Дети солнца

Знакомясь с насекомыми, населяющими разные географические зоны и ландшафты, нельзя не заметить значительную разницу их видового состава, неодинаковые приспособления насекомых к растительному покрову, а также к другим животным.

Но что особенно бросается в глаза при сравнении населения насекомых в разной географической обстановке, так это уменьшение разнообразия видов по мере продвижения от тропиков к тундре или же от равнин и предгорий к высоко лежащим над уровнем моря низкотравным альпийским лугам.

Легко увидеть и еще одну особенность у насекомых - значительное сокращение времени их активной жизни, интенсивности передвижения, питания и размножения от более теплого к более холодному климату. Если на экваторе и в области северного и южного тропиков в любое время года встречается много летающих насекомых, то в средней части Европы продолжительность активной жизни этих организмов сокращается до 5-6 месяцев, в высокогорьях Кавказа и Тянь-Шаня - до трех месяцев, а на Восточном Памире, на высоте более 3 тысяч метров над уровнем моря, или же в тундрах Евразии активность насекомых можно наблюдать только 1,5-2 месяца в году (с последней декады июня до середины августа).

Известны некоторые виды насекомых, которые летают или проявляют какую-либо другую активность только поздней осенью, ранней весной или даже при мягкой зимней погоде во время оттепелей. Таковы, например, зимняя пяденица - некрупная бабочка, самки которой, не имея развитых крыльев, только ползают осенью по коре деревьев, а самцы хорошо летают. Зимний комарик тоже летает только в холодное время года - осенью и в начале зимы.

Рис. 17. Ледничник, или бореус, предпочитает осеннюю и зимнюю

Одно замечательных насекомых, активное на снегу, в зимнее время - это ледничник, или бореус. Бореусы - мелкие нелетающие насекомые с хоботообразно вытянутой головой, родственные пестрокрылым скорпионовым мухам, или скорпионницам, которые обычны в летние месяцы в лесах. Бореусы, по-видимому, активны в лесной подстилке под снегом в течение большей части зимы. Только во время значительных зимних оттепелей, а также ранней весной талая вода, наполняя лесную подстилку, выгоняет бореусов на снег. В это время можно увидеть на снегу и первичнобескрылых насекомых - ногохвосток, которые прыгают по снегу и особенно охотно скапливаются на его поверхности в следах от ног или лыж.

Но подобные насекомые - исключение. Они - наследие великой ледниковой эпохи на северных материках. В те времена лето вблизи постоянного ледникового покрова на равнинах по своим условиям напоминало наши теплые зимы или глубокую осень. Подобные "летние" условия сейчас можно наблюдать в Гренландии или в Антарктиде. В ходе интенсивного отбора, который шел тысячелетия, предки этих насекомых и приобрели столь удивительную холодолюбивость. В дальнейшем, когда климат потеплел, окололедниковые организмы ушли за холодом - или в высокогорья, поближе к ледникам, или же начали проявлять наибольшую активность в холодные месяцы года.

Эти насекомые - современники мамонтов и мускусных быков, широко распространенных в ледниковое время в средней полосе Европы и Сибири. Но мамонтам и мускусным быкам повезло меньше - они не смогли, подобно насекомым, пережить слишком теплое для них лето и поэтому вынуждены были, вместе с отступавшими ледниками, двинуться к северу. За полярным кругом их встретила исключительно тяжелая обстановка, прежде всего долгая полярная ночь с ее пургой, морозами и бескормицей, что, вероятно, и было одной из основных причин гибели последних стад мамонтов. В большинстве мест погибли и мускусные быки, однако некоторое их количество существует до настоящего времени по побережьям Гренландии и на островах Канадского архипелага. Относительно меньшие размеры мускусных быков сравнительно с мамонтами позволяют им при сильных арктических морозах и пурге укрываться в трещинах скал и ледников или зарываться в сугробы.

А теперь вернемся опять к обычным насекомым. Достаточно припомнить, при каких температурных условиях можно видеть больше всего летающих и ползающих насекомых, чтобы составить о них вполне определенное мнение, как об организмах весьма теплолюбивых.

С первыми солнечными весенними днями, когда еще во многих местах в лесу, канавах и под затененными обрывами лежат большие пятна снега, появляются различные насекомые. Они в это время придерживаются наиболее теплых мест: освещенных солнцем стволов деревьев, стен домов и заборов.

Здесь, то взлетая, то садясь, жужжат и греются мухи, распластав крылья и прижав их к поверхности коры или досок, сидят яркие дневные бабочки - крапивницы, траурницы, павлиноглазки и другие. Часто присаживаются на теплые основания корней деревьев и заборы крупные самки шмелей, только-что вылетевшие с мест зимовки - из старых пней, лесной подстилки, стогов сена или соломы.

Насекомые и летом наиболее деятельны в теплую солнечную погоду, при температуре воздуха около 25-30°. Только в самые жаркие дневные часы, когда температура воздуха доходит до 35°, многие насекомые скрываются в тени деревьев, в густой траве, а в открытых степных и пустынных ландшафтах - в норах или в песчаном грунте.

При прямом солнечном освещении, а также при полете тело насекомых получает дополнительное количество тепла или извне, за счет непосредственного поглощения солнечных лучей, или же само вырабатывает необходимое тепло при работе мышц. В последнем случае насекомые вполне обходятся температурой окружающего воздуха около 15-20°. Не раз проводились измерения температуры тела летающих насекомых при помощи термопар. Оказалось, что во время полета температура тела у стрекоз, бабочек и шмелей достигает 32-42°.

Таким образом, насекомые - их мускулатура и другие внутренние органы - требуют для своей деятельности примерно тех же температурных условий, что и органы высших позвоночных животных - птиц и млекопитающих. Во время полета или движения по земле и растениям под солнечными лучами насекомые становятся столь же "теплокровными", как и высшие позвоночные. Только из-за своих малых размеров насекомые не могут более или менее постоянно сохранять одну и ту же температуру тела. А убедиться в том, что насекомым необходима достаточно высокая внутренняя температура, нетрудно. Надо поймать на цветущем растении шмеля и посадить его минут на десять в коробку. Если после этого шмеля выпустить на свободу, то он даже при температуре окружающего воздуха около 25° неспособен сразу излететь. Шмель быстро и неуклюже ползет по земле, жужжит и разогревает тем свое тело. Только как следует согревшись этим способом, он тяжело взлетает и, быстро набирая скорость, уносится вдаль. Измерения температуры тела пойманного шмеля показали что за несколько минут она снижается почти на 10°. Это вызывает окоченение мышц, которые уже не могут сразу же поднять насекомое в воздух.

Тепло любят многие насекомые, особенно быстро летающие и проводящие много времени в воздухе. К ним относятся различные мухи, дневные бабочки, стрекозы, некоторые жуки и клопы, большинство пчел и ос. Недаром тропических насекомых гораздо сложнее ловить, чем наших - они, живя при постоянно высокой температуре окружающей среды, особенно часто используют крылья в случае какой-либо опасности или же делают неожиданные большие прыжки.

Особенно стремительны и ловки движения тропических пчел, ос, мух, крупных дневных бабочек, муравьев, тараканов, стрекоз и некоторых клопов и цикад. Многие тропические жуки или быстро убегают, или прыгают, или же мгновенно взлетают при опасности и очень редко только поджимают ноги и падают с растений на землю, как это делают многие наши жуки.

Как типичные обитатели воздушной среды, слабо поглощающей солнечные лучи, насекомые особенно эффективно используют прямое солнечное освещение для повышения температуры тела. При этом из-за малого размера тела насекомые быстро нагреваются, но и быстро теряют тепло, попав в тень от облака или от какого-нибудь предмета у поверхности земли.

Для летающих насекомых, у которых температура тела при полете должна быть достаточно высокой, такое затенение от солнца становится весьма существенным - они бывают вынуждены или прекратить активность или же, наоборот, летать более интенсивно, чтобы тепло, выделяющееся при работе их мышц, восполняло потерю тепла в окружающую среду.

Окраски покровов тела насекомых имеют огромное значение для их активности. В прохладном и умеренном климате и влажном воздухе, обладающем свойством быстро проводить тепло, насекомые в большинстве своем темно окрашены - они черные, коричневые или темно-серые. А в сухом и жарком климате насекомые имеют обычно светлую окраску покровов: желтую, белую, оранжевую и светло-серую. Нередко тело таких насекомых снаружи покрыто серебристыми или белоснежными волосками, хорошо отражающими слишком сильный поток солнечных лучей.

Очень часто тело насекомых имеет разноцветный рисунок, состоящий из темных и светлых пятен, которые создают наиболее благоприятное сочетание больше и меньше нагревающихся участков поверхности тела и находящихся под ними различных органов. У многих насекомых темно окрашены те участки покровов, к которым изнутри прикрепляются мышцы, то есть такие внутренние органы, которые в первую очередь нуждаются в тепле и дополнительном согревании солнечными лучами. Так, у многих одиночных пчел, у ос и шмелей темная полоса проходит поперек спинки между основаниями крыльев. Темные поперечные полосы имеются у этих насекомых и на верхней стороне брюшка - здесь к темным участкам изнутри прикрепляются пучки мышц сердечной диафрагмы, обеспечивающие достаточно интенсивный ток крови, особенно во время полета.

Рис. 18. У шмелей и цветочных мух полосы и пятна из черных волосков расположены над местами прикрепления мышц

Сходно расположены темные и светлые полосы и на теле мух, а также быстро летающих в дневные часы бабочек - шмелевидных бражников и стеклянниц. Сходство этих насекомых в общем облике с жалящими перепончатокрылыми - осами или шмелями, конечно, велико, но подобная мимикрия ни в коем случае не исключает терморегулирующее значение окраски.

Очевидно, не только окраска поверхности тела насекомых может влиять на температурный режим их тела и тех или иных его частей. Существенное значение имеет и размер тела насекомого. Чем насекомое крупнее, тем медленнее оно остывает при покое, но и медленнее нагревается при притоке внешнего тепла из окружающего воздуха или при поглощении прямых солнечных лучей.

Таким образом, мелкие насекомые имеют менее постоянную температуру тела, чем крупные. Из-за этого многие активные по ночам насекомые нередко относительно крупные. Однако и при слишком высокой температуре воздуха степные, пустынные и тропические насекомые с дневной активностью также очень часто довольно крупные, что в какой-то мере помогает им защищаться от перегрева под лучами солнца.

Температуру тела насекомых хорошо сохраняют густые и длинные волоски, особенно на тораксе и брюшке, а у многих бабочек и на прилегающем к брюшку крае задних крыльев. Поэтому в прохладном климате северных частей континентов и в высокогорьях шмели, целый ряд одиночных пчел и многие мухи имеют обычно густой покров из волосков. Наряду с этим, насекомые с ночной активностью для сохранения тепла также очень часто одеты густыми волосками, например, большинство ночных бабочек или хрущи.

В то же время, различные бугорки, ребрышки и выросты на поверхности хитина у насекомых, наоборот, способствуют усиленной теплоотдаче, особенно в тени или же при рассеянном солнечном освещении. Поэтому многие как пустынные, так и тропические насекомые нередко обладают хорошо скульптированными покровами тела.

Рис. 19. Гребень на спинке саранчи горбатки способствует теплоотдаче

Таким образом, решающее значение температуры для жизни насекомых отразилось в бесконечном разнообразии их внешнего облика - величины, формы и окраски.

С этим же связано и многое в изменении их поведения в разные часы дня и при разной погоде. Не останавливаясь подробно па этой стороне жизни насекомых, все же стоит отметить некоторые особенности их поведения, указывающие на приспособление к изменяющейся температурной обстановке окружающей среды. Например, многие саранчовые в степях, саваннах и пустынях имеют сжатое с боков тело, а кроме того, вдоль их спинки возвышается ребро или гребень. В жаркую солнечную погоду они садятся на почву или растения так, чтобы солнце освещало только относительно небольшую верхнюю поверхность их тела, тогда как значительно большая боковая поверхность в это время в основном отдает тепло в окружающую среду. Наоборот, на закате солнца или же утром эти насекомые садятся боком к солнцу, при этом часто поднимаясь на верхушки высоких трав. В этом случае они максимально используют приток солнечного тепла.

Дневные бабочки весной или по утрам в летние дни, когда воздух еще прохладен, держат крылья распластанными в стороны перпендикулярно солнечным лучам. А некоторые высокогорные бабочки, хотя и сидят со сложенными над спинкой крыльями, но яри этом ложатся набок среди камешков или в углублениях скал, хорошо освещенных солнцем. При жаркой солнечной погоде дневные бабочки на солнцепеке обычно складывают крылья над спинкой и садятся на землю или цветы таким образом, что их крылья почти не освещает солнце, а в то же время большая боковая поверхность крыльев беспрепятственно излучает тепло. При этом можно нередко видеть, что бабочка то раскрывает крылья, то складывает их, тем самым регулируя температуру как самих крыльев, так и прилегающих к ним участков тела. Если подойти к сидящей бабочке, то она обычно раскрывает крылья, что является верным признаком того, что бабочка заметила опасность, начала дополнительно согреваться и готова подняться в воздух.

С необходимостью терморегуляции во многом связано и изменение суточного поведения и местопребывания насекомых. Это проявляется в форме суточных миграций из крон леса в его нижние ярусы, с лесной опушки в глубь леса и обратно или же в заползании в норы и закапывании в почву в жаркие дневные часы. Если внимательно проследить за поведением насекомых в течение светлого времени суток на одном и том же участке лесной поляны или луга, то большинство особенностей их поведения можно без большого труда объяснить происходящими изменениями температуры воздуха и закономерно идущим сначала нарастанием, а затем уменьшением интенсивности солнечных лучей. Так будет везде-и на среднеевропейских лугах, и в степях и пустынях, и в высокогорьях, и на опушках влажных тропических лесов.

С изменением температурных условий связаны и сезонные изменения в жизни насекомых. Каждый их вид проявляет активность обычно только в определенное время года - ранней весной, в конце весны или же в разгар лета. При этом в среднеевропейских ландшафтах наиболее благоприятен для активности взрослых насекомых и для развития открыто живущих нимф и личинок период от конца весны до середины лета, в степях и пустынях этот период смещается на более раннее время - на середину и конец весны, а в высокогорных местностях и тундрах севера, наоборот, на середину лета. Осенние миграции насекомых из одних местообитаний в другие, например из степи в небольшие байрачные лесочки, с поля в соседний лес или в полезащитные древесно-кустарниковые полосы, определяются в значительной мере температурными условиями.

У насекомых наблюдаются и более далекие сезонные миграции. Таковы, например, перелеты бабочки репейницы, а также некоторых видов стрекоз, напоминающие перелеты птиц и летучих мышей.

В общем, температура окружающей среды - почвы, поверхности скал, тканей растений, воды во внутренних водоемах и особенно воздуха - определяет самые разные стороны жизни насекомых их приспособления и поведение.

Чем ближе к полюсам Земного шара, чем выше в горы, тем все более необходим для жизни насекомых прямой солнечный свет. В этих холодных областях насекомые с сумеречной или ночной активностью почти отсутствуют. Только немногие крупные и густо опушенные бабочки - желтовато-серые гепиалиды или пестрые медведицы отваживаются летать в холодные и ветреные ночи в горах Тянь-Шаня, когда температура воздуха опускается до 5-8°.

А в тропиках или же в наших степях и пустынях, где днем солнце слишком сильно греет, а ночи, если и не очень теплые, то по крайней мере, не холодные, особенно много насекомых летает после захода солнца. При этом в пустынях, в которых заметно начинает холодать после полуночи, наиболее массовый лёт разнообразнейших насекомых происходит в вечерние часы. Насекомые больше, чем другие группы наземных животных, находятся в зависимости от прямого теплового действия солнечных лучей. Насекомые наиболее эффективно используют их и для своего движения, особенно для полета.