Отряд жесткокрылые примеры. Удивительный мир насекомых: отряд жесткокрылые. Образ жизни и особенности питания

Жуки В домашних птичниках и вольерах нередко заводятся жуки, которые питаются остатками мертвых организмов и сухой органики. Подвижные личинки этих жуков могут нападать на птенцов и повреждать их покровы, прежде всего роговые участки лап. Меры борьбы с жуками такие же,

Отряд жесткокрылые насекомые – это огромная группа насекомых, представители которой довольно разнообразны, но все же имеют ряд общих черт. Свое название отряд получил благодаря главной особенности – видоизмененным твердым крыльям, которые в процессе эволюции склеротизировались, превратились в надкрылья и начали выполнять защитную функцию. Всего науке известно около 400 тыс. видов жесткокрылых, из которых 13,5 тыс. обитает на территории России. Детальнее об этих насекомых мы поговорим в данной статье.

Какие насекомые относятся к жесткокрылым

Общее название жесткокрылых насекомых – жуки. Причина возникновения такого названия – жужжание, звуки, издаваемые этими существами. Жуки считаются эврибионтами – существами, которые приспособились к жизни в различных природных условиях. И действительно, жуков можно встретить в любом уголке планеты, за исключением холодной Арктики, Антарктиды и самых высоких горных вершин. Но лучше всего жесткокрылые чувствуют себя в теплых климатических зонах, поэтому большее разнообразие жуков наблюдается в тропических лесах.

Отряд жесткокрылых включает 6 основных семейств, представители которых составляют более половины всего разнообразия этих насекомых:

• плотоядные жуки;
• жужелицы;
• жуки-долгоносики;
• листоеды;
• пластинчатоусые;
• усачи.

Представители жесткокрылых отличаются размерами тела. У некоторых видов взрослые особи едва дорастают до 0,3 мм в длину (жуки-перокрылки), другие представители являются настоящими гигантами в мире насекомых – длина их тела может достигать 17 см (жук титан-дровосек).

Все жуки имеют однотипное строение тела. Главные особенности жесткокрылых:

• крепкое компактное тело;
• жесткие покровы, кожистые или склеротизированные надкрылья;
• перепончатые крылья, с помощью которых жуки летают. В состоянии покоя пара крыльев спрятана под надкрыльями;
• ротовой аппарат преимущественно грызущего типа.

Образ жизни и особенности питания

Насекомые жуки занимают различные ниши в разных экосистемах. Жесткокрылые ведут активный образ жизни, находясь в постоянном поиске пищи.

Большинство жуков является или фитофагами (насекомыми-вегетарианцами), или хищниками. Кроме того, часто встречаются сапрофаги (питаются гниющими останками), копрофаги (питаются животными экскрементами) и некрофаги (падальщики). Некоторые жуки делают запасы пищи в норах, чтобы выжить в голодные времена. Известны жесткокрылые, которые в стадии имаго вообще не питаются, так как им хватает питательных веществ, запасенных еще в личиночной стадии.

Все жуки развиваются с полным превращением, то есть в их цикле жизни присутствуют 4 стадии:

• яйцо;
• личинка;
• куколка;
• имаго.

Большинство жесткокрылых размножается половым путем, однако встречается и партеногенез. Полового партнера жуки ищут с помощью звуковых и световых сигналов, а также выпускаемых феромонов. После спаривания большинство самок откладывает яйца, хотя некоторые представители листоедов живородящи.

Личиночная стадия может длиться очень долго, у некоторых видов – больше 10 лет. Внешний вид личинок зависит от их образа жизни. Личинки, живущие на земле или на растениях, обычно окрашены в черный цвет или зеленые и коричневые оттенки. Личинки, которые развиваются в грунте, имеют мясистое тело белого цвета. Окукливание жуков чаще всего происходит в колыбельках, расположенных в гниющей древесине или в почве. Стадия имаго у жуков обычно длится дольше, чем у других насекомых.

Взаимодействие с человеком

Многие жуки наносят ущерб сельскому хозяйству. Личинки хрущей и проволочников в течение нескольких лет развиваются в почве, поедая корни и подземные стволы культурных растений. Верхнюю часть ствола прогрызают такие жуки, как усачи, златки, короеды и точильщики. Листья растений страдает от нашествия долгоносиков, листоедов и трубковертов. Некоторые жесткокрылые предотвращают опыление и плодообразование многих культур, поедая их цветы и пыльцу. К таким вредителям относятся пыльцееды, зерновки и некоторые долгоносики.

Общая характеристика. Жесткокрылые, или жуки, по числу видов занимают первое место в классе насекомых. В настоящее время известно свыше 250 000 видов. Отряд жуков в систематике жесткокрылых разделяется на два подотряда: плотоядных и разноядных. Однако это деление носит условный характер. В СССР обитает более 20 000 видов жуков, разнообразных по внешнему облику, строению, образу жизни и поведению. Их изучение в школе дает возможность познакомить учащихся со многими биологическими закономерностями (дивергенцией и конвергенцией, мимикрией, половым диморфизмом, оборонительными реакциями и т. д.), а также с ролью жуков в жизни биогеоценозов и в хозяйстве человека.

Название отряда (жесткокрылые) характеризует строение верхней пары крыльев - надкрылий, которые действительно отличаются жесткостью и прочностью, выполняя защитную роль. У некоторых групп жуков наблюдается недоразвитие надкрыльев (стафилины, майки, ощупники, усач большой короткокрыл) или задних крыльев (многие жужелицы, амбарный долгоносик). Обычно во время полета надкрылья служат планирующими плоскостями, но в отдельных случаях надкрылья не участвуют в полете. У таких надкрылий имеются по бокам вырезы для выпуска крыльев (например, у бронзовок, навозников-пилюльщиков). Среди жуков есть бескрылые формы, неспособные к полету (слоник турецкий скосарь, майки, усачи-корнееды, из чернотелок - медляки, самки светляков и тараканьих веерников).

Большинство жуков летает довольно хорошо, а некоторые из них осуществляют дальние перелеты (например, божьи коровки). Абсолютная скорость полета жуков зависит не только от длительности полета, но и от температуры воздуха, силы ветра, его направления и других факторов. Средняя скорость полета майского жука 3 м/с, а жука-навозника - 7 м/с.

Жуки перемещаются при помощи не только крыльев, но и ног, строение которых приспособлено к различным движениям: бегу (жуки-хищники, жужелицы-бегуны и др.), прыжкам (жужелицы-скакуны, слоники-прыгуны, листоеды-блошки), плаванию (плавунцы, вертячки), копанию (навозники, калоеды, карапузики), лазанию (мягкотелки, щелкуны). Хорошо развиты ноги и у личинок жуков, ведущих подвижный образ жизни (жужелицы, плавунцы). У малоподвижных личинок (долгоносиков, короедов, дровосеков) ног нет.

Многие жуки окрашены в черный цвет, который получается в результате своеобразного процесса дубления, когда фенол в организме жука под влиянием особого фермента окисляется и превращается в хинон, а этот последний при взаимодействии с белком образует нерастворимый продукт черного цвета. Это - химический тип окраски. Яркая, блестящая, металлическая окраска жуков объясняется в одних случаях преломлением и отражением лучей света, падающих на верхний слой кутикулы, под которой расположен слой призм (у листоедов, златок, бронзовок), а в других случаях - отражением света от чешуйчатого покрова, имеющего преломляющие участки хитина (у слоников). Это - физический тип окраски.

Окраска жуков может быть либо покровительственной, если она гармонирует с окружающим фоном (например, зеленые жучки на зеленых листьях), либо предостерегающей, т. е. предупреждающей о несъедобности, если она бросается в глаза яркими пятнами, полосами и цветом в сочетании с едкими выделениями, неприятным запахом, ядовитой кровью. В качестве примера, кроме божьей коровки и жука-могильщика, упомянутых в учебнике зоологии, следует назвать и других жуков, чтобы показать широкое распространение этого типа защиты от врагов. Так, некоторые жужелицы, выделяющие из заднего конца брюшка едкую жидкость неприятного запаха, имеют различную предостерегающую окраску.

Подобное сочетание окраски с защитными выделениями имеется у жуков-навозников: у афодия и золотистого навозника - ярко-красные надкрылья, а у весеннего навозника - ярко-синие (или зеленые). К жукам, предостерегающая окраска которых сочетается с наличием ядовитой крови, относятся стафилины-синекрылы с красной переднеспинкой и синими надкрыльями; майки и нарывники - с синими, красными или желтыми надкрыльями; златки и бронзовки - с блестящими золотистыми надкрыльями; листоеды (щитоноски, радужницы и др.) - с яркой.блестящей металлической окраской зеленого, синего и других оттенков, шпанские мушки - с металлически зелеными надкрыльями; мягкотел темный - с красными пятнами на темном фоне и т. д. Многие из этих жуков держатся открыто, медлительны в движениях и не боятся нападения.

Форма тела жуков обычно соответствует условиям обитания. Так, например, жуки, живущие под корой (подкорные карапузики, мавританские козявки, узкотелки) или обитающие в трещинах коры и щелях стволов (плоскотел-ки), а также сидящие на цветках среди лепестков (малинники, блестянки, мягкотелки), имеют плоское или узкое удлиненное тело. Обтекаемая форма тела характерна для плавунцов и водолюбов. Живущие на зернах жуки (зерновки) отличаются кругловатыми очертаниями, а находящиеся на листьях (божьи коровки, листоеды) имеют овально-кругловатое или шаровидное тело. У других жуков тело сужено или с обоих концов (щелкуны), или кзади (златки).

Некоторые жуки пригодны для демонстрации индивидуальной изменчивости как в величине, так и в окраске тела и могут быть использованы в качестве примера модификаций, возникающих в результате взаимодействия организма с условиями развития (по теме из курса общей биологии - «Фенотип и генотип»). В этом отношении заслуживает внимания двуточечная божья коровка, у которой цвет и рисунок надкрыльев очень изменчивы. Значительный диапазон изменчивости в окраске надкрыльев наблюдается у златок и бронзовок. Например, у многих узкозлаток (синей, зеленой и двуточечной) окраска варьирует в пределах от бронзовой и оливковой до сине-зеленой и синей, а у бронзовок (золотой и медной) от типичной золотисто-зеленой через медно-красную, темно-фиолетовую и синюю до почти черной. У самцов крупного жука-оленя подвержены изменчивости размеры тела и величина рогов (видоизмененных жвал). По этим показателям их можно разместить в соответствующий ряд, начиная от мелких форм (длиной 25 мм) до самых крупных (длиной 75 мм) с промежуточными между ними особями.

Некоторые учащиеся связывают размеры тела насекомого с возрастом и считают мелких жуков-оленей молодыми, а крупных - старыми. Необходимо разъяснить, что все жуки того или иного вида, независимо от своей величины, имеют один и тот же возраст, так как принадлежат к последней стадии индивидуального развития (имаго). Их молодость протекала в личиночном состоянии и закончилась в стадии куколки, которая превратилась во взрослого жука, закончившего свой рост. Среди жуков есть великаны и карлики: например, некоторые перистокрылки в длину достигают всего 0,3 мм, уссурийский реликтовый усач имеет длину 11 см, а дровосек-титан из Южной Америки - 18 см. Это средние размеры тела, которые у каждого вида закреплены в наследственности в качестве характерного признака.

У жуков наблюдается половой диморфизм. Так, например, у жуков-оленей рога имеют только самцы. Самцы различных навозников (жук-носорог, копр-лунный, калоед-бык, многорогий и подвижнорогий навозник и др.) отличаются от самок наличием на голове одного или нескольких рогов. У жука-геркулеса самец отличается от самки не только рогом, но и цветом: самец оливково-зеленый, самка матово-черная. У светляков самцы имеют крылья, а самки бескрылые. Наиболее резко выражен половой диморфизм у жука тараканьего веерника: у него самец похож на мелкую мушку, а самка напоминает мокрицу.

У жуков, как и у бабочек, индивидуальное развитие протекает с полным метаморфозом и, так же как и у них, личинки выполняют вегетативную функцию с накоплением питательных веществ для имагинальной стадии. Взрослые жуки за счет этих веществ обходятся совсем без пищи (сверлило, тараканий веерник) или после исчерпания запасов переходят на дополнительное питание (подавляющее большинство видов). Как взрослые жуки, так и их личинки обладают грызущими челюстями, что связано с особенностями их питания. У некоторых жуков рот расположен на конце хоботка - головотрубки (у слоников или долгоносиков). Желудевый слоник в конце хоботка имеет крепкие челюсти, превратившиеся в сверлящий аппарат, помогающий ему проникать внутрь желудей. У личинок плавунцов и вертячек верхние челюсти превратились в саблевидные жвалы с каналами, через которые они высасывают свою добычу. Все эти видоизменения имеют приспособительный характер.

У многих личинок голова сильно хитинизирована и приспособлен к перенесению физических нагрузок при движении в плотных средах (почве, древесине). В почве, например, живут личинки майских жуков, хрущей, щелкунов, чернотелок, земляных блошек, кузьки посевного, навозников (подвижнорогого и кукурузного), темного мягкотела, бронзовки мохнатой и др., а в древесине - личинки домового усача, сверлило, жуков-оленей, некоторых жуков-носорогов и пестряков, щитовидок, златок (большой сосновой), бронзовок (золотистых), слоника-трухляка, черного усача (елового и соснового) и др. Примечательно, что личинки усачей, питаясь древесиной, способны усваивать до 20% этой трудноусвояемой пищи. В их пищеварительном соке есть фермент целлюлаза, превращающий клетчатку в сахар. Подобного рода приспособительная особенность организма возникла конвергентно в процессе эволюции и в другом типе беспозвоночных - у моллюсков (например, у корабельного червя).

В коре и под корой обитают личинки короедов-типографов, лубоедов, корнежилов, заболонников, слоников (соснового, точечной смолевки), златок. Их личинки малоподвижные, мягкие, червеобразные, безногие. Личинки жуков, живущие в почве (щелкуны, чернотелки), отличаются удлиненным, цилиндрическим телом с жестким покровом; личинки некоторых долгоносиков внешне напоминают гусениц бабочек, но лишены как грудных, так и брюшных ножек. Личинки многих листоедов, подобно личинкам ручейников и гусеницам бабочек-мешочниц, устраивают защитные чехлики различной формы, используя в качестве строительного материала свои засохшие экскременты. Это пример конвергенции в развитии сходных строительных инстинктов у насекомых различных отрядов (жуков, бабочек и ручейников).

Личинки жуков живут там, где они находят себе пищу. Так, например, в земляных норках прячутся хищные личинки скакунов мантикоров. В навозе и скоплениях разлагающихся растительных остатков обитают личинки различных навозников, геотрупов, лунного копра, навозного водолюба, навозного вертуна (грязевика), мохнатого стафилина, скарабея, жука-носорога, перистокрылок и др. На трупах и падали развиваются личинки мертвоедов, трупоедов, трупников, могильщиков, жуков-хищников, некоторых кожеедов, троксов (песчаников) и др. В водоемах живут личинки плавунцов, водолюбов, вертячек, водяных слоников, листоедов-радужниц. В плодах и семенах развиваются личинки слоников (желудевого, орехового), зерновок (гороховой, фасолевой), смолевки шишковой, зерновика короткоусого, вора-притворяшки и др. Есть жуки, личинки которых проникают в мякоть листьев между жилками (листоеды) или прокладывают ходы в тонких стеблях и корнях трав (стеблевой усач и др.).

Достигнув определенной степени развития, личинки жуков окукливаются. Так как они, подобно гусеницам, значительно отличаются от взрослых форм, то у них на стадии куколки происходит соответствующая перестройка организма. Куколки у жуков свободные, мягкие, с хорошо заметными ногами и крыльями. Стадия куколки длится около месяца и заканчивается выходом из нее жука. Общая продолжительность развития жуков от яйца до имаго (в зависимости от вида) занимает от 2 месяцев до 6 лет. Продолжительность жизни взрослых жуков невелика, всего 1-2 месяца, однако некоторые жуки живут все лето, а иногда 2-3 года и дольше. Так, например, медляки с толстой кутикулой могут жить за счет собственных запасов в течение 10 лет.

Жуков навозников и мертвоедов привлекает запах разлагающихся трупов и гниющего навоза. Запах падали они чуют на расстоянии нескольких сот метров и слетаются к месту ее нахождения. Среди жуков-короедов есть виды, использующие только сосну горную, не трогая сосну скрученную; при этом они безошибочно находят ослабленные деревья, пораженные плесенью, вирусами и другими болезнями. Из ложных короедов следует отметить дубового плоскохода. Жуки этого вида слетаются на запах бродящего сока, вытекающего из недавно срубленных стволов дуба. Интересно, что биологически значимые запахи жуки нередко путают с похожими запахами, содержащими привлекательные для них пахучие компоненты. Так, златки летят не только на запах дыма, но и на запах горящей нефти, жареного мяса, табачного дыма, а дубовый плоскоход - на запах бочек из-под рома или лимонного сока.

В процессе питания для жуков имеют значение, кроме запаха, вкусовые ощущения, определяющие пригодность найденной пищи, ее соответствие кормовой специализации данного вида. Так, например, плоскотелка суринамский мукоед охотно ест на складах муку, зерно, сухофрукты, но не трогает рыбу и сушеное мясо. Клеверный долгоносик ест листья клевера, колорадский жук объедает листья картофеля и других пасленовых растений, а свекловичный долгоносик питается всходами свеклы. Жуки-зерновки повреждают семена бобовых в зависимости от своей пищевой специализации: фасолевая зерновка - фасоль, гороховая - горох, брухидиусы - клевер и астрагал, другие зерновки - чину и вику. То же самое можно сказать и в отношении короедов. В их названиях отражена кормовая специализация в выборе деревьев, например ильмовый, березовый, дубовый заболонники. Есть заболонники, предпочитающие плодовые деревья, черемуху, рябину, кизил.

Жуки стафилины также питаются по-разному: мохнатый стафилин - свежим коровьим навозом, серый стафилин - падалью, а филонты - различными разлагающимися веществами. Узкая пищевая специализация наблюдается у жужелиц. Так, например, пахучий красотел поедает гусениц непарного шелкопряда, бронзовый красотел - гусениц пядениц, а степной красотел - гусениц лугового мотылька и совок. Подобных примеров можно привести много. Все они отражают процесс дифференциации жуков по источникам питания, свидетельствующий о наличии разносторонней утилизации кормовых ресурсов, выгодной в жизненном состязании, так как снижает уровень конкурентных отношений в пределах различных биогеоценозов.

Зрячие жуки отчетливо видят только с близкого расстояния (не далее 2,5 м), что было показано экспериментально.

Изучение зрительного процесса у одного из слоников - хлорофануса - обнаружило способность жуков определять собственную, скорость движения на основе восприятия перемещающегося в фасетках глаз изображения окружающих его предметов. Опыт с этим жуком ставился с целью разработки математической модели функционирующего глаза для построения измерителя путевой скорости самолета. Усилиями коллектива ученых биоников разных специальностей (зоолога, физика, инженера-энергетика и математика) удалось технически воспроизвести работу всего двух фасеток (из нескольких сот) глаза хлорофануса и создать на этой основе искусственный измеритель скорости движения (спидометр).

Жуки, подобно бабочкам, воспринимают звуки двух диапазонов: низкочастотного, в пределах которого издают звуковые сигналы другие жуки, и высокочастотного, который характеризует работу эхолота летучих мышей. Оба диапазона биологически значимы для жуков. В первом диапазоне они поддерживают контакт с себе подобными, а во втором заблаговременно узнают о грозящей им опасности со стороны летучих мышей. Звуки промежуточных диапазонов, как не имеющие жизненно важного значения, жуки не улавливают. Если в доме есть старая мебель, поврежденная жуками-точильщиками (шкафы, столы), с дырочками на поверхности и мелкими опилками около них, нередко можно услышать звуки, похожие на тиканье часов. Эти жуки стучат головой о стенки ходов в древесине и подают друг другу особого рода сигналы. Такие же звуки исходят и от стен ветхих деревянных построек, пронизанных ходами жуков.

Интересно, что звуковая сигнализация при помощи ударов головой о стенки ходов существует не только у жуков, но и у термитов. По наблюдениям Хоуза, «часовые» сообщают обитателям термитника о приближении опасности, выстукивая головой о стенки туннеля особый сигнал тревоги. В этом сходстве инстинктивного поведения можно видеть явление конвергенции, возникшее в разных отрядах насекомых как полезное приспособление.

Звуковая информация у жуков служит им одним из средств взаимного общения. Так, например, сахарные жуки и их личинки, живущие в древесине, постоянно «переговариваются» при помощи особых чирикающих звуков. Взрослые жуки трут зазубренной пластинкой конца крыльев о специальные твердые образования на спинной стороне последних брюшных сегментов, а личинки царапают по шероховатой поверхности тазика средних ног особыми придатками, в которые превратились задние ноги. Жуки-усачи тоже издают звуки: это резкий скрип, получаемый от трения ребрышка на заднем крае переднегруди о шершавую поверхность среднегруди. Некоторые жуки реагируют на прикосновение, производя отпугивающие звуки. Так, навозный жук гелиокопр, если его взять в руки, пищит как летучая мышь, а жук-носорог ксилотроп в этом случае громко и резко шипит. Схваченный пальцами водолюб скрип издает трением шероховатого участка внутренней поверхности надкрылий о боковой край первого членика брюшка.

Жуки в имагинальной стадии применяют разнообразные средства защиты, которые выработались в процессе эволюции и закрепились в наследственности действием естественного отбора: Кроме предостерегающей окраски; сочетаемой с едкими выделениями, у жуков имеются и другие способы защиты. Например, медляки принимают необычную позу, отпугивающую врага, бомбардиры выбрасывают в сторону противника струю жидкости, жуки-скакуны в случае опасности молниеносно взлетают, а затем, опустившись в другом месте, рывками передвигаются, чередуя бег с подскоками, а многие другие жуки просто притворяются мертвыми (жуки-точильщики, притворяшки, карапузики, божьи коровки, слоники и др.). Некоторые жуки, посещающие цветки, приобрели сходство с жалящими насекомыми и тем самым предохраняют себя от нападения врагов. Так, например, пестряк полосатый восковик похож на шмеля, а усач четырехполосая странгалия подражает по форме и окраске своего тела осам. На крупную осу похож также дубовый полосатый клит, который встречается на коре (его иначе называют дубовым поперечнополосатым дровосеком). По общему облику и поведению напоминает перепончатокрылое насекомое жук-усач большой короткокрыл. Все это - примеры мимикрии.

Некоторые виды жуков имеют органы свечения, которые используются ими для привлечения особей противоположного пола, а в некоторых случаях для ловли добычи. К таким жукам относятся наши светляки, известные под названием «Ивановых червяков» (это бескрылые червеобразные самки!). Процесс свечения, связанный с окислением люцефирина в присутствии фермента люциферазы, происходит в светящихся органах, расположенных на брюшке. Источником энергии служит находящийся в организме светлячка аденозинтрифосфат (АТФ), который восстанавливает после каждой вспышки новые порции люциферина.

Некоторые жуки имеют гигрорецепторы, позволяющие им воспринимать изменения атмосферной влажности, связанной с изменением погоды, и соответственно реагировать на нее. Так, например, жуки-навозники перед бурей (или грозой) ведут себя беспокойно и беспрерывно летают, обращая на себя внимание характерным гудением. Они деятельны только в хорошую погоду, а в ненастную (дождь, ветер, холод) прячутся. Жуки, подобно многим другим беспозвоночным (мухам, термитам, улиткам, червям и др.), способны ориентироваться в соответствии с направлением силовых линий магнитного поля. Так, например, майские жуки, садясь на горизонтальную поверхность субстрата, чаще всего располагаются в направлении восток-запад или север-юг, в чем можно убедиться непосредственным наблюдением за поведением этих жуков с помощью компаса.

Следует отметить некоторые особенности жесткокрылых, повышающие их жизнеспособность и обеспечивающие им выживаемость. Так, например, златки обладают очень прочным хитиновым покровом, делающим их малодоступными для птиц. Усачи отличаются необычайной выносливостью к перенесению неблагоприятных условий. Известны случаи, когда их личинки, оказавшись в подсохшей древесине, задерживались в своем развитии и оставались живыми в течение 40 с лишним лет, превратившись в карликов. Личинки златок переносят температуру до 52° С.

Большое значение в жизни жуков имеет забота о потомстве. У разных видов она выражается по-разному. Слоники-трубковерты свертывают из древесных листьев коническую сигару для яиц и личинок, обеспечивая им запас влаги. Кравчики делают по сторонам земляной норки несколько ячеек, куда помещают по одному яйцу, а затем заполняют их растительной массой типа силоса, которым питаются личинки. Навозники запасают для своих личинок навоз в виде колбас, груш или шаров, помещая их в специально выстроенные подземные камеры (под кучкой навоза), и охраняют свое потомство вплоть до вылупления из куколок жуков. Сахарные жуки кормят своих личинок специально подготовленной древесиной и охраняют затем куколок и молодых жуков. Жуки синоксилоны (индийские капюшонники) не покидают маточных ходов в древесине с яйцами, защищают личинок от врагов и там же умирают, выполнив свое родительское предназначение. Короеды откладывают яйца в особых яйцевых камерах, распределяя их в системе прогрызенных ими ходов, так что каждая личинка оказывается не только хорошо защищенной от разных вредных влияний, но и получает определенную кормовую территорию.

Жуки-древесинники вступают в симбиоз с развивающимися на стенках ходов грибками, которые получают благоприятные условия для своего развития и, в свою очередь, доставляют пищу личинкам жуков. Самка жука-дровосека, высверливая в древесине отверстие, заносит туда и гриб, который размягчает жесткие древесные волокна, делая их более доступными для личинок. Откладывая яйца, самка заботливо помещает на каждое из них споры гриба, чем и обеспечивает сохранение взаимовыгодного сожительства в следующем поколении. В заботах о потомстве обычно принимают участие как самки, так и самцы, повинуясь врожденному инстинкту, в основе которого лежат безусловные рефлексы. В то же время жуки способны образовы вать и условные рефлексы, в частности пищевые. Это видно из результатов опытов с плавунцами, которые после дрессировки способны отличать сладкое от горького. Кроме того, их можно приучить вылезать по палке, опускаемой в воду всегда в одном и том же месте, за куском мяса.

Жуки — вредители лесного и сельского хозяйства

Жуки причиняют большой ущерб лесному и сельскому хозяйству. Но среди них есть немало полезных видов, о которых учащиеся должны знать.

Очень полезны многие виды жужелиц, которые питаются гусеницами и личинками вредных насекомых, слизнями и другими улитками; божьи коровки и их личинки, уничтожающие тлей; подкорные карапузики, поедающие короедов и точильщиков; пестряки-муравьежуки, личинки которых уничтожают личинок короедов; мавританская козявка, личинки которой поедают гусениц зерновой моли и личинок амбарного долгоносика; нарывники, личинки которых уничтожают яйца в кубышках саранчовых, и др.

Жужелица и щелкун. Этих жуков легко найти летом в поле, на лугу или на опушках леса. Они удобны для демонстрации особенностей жуков, ведущих различный образ жизни. Жужелицы и их личинки - хищники и являются естественными врагами растительноядных щелкунов (взрослых и личинок). Для работы можно использовать щелкуна хлебного (длиной 7,5-10,0 мм) и жужелицу во­лосистую (длиной 14-16 мм) или другие виды, встречающиеся на полях и лугах, в саду и огороде. Жуков и личинок лучше рассматривать, помещая их в стеклянные цилиндрики. Взрослый щелкун появляется весной и в течение лета питается травами и листвой деревьев и кустарников, на которых его надо искать. Жужелица прячется под камнями, дощечками и комочками земли, выползая на до­бычу по ночам, поэтому днем ее можно обнаружить, перевертывая предметы, служащие ей укрытием.

У каждого вида рассматриваемых жуков нетрудно выявить специфические для них особенности строения и поведения. Щелкун держится на растениях спокойно, переползая с одного побега на другой, тогда как жужелица проворно бегает по земле, отыскивая гусениц и мелких насекомых. У щелкуна ноги короткие, и, когда он падает на спину, ему трудно перевернуться и занять нормальное положение. На помощь приходит своеобразное приспособление. Если жучка положить на ладонь брюшком вверх, он тотчас подгибает голову и резко ее выпрямляет, упираясь в ладонь. Раздается щелчок, и жук подскакивает вверх, поворачиваясь брюшком вниз. Если в первый раз он не достигает цели, щелчки повторяются. Звук получается оттого, что особый отросток переднегруди, входящий в ямку среднегруди и упирающийся в ее край, соскакивает с упора в момент резкого сгибания тела и сообщает ему сильный толчок, который подбрасывает жука вверх. За эту особенность жуков назвали щелкунами. Схваченный птицей щелкун, возможно, таким способом высвобождается из клюва, но это надо проверить наблюдением в условиях опыта.

Сравнивая жужелицу со щелкуном, следует отметить у нее более развитые ноги с цепкими лапками, на которых видны коготки. Ими жужелица опирается на неровности почвы и отталкивается при беге. Верхние челюсти способны схватывать и крепко удерживать добычу. (У щелкуна челюсти менее сильные.) Ротовой аппарат у каждого жука приспособлен к особенностям свойственной ими пищи, но у обоих он грызущего типа. Если взять жужелицу в руки, она немедленно выделит жидкость резкого запаха. Это - оборонительная реакция, которая служит средством защиты от нападения врагов. Заслуживают внимания и личинки обоих жуков. Они обитают в почве, откуда могут быть извлечены при раскопке земли. Личинки жужелиц подвижны, поэтому рассмотреть их можно, только поместив в пробирку. Надо обратить внимание на органы нападения - твердые челюсти, похожие на щипчики, а также на длинные усики и три пары сильных ног с двумя коготками на каждой лапке. За ножками тянется членистое брюшко с двумя отростками на заднем конце тела. Быстро перебирая лапками и отталкиваясь от комочков земли, личинки жужелицы стремительно убегают и прячутся в укромные уголки. Та же проворность помогает им быстро находить добычу.

Личинки щелкунов, известные под названием проволочных червей, живя в почве, подгрызают корни трав и пробуравливают клубни картофеля. Их тело цилиндрической формы отличается прочным хитиновым покровом красно-бурого цвета и немного похоже на отрезок ржавой проволоки. Голова сверху плоская и вместе с челюстями образует рыхлящий почву клинообразный выступ, а на конце тела расположены особые выросты, препятствующие смещению туловища личинки назад. Таким образом, здесь налицо комплекс приспособлений к условиям обитания в толще земли. Проволочники, в отличие от личинок жужелицы, медлительны в движениях, что связано с характером их питания, не требующим быстрых перемещений. Оценивая значение для человека деятельности жужелиц и щелкунов, следует подчеркнуть различие между ними: жужелицы в большинстве полезные жуки, а щелкуны - вредители полевых и огородных культур. Только немногие жужелицы вредны (например, хлебная и просяная жужелицы), которые поедают всходы и зерна злаков. С другой стороны, среди щелкунов есть виды, не приносящие большого вреда. Например, в лесах обитает краснокрылый щелкун, личинки которого питаются гнилой древесиной.

Жук-плавунец. Для содержания в уголках живой природы взрослых жуков и их личинок желательно взять наиболее крупного представителя: плавунца окаймленного (длиной до 3,5 см).

У плавунца наблюдается ряд приспособлений к водному образу жизни, в частности обтекаемая форма тела и волоски на ногах, увеличивающие гребную поверхность конечностей. Кроме того, он имеет покровительственную темную окраску со спинной стороны, делающую его малозаметным для птиц сверху, а снизу плавунец тоже незаметен, так как у него брюшная сторона светло-желтая. Ее окраска сливается со светлым фоном неба, предохраняя плавунца от нападения рыб.

У плавунца ясно выражена функциональная дифференциация конечностей. Достаточно посмотреть, как он плавает: работают только задние ноги, покрытые широкими, крепкими волосками; они совершают взмахи подобно веслам. Если движения задних ног происходят с одинаковой силой, жук плывет прямолинейно, а повороты осуществляет односторонними взмахами каждой ноги. Передняя и средняя пары ног в плавании не участвуют, но не мешают передвижению, так как жук их поджимает. Эти ноги служат для ползания, однако они выполняют и другие функции. Передними ногами плавунец хватает и удерживает добычу, а с помощью средних ног поднимается к поверхности воды. Кроме того, средними ногами жук цепляется за подводные стебли растений, удерживаясь на глубине. Средняя плотность плавунца меньше воды, поэтому он пассивно всплывает, если не пользуется ногами в качестве органов прикрепления. Нырять плавунец может, только преодолевая силу выталкивания энергичными взмахами задних ног.

Плавунец - хищник, охотится на живую добычу, для преследования которой требуется проворство. Пищей ему служат головастики, мальки рыб, рачки, улитки, различные водные насекомые (личинки поденок, стрекоз, ручейников и т. д.). Будучи голодным, плавунец отваживается нападать на лягушек, тритонов и даже на сравнительно крупных рыб (длиной 8-10 см). В отсутствие подходящей пищи он поедает падаль и растения. В неволе плавунцов необходимо держать изолированно, так как они могут нападать друг на друга и уничтожать живое население аквариума.

Органы вкуса плавунцов хорошо развиты: при ловле добычи они прекрасно распознают ее с помощью хеморецепторов - чувствительных сосочков на усиках, щупиках и отчасти в глотке. Если впустить в аквариум каплю крови, плавунец приходит в крайнее возбуждение и мечется в поисках мнимой добычи, что указывает на ведущее значение для него не зрения, а обоняния. Вот почему он не обращает внимания на головастика, находящегося в пробирке, и хватает марлевый мешочек, в котором был завернут этот головастик. В неволе плавунцов кормят кусочками мяса и дождевыми червями.

Плавунец дышит атмосферным воздухом, периодически поднимаясь к поверхности воды и выставляя наружу конец брюшка. Свежий воздух поступает в трахеи через две последние пары брюшных дыхалец, а отработанный выходит наружу через первые четыре. Что касается грудных дыхалец плавунца, то ими он дышит только на суше во время полетов. Под надкрыльями у плавунца накапливается воздух, пузырьки которого иногда выходят наружу и всплывают на поверхность, что нетрудно наблюдать при содержании жука в аквариуме. Однако у плавунца этот воздух является запасным и постепенно используется для дыхания под водой. Наличие воздуха под надкрыльями препятствует погружению жука в глубь водоема, поэтому при нырянии ему приходится частично освобождаться от воздуха, прижимая надкрылья к спинной стороне тела.

У плавунцов наблюдается явление диморфизма, который у них выражен в двух формах: половой и «самочной». У самцов на передних лапках имеются присоски, отсутствующие у самок. Эти присоски служат для удержания самок во время спаривания, а также для прикрепления жука к подводным предметам с гладкой поверхностью (камню, стеклу). Самки плавунца отличаются двуформием: у одних надкрылья гладкие, как у самцов, а у других они покрыты продольными бороздками. Весной перезимовавшая самка плавунца делает яйцекладом надрезы на поверхности водных растений и кладет туда по одному яйцу. Этот процесс тянется один-два месяца, и за это время самка успевает отложить от 500 до 1500 яиц. Из яиц выходят личинки, которые живут в воде 2-3 месяца, питаются, растут, а затем выползают на сушу и окукливаются где-либо на берегу в ямке под камнями или под комочками земли. Таким образом, у плавунцов, ведущих водный образ жизни, связь с сушей не прерывается, что указывает на их происхождение от наземных предков.

Став настоящими водными насекомыми и получив в процессе эволюции необходимые для жизни в воде приспособления, эти жуки сохранили крылья в качестве нормально функционирующих органов. Так, например, по ночам (особенно при луне) они покидают водоемы и некоторое время летают. Вот почему аквариумы, где содержат плавунцов, надо покрывать сеткой, стеклом или марлей. При высыхании водоемов плавунцы перелетают в другие места. В полете они руководствуются зрением. Наблюдения показали, что жуки при спуске ориентируются на зеркальную гладь водоемов. Однако бывают случаи, когда они по ошибке садятся не на воду, а на стеклянные рамы парников или на блестящую поверхность железной крыши и при этом разбиваются (пример относительной приспособленности) .

Личинки плавунцов стройные, гибкие, подвижные, хорошо и быстро плавают, изгибая длинное брюшко и работая ногами, покрытыми жесткой бахромой из волосков. Челюсти у личинок плавунца похожи на длинные узкие серпы с глубокими желобками на внутренней стороне. Ими они вонзаются в тело добычи и высасывают соки своей жертвы, предварительно разжижая ее ткани выпускаемой пищеварительной жидкостью. Будучи очень энергичным и агрессивным существом, личинка плавунца бросается на любые движущиеся предметы. Первой реакцией бывает схватывание предмета, а затем уже распознавание съедобности при помощи щупиков. Можно предложить личинке щепочку, палочку или другой несъедобный предмет, в который она вначале вцепится, а потом выпустит. Надо остерегаться подставлять пальцы, чтобы не получить травмы. Если личинка вонзится в руку, то челюсти так глубоко проникнут в мышечную ткань, что освободиться от хищницы можно будет, только оторвав ей голову. Таким образом, из приведенных выше характеристик видно, что у плавунцов взрослый жук и его личинка ведут одинаковый, хищный образ жизни.

В природе пищей личинкам служат любые водные насекомые, а также мальки рыб, тритоны, головастики, пиявки, улитки и другие обитатели водоемов. Икру рыб они не трогают, так как икра неподвижна. На все, что движется или имеет запах живого, личинки бросаются с быстротой молнии. Преследуя добычу, они ныряют под нее, делают резкие движения головой и вонзаются в тело. Через челюстные каналы сначала отрыгивается из пищевода порция ядовитой жидкости, которая парализует добычу, а затем в ранку вводится уже из пищеварительного желудка вторая порция - это черная жидкость, способная разжижать ткани тела. Такой способ питания следует рассматривать как эволюционное приобретение плавунцов, делающее возможным для их личинок прием пищи под водой. Личинки плавунца так прожорливы, что за сутки успевают съесть до 50 головастиков, а при отсутствии пищи начинают пожирать сородичей, даже равных себе по размерам (чего не делают другие хищники). При нападении друг на друга успех определяется тем, кто первый успеет схватить соперника и впустить сок в его тело.

Лабораторные исследования индийских ученых показа ли, что некоторые виды плавунцов можно использовать для биологической борьбы с моллюсками (прудовиками и катушками) - промежуточными хозяевами трематод. Однако плавунцы наносят ощутимый вред рыбоводным хозяйствам. Известны случаи, когда эти жуки и их личинки уничтожали все потомство сигов и карпов в выростных прудах. К врагам плавунцов относятся различные крупные рыбы, способные захватить их в рот. Защитным средством от этих врагов плавунцам служит молочно-белая жидкость, пахнущая миндалем и лакрицей, содержащая 10% кортексона. Она выделяется между головой и переднеспинкой из парной грудной железы в момент заглатывания жука рыбой и вызывает у последней шок. Пока рыба находится в оцепенении, жук успевает выбраться из пасти на свободу.

К концу жизни у плавунцов наблюдаются признаки старения: появляется хрупкость хитина (при плавании у жука обламываются ноги и антенны); уменьшается выделение секрета, очищающего поверхность тела, в результате чего на разных частях тела развиваются колонии простейших; снижается общая активность и прекращается половая; изнашивается водонепроницаемый слой (эпикутикула) и появляются другие изменения, снижающие жизнеспособность жука. Все это связано, по-видимому, с относительно большой продолжительностью жизни жука в имагинальной стадии и влиянием на его организм различных неблагоприятных воздействий внешней среды.