Приспособления насекомых к водному образу жизни

Брянский государственный  университет имени академика  И.Г. Петровского

 

 

 

 

 

 

 

Приспособления  насекомых к водному образу жизни

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент 2 курса 3 группы ЕГФ

Захарченко  Л. А.

 

Проверил:

Васильева Раиса  Максимовна

 

 

 

 

 

 

Брянск 2005

Люди как-то привыкли считать насекомых существами сухопутными, хотя знаем мы и жука-плавунца и некоторых других водных насекомых, но как-то редко о них вспоминаем. Мало кому приходит в голову, что в пресных водах - в лужах, прудах и озерах, крошечных ручейках и могучих реках - обитают миллиарды самых разных шестиногих существ. Мир водных насекомых почти так же разнообразен, как и мир насекомых наземных.

Итак, жизнь в воде... Разберемся, чем она отличается от жизни на суше. Прежде всего, вода более  плотная среда, чем воздух, и передвигаться в ней сложнее. Поэтому насекомое, которому необходимо плавать быстро, должно иметь обтекаемую форму тела, гладкие, словно полированные, покровы и сильные ноги-весла. Если насекомое в воде ведёт менее подвижный образ жизни, то оно должно иметь специальные приспособления для захвата добычи (подавляющее большинство водных насекомых – хищники: это обусловлено наличием в воде огромного количества добычи подходящих размеров – рачков, головастиков, мальков). Также им необходимы приспособления для дыхания. Все взрослые насекомые могут дышать только воздухом, следовательно должен быть орган сообщения с воздушной средой, обычно в виде длинной полой трубки. Некоторые личинки могут иметь жабры.

Поскольку водные насекомые  являются вторичноводными, и в эту среду представители разных отрядов вернулись независимо друг от друга, по моему мнению, будет целесообразно рассматривать их отдельно. К типичным водным насекомым относятся представители отрядов стрекозы, подёнки, веснянки, ручейники, полужёсткокрылые, жёсткокрылые и двукрылые.

Стрекозы: Личинки всех видов — наяды живут в воде. Они хищники, пожирающие немало личинок комаров, мелких водяных насекомых и червей. Ловят их весьма оригинальным «оружием» — так называемой маской, измененной в хватающий орган нижней губой. Готовая для атаки, маска сложена под головой, на «горле» наяды, словно согнутая в локтевом суставе правая рука боксера, вдруг распрямляясь, молниеносно устремляется вперед, как и рука в прямом ударе. Крючья на конце маски сжимают добычу и подтягивают ее ко рту стрекозиной личинки. Все это свершается за доли секунды!

Личинки стрекоз не всплывают  к поверхности, как плавунцы или  водяные пауки, чтобы набрать здесь свежего воздуха. Дышат они, потребляя кислород прямо из воды. У наяд равнокрылых стрекоз (люток и стрелок) на конце брюшка удлиненные жаберные лепестки. Да и задняя кишка действует, как помпа, набирая в себя и выбрасывая воду. Этот своеобразный «вдох» и «выдох», особенно развитый у наяд разнокрылых стрекоз, создает реактивную тягу, дополнительный двигательный импульс (у эшны, например, весьма стремительный рывок вперед).

Подёнки: в отличие от стадии имаго, личинки живут долго, в сравнении, разумеется, с породившими их родителями. В общем, два-три года, лишь немногие — несколько месяцев. И все в воде: обычно в быстротекущей, но и в застойной тоже. Многие личинки поденок напоминают стрекозиных, но три (реже две) длинные хвостовые нити и жабры на первых члениках брюшка помогут вам отличить их от наяд.

Обитающие в  небыстрых и непроточных водах личинки поденок плавают, подталкивая себя гребными ударами хвостовых нитей и жабр. Кроме того, как и у личинок стрекоз, дополнительную тягу создает реактивный эффект: за счет воды, исторгаемой из задней кишки.

Ползающие по дну личинки  поденок обычно «волосатые» и, так сказать, «заиленные» — это их хорошо маскирует. Живущие в быстрых горных ручьях плоские снизу, выпуклые сверху. Прилепятся плотно ко дну или камням, и омывающая их вода по известным в гидродинамике законам прижимает личинку ко дну или камню, не сносит. Кроме того, на нижних челюстях у многих из них есть присоски, преобразованные из жабр. Есть и личинки, живущие в изогнутых норках.

Кормятся  илом, остатками растений, водорослями, некоторые — хищники или своего рода филь-тровалыцики: ловят своими щетинистыми лапками сносимые потоком мелкие пищевые частицы.

Ручейники: Личинки ручейников живут около года или двух-трех лет (в странах северных). Мы найдем их на дне почти каждого водоема (пруда, реки, ручья). Спереди похожи они на гусениц, а сзади... вроде бы на улиток. Будто в раковину спрятано их мягкое брюшко. Обычно «раковинка» прямая, но бывает и изогнутая, даже спиральная. Сделана из песчинок или камешков, осколков, раковинок, обрывков веточек, травинок — у каждого вида свои строительные материалы, либо берется то, что можно собрать на дне. Поселяются и в полых обломках стеблей либо сами выгрызают в них сердцевину и заползают в самодельную трубочку.

Покинув яйцо, личинка ручейника сразу же пеленает себя в паутинный чехол. Слюнные железы в изобилии выделяют клейкие шелковистые нити, из них плетется каркас будущего дома. Затем передними лапками личинка «инкрустирует» его песчинками, травинками, илом и другим подручным материалом. Линяет, растет и домик надстраивает, увеличивая его вместимость. Ползает по дну, таская его на себе и выставив наружу лишь голову и грудь с тремя (у иных с двумя) цепкими ножками. Чуть опасность какая, сразу вся уползает в этот переносной блиндаж и прочным хитиновым «лбом» закрывает вход в него. Подышать воздухом к поверхности личинки ручейников не всплывают: через нежные покровы брюшка растворенный в воде кислород легко проникает прямо в кровь насекомого. Кроме того, у многих живущих в домиках личинок ручейников есть и трахейные жабры, небольшие кустистые выросты на брюшке.

Для балласта, чтобы не всплывал, утяжеляют многие домики камешками, даже раковинками крохотных моллюсков, пустыми или с живой улиткой вместе. Предпочитающие «парить» у поверхности, напротив, уменьшают удельный вес своего домика тем, что вплетают в него кусочки зеленых листьев, ведь в тканях живых растений много воздуха. А когда они увянут, отомрут, наполнятся водой и потянут домик уже не вверх, а вниз, личинка выбросит их и заменит свежими, зелеными.

Ручейники-домовладельцы  кормятся, сгрызая с водных растений зеленую мякоть. Но есть и такие, кто домов не строит, даже простым паутинным чехлом себя не оплетает. Эти рыщут по дну, словно волки по лесу, заглядывая в каждую щель под камнем: нет ли там личинок комаров, поденок, мелких рачков каких-нибудь. Ползают быстро и сильными челюстями крепко хватают добычу. А чтобы течение не унесло, длинная шелковая нить, словно якорная цепь, удерживает плотоядных ручейников. Тут можно заметить интересную адаптивную параллель с сухопутными хищниками: глаза у тех и других, так сказать, впередсмотрящие, смещены ближе к «фронту» головы, а не к ее «флангам», как у травоядных ручейников и копытных позвоночных, у зайцев, мышей и многих других мирных созданий. Глаза, расположенные на боках головы, видят частично и то, что делается сзади: ведь именно с тыла чаще всего подбирается враг. А нападающему важнее хорошо видеть именно перед собой...

Вторая «параллель»  еще более поразительна — орудия, сооружаемые некоторыми личинками ручейников для промысла добычи, находят аналогию лишь в немногих «пунктах» живой природы. Как говорит доктор Хейнц Вундт, «они фильтруют воду, подобно тому как пауки фильтруют воздух». Как и у пауков, форма и принципы действия ловчих сетей ручейника весьма разнообразны: они похожи на гамаки, мешки, контрабасы, многокамерные верши, просто сети, наконец.

В отличии  от рассмотренных выше отрядов, ручейники на стадии имаго не боятся воды. Самки-ручейники способны бегать по ее весьма «непрочной» для нас поверхности легко, как по гладкому паркету, и даже погружаться, плотно сложив крылья, в воду. Плывут, употребляя среднюю пару ножек, расширенную и гребущую, как весла, как основной двигатель.

Полужёсткокрылые: Впервые водяные клопы описаны были в научной литературе в 1618 году Уилссом Альдрованди. Многие натуралисты старых времен интересовались ими, рисовали, наблюдали за их жизнью в прудах. Наземные по происхождению насекомые, они отлично приспособились к обитанию в водяной стихии. Только осенью, отправляясь на зимовки в щели пней, под камни и мхи, покидают воду. А летом всплывают лишь время от времени к поверхности, чтобы набрать свежего воздуха (и то не все; есть такие, что никогда этого не делают, дышат кислородом, растворенным в воде). Водяные клопы, у которых есть пригодные для полета крылья, порой покидают водоемы, чтобы перелететь в какой-нибудь другой пруд.

Гладыш известный обитатель наших прудов и озер. Он «гладкий» действительно: тело его весьма обтекаемо. Плавает вверх ногами, спиной вниз. Задние ноги его — весла, гребут сильными взмахами. Он хищник: многих водяных насекомых, даже головастиков и рыбьих мальков, хватает и, проколов коротким крепким хоботком, высасывает. Если возьмете его в руки, может и вас довольно болезненно уколоть. В народе, в Германии например, называют гладыша из-за этого водяной пчелой.

Снуют в воде гладыши быстро, вертко, но порой  и неподвижно висят у поверхности, раскинув в стороны ноги-весла и высматривая «крупными красными глазами» добычу. Чтобы набрать свежую порцию воздуха, всплывают кверху, брюшко выставляют чуть над водой. Наполняют «воздушные резервуары»

 (их наружные отверстия открываются у гладышей на заднем конце брюшка) и, окутанные серебристым пузырьком воздуха, словно блестящими доспехами, быстро скользят вниз...

По ночам перелетают гладыши из одного водоема в другой (нередко весьма далеко). Прямо из воды взлететь этот клоп не может; вылезет на берег, обсохнет, тогда уже летит.

А вот гребляки стартуют из воды в воздух так, как никто из насекомых, пожалуй, не умеет: набрав значительную скорость сильными взмахами гребущих ног, подобно ракете, запущенной с погруженной подводной лодки, вертикально вверх выскакивают они головой вперед из воды и тут же пускают в действие крылья. Представители этого семейства похожи внешне на гладышей, но плавают вверх спиной. Плавают они, собственно, лишь тогда, когда устремляются к поверхности воды за свежим воздухом. Набирают его под крылья. Затем опускаются на дно, где проходит их жизнь: здесь, цепляясь ногами за растения, в основном и держатся.

Образом жизни гребляки менее всех похожи на клопов. Нет у них колющего хоботка, рот открывается широко, и в него загоняют гребляки лопа-стевидными передними ногами микроскопические водоросли, всякую мелочь, органику, осевшую на водяных растениях, скоблят водоросли короткими игольчатыми рудиментами обычного для клопов хоботка, едят и личинок комаров.

Они, наконец, лучшие «музыканты» среди клопов. Зубоногая коркиса, обитающая у нас в водоемах лесной зоны, «музицирует» так: быстро проводит зазубренными голенями по параллельным килям переднеспинки. Это по данным Петера Риче-ля. Профессор Ф. Н. Правдив иначе описывает действие стридуляционного (стрекочущего) аппарата гребляка: «Сидя под водой, уцепившись средними ногами за растение, он, проводя передними лапками по поверхности хоботка, издает стрекочущие звуки...»

У плавтов  самцы тоже издают негромкие стрекочущие звуки, а у карликовых гладышей, или плей,— и самки и самцы. Но звуковые «инструменты» у них иные. Тонкие зазубренные кили средне-груди трутся при кивающих движениях насекомого о заостренные кили переднегруди. Звук, впрочем, получается настолько слабый, что человеческое ухо может услышать его, лишь когда «одновременно стрекочут» минимум семь плей.

 «Плея»—  по-гречески значит «корабль», «парусник». Этим натуралисты, назвавшие их так, хотели выразить свое впечатление от превосходной плавучести крохотных насекомых.

В противоположность  многим водяным клопам плей перезимовывают не на суше, а на дне водоёмов, под камнями или зарывшись в ил

Упомянутый  выше плавт из всех клопов очертаниями тела и ростом (до 1,6 сантиметра) наиболее похож на жука. Он блестящий, в общем оливковый. Плавает очень ловко, быстро, спиной вверх. Но по растениям ползает в обратном положении: вверх животом. Его укол, пожалуй, более болезненный, чем у других клопов: гидробиолог Везенберг-Лунд пишет, что рука, укушенная плав-том, болела весь день.

Прежде в  семействе плавтов числился и  небольшой (до 1 сантиметра) бескрылый клоп афелохирус, распространенный по всей Европе (обитает и у нас) в текучих водоемах с галечным дном. Интересен он главным образом тем, что никогда не поднимается к поверхности воды, чтобы набрать кислород для дыхания. Его тело густо покрыто мельчайшими волосками (до 2 миллионов на квадратном миллиметре!). Их концы изогнуты, и между волосками много воздуха. Словно мантией, окутывает воздушный слой этого клопа. Свежий кислород в нем постоянно возобновляется: поступает из воды диффузно. Им клоп и дышит.

Водяной скорпион - типичный представитель бентоса наших прудов. На большие глубины не опускается: слишком труден и долог будет его путь наверх за кислородом. Природа наделила водяного скорпиона особыми органами: они расположены на 4—6 сегментах брюшка и информируют чувствующие клетки водяного скорпиона о степени его погружения. Такие же органы, только более простые, есть и у личинок водяного скорпиона. Передние ноги у него хватательные, а сзади, на конце брюшка, длинная дыхательная трубка: в нее набирает водяной скорпион свежий воздух, медленно по стеблю какого-нибудь растения подобравшись к поверхности воды.

Яйца водяные  скорпионы, как гладыш и многие другие водяные клопы, откладывают в ткани подводных растений. У непы они снабжены нитевидными выростами, подводящими к ним кислород, из стебля растения торчат они в виде розеток. У яиц ранатры таких выростов только два: как немного раздвинутая антенна телевизора, друг за другом, рядком — заметны они на стеблях рдестов, кувшинок и других растений.

Особо надо отметить клопов-водомерок, которые приспособились к самой удивительной среде обитания – исключительно НАД поверхносной плёнкой воды. Они скользят по ней лишь на двух задних парах длинных ножек: средней гребут, одним ударом бросая себя вперед на 40—100 сантиметров! Задняя пара помимо упора о воду служит тормозом. Передние, более короткие, лапки держат готовыми схватить какое-либо крохотное насекомое, упавшее в воду.