Из членистоногих, описание которых следует далее, только отряд жуки включен в учебную программу, но во внеклассной работе полезно познакомиться и с некоторыми другими водными представителями класса насекомых.
Насекомые
Отряд стрекозы. Стрекозы относятся к древнейшим обитателям нашей планеты. Они существовали миллионы лет назад и незначительно изменились с тех пор (рис. 22). "Эти консервативные существа, - пишет Ханс Шерфиг, - видели гигантских ящеров, летали рядом с крылатыми ящерицами, а позже с удивительной птицей археоптерикс..., они - один из первых удачных экспериментов природы". Большую часть дня стрекозы - дневные хищники (рис. 23) проводят в воздухе. Они обычно летают и охотятся вблизи водоемов, но встречаются и вдали от них, на лесных полянах, на степных дорогах, в городах. Известны случаи, когда крупные стрекозы присаживались отдохнуть на палубы судов за много миль от береговой линии океана. До сих пор нет сведений об удачных попытках содержать стрекоз в неволе.
В отличие от взрослой формы насекомых личинки стрекоз живут в "царстве мрака и тины", в медленно текущих и стоячих водах.
Рис. 22. Стрекоза обыкновенная
При отлавливании личинок стрекоз нередко вытаскивают на берег водную растительность. Личинки иногда сразу, а иногда спустя некоторое время начинают интенсивно двигаться и легко заметны. Извлекая из мелководья слой тины, можно в нем найти донные формы личинок. Наконец, их ловят, проводя водным сачком по зарослям водных растений.
Личинки стрекоз делятся на три хорошо различимые группы: тип коромысло, собственно стрекозы и лютки. Для всех личинок характерны общие черты строения: голова с короткими, вперед направленными усиками, более или менее крупные фасеточные глаза, наличие снизу головы так называемой "маски", грудь с тремя парами ходильных ножек и зачатками крыльев на спине и брюшко разного размера и формы. У стрекозы - неполное превращение, отсутствует фаза куколки, поэтому личинок с зачатками крыльев иногда называют нимфами (рис. 24).
Рис. 23. Стрекоза-коромысло
Все личинки стрекоз - хищники, поджидающие добычу в засаде, лишь личинки коромысла сочетают подкарауливание с активным нападением на некоторые виды животных. В разных типах биотопов сформировались разные формы личинок. В тине, как правило, попадаются личинки собственно стрекоз. Личинки коромысла предпочитают отдельно стоящие крупные стебли растений; лютки, напротив, забираются в густое переплетение мелких зарослей.
Рис 24. Личинка стрекозы-коромысла
Наиболее крупные, - длиной до 4,5 см, - личинки стрекозы коромысло. Но этих личинок легко определить и в более раннем возрасте, когда они не более 8 - 12 мм. Глаза крупные. Брюшко чуть шире груди, равномерно суживается к концу. У личинок родов либеллула, кордулия глаза мелкие, брюшко укороченное, его средняя часть значительно шире груди. У люток глаза несколько больше, а брюшко стройное, цилиндрическое, уже груди. У первой группы на конце брюшка крупные (до 0,5 см) пирамидальные отростки - церки - окружают анальное отверстие; у собственно стрекоз на члениках брюшка сверху и по бокам шипики, церки невелики, укорочены; у личинок люток конец брюшка украшен тремя листочками или узкими трехгранными стилетами.
При рассмотрении внешнего вида личинок следует обратить внимание на их окраску. Лютки коричневатые, зеленые; их трудно заметить среди тонких стеблей. Донные личинки покрыты волосками и шипами, среди которых застревают комки грунта, маскирующие их. Встречаются и ярко светло-зеленые личинки этого типа, живущие среди растений. Крупные личинки коромысла обычно бурые, как отмершие части водных растений, иногда на их верхней стороне разрастаются нитчатые зеленые водоросли. Эти же личинки в более молодом возрасте зеленоватые. Причина зеленовато-прозрачной окраски личинок стрекоз до сих пор не совсем ясна. Ко бесспорно, что все вариации окраски способствуют незаметности неподвижно сидящих личинок - это спасает их от врагов и позволяет успешно подкарауливать добычу. Выпадает из этого ряда интенсивно-черная, с белой окантовкой брюшных колец окраска только вышедших из яиц личинок коромысла - причина и назначение этой окраски не ясна.
Наблюдения за личинками стрекоз позволяют учащимся выяснить реактивный способ передвижения, использование "маски" для захвата добычи, дыхание при помощи кишки и многое другое.
Рис. 25. Последовательные стадии выхода стрекозы-коромысла
из личиночной оболочки
Способы передвижения личинок в каждой группе особые. Лютки при плавании широко раздвигают ходильные ножки, которые в движении не участвуют. Плавает личинка изгибаясь всем телом. Помогают этому листоподобные церки. Они при плавании сжимаются в единую пластину (их можно сравнить с хвостовым плавником рыб). У личинок красавки трехгранные стилеты не дают такого эффекта, хотя тоже сжимаются воедино; плавает эта личинка хуже.
Донные формы плавают около дна с помощью активно действующих ног и реактивной струи; вода набирается в прямую кишку и выталкивается оттуда. Создается впечатление, что в слое воды у дна личинка прыгает. На открытом пространстве эти личинки предпочитают не показываться. Поэтому, если их пустить в просторный аквариум, они могут падать на дно без движения, иногда нижней стороной кверху, но вблизи дна быстро переворачиваются и активно удирают в укрытие.
Наиболее интересен способ плавания личинки коромысла. У нее два типа плавания (кроме медленного передвижения с помощью ножек). При спокойном плавании ножки расставлены в стороны, как у люток, но тело не извивается. Личинка набирает в прямую кишку небольшие порции воды и часто выбрасывает ее, двигаясь импульсивно. Такое движение хорошо видно в чистой, без грунта, банке, где личинка подталкивает себя ко дну, но не может за него зацепиться, или в тарелке с уровнем воды не более 2 см (иногда виден бурун над поверхностью от выброшенной струи воды). Более сильные такого же типа толчки личинка совершает, переходя внезапно от подкарауливания жертвы к нападению на нее. Слабые выбросы воды позволяют ей зависать на месте, перед тем как ножки ухватятся за субстрат.
Иначе осуществляется передвижение быстрое - от испуга или по другим причинам. Молодые черные личинки по неясным пока причинам часто носятся в открытой воде. Более крупные личинки, за исключением испуга, реже прибегают к этому способу.
При быстром движении ножки прижимаются к телу, вода набирается в прямую кишку полностью и выброс очень силен. Один импульс бросает личинку вперед на 8 - 12 см, импульсы следуют друг за другом, и в этом коротком полете "водяной ракеты" личинка коромысла не уступает рыбам.
При наблюдении следует предостеречь учащихся: если личинки коромысла сидят в аквариуме на стеблях и стенках вниз головой, а их церки близко расположены к поверхности, не стоит наклоняться над водой. При испуге личинка может облить лицо неосторожного наблюдателя струей воды. У личинок коромысла церки - оружие защиты; извернувшись брюшком, личинка может ощутимо уколоть ими. Наблюдение за дыханием личинок стрекоз также представляет интерес. Все типы личинок стрекоз дышат с помощью трахейных жабер, наибольшее разветвление трахей находится в области прямой кишки. У коромысла стенки прямой кишки покрыты пластинчатыми выростами, их около 300. У люток вдоль задней кишки проходят три продольные складки, покрытые прозрачным эпителием с крупными ядрами. Эпителий снабжается притоком крови, а у красоток он пронизан трахеями, капилляры которых входят внутрь клеток, жабры омываются водой в кишке.
У спокойно сидящих личинок коромысла хорошо видно, как брюшко наполняется водой, особенно в его нижней части. Затем вода, обогащенная углекислотой, выбрасывается наружу. "Вдох" и "выдох" следуют один за другим в последовательном ритме, церки раздвинуты. Выброс воды плавный, реактивного эффекта не дает и на спокойное положение личинки не влияет.
При недостатке кислорода в воде личинки располагаются на субстратах вниз головой и выставляют из воды конец брюшка, церки полусжаты. Это позволяет личинке обогащать кислородом атмосферы воду, находящуюся в кишке. По бокам тела, между первым и вторым сегментами груди, у крупных личинок открываются дыхальца - стигмы (на более ранней стадии развития они не работают). Если поместить личинок в охлажденную кипяченую воду, они через час займут на субстрате положение, при котором передняя часть тела располагается выше поверхности воды. Такое же положение занимают в водоемах личинки перед выходом стрекозы (иногда за 2 - 3 суток до превращения). Наконец, прямая кишка выполняет свои непосредственные функции. Но, поскольку личинки в засаде сидят неподвижно, фекальную массу требуется удалять от этого места. Она с силой выбрасывается с помощью все той же струи воды. В старших классах уместно обратить внимание учащихся на эту многофункциональность прямой кишки личинки стрекозы, при изучении экологии.