Конструкции членистоногих

Особый интерес представляют разнообразные паутинные сооружения пауков. Среди пауков встречаются бродячие, свободно перемещающиеся в пространстве, и тенетники, проводящие всю свою жизнь в паутине. Большинство обитающих в теплых краях пауков семейства тарантулов выкапывают в почве глубокие норки мощным ротовым аппаратом, снабженным хитиновыми зубцами. Стенки своей норки паук "штукатурит" слюной и комочками земли, затем отделывает шелковой обивкой, а сверху прилаживает опускающуюся на шелковых шарнирах крышку, подогнанную, как пробка – это дверь.

Паутины пауков-тенетников могут иметь самое разное строение. Это и кольцевые сети, имеющие совершенно правильное строение, и паутины пауков-крестовиков, и плотные, обширные, с воронкообразным входом непосредственно в гнездо паука, тенета множества южных видов этих животных. Форма паутины наследственно обусловлена и вполне видоспецифична. Ее строительство осуществляется пауком по вполне определенной схеме и поражает своей быстротой.

Сам процесс тканья паутины очень интересен. Работа паука- крестовика начинается с того, что он прикрепляет нить к самой верхней точке избранного им места, где должна растянуться сеть, например, между двумя деревьями. Закрепив эту нить, паук спускается вниз, и начинает раскачиваться, пока не уцепится за ствол дерева, находящийся сбоку. Таким образом, получается перекрестная перекладина паутины. Вслед за первой нитью-перекладиной тем же способом укрепляются и остальные. Самую большую трудность для паука представляет хорошее натяжение верхней поперечной нити, так как при этом ему необходимо перебраться с одного дерева на другое. Если нить натянута недостаточно туго, то он укрепляет ее еще несколькими поперечными нитями. После того как крайние основные нити натянуты и готова рамка паутины, крестовик начинает по ней двигаться и протягивать поперечные нити и, приняв пересечение диагоналей за центр, натягивает один за другим радиальные лучи, причем бегает он от центра к окружности, пользуясь для проведения следующего только что натянутым лучом. После завершения натяжения радиальных лучей паук соединяет все радиусы концентрическими окружностями, пока не получится вполне законченная сеть.

Весьма интересно подводное жилище водяного паука-серебрянки. Благодаря своей способности плести паутину водяной паук создает под водой подобие водолазного колокола с запасом воздуха, что позволяет ему не так часто подниматься па поверхность воды. Запас воздуха в колоколе паук поддерживает, натаскивая с поверхности пузырьки воздуха, задерживающиеся ворсинками, покрывающими его брюшко. В различных жизненных ситуациях пауком-серебрянкой используются разные типы воздушных конструкций. Кроме жилых колоколов известны кормовые и зимовочные, колокола, сделанные специально для линьки, для откладки яиц или спермы, и все они отличаются величиной, формой и способом сооружения.

Самки некоторых наземных пауков строят специальный кокон для защиты отложенных яиц и вылупившихся паучат. Чаще всего кокон бывает спрятан где-нибудь в укромном месте, среди густой травы, и охраняется самкой. Незадолго до того, как малыши покинут кокон, самка сплетает под наклонными травинками защитную сеть в виде открытого снизу купола. Здесь паучата проводят первое время после вылупления из яиц.

Самки наземных бродячих пауков прикрепляют кокон к задней части туловища и носят его с собой. Вылупившиеся паучата первое время размещаются на поверхности тела матери.

Самцы некоторых видов пауков, поселяются на сетях, построенных самками их вида. Перед спариванием некоторые из них сплетают особую, "брачную" сеть внутри сети приютившей его самки, служащую исключительно для спаривания.

Насекомые

Среди обширнейшего класса насекомых немало таких, строительные конструкции которых поражают воображение своей сложностью и совершенством (так, мы уже говорили о разнообразных постройках ручейников).

Паутинные убежища личинок насекомых

Гусеницы многих бабочек создают паутинные гнезда без какого-либо плана, когда беспорядочно ползают по субстрату, в результате чего свободные его промежутки покрываются шелковистым покровом, напоминающим по форме брезентовый купол цирка-шапито или что-то вроде мешочка. Наиболее интересные паутинные "шатры" обнаружены у гусениц, живущих сообществами, например у походных шелкопрядов. Эти гусеницы не только живут, но даже зимуют в общих гнездах. Свое название походные шелкопряды получили за то, что они перемещаются "строем" из гнезда к месту кормежки и обратно. Во время этого похода гусеницы постоянно тянут паутинные нити, так что между гнездом и пастбищем образуется прочная шелковая дорога. Паутинные гнезда крупных сообществ гусениц могут достигать более одного метра в длину.

Коллективные гнезда сооружают представители и других семейств бабочек, например горностаевые моли и волнянки, а также совсем не родственные им паутинные пилильщики. Самые прочные гнезда строят гусеницы мексиканской белянки. Эти гнезда напоминают бутылки не только по форме: местное население использует их для хранения и перевозки жидкостей.

Самое известное паутинное сооружение – кокон тутового шелкопряда. После интенсивного поедания листьев шелковицы, продолжающегося в течение четырех недель, выросшая почти до 10 см гусеница шелкопряда свивает внутри рыхлого наружного чехлика плотный шелковый кокон, в котором и окукливается. На изготовление одного кокона уходит до 4000 м шелковой нити, которую люди используют для изготовления шелка.

Для того чтобы свить характерный для своего вида кокон, личинка должна совершать определенные движения паутинными железками, для этого она раскачивает передним концом тела, одновременно сдвигаясь вперед. В результате этого нить ложится восьмерками. Этот основной элемент прядильной деятельности выполняют гусеницы бабочек, личинки ручейников, муравьев, наездников, жуков и других насекомых. Личинки многих насекомых, а иногда и взрослые особи, свертывают с помощью паутинных нитей из листьев трубочки или пакетики. Особенно хорошо это получается у гусениц обычной сиреневой моли. Живущие группами гусеницы обвивают кончик листа или его край влажными шелковыми нитями, которые при высыхании укорачиваются, что приводит к дальнейшему скручиванию листа. Внутри свернутого таким образом пакетика создается благоприятный для гусениц микроклимат.

Одиночные осы и пчелы

Совершенно уникальные сооружения для хранения пищи и выведения потомства строят одиночные осы и пчелы, которых Ж. А. Фабр называл строителями-охотниками. Одиночные осы откладывают яйца в парализованных несколькими уколами жала насекомых или пауках, которых прячут в специально построенные сооружения. Интересно отметить, что в каждую жертву оса откладывает только одно яйцо, таким образом каждая личинка развивается в индивидуальном убежище. Самка осы аммофилы с помощью челюстей и передних лапок выкапывает в песке отвесную норку-колодец, расширяющуюся в конце, и закрывает вход в порку подходящим камушком. Оса эвмена-каменщик, или гончар, сооружает жилище в виде маленького, но достаточно прочного пятимиллиметрового горшочка с узким горлышком и расширенным днищем, представляющим собой настоящее произведение керамического искусства. Свое гнездо оса эвмена укрепляет чаще всего на камне, настолько прочно, что его трудно отделить даже ножом. Этот изящный горшочек сделан из известковой пыли и маленьких песчинок. Комочки известкового грунта оса собирает на вытоптанных дорогах, тропинках поля и леса и, пока несет их во рту, смачивает слюной. Из полученной мягкой массы она делает на камне валик – плотный фундамент ячейки. Затем собирает одинаковые по размеру светлые частички песчинок кварца и добавляет в еще не застывшую "цементную" массу горшочка. Так она укладывает валик за валиком, а уже готовый горшочек оставляет сохнуть на воздухе. Внутренние стенки его совсем гладкие, узкое горлышко сделано из чистого "цемента". После откладки яйца на парализованную гусеницу дверца закрывается кварцевым камешком. Так оса делает одно за другим много гнезд.

Пилюльная оса формирует "пилюлю" из размягченной в воде глины и, зажав ее между ногами и ротовым аппаратом, переносит к месту строительства. Затем она при помощи челюстей и серповидно изогнутых передних ног лепит тонкостенный сосуд. После откладки яйца она запечатывает горло сосуда комочком глины.

Крупная, темная, как черный бархат, с темно-фиолетовыми крыльями пчела-каменщица (халикодома) строит свои гнезда из пыли, смешанной со слюной. Получается твердая масса, которая быстро застывает, не пропуская влагу. Гнезда эти пчелы строят на стенах и больших камнях с южной стороны. Гнезда бывают величиной с персик или даже кулак, если их делают несколько пчел вместе. Одно такое гнездо может иметь 15 отдельных ячеек, каждая из которых покрыта плотным слоем цемента. Амбарные халикодомы часто образуют колонии от ста до тысячи особей. Их жилища связаны между собой, но каждая пчела работает па себя. Строительным материалом этим пчелам служит только почва.

Пчела мегашила делает жилище из коротких зеленых листьев, которые помещает в отверстия, сделанные земляными червями. Вырезанный листик имеет форму правильной окружности или эллипса.

Существуют также пчелы-плотники и пчелы-шерстобиты. Пчела антидия (шерстобит) строит свое гнездо в сухом тростниковом стебле растения из травы и листьев. Ни одно птичье гнездо не может соперничать с этим чудесным сооружением. Ничего подобного не может быть сделано и руками человека, даже снабженного тонкими инструментами. Пчела же сооружает все это при помощи рта и лапок. Меловые мешочки она делает из тонкого растительного пуха. Чтобы донести пушинку, выдернутую передними лапками, она захватывает ее ртом, затем накладывает на другую пушинку и летит за следующей. "Если раскрыть тростниковый стебель-гнездо на высоте 20 сантиметров, – пишет Ж. А. Фабр, – то в его канале обнаружится набитая хлопчатобумажная колонка, в которой размещено до десяти ячеек. Внешне граница между ними не заметна. Колонка представляет собой целый цилиндр с такими плотно сплавленными одна с другой ячейками, что если потянуть за один край, потянутся все как одно целое"^[1]. Делаются эти ячейки отдельно. Не разорвав тонких стен цилиндра, нельзя увидеть полные ячейки меда. Форму гнезда определяет внутренний канал тростника. Иногда оно имеет форму наперстка, но во всех случаях гнездо закрывается большой задвижкой из грубого серого пуха. Облюбовав пушистый стебель, пчела антидия вращается вокруг него до тех пор, пока не соберет весь материал. Из вырванных челюстями ворсинок она делает шарик величиной с горошину, который несет передними лапками к строению. Есть виды антидий, которые собирают смолу, а не растительный пух. Их можно наблюдать в старых каменоломнях. Интересно отметить, что никаких специфических анатомических различий между пчелами, собирающими смолу или растительный пух, нет. Очевидно, эти поведенческие различия эволюционно достаточно молоды.

Интересные проявления инстинкта могут наблюдаться у маленьких одиночных пчел галикт. Пчела этого вида делает в земле норку и там строит ячейку. В выкопанном общем входе всегда собирается несколько пчел, но каждая самостоятельно копает ответвление для своей ячейки. Это один из видов "кооперации": жилище с отдельными квартирами, но общим входом. Некоторые авторы считают, что каждая из галикт работает сама для себя, а совместная работа пассивна и проявляется только при общих нуждах, например при чистке общего хода. Когда колония увеличивается и общий вход становится тесным, некоторые насекомые роют другие норки, которые могут сообщаться с первыми, и тогда почва около гнезда превращается в лабиринт.

Ведущие одиночный образ жизни пчелы стенные антофоры челюстями выгрызают в глиняной стене вильчатые ходы. В них пчела устраивает последовательно три-четыре ячейки, в каждую помещает яйцо и запас нектара с пыльцой. Ячейки разделены глиняными стенками, вход запечатывается глиняной пробкой. Подмешанная к глине слюна придает стенкам ячеек и пробке повышенную прочность. Кроме того, высохшая слюна обладает сильной водоотталкивающей способностью, поэтому она хорошо защищает будущее потомство от сырости и плесени, пожалуй, самых опасных врагов гнездящихся в земле насекомых.

Интересные гнездовые камеры сооружают пчелы-листорезы. Острыми челюстями они вырезают кусочки листа, свертывают их и несут к гнезду и затаскивают внутрь, в ходы, проделанные в трухлявой древесине. Здесь пчела развертывает листочек и крепко прижимает его к стенке гнездовой камеры. Из нескольких овальных кусочков получается нечто вроде наперстка или кончика сигары. Круглые кусочки используются как крышки, причем крышка одной камеры одновременно служит полом для следующей. Так продолжается до тех пор, пока весь ход не будет заполнен зелеными наперсточками. Пчелы-листорезы устраивают гнездовые камеры в полых стеблях растений, в чужих или самостоятельно проделанных ходах в древесине, а так же в трещинах камней или в земле.

Общественные насекомые

Постройки общественных насекомых удивительно разнообразны.

Бумажные осы – это самые обычные, хорошо знакомые нам осы, живущие небольшими колониями. Они сооружают многоэтажные соты и окружают свои гнезда многослойной оболочкой. Матери- атом для постройки их гнезд являются пережеванные особенным образом растительные вещества, так что получается некая картонная масса. Гнезда состоят из нескольких ярусов сот, расположенных в один ряд отверстием вниз. Способы прикрепления гнезда и его расположения очень разнообразны. Иногда гнезда прикрепляются к нижней стороне листа, иногда располагаются на ветках или крепятся к стволу дерева. У кайенской черной осы гнездо достигает иногда в длину нескольких метров. Наружная форма осиного гнезда в большинстве случаев яйцевидная или шаровидная (рис. 9.9).

Рис. 9.9. Осиное гнездо

Нормальная семья медоносных тел состоит летом из 40–80 тыс. взрослых пчел – потомства одной матки, единственной яйцекладущей самки во всем улье. Численность семьи постоянно увеличивается, поэтому в улье не прекращается работа по строительству новых сот. Работа над новым сотом начинается обычно сразу в двух-трех точках на крышке улья. Наевшись досыта, пчелы начинают выделять на своем теле воск, который потом счищают лапками друг у друга. Затем они пережевывают его и, смешав со слюной, возводят из этого пластичного материала ровные постройки. Таким образом, каждая пчела заключает в себе и поставщика материала, и архитектора, и работника. Постройка каждой отдельной ячейки сот начинается с выведения длинной низкой зигзагообразной стенки, к которой прилаживается другая пластинка в горизонтальном направлении, образующая дно. Вся постройка состоит из шестигранных призматических клеточек, каждая сторона которой выстроена математически правильно. Ячейки сразу строятся окончательной формы, каждый угол первоначально равен 120°.

Форма шестигранника закреплена наследственно; пчелы "украшают" шестигранным узором даже сооружаемые ими округлые маточники. Шестигранные восковые соты пчел не имеют себе равных по экономии места, материала, по емкости и прочности. В сотах к каждой ячейке примыкают по шесть смежных ячеек с боков, каждая грань ячейки и ее основание используются на две стороны. Никакое другое расположение воска нс может дать более рациональной фигуры. Задача решена в пространстве в полном соответствии с высшей математикой. В сущности, пчелы строят цилиндрические ячейки в шестиугольниках из отвердевшего воска. Эта форма также обеспечивает наилучшую прочность конструкции. Полные пчелиные соты остаются стабильными и твердыми при любом наклонении; не гнется и не разбивается ни одна из запечатанных ячеек, хотя их восковые стенки весьма тонки.

В сотах медоносной пчелы имеются ячейки трех разных форм, имеющих разное назначение: для выведения новых маток и трутней, для выведения рабочих пчел и для откладывания запасов меда. Однако, отличаясь в деталях, ячейки, независимо от своего назначения, сохраняют общий принцип построения.

Муравьи живут сообществами, еще более обширными, чем пчелы. Существует много разных видов муравьев, обитающих в разных условиях и сооружающих муравейники из разных материалов и имеющих разную форму. Различают пять главнейших типов постройки муравейника:

1) земляные гнезда;

2) древесные гнезда, которые устраиваются в гнилом дереве;

3) картонные гнезда, которые строятся из пережеванных древесных стружек, скрепленных клейкой слюной;

4) сложные гнезда, которые строятся отчасти по одной, отчасти по другой системе; таким образом возводят свои постройки рыжие муравьи;

5) гнезда, построенные в различных щелях стен, трещинах камней или в человеческих жилищах.

Размеры и сложность муравейника зависят от размера и сложности состава муравьиной семьи. Обычно чем меньше семья, тем проще устройство гнезда. У больших сообществ постройка принимает грандиозный характер, состоит из бесчисленного множества коридоров, всевозможных ходов, камер, располагается во много этажей. Так, муравейники рыжего лесного муравья могут иметь до 20 этажей над и под поверхностью почвы. В муравейнике поддерживается стабильная температура. Прочность этажей обеспечивается смешением и переплетением древесных частиц, камешков, листьев, соломки и др. Каждый кусочек так пригнан и выровнен, что общая конструкция не только не разрушается, но и не пропускает дождь и снег. Каждую ночь входы закрываются, а утром открываются вновь.

Поразительную работу выполняют африканские и южноазиатские муравьи-портные. Они строят гнезда из листьев следующим образом: сидя на листьях, одни муравьи начинают притягивать челюстями соседние листы и складывают из них нечто вроде кулька, в который другие муравьи – рабочие – приносят из материнского гнезда личинок определенного возраста, увеличенные слюнные железы которых дают паутинный секрет. Выделяемыми личинками шелковистыми нитями рабочие "сшивают" края листьев. Из тех же нитей они делают круглые входы и галереи. Часто муравьи-портные образуют длинные цепи, чтобы соединить два листа или перекрыть щель.

Муравьи также ведут грандиозное дорожное строительство. В простейшем случае они лишь убирают с дороги препятствия. Иногда некоторые виды так активно убирают все лишнее, что получается траншея, погруженная в почву. У собирателей семян и грибоводов различаются транзитные и кормовые дороги. У муравьев-листорезов кормовые дороги могут достигать длины 800 м. Некоторые виды этих муравьев накрывают заглубленные в почву кормовые дороги земляной крышей.

Многие натуралисты отмечают, что нет ничего загадочней и фантастичней архитектуры жилищ термитов, которая изменяется в зависимости от географических условий, наличия строительных материалов и видов самих строителей. В густых лесах экваториальной Африки и на широких равнинах саванн маленькие и большие термиты встречаются часто. Например, жилище в форме гриба, диаметр которого в верхней части наибольший, имеет африканский термит кубитермис. Оно сооружено из песчинок, сильно смоченных водой. Гнездо такое прочное, что от него трудно отломить даже кусочек.

Термиты вида беликозитермис строят самые большие термитники. Они достигают 8 м в высоту и весят до 10 т (рис. 9.10). Центральная часть – это настоящее гнездо, где находится родительская пара. Стена имеет полукруглую форму диаметром до 1 м и сделана из глины. По связанным с гнездом галереям непрерывно двигаются термиты. Воздушный слой между двумя стенами защищает жилище от охлаждения и перегрева. Как бы ни нагревалась или ни остывала внешняя стена, температура в жилище постоянно держится на уровне около 30°С. В средней части есть большое воздушное пространство, огороженное двойными стенами. Стены термитника представляют собой сложный лабиринт галерей и входов, по которым движутся термиты: работники, сторожа, крылатые мужские и женские особи – производители. В таком жилье необходим влажный воздух, поэтому строится оно вблизи воды, в местах с почвенной влагой.

Рис. 9.10. Термитник

Сверху воздвигается высокий правильный конус, как у хижины туземцев. С расширением колонии растет над общим основанием и число куполов. Термитник закрыт большой, сложной защитной башней, внешний пласт которой имеет толщину несколько сантиметров. По нему можно стучать, можно класть сверху деревья и камни – жилище термитов не получит повреждений.

Возле порта Дарвин в Австралии строят жилища термиты амитермис. Высота их жилищ – до 4 м, длина – до 3 м и более, ширина небольшая. Эти термитники могут служить путешественнику своеобразным компасом, указывающим север и юг, так как восточная их сторона выпуклая, а западная вогнутая. Такая ориентация этих жилищ неслучайна. Они имеют защитную стену от холодных северных ветров и перегрева в полдень. Стены, обращенные на восток и запад, нагреваются только утром и вечером.

В африканских саваннах можно встретить наземные термитники, имеющие простой внешний вид. Они широкие и круглые, выше человеческого роста, а в их основании много входов, внутри которых есть галереи, достигающие влажных слоев почвы. Некоторые термиты строят жилища на наклонно растущих огромных деревьях. Эти древесные термитники всегда связаны с почвой через галереи и входы.

Галереи термитников глубиной до 15 м были обнаружены в Казахстане. В Сахаре и Южной Африке водоносные галереи достигают 34 м, в них непрестанно снуют термиты, переносящие глиняные частицы, наполненные влагой. Через галереи в жилище поддерживается постоянная влажность. По такие жилища должны и проветриваться. Установлено, что одна колония с 2 миллионами особей и общим живым весом около 20 кг нуждается в 1200 л воздуха в сутки. Проветривание совершается через входы и воздушные каналы, которые находятся наверху, и проходят через центральную часть термитника.

В термитниках обычны грибницы, выращиваемые на древесных опилках, смешанных со слюной. Размеры грибниц варьируют от грецкого ореха до человеческой головы. Термиты все время их искусственно увлажняют. Грибные организмы перерабатывают растительную клетчатку в углеводы и белковые вещества, которые служат пищей личинкам.