Незаменимое звено

Много всяких круговоротов происходит на земной поверхности: круговорот воды и азота, углерода и кислорода, серы и железа. Но есть круговорот особенно характерный для земных условий, который определяет современное лицо планеты, структуру и облик ее ландшафтов, состав атмосферы, химизм воды, осадочные толщи коры, это - биологический круговорот. В нем основную каталитическую^* роль в процессах химического превращения и движения веществ играют живые организмы.

^* (Каталитическая роль - функция ускорения химических реакций под действием особых веществ (катализаторов), в данном случае белковой природы.)

В наиболее общем виде каждый конкретный биологический круговорот осуществляют три группы организмов: первая - это продуценты, строящие сложные органические вещества из неорганических, таковы прежде всего зеленые растения; вторая группа - это консументы, преобразующие органические вещества других организмов в вещества своего живого тела, к ним относятся различные растительноядные, хищные и сапрофитные организмы, в основном животные; третья группа - это редуценты, главным образом гнилостные микроорганизмы, разрушающие сложные органические вещества до просто построенных неорганических. Только неорганические вещества опять могут быть использованы зелеными растениями. Этим замыкается путь непрерывного биологического превращения и движения веществ, создается биологический круговорот.

Какое же место во всех этих звеньях биологического круговорота занимают насекомые? Естественно, что насекомые, как всякие животные, оказываются консументами, то есть они непосредственно питаются живыми растениями или же растительноядными животными. Насекомые также строят свое тело из тканей уже погибших организмов или органических продуктов жизнедеятельности организмов, например воска, экскрементов, слинявшей шерсти и т. п.

Однако нельзя не отметить, что подходя не чисто химически, а с точки зрения роли насекомых в биологическом круговороте, не всегда можно легко и четко определить значение насекомых для тех или иных этапов этого круговорота. Например, насекомые-опылители являются, конечно, консументами: собирая пыльцу и нектар на цветущих растениях, они сами питаются этими продуктами и выкармливают ими во многих случаях свое потомство.

Но биологическая сущность опылителей заключается прежде всего не в том, что они поедают какое-то, в общем ничтожное количество пыльцы и нектара, а в том, что эти насекомые еще меньшую массу пыльцы доставляют с тычинок одних экземпляров растений на рыльца пестиков других растений того же вида, то есть обеспечивают генетически полезный процесс перекрестного опыления. И поэтому место насекомых-опылителей в биологическом круговороте в соответствии с их ролью следовало бы искать не среди потребителей растительных веществ, а среди созидателей этих веществ, то есть считать, что огромное множество видов растений и их опылители составляют тесный симбиоз взаимозависимых организмов - продуцентов. Других насекомых, особенно разрушающих мертвые растительные ткани - опавшие листья и хвою, усохшую древесину, навоз копытных - вряд ли следует относить к группе только преобразователей органических веществ. Их биологическая роль важнее - они разрушают, мельчат, увлажняют в своем кишечнике и рассеивают по местности сложные органические вещества, подготавливая их к минерализации редуцирующими микроорганизмами.

Правда, если так подходить к роли организмов, то любой из видов в той или иной мере помогает осуществлению всех трех основных процессов биологического круговорота. Растения не только создают органические вещества, но отдельные их ткани и органы, в частности семена, возникают за счет других органов, иными словами, потребляют растительные вещества. Самим фактом своего существования растения уже обеспечивают жизнедеятельность консументов и редуцентов. Таким образом, в природе все организмы - продуценты, консументы и редуценты - совместно обеспечивают биологический круговорот. С точки зрения природы в целом здесь нет вредных полезных или безразличных существ, а есть только необходимые определенной степени - или совершенно незаменимые или же такие, функцию которых в биологическом круговороте могут выполнить организмы других видов. Исходя из этого соображения, посмотрим, какие же именно незаменимые функции в биологическом круговороте выполняют насекомые? Чтобы яснее представить себе эти функции, имеет смысл хотя бы в основных чертах посмотреть на роль насекомых в процессах движения и превращения веществ в нескольких широко распространенных на Земном шаре природных ландшафтах.

Возьмем, например, высокогорные луга, имеющие для людей большое значение. Здесь, на высоко приподнятых в ходе последнего грандиозного горообразования участках земной коры пасутся в летнее время огромные стада домашних животных - овец и коз, коров и яков, лошадей и лам. Здесь же берут начало многие реки, питающие своей водой густо заселенные человеком страны Европы, средние и южные части Азии, значительные территории западного полушария.

Высокогорные луга, особенно низкотравные, отличаются очень холодными почвами и исключительным обилием густо переплетенных живых и отмерших корней травянистых растений, общая масса которых в некоторых случаях в десятки раз превышает массу надземных частей трав. Эта прочная дернина хорошо удерживает мелкозем на склонах и позволяет растениям существовать. Но корни растений в то же время непрерывно высасывают необходимые химические вещества из маломощной почвы, и поэтому многие вещества оказываются временно вынесенными над поверхностью земли в виде зеленых стеблей, листьев, цветов и плодов травянистых растений.

Как же завершается биологический круговорот на этих лугах? Различные копытные, поедая травы, оставляют на лугах свои экскременты. Из-за ничтожного количества насекомых-копрофагов вещества этих экскрементов выключаются из местного биологического круговорота, так как в солнечную погоду они быстро подсыхают, а дожди легко смывают их вниз по склонам гор. Только незначительная часть экскрементов копытных в виде небольших клочков задерживается на высокогорных лугах в трещинках почвы и у оснований стеблей растений. А листогрызущие насекомые - листоеды, долгоносики, саранчовые, гусеницы бабочек и некоторые пилильщики, поедающие на высокогорных лугах почти столько же травы, сколько и позвоночные животные, дают огромное количество очень мелких экскрементов, которые равномерно покрывают почву и лето западают в ее многочисленные трещинки, а также под камни. Здесь, в трещинах почвы и под хорошо прогреваемыми в солнечную погоду плоскими камнями и мелким щебнем, в условиях повышенной влажности происходит непрерывная минерализация экскрементов насекомых, а дожди и талая вода только доставляют образующиеся соли кислоты и другие растворимые в воде вещества к корням трав, остро нуждающихся в них.

Насекомые, вместе с дождевыми червями, которые на высокогорных лугах живут и питаются только в самом поверхностном слое почвы, все время перераспределяют при своем движении различные химические элементы между разными видами растений в горизонтальном направлении. Поедая одно растение или его сухие остатки, беспозвоночные оставляют экскременты или же погибают около других видов растений. Таким образом, мелкие беспозвоночные (в частности насекомые) быстро выравнивают химический состав почв под разными видами растений. А каждый из этих видов растений забирает из почвы преимущественно какой-то свой набор элементов, что ведет к ухудшению условии дальнейшей жизни этого растения. Насекомые, как наиболее подвижные и быстро летающие существа, перераспределяют и уравнивают состав почвы на высокогорных лугах особенно быстро.

В листопадных широколиственных лесах насекомые играют столь же незаменимую роль. Остановимся на значении листогрызущих насекомых и насекомых, которые разрушают усыхающую древесную ткань опавших ветвей и стволов погибших деревьев.

Как известно, деревья и кустарники широколиственных лесов умеренного климата осенью полностью теряют листья. Опавшие листья вскоре покрывает снег, а весной они намокают и слеживаются на почве плотным слоем. Чем толще этот слой, тем он сырее в конце весны и в начале лета, тем меньше воздуха пропускает в почву. Это может повести к исчезновению в почве дождевых червей и личинок насекомых, к ухудшению газообмена корней трав, кустарников и деревьев, к уменьшению количества аэробных^* почвенных микроорганизмов.

^* (Аэробные - живущие только в условиях достаточного количества свободного кислорода.)

В большинстве случаев жизнь леса не нарушается чрезмерным накоплением лесной подстилки, благодаря исключительному обилию листоядных насекомых (до 300-500 килограммов на каждом гектаре). Они поедают в течение весны и лета чуть ли не половину листвы деревьев и кустарников. Их экскременты подобно дождю сыплются на землю. Часть экскрементов вмывается в почву летними дождями, минерализуется и поступает к корням растений уже в тот же год, а часть - следующей весной.

Таким образом, в летнее время происходит непрерывная "подкормка" растений удобрениями. А детритоядиые^* насекомые и дождевые черви легко справляются с остальной частью опадающей листвы, разрыхляя при своих передвижениях почву и делая ее доступной для воды и газообмена. Роль листоядных насекомых, особенно бабочек, пилильщиков, отчасти долгоносиков и листоедов, несомненно, нужна и незаменима. Что же касается растений, лишающихся значительной части листвы, то им это обычно не вредит. Эти лиственные деревья и кустарники смогли прекрасно приспособиться к постоянному поеданию их листьев насекомыми, они формируют большее количество листьев, чем это нужно им самим для фотосинтеза.

^* (Детритоядные - поедающие гниющие остатки растений и животных.)

Уменьшение общей поверхности листвы при поедании ее насекомыми способствует сохранению влаги в растениях и окружающей почве, что очень важно в более южных районах, особенно при сухом жарком лете. Неоднократно наблюдалось, что в лесостепных рощах после обработки их пестицидами на следующий год было больше суховершинных и ослабленных деревьев, чем в тех рощах, которые были сильно объедены насекомыми, поскольку ядами не обрабатывались.

Рис. 33. Рогохвосты охотно развиваются в древесине погибших хвойных деревьев

Не менее важна в широколиственных лесах и роль насекомых-ксилофагов^*, а также разрушающих древесину муравьев. Если бы не эти насекомые, то леса были бы завалены мертвой гниющей древесиной, так как никакие другие организмы не в состоянии были бы быстро ее разрушить - ни дождевые черви, ни клещи, ни грибы, ни бактерии.

^* (Ксилофаги - животные, питающиеся древесиной.)

Первый этап утилизации древесины - это нападение на нее многочисленных короедов, жуков усачей и златок, рогохвостов, а вскоре и муравьев, устраивающих в погибших стволах муравейники. Только уже порядком разрушенную и отсыревшую древесину доканчивают почвенные беспозвоночные - дождевые черви, личинки комаров-долгоножек, личинке хрущей, щелкунов и других жуков.

Теперь посмотрим, что же происходит в степях - в этих бескрайних открытых просторах внутренних частей континентов, которые покрыты травами и редкими кустарниками. Хорошо известно плодородие мощных черноземных и каштановых почв степей. Эти почвы, накапливая значительное количество влаги в весеннее время (при таянии снега и во время дождей), дают пищу буйно развивающимся травам.

Частично травы поедают дикие копытные и грызуны, а значительную часть - насекомые: гусеницы, личинки жуков, саранчовые. Экскременты этих насекомых падают на сухую почву, а ветер сметает их в трещины или же к основаниям дернин злаков. В то же время, живых насекомых и их трупы ночью собирают мелкие муравьи, которые устраивают небольшие муравейнички под корнями дернин ковыля и типчака. Обычно только дернины, заселенные муравьями, хорошо развиваются, они густые, сильные и обильно плодоносят. Муравьи удобряют принесенными остатками насекомых и своими экскрементами корни этих дернин, а также рыхлят под ними почву, "перепахивают" ее. Последнее значительно улучшает газообмен корней растений, препятствует засолению почвы вследствие лучшего ее промывания талой водой и сохраняет влагу в почве в летнее время. Кроме того, более крупные дернины задерживают больше экскрементов насекомых, сметаемых ветром, и лучше накапливают снег в зимнее время.

Некоторые насекомые, особенно чернотелки, также помогают развитию степных трав. Днем чернотелки прячутся от солнца в сухом растительном мусоре под дернинами, питаются этим мусором и здесь же оставляют экскременты. В темные часы суток, а также по утрам и к вечеру еще при солнце, чернотелки бродяг по почве между дернинами и питаются отмершими травами. Гибнут взрослые жуки чернотелки чаще всего опять-таки в дернинах.

Еще одна группа насекомых - жуки навозники - играет большую роль в жизни степных растений. Они быстро растаскивают порции навоза крупных копытных. Из-за сухости воздуха и высокой температуры на поверхности, степные жуки навозники в большинстве своем закапывают навоз в почву на глубину до 10-20 сантиметров, тем самым постоянно разрыхляя и удобряя ее верхний слой.

Однако насекомые - основные почвообразователи в степях - могут успешно выполнять эту функцию только при постоянной пастьбе копытных. Последние съедают значительную часть травы, которую растительноядные насекомые не успели бы уничтожить за то короткое время, когда трава еще сочна, не огрубела и привлекает таких насекомых.

В то же время навоз копытных очень интенсивно утилизируют жуки навозники, которые деятельны не только весной и в начале лета, а от первых теплых дней до поздней осени. Кроме того, копытные своими ногами обламывают высохшие стебли трав, дробят их и тем самым способствуют дальнейшему поеданию остатков растений жуками чернотелками. Без такого разрушения дернины степь вскоре была бы забита сухими стеблями трав прошлых лет, снег ложился бы не на почву, а на траву, а тая весной, не столько смачивал бы почву, сколько испарялся бы бесполезно, в воздух. Новая трава в этих условиях отрастала бы из года в год все хуже и хуже, насекомые - зеленоядные, муравьи, чернотелки, навозники - исчезали бы. Степь полностью деградировала бы.

Конечно, для степи очень нужны и насекомые-опылители, посещающие цветущие соцветия различных двудольных растений (например, астрагалов, люцерн и клеверов). Эти бобовые, во-первых, способствуют обогащению почвы азотом и создают своими корнями комковатость структуры почвы. А во-вторых, питание лишь одними ветроопыляемыми злаками для копытных совершенно недостаточно - всякое полноценное естественное или культурное пастбище всегда должно иметь смесь злаков и бобовых, которые богаче белками и жирами, чем злаки.

Рис. 34. Солдаты термитов сами добывать пищу не могут, их кормят рабочие термиты

Сходная картина наблюдается и в тропических саваннах, занимающих обширные площади в Индии, Австралии, Африке, а также значительную часть территории тропической Южной Америки. Но необходимость отношений между животными, в том числе насекомыми, и растениями здесь проявляется, пожалуй, даже заметнее, чем в степях нашей страны. Например, как и в степях, в саваннах Африки очень большое значение для сохранения ландшафта имеют крупные травоядные млекопитающие - антилопы, зебры, слоны и другие. В отличие от степей в саваннах гораздо меньше масса травоядных насекомых. Поэтому травоядные млекопитающие, плотность населения которых здесь в нормальных случаях достигает двух-трех голов на каждом гектаре, отчасти поедают траву и оставляют повсюду навоз, а отчасти растаптывают уже высохшую траву в мелкий растительный мусор, который ложится на почву.

Дальнейшую утилизацию навоза и растительного мусора проводят очень обильные в саваннах термиты. Их постройки до 3-4 метров высотой очень обычны в саваннах.

Но некоторые термиты не устраивают надземных сооружений и внешне не обнаруживают себя, хотя и проявляют постоянную энергичную деятельность по уничтожению остатков отмершей растительной массы, особенно по ночам и в пасмурную, дождливую погоду. Эти остатки растений, переработанные в кишечнике термитов симбионтными^* микроорганизмами, затем рассеиваются термитами в форме экскрементов на почве и в ее толще, вскоре минерализуются и составляющие их вещества вновь могут быть использованы растениями.

^* (Симбионты - сожительствующие организмы, взаимно или односторонне извлекающие из этого пользу.)

Жуков-копрофагов и чернотелок в саваннах обычно мало, в отличие от наших степей и пустынь. Их функцию в биологическом круговороте почти полностью монополизируют термиты. Удобряя почву, термиты улучшают условия жизни и саванновых деревьев - зонтичных акаций, баобабов и других. Эти деревья необходимы в саваннах. Многие животные в знойные дневные часы, когда воздух среди высокой травы нагревается до 40° и выше, находят спасение от убийственных солнечных лучей под широкими кронами деревьев, дающих довольно хорошую тень. Здесь в полдень стоят стада слонов, лежат антилопы, буйволы и зебры.

Тенистые места под деревьями и кустарниками выбирают для дневного отдыха и семьи львов. При этом львы нередко взбираются на толстые, горизонтально раскинувшиеся ветви деревьев, где сильнее ветер и не так чувствуется жар нагретой поверхности саванны. На этих же деревьях делают гнезда или отдыхают многочисленные падальные птицы - грифы и аисты марабу, которые, вместе с гиенами, шакалами и мухами очищают саванну от трупов крупных зверей или от остатков трапезы львов и леопардов.

А постоянное хорошее плодоношение саванновых деревьев и кустарников, которые, как правило, насекомоопыляемы, обеспечивают многочисленные дневные и ночные бабочки. Их гусеницы выкармливаются на различных травах или же на листьях самих деревьев и кустарников.

Таким образом, на примере саванны хорошо видно, что те или иные группы насекомых составляют важнейшие необходимые звенья в цепи биологического круговорота.

И, наконец, тропический лес. Обилен и разнообразен в нем растительный и животный мир, сложные связи здесь устанавливаются между различными видами организмов. Но все подавляют и контролируют как в ходе эволюции, так и в повседневном существовании этого леса три группы насекомых - термиты, медоносные пчелы и муравьи. Все они, оказываясь очень высокоорганизованными насекомыми, живут большими семьями, хорошо защищены от врагов и в то же время круглый год надежно обслуживают вечнозеленую растительность тропических лесов.

Термиты во всех тропических лесах, пожалуй, еще более многочисленны, чем в саваннах. Они непрерывно уничтожают все растительные остатки - опавшие листья и веточки, засохшие ветви на живых деревьях и упавшие на землю древесные стволы, а также отмершие корни растений.

Муравьи в этих лесах также не остаются без дела. Они непрерывно снуют по растениям леса и поверхности почвы, охотясь за различными насекомыми или собирая их остатки. Бдительно охраняют муравьи зеленые растения от различных листогрызущих насекомых. Поэтому в тропических лесах почти никогда не бывает столько поврежденных листьев растений, как это наблюдается в наших широколиственных лесах, несмотря на то, что каждый лист висит на дереве в тропиках не один год, тогда как у нас - всего несколько месяцев.

Третья группа семейных насекомых, необходимых растениям тропических лесов - это медоносные пчелы. Одни из них родственны обычной домашней пчеле и очень похожи на нее внешне - по размерам и окраске. Другие же гораздо мельче, как тропические пчелки Старого и Нового света - тригоны, или же, наоборот, крупные, как, например, большие индийские пчелы, обильные в лесах южной и юго-восточной Азии. Все эти пчелы - главные опылители цветов большинства деревьев и лиан тропических лесов. В неподвижном воздухе этих лесов ветроопыление растений почти невозможно. Ветроопылению мешают и частые дожди, а также большая влажность воздуха даже в сухое время года, поскольку перенос пыльцы ветром с цветка на цветок легче всего происходит только в достаточно сухом воздухе. Этим тропические леса существенно обличаются от наших листопадных широколиственных лесов, да и от хвойных лесов, где почти все деревья, а также и некоторые кустарники и травы опыляет ветер.

Рис. 35. Мелкие тропические пчелы тригоны живут большими семьями

Заканчивая краткий обзор роли насекомых в биологическом круговороте в различных ландшафтах суши, можно отметить, что те или иные группы насекомых оказываются незаменимыми организмами в большинстве этих ландшафтов. Особенно незаменима роль насекомых, опыляющих цветы растений и разрушающих древесину, а в сухих местностях и отмерших частей трав. Однако нередко не менее необходимы и насекомые, поедающие зеленые листья живых растений, как это наблюдается, например, в листопадных широколиственных лесах Восточной Европы и Кавказа.

Наконец, почти все без исключения насекомые - растительноядные и хищные, кровососущие и трупоядные - равномерно рассеивают и перемешивают химические элементы на поверхности суши, тогда как растения, а также позвоночные животные преимущественно концентрируют необходимые для жизни вещества в своем теле или же непосредственно вокруг себя. В этом с насекомыми не могут сравниться никакие другие животные, будь то позвоночные или беспозвоночные. С этим же связана и важнейшая почвообразующая роль всех насекомых, обеспечивающая последующее окончательное разрушение и минерализацию бактериями органических веществ, которые в свое время были созданы растениями и прошли сложный путь превращений в ходе биологического круговорота.