в Сибири, Японии и США и очень не любит находиться где-то ещё, погибая даже от того, что его просто держат в руке. К тому же гриллоблаттиды активны в основном ночью. (Их кузены из отряда тараканосверчков, гладиаторы, были открыты совсем недавно - в 2002 году. Они любят куда более тёплые места и встречаются в скалах Намибии и Танзании, где охотятся на других насекомых.)

Гриллоблаттиды лучше всего чувствуют себя при температуре от +1 °С до +4 °C. Если становится холоднее, у них появляется шанс замёрзнуть, поэтому насекомые прячутся под слоем снега или льда. Питаются гриллоблаттиды тем, что найдут, но предпочитают трупы насекомых опавшим листьям или другой растительной пище. Правда, остаётся загадкой, как они находят еду, учитывая то, что никакие другие насекомые на ледниках не живут, да и растительность там явно скудная.

Голый землекоп - человек будущего?

Где живёт: норы в саваннах Восточной Африки

Где выживет: местности с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа в воздухе

К сожалению, наши ближайшие родственники, млекопитающие, хоть и отличаются умом, но устойчивостью к неблагоприятным условиям не блещут. Впрочем, есть одно исключение - маленький сморщенный грызун вида голый землекоп. Каким-то образом он смог достичь практически всех основных целей, которые сейчас стоят перед человечеством, и обошёлся при этом без огромного мозга и развитой цивилизации.

Семья голого землекопа - царство матриархата, но отнюдь не обитель толерантности. Размножаться в группе из нескольких десятков особей может только главная самка и парочка достойных самцов. Голые землекопы не чувствуют боли: они не замечают действие кислоты, и их слизистые не раздражает перец. На зависть медикам и пенсионерам, сердца этих грызунов не стареют, и живут они 30 лет - в 10 раз дольше, чем другие животные такого же размера. Землекопы никогда не болеют раком. К тому же эти зверьки прекрасно подходят для подземных городов будущего: они предпочитают вообще никогда не высовываться из нор на поверхность и переносят без потерь отсутствие кислорода длительностью до получаса. Для сравнения можно сказать, что мозг человека погибает после 5–10 минут кислородного голодания, а необратимые изменения в отдельных областях этого органа начинаются уже на 2–3 минуте такого состояния.