6. Стрекозы — искусные летуны

Мы, стрекозы (Odonata), относимся к самым необычным созданиям во всем мире насекомых. В яркие солнечные дни мы летаем, охотимся, спариваемся и кладем яйца. Все это мы делаем на ваших глазах. Самым впечатляющим, вероятно, вы находите наше искусство полета. Действительно, я уже могу перечислить вам девять различных видов полета, которыми мы мастерски владеем: нейтральный полет, полет за добычей, полет над участком, полет-угроза, полет-спаривание, полет-маятник, волнообразный полет, полет на месте и, к тому же, различные виды полетов в обратном направлении.

Среди 800000 видов насекомых мы слывем за настоящих мастеров полета. В теплые летние дни мы часами можем парить над прудом, почти не делая движений крыльями. Увидев добычу, мы безошибочно схватываем ее в молниеносном повороте. Стоит появиться назойливому сопернику, как мы спиралью устремляемся ввысь и тут же его прогоняем. Даже через густые камышовые заросли мы проскальзываем элегантно и ловко, не задевая их своими чувствительными крыльями. Вам уже ясно, что у водоемов мы властелины воздушного пространства. Мы летим, словно беззвучные вертолеты. Совершая 30 взмахов крыльями в секунду, мы производим шум, не воспринимаемый вашим ухом. Крылья служат нам не только для полета: они играют, также, важную роль при завоевании партнера; когда мы сидим на качающихся стебельках, они служат нам балансирующими плоскостями; к тому же, мы используем их как солнечные коллекторы; а жадные языки лягушек воспринимают их как заградительную оборону. И, все-таки, в основном, они созданы для полета.

Из общего числа 4500 видов стрекоз в средне-европейской зоне обитает 80 видов, в том числе и мы. Нас подразделяют на больших стрекоз (Anisoptera) и маленьких стрекоз (Zygoptera). Из множества наименований я назову вам некоторые, чтобы вы могли хоть немного ориентироваться в нашем большом родстве:

Маленькие стрекозы: стрекозы-плосконожки, стрекозы-стрелки (например, стрелка копьеносная, стрелка изящная), лютки, красотки.

Большие стрекозы: коромысла (например, коромысло синее, стрекоза-дозорщик), дедки, кордулегастры, бабки (например, бабки зеленые) и стрекозы (например, стрекозы двуцветные, стрекозы голубые большие, стрекозы обыкновенные).

К первой группе относятся, преимущественно, средние, а ко второй — преимущественно, большие виды стрекоз. Размеры не являются основным отличительным критерием, ибо самые маленькие из больших стрекоз, некоторые обыкновенные стрекозы и изящные двуцветные имеют длину 3 см, а наши самые большие из группы маленьких — стрекозы-красотки — 5 см. Намного легче подразделить нас по нашим крыльям. Маленькие стрекозы спокойно складывают свои почти одинаковые передние и задние крылья, тогда как большие стрекозы оттопыривают от тела свои различные по величине крылья. Коренным образом отличаемся мы и в полете: неповоротливые в полете малые стрекозы делают несинхронные движения передними и задними крыльями; необычно ловкие в полете большие стрекозы, напротив, синхронизируют взмах передних и задних крыл при помощи нервной системы. В дальнейшем мой рассказ пойдет о больших стрекозах.

Ваш писатель-натуралист и зоолог Герман Лене, пришедший в восторг от стрекозы-дозорщика, описал ее так:

„С ней не может сравниться ни одна; она красивее и быстрее лесной стрекозы. Ее крылья золотисто филигранны, на лбу ее — изумрудно-зеленое украшение, а тело покрыто одеянием из лазурного, с черной отделкой, шелка.»

Аэродинамическое тело. Подобно всем другим насекомым, наш организм состоит из трех частей: головы (Caput), груди (Thorax) и брюшка (Abdomen) (Рис. 1).

Наше строение указывает на многочисленные особенности, связанные с нашим образом жизни, и способствующие технике полета. Удивительна наше стройное, длинное — в спичку — брюшко, похожее на балансирующий шест. Оно, фактически, стабилизирует наш полет, в нем расположены органы пищеварения и система размножения. Его сегментнообразное строение и пленочные соединения обеспечивают высокую эластичность и большую подвижность. Каждый отдельный сегмент состоит, как панцирь у рыцаря, из твердых грудных зажимов и крепких чешуек на спинке. Для прочного наружного скелета наш Конструктор использовал хитин. Этот особый материал необычно легок и тверд из-за наличия в нем извести. Благодаря этой двухкомпонентной системе мы имеем довольно прочный скелет при минимальном весе. Так, стрелка копьеносная весит всего одну сороковую часть грамма. Достаточно положить на весы одну копейку, чтобы взвесить ею 80 таких стрекоз!

Ноги для того, чтобы ловить, а не ходить

Наши тонкие, покрытые шипами ноги, крайне редко используются нами для ходьбы, зато в полете им приходится выполнять важную функцию. В полете мы, обычно, прижимаем ноги плотно к телу, чтобы снизить сопротивление воздуха. Стоит лишь нам заметить добычу, как мы вытягиваем свои шесть ножек вперед, образуя из них таким образом открытую спереди „корзину-ловушку», чтобы с ее помощью без труда „загребать» воздушные деликатесы. В наше меню входят: мухи-поденки, комары или моль, которых мы постоянно захватываем на лету. Поскольку мы замечаем добычу лишь с близкого расстояния, для приближения к цели нам остаются считанные доли секунды. Отсюда вы можете сделать вывод: большая целенаправленность полета предъявляет нашим глазам, быстроте реакции, нашей нервной системе и нашей летательной технике самые высокие требования.

Наш летательный аппарат — образец для ваших вертолетов

По сравнению со всеми другими видами насекомых мы летаем по совершенно иному принципу. Создатель изобрел для нас особое оснащение, о котором я хочу вам сейчас рассказать.

Большинство насекомых летает по, так называемому, принципу „горшка». Представьте себе горшок с несколько маловатой для него крышкой, под края которой просунуты две ложки. Стоит нам придавить крышку книзу, как ложки поднимаются; если мы приподымаем крышку, то ложки опускаются У большинства насекомых этими „силами руки» служат мышцы, натянутые в грудной клетке между „крышкой» и „дном». При каждом натяжении мышц тело сокращается, и крылья при этом поднимаются. Обратный процесс достигается при расслаблении мышц. Мотор нашего летательного аппарата, напротив, работает по совсем другому принципу.

Наши крепкие летательные мышцы прикреплены сухожилиями непосредственно к летательным суставам. Наш Творец сделал суставы из резилина, материала с необычными механическими качествами. Как никакой другой материал, он исключительно эластичен и поэтому способен накапливать необычно много энергии с тем, чтобы в случае необходимости вновь отдать ее. Представьте себе вдавленную пластмассовую бутылку, которая сразу после вдавливания вновь стремится принять свою прежнюю форму. Вместе с крыльями, резилин образует вибрационную систему, действующую с определенной частотой взмаха крыльев.

Что касается способности летать, то Творец предусмотрел у нас такие тонкости, что мы мастерски справляемся с любой ситуацией, возникающей в воздухе. Мы оптимально сконструированы для воздушного пространства. Ваши авиаинженеры применяют для описания поведения в полете показатель, так называемое число Рейнольда. Оно характеризует, какое влияние оказывает плотность окружающего воздуха на скорость и величину летящего объекта. Для больших птиц это свойство воздуха едва ли имеет значение, но с нами, насекомыми, дело обстоит иначе. Именно на маленьких насекомых плотность воздуха действует так сильно, что они как бы плавают в этом густом для них воздухе. Из-за маленьких показателей Рейнольда они должны намного быстрее больших насекомых махать крыльями» чтобы обеспечить движение вперед. Нас же Создатель сотворил так, что мы находимся в благоприятном положении. Так, мы без труда развиваем скорость в 40 км/час, при этом нам не нужно постоянно махать крыльями. Даже при медленном полете, несмотря на прерывающийся воздушный поток, проявляется достаточная подъемная сила.

Ветромер на лбу. Решающим для оптимального полета является, наряду с мощным мотором, и устройство для регулирования скорости. В передней части головы Творец вмонтировал нам две маленькие антенны, не создающие сопротивления воздушному потоку. Во время полета эти измерительные щупальцы прогибаются потоком воздуха назад. Чувствительные клетки, расположенные в основании антенны, передают принятые величины в мозг, где на основании этих данных высчитывается, исходя из обстановки, моя собственная скорость. Эти измерительные антенны является важнейшим устройством, необходимым для достижения точности и маневренности в полете.

Мембраны крыльев тоньше бумаги. Четыре наших крыла, вместе взятых, весят 0,005 грамма. Эти тончайшие, прозрачные летательные приспособления представляют собой великолепное достижение легкой строительной техники. Если представить себе мембраны наших крыльев в виде материала с большой поверхностью, то один квадратный метр этого материала весил бы целых три грамма. Используемая вами при упаковке искусственная фольга из полиамида и полиэстера при той же прочности весит в 3-4 раза больше. Наши крылья поддерживаются при помощи кровеносных сосудов — на профессиональном языке ваших авиастроителей они называются лонжероны. Диаметр этих труб равен лишь 1/10 мм, а толщина стенок — всего 1/100 мм. Эти полые трубы служат не только для прочности; здесь расположены сосуды для кровяной жидкости (гемолимфы), сигнальный кабель нервной системы, а также системы снабжения кислородом и отвода углекислого газа.

Скалькулированная надежность. Если у вас создалось впечатление, что, пользуясь стройматериалом столь экономно, Творец не позаботился о безопасности, то я тут же должна внести поправку. Как и в вашей технике, в живом мире вы везде обнаружите явные резервы надежности для предотвращения преждевременных переломов и вывихов. На вашей бедренной кости, например, в состоянии покоя могли бы стоять 17 человек. Вам нужны эти резервы, чтобы выдержать высокую нагрузку при ходьбе или прыжках. У мыши запас прочности в бедренных костях превышает нормальную нагрузку в 750 раз. Ведь ей надо суметь сбежать с кухонного стола, не сломав себе при этом ногу. То же самое и с крыльями. У зяблика, например, при весе тела в 25 грамм наружная поверхность крыльев достигает примерно 150 кв.см. Следовательно, десять квадратных сантиметров поверхности крыльев несут 1,7 грамма веса тела. При поверхности наших крыльев в 15 кв.см, нам приходится выдерживать 0,5 грамма, что составляет 0,33 грамм веса тела на 10 кв.см. Наш коэффициент надежности, таким образом, в пять раз больше, чем у зяблика. Могли ли вы ожидать это при наших чрезвычайно тонких крыльях?

Рисунок крыла в качестве удостоверения личности. Наши крылья представляют собой стекловидные мембраны, прочность которых достигается при помощи богатой сети венозного переплетения. Крупные продольные вены служат для обеспечения поперечной жесткости, многочисленные маленькие поперечные вены, так же как и большинство ярко выраженных отметин на крыле (Pterostigma) — для обеспечения продольной жесткости. Стоит лишь взглянуть на рисунок крыльев стрекозы под названием коромысло синее и Mecistogaser lucretia, как становится ясно, что для достижения одинаковых целей Творец использовал различные конструктивные принципы: необходимая жесткость крыльев достигается как неравносторонними многоугольниками, так и квадратами. Стрекозы с большим числом взмахов крыльев, как например, коромысло синее (30 взмахов в секунду) нуждаются в густой сети „распорок». Видам стрекоз с небольшим числом взмахов достаточно простого, но необычайно точно выполненного прямоугольного сетчатого рисунка. Примером этого может служить Mecistogaster lucretia, делающая своими длинными узкими крыльями около 15 взмахов в секунду. Принцип клеточного строения мембраны делает крылья ультра легкими и, в то же время, стабильными. Впрочем, если у вас есть понятие о рисунке, то по различному расположению поперечных и продольных вен вы без труда сможете определить, к какому виду нас отнести. Шведский исследователь Аке Норберг только недавно понял значение усиленной сетчатки по краю крыла. Различно сформированные у каждого вида утолщения вблизи концов крыльев, должны выполнять важную аэродинамическую функцию. В силу своего мизерного веса они предотвращают так называемую вибрацию крыльев при быстром полете с частыми взмахами, а также во время планирующего полета.

Вираж. Для виража мы используем особую технику, которая также отличает нас от других насекомых. За долю секунды до поворота мы перекручиваем свое тело в продольной оси. Если смотреть на нас спереди, то грудь и брюшко расположены не горизонтально, а несколько наискось. При этом внутренние крылья образуют другой установочный угол, и я делаю элегантный поворот. Другие насекомые — особенно жучки -действуют по иному принципу: крыло, находящееся с внутренней стороны поворота, работает с меньшим углом взмаха. При том же числе оборотов напор с этой стороны уменьшается, и они, таким образом, описывают желаемый угол поворота.

Брачный полет невозможен без предварительного испытания кода

От меня вы уже кое-что узнали о некоторых наших примечательных особенностях. Теперь, когда я расскажу вам о нашем спаривании, вам покажется это необычным, прямо-таки своенравным. Так как все в нас — с головы до ног — предназначено для полета, мы считаем спаривание в воздухе вполне нормальным. Почему вы призадумались? Ах да, вы размышляете о многих конструктивных деталях, которые должны быть для этого скоординированы. Уже сам летный маневр, по-видимому, кажется вам неосуществимым. В действительности же, создавая нас и для этого, Творец проявил богатство творческой фантазии. Но послушайте дальше:

Свадьбе предшествует полет-сватовство, совершаемый самцом. Этот полет-спаривание характеризуется быстрыми движениями крыльев вокруг поперечной оси, причем движения крыльями совершаются поочередно. Перед летящей навстречу самкой предстает, таким образом, узкая синяя боковая полоса. Не обходится без чар. При полете вперед передние крылья машут с незначительным установочным углом вперед. Они создают подъемную силу, необходимую для того, чтобы держаться на высоте. Задние крылья машут под большим установочным углом назад и способствуют, таким образом, максимальному продвижению вперед. В считанные доли секунды действие меняется: теперь продвижение вперед осуществляется при помощи задних крыльев. При полете назад — это наш особый летательный аттракцион — все делается наоборот. Отвесно установленные передние крылья развивают необходимую силу для осуществления обратного движения. Задние крылья ставятся почти горизонтально и обеспечивают необходимую подъемную силу.

Теперь самец подлетает к самке сверху и хватает ее так называемыми брюшными щипцами за голову (у маленьких стрекоз за голову и первый грудной сегмент). Эти большие полукруглые хватательные клещи находятся в самом конце длинного туловища и служат для сильного сцепления во время спаривания. Посредине щипцов расположены два различных по форме коротких придатка (варьируются от вида к виду), образующих с соответствующими выемками самки систему „ключа-замка». При помощи этой согласованной кодовой системы копулировать между собой могут только одинаковые виды. После того, как благодаря опознавательному коду сделан удачный выбор, партнеры образовывают в полете „цепь-спаривание», причем самец в ней впереди, а самка — сзади.

Эта необычная свадьба имеет еще более необычную конструктивную предпосылку. У всех стрекоз половые органы расположены в конце брюшка. Но как же могут мужские спермы проникнуть в организм самки, если они находятся именно в той части тела, которой он ее обхватывает? Загадка решается гениальным путем: мужской половой орган выполняет две функции. Сперма вырабатывается в конце тела, откуда она транспортируется в семенной мешок, находящийся в „удобном месте». В зависимости от вида, к которому он принадлежит, самец, изогнув брюшко, заполняет спермой свою семенную капсулу переднего копуляционного органа уже до или после обхватывания самки.

А теперь самка изгибает свое брюшко вниз и вперед до тех пор, пока ее половое отверстие в конце тела не достанет полового члена и заполненного спермой резервуара, расположенных у второго и третьего сегмента самца. Таким образом, из цепочки спаривания возникает „сердце-спаривание» или „кольцо-спаривание». После успешной передачи спермы „кольцо-спаривание» размыкается. Сцепившись, парочка отправляется к месту кладки яиц, причем ведущий самец направляется к облюбованным для кладки яиц местам. Если это стрекоза Chalcolestes viridis, то она откладывает свои яйца на ветках ольхи и ивы, свисающих над поверхностью водоема. А теперь для самки начинается самая тяжелая работа: под твердую кору нужно отложить 200 яиц! Имеете ли вы представление о том, как это делается? Так вот, эффективным инструментом служит миниатюрная пила у яйцевода самки. Умелое „стежковое» пиление, при котором мельчайшие частицы опилочной муки сыпется в воду,, совершается за несколько секунд. Затем во влажную кору откладываются продолговатые яйца. Во время такой четырехчасовой процедуры самец, казалось бы, праздно наблюдает. Своими клещами он блокирует шейную часть самки, защищая ее, таким образом, от других, желающих спариваться, самцов, оказавшихся побежденными в борьбе за спаривание.

Вы в праве спросить: к чему весь этот своенравный модус копуляции? Что ж, нам дан великолепный летательный аппарат. Поэтому и спаривание происходит у нас в воздухе. В этом смысле наши движущиеся независимо друг от друга передние и задние крылья следует рассматривать как особое оснащение. Во время полета-тряски мы можем двигать крыльями даже в обратном направлении. Для искусной техники летания длинное брюшко служит нам в качестве балансирующего шеста. Особенно во время сложных летательных маневров при спаривании мы должны абсолютно спокойно лежать в воздухе. Сцепление в определенной точке, даже при порывистом ветре, требует необыкновенной точности полета.

Известно ли вам, что пионер вашей вертолетной техники, Игорь Сикорский (род. в 1889 году в Киеве, умер в 1972 году в США) заимствовал свою идею создания вертолета из наблюдений наших полетов? Четыре передвижных роторных лопасти, так же как и наши четыре крыла, одновременно создают как подъемную, так и движущую силу. Несмотря на то, что ваши лета-, тельные машины признаны совершенными, разница между нами и вашими, вертолетами огромна: мы летим в сто раз быстрее и абсолютно беззвучно — только когда натянутые несущие поверхности соприкасаются между собой, тихий шелест выдает наш полет — и все это совершается с технически недостижимым коэффициентом полезного действия.

Наши необычные глаза

Кто хочет быстро и умело маневрировать, тому нужны удобные навигационные приборы. Этому служат наши выпуклые, величиной с булавочную головку глаза. Из всех насекомых мы являемся настоящими „глазастиками», так как наш зрительный аппарат занимает большую часть поверхности головы. Благодаря их сильной выпуклости мы способны охватить большое поле зрения.

Наши глаза состоят из почти 30000 отдельных шестиугольных граней. Каждая грань представляет собой отдельный глаз с крохотной линзой.

При этом каждый отдельный глаз имеет другой угол зрения, а все вместе способны обозревать, таким образом, широкую панораму окружающей местности. К тому же, мне нет необходимости поворачивать голову в ту или другую сторону. Возможности нашего глаза, в некотором отношении, намного больше ваших. Мы можем воспринять 200 световых вспышек в секунду, тогда как вы — только одну десятую этого. В фильме, предназначенном для нас, стрекоз, частота кадров должна в десять раз превышать частоту кадров ваших фильмов.

Мне хочется немного объяснить вам этот физический принцип. Изображение, полученное при помощи почти 30000 отдельных глаз, в сущности, очень несовершенно и не имеет резкости, если вы сравните его со своим глазом. В то время как каждый отдельный наш глаз имеет лишь 8 зрительных клеток, у вас их 78 миллионов. Стало быть, у вас предстает гораздо более четкое изображение. Итак, наша острота зрения соответствует лишь частице вашего. Тем не менее, мы имеем выдающийся зрительный аппарат, потому что Творец вмонтировал нам техническую тонкость, которая резко повышает количество оптической информации. Световые раздражения, быстро следующие одно за другим до 200 в секунду регистрируются еще, как отдельные раздражители. А теперь вам уже ясен смысл: наши движения представляют собой почти исключительно фигурные полеты; при этом, относительно нас, окружающий нас мир все время находится в движении. При полете.- а это наше основное занятие — оптический центр получает намного больше отдельных сигналов, чем в покое. Таким образом, острота нашего зрения в полете намного лучше, чем это можно было ожидать от анатомической конструкции нашего глаза. Наше зрение, в каком-то смысле, можно сравнить с вашей телекамерой: световой луч, „нащупывающий» картину, по функции можно приравнять к нашему отдельному глазу. Сам по себе, луч не способен схватить ни единой формы картины. Но стоит его привести в движение и превратить в последовательные импульсы световых колебаний, которые он „высвобождает» при схватывании картины, как мы получим четкое изображение наблюдаемого предмета. Общее между вашим телевидением и нашим „граненым» глазом является то, что полученное изображение возникает путем взаимодействия высокоразвитой системы временной скорости с системой крайне медленного разворачивания в плоскости.

Великолепие наших красок

Если вы, тем временем, хорошо ознакомились с нашей группой насекомых, я ни в коем случае не должна забыть еще одну характерную особенность — нашу впечатляющую красочность. После бабочек нам, без сомнения, гарантировано второе место в конкурсе по красоте и богатству красок. Вы найдете у нас всевозможные сочетания: от нежных тонов, переходящих в металлически светящиеся, до насыщенных и резких. Как же возникают все эти нюансы и цветовые композиции? Не хочу вдаваться в научное объяснение происхождения нашего многоцветий, ибо тогда мне пришлось бы углубиться в дебри физики и химии. Однако, о трех независимых друг от друга принципах вы все же должны знать:

1. Пигментные краски. Почему у китайцев желтый цвет кожи, у индейцев — красный, а у африканцев — черный? Да потому, что в их коже имеются пигменты — красящие вещества, характерные для каждой расы. Точно такой же метод Творец применил ко многим видам стрекоз, например, стрекозе обыкновенной, и к маленьким стрекозам. В противоположность вашим расам в нас вложены химические соединения с более ярким красящим действием, как например, Melanine для, желтых, красных, коричневых и черных красок, Ommine для фиолетово-коричневых и Ommatine для красно-коричневых тонов. Нашли свое применение и белые, желтые, а также красновато светящиеся Pterine. Можете себе представить, что всевозможные смеси этих красок позволяют получить богатство красочных переливов.

2. Структурные краски. При использовании этого метода краски получаются не из органических молекул, а с помощью физического трюка. Цветовой эффект достигается благодаря преломлению солнечного луча, падающего на тонкие, пластиноообразные слои хитинового панциря. Все металлически мерцающие стрекозы фактически бесцветны и, в то же время, они сверкают в красочном великолепии. Подобная структурная окраска встречается, например, у сине-металлических красоток, у зеленовато-медных люток и изумрудных бабок. Зелено-голубой эмалевый оттенок у стрекоз (коромысло и стрелка) достигается при помощи добавочных мутных телец в хитиновом панцире, которые содействуют светорассеянию и еще больше обогащают цветовую гамму.

3. Восковые краски. Этот метод напоминает кожицу спелых слив. Голубоватый налет на брюшке лютки обыкновенной достигается при помощи воскового слоя, продуцируемого кожными железами. Окраска при этом получается благодаря диффузному отражению солнечного света. Какое значение для нас имеет все это многообразие красок? Различные виды окраски облегчают нам опознавание особей своего вида, а также и нахождение партнера. Окраска может служить хорошим камуфляжем. Поскольку температура нашего тела непостоянна, приспосабливание красок облегчает нам „разогревание» по утрам.

Вместе с тем, окраска является надлежащей защитой от вредных ультрафиолетовых лучей и регулирует дозу солнечного облучения, И все же: всего этого можно было бы достичь и с незначительным количеством красок. Поразительное многообразие красочных рисунков должно иметь еще и другое объяснение: в нем проявилось богатство изобретательности Творца и Его любовь ко всему прекрасному. О лилиях Господь Иисус сказал так:

„Посмотрите на полевые лилии, как они растут: не трудятся, не прядут; но говорю вам, что и Соломон во всей славе своей не одевался так, как всякая из них» (Мат. 6,28-30).

Мы родом из той же мастерской Создателя. Не удивительно, что мы такие красивые и пестрые..