Комахи - процвітаюча група наземних організмів

Клас комах відноситься до типу членистоногих, де разом з багатоніжками вони утворюють підтип трахейнодихаючих. Від близьких груп членистоногих вони відрізняються наступною комбінацією ознак: тіло поділено на голову, груди і черевце, є три пари ходильних ніг, у більшості видів розвинені крила.

Науці зараз відомо близько 1 мільйона видів комах, причому щорічно описується від 3 до 10 тисяч нових видів. Таким чином, комахи - найбільша група організмів, що мешкають нині на Землі. Їх більше, ніж інших тварин та рослин разом узятих. Очікувана кількість видів комах ще більша. За різними оцінками, воно становить від 3 до 30 мільйонів видів. Ентомологам-систематикам чекає величезна робота з опису та класифікації цього приголомшливого різноманіття. Більшість відкриттів відбувається у маловивчених і найбагатших комахами тропічних районах, проте у Сибіру досить «білих плям», і список сибірських видів комах щорічно поповнюється.

Щитник зелений (Palomena prasina)

Причин величезної видової різноманітності комах кілька. Насамперед, це типово наземні організми, чудово пристосовані до умов суші. Вся організація комах пов`язана із захистом від висихання та економією вологи. Епікутикула, тонка воскоподібна плівка на поверхні покривів, перешкоджає випаровуванню води. Трахейне дихання в сенсі економії вологи більш ефективне, ніж легеневе, оскільки дихальні отвори дуже невеликі за розмірами і здатні закриватися. Видільна система, представлена ​​мальпігієвими судинами, виробляє кристали сечової кислоти, що зв`язують невелику кількість води. У задній кишці комах є особливі ректальні залози, які відсмоктують воду з екскрементів, що формуються, 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 проживання в наземному середовищі – захистом від висихання.

Предки комах вже були наземними організмами, ось чому серед них немає мешканців морів та океанів. Частина комах пов`язана з прісними водоймищами, де розвиваються їх личинки (бабки, поденки, веснянки, струмки, деякі жуки та двокрилі), проте вважається, що цей зв`язок з водним середовищем вторинний. Становлення класу відбулося близько 350 мільйонів років тому - у девонському періоді. Еволюція комах протікала бурхливо, і вже у 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 більш піднесені - плакорні. У крейдяному періоді з появою квіткових покритонасінних рослин між ними та 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 та підстилці до проживання у вищому ярусі – на рослинності. З цим пов`язана і поява польоту.

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

Мабуть, найбільш відомий американський мігруючий метелик монарх, який здійснює регулярні перельоти зі 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 самостійні види.

Клоп-солдатик (Pyrrhocoris apterus)

Варто сказати і про швидкість польоту комах. Найкращими літунами вважаються метелики-бражники, що мають загострені крила, обтічне тіло і потужну крилову мускулатуру. Бражники здатні летіти зі швидкістю 50 кілометрів на годину на великі відстані. Якщо порівняти швидкість польоту та розміри тіла комахи, то така відносна швидкість буде в 5 разів більша, ніж у сучасного реактивного літака. Бражники здатні зависати в повітрі, і подібно до колібрі висмоктують довгим хоботком нектар з квітів, не сідаючи на них. Під час польоту споживання кисню у метеликів зростає у 150 разів у порівнянні зі станом спокою. Але все ж таки рекордсменами серед літаючих комах є великі бабки, які в момент переслідування видобутку здійснюють кидки зі швидкістю 100 кілометрів на годину.

Одна з причин видової різноманітності комах - їх дрібні розміри. У порівнянні з великими організмами вони мають цілу низку переваг, таких як освоєння нових середовищ існування, економія енергії та харчових ресурсів для свого розвитку. Більшість комах і особливо їх личинки ведуть потайний спосіб життя. Дрібні розміри уможливлюють активне використання природних порожнин у ґрунті, підстилці, під корою, у гниючих субстратах, а також перехід до проживання в тканинах живих рослин та до паразитизму. Освоєння нових екологічних ніш веде до бурхливого видоутворення.

Найбільш поширені розміри комах - від 3 до 20 мм. Найдрібніші, такі як жуки-перокрилки, не перевищують 0,2 мм, що не набагато більше інфузорії-туфельки. Гіганти світу комах живуть у тропіках. Найдовшим вважається індонезійський паличник, що досягає 38 см, але тіло його не товще пальця. Рекорд серед метеликів належить бразильській совці-агрипіні, яка у розмаху крил досягає 30 см. Цей нічний метелик має скромне сіро-біле забарвлення. Чудово пофарбовані метелики-птахокрилки, що живуть на островах Тихого океану та у південно-східній Азії. Вони по праву вважаються найбільшими денними метеликами, досягаючи в розмаху крил до 20-25 см. Одними з найбільших жуків вважаються африканські бронзівки-голіафи, розміром з кулак. Не поступаються їм американські жуки-дупляки: нептун, геркулес і слон. Назви кажуть самі за себе. Жук-слон вважається найважчим з комах, що нині живуть. Він важить понад 100 г. Однак найбільшою комахою, яка коли-небудь жила на Землі, вважається викопна бабка з кам`яновугільного періоду, яка в розмаху крил досягала 1 метра, а розміри тіла доходили до 60 см.

У Росії найбільша комаха живе Далекому Сході - це реліктовий вусач. Окремі самці цього жука досягають 11 см разом із величезними щелепами. Їх м`ясисті білі личинки живуть у столах мертвих ільмів та інших листяних порід, тому вирубування лісів призводить до їх знищення. Реліктовий вусач у природі рідкісний і охороняється державою.

До великих комах у Прибайкаллі відносяться метелики-вітрили, деякі павичоокості та коконопряди, жуки-жужелиці з роду бризгун, плавунці, деякі вусані (чорний ялицевий, осиновий скрипун та ін.).), травневий хрущ, велика соснова златка, бабки-коромисла, коники, кобилка тріскачка ширококрила. Часто саме великі та красиві комахи виявляються включеними до Червоних книг, але не завжди це виправдано.

Дрібні розміри комах обумовлені двома головними причинами. По-перше, їхнє тіло укладено у зовнішній хітиновий покрив, маса якого має збільшуватися зі зростанням лінійних розмірів. М`язи, що приводять тіло в рух, укладені в трубчасті кінцівки, що обмежують межі збільшення м`язової маси. Великі комахи незграбні та повільні, вони стають легкою здобиччю хижаків.

Червонокрилий топольний листоїд (Chrysomela populi)

Серед членистоногих великих розмірів досягають лише морські ракоподібні (краби, омари, лангусти), які зберігають «легкість рухів» завдяки дії води, що виштовхує. По-друге, трахейна система комах, що складається з тонких повітроносних трубок, повністю бере на себе забезпечення тканин киснем.

Трахеоли, кінцеві розгалуження трахей, діаметром не перевищують 1 мкм. Зрозуміло, що дифузія кисню через такі тоненькі трубочки утруднена. Чим більша комаха, тим довша його трахея і довший шлях кисню до тканин. Відповідно до простого фізичного закону інтенсивність дифузії газів зростає зі збільшенням температури. Це одна з причин, чому найбільші комахи мешкають 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. Величезне розмаїття сенсил, що становлять органи почуттів комах, є похідним простої шкірної структури – волоска чи щетинки. Забарвлення та скульптура покривів комах нескінченно різноманітні. Загалом, еволюція комах значною мірою йде за рахунок їх зовнішнього скелета. Цим, певною мірою, можна пояснити виняткову видову різноманітність комах та їхню легку пристосованість до умов середовища.

Наявність хітинового зовнішнього скелета комах призводить до того, що їхнє зростання супроводжується линяннями. Крім того, личинки відрізняються, іноді дуже сильно, за будовою від дорослих особин (імаго). Тому перехід з личинкової стадії в імагінальну пов`язаний із суттєвими перебудовами, які називаються перетворенням чи метаморфозом. Комахи з неповним перетворенням личинки схожі на дорослих, але мають зачатки крил і недорозвинені статеві придатки. Такі личинки зазвичай живуть разом з імаго і харчуються тією ж їжею. Комахи 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 та поділ «обов`язків» личинок та імаго у комах із повним перетворенням сприяли еволюційному прогресу цієї групи. Недарма до комах з повним перетворенням належить більше 70% видів, що нині живуть.

Комахи чудово пристосовані до наземних умов і дуже повно освоїли поверхню суші. Вони поширені від тропіків до полярних тундрів, від глибоких печер до межі вічних снігів у горах. Комахи освоїли прісні водойми та повітряний океан. В екосистемах вони живуть у всіх ярусах від ґрунту до крон дерев.

За чисельністю та біомасою комахи займають у природі дуже помітне місце. У ландшафтах, сприятливих для їх існування, їхня біомаса становить 100-300 кг на гектар. Для порівняння, на той же гектар птахів припадає 300-500 г, а великих травоїдних ссавців від 1 до 10 кг. Якщо прийняти середню вагу комахи за 10 мг, то на кожного жителя Землі доводиться по 300 кг комах.

Висока чисельність комах пояснюється їх великою плодючістю і досконалим набором пристроїв для виживання в найрізноманітніших умовах. Практично всі речовини органічного походження використовуються комахами. Тому комахи, як один із найістотніших компонентів у наземних екосистемах виконують величезну роль у перенесенні речовини та енергії, утилізують практично всі речовини, що поставляються рослинами та тваринами, і самі служать їжею дуже багатьом хребетним та безхребетним тваринам. Величезна їхня роль у грунтоосвітньому 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 та непарний шовкопряди, будівельну деревину псують короїди, вусані, златки. Різні кровососи переносять смертельно небезпечні захворювання і докучають людям та тваринам своїми укусами.

Проте корисна роль комах теж величезна. Ми не можемо отримувати врожаї багатьох культур без запилювачів. Величезна армія хижаків та паразитів стримує розмноження комах-шкідників та біологічний метод боротьби з їх використанням обіцяє великі перспективи. Людина отримує від комах мед, віск, шовк, лаки, барвники, багато цінних ліків. Нарешті, не слід забувати про естетичну роль комах, які прикрашають природу. Засушеними метеликами стало модно прикрашати житла, але ще приємніше бачити ці створіння, що пурхають на волі.

В.Г.Шиленків
З книги «Жива природа Байкалу. - Іркутськ: Вид-во Іркут. ун-та, 2002» та за матеріалами сайту «Зоологічні екскурсії Байкалом»