Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты
Десятые доли миллиметра – это нижний предел миниатюризации, через который не перешагнуло ни одно насекомое. Что же мешает стать насекомым еще меньше? Ответ на этот вопрос нашел Алексей Полилов с кафедры энтомологии МГУ – единственный энтомолог, который удостоился премии Президента России. Многие годы он делал на микротоме срезы мельчайших насекомых, шаг за шагом реконструируя их внутреннее строение. (Параллельно Полилову приходилось работать с куда более крупными объектами – он подрабатывал промышленным альпинизмом, спиливая деревья; красноречивая иллюстрация того, как финансируется современная российская наука.) Полилов выяснил, что относительный объем некоторых органов насекомого непропорционально возрастает по мере уменьшения его общих размеров. В частности, чем меньше насекомое, тем больше места в теле у него занимают нервная и репродуктивная системы.
У человека мозгу отведено 2,5 % общего объема тела. Но самые крошечные букашки будут помозговитее нас. Так, у 0,5-миллиметрового наездника Trichogramma относительный объем мозга равен 8,3 %, а у крошечной личинки сеноеда Liposcelis – почти 12 %! [53] Это не делает миниатюрных насекомых умнее. Они просто не могут ужать свой мозг вслед за остальными органами: в силу особенностей работы клеточных ионных каналов нервные волокна нельзя сделать очень тонкими, иначе они утратят способность проводить электрические сигналы. То же самое относится к яйцам и сперматозоидам: их нельзя уменьшить, не лишив функциональных качеств. Самые маленькие в мире жуки – 0,3-миллиметровые перокрылки (Ptiliidae), живущие в порах трутовых грибов, – за один раз откладывают единственное яйцо размером в половину себя. Самец перокрылки несет один сперматозоид, который по длине превосходит его тело: при спаривании хвост этого сперматозоида торчит из половых путей самки! Дальнейшая миниатюризация для этих насекомых была бы просто физически невозможна [54].
Но есть среди членистоногих крохи и поминиатюрнее – взять хотя бы клещей. Именно им принадлежит звание самых мелких сухопутных членистоногих. Рекордсменом считается акариформный клещ Cochlodispus minimus, длина тела которого во взрослом возрасте равна 0,079 мм, что в два раза меньше, чем у самых маленьких насекомых [55]. Словно готовясь к жизни в капсульном отеле, клещи избавились от всего лишнего. Например, насекомым – даже самым малюсеньким – приходится иметь комплект мышц-сгибателей и разгибателей на каждую конечность. У клещей же есть только мышцы-сгибатели, а разгибаются их ноги за счет гидростатического давления. Неудивительно, что клещам проще быть мелкими. Где они только не живут! В грибах, растениях, на насекомых, в пыли и даже у нас на коже – везде клещи нашли себе и стол, и дом. Всего известно около 45 000 видов клещей, реальное же их число может достигать 1 100 000 [56]. Это еще один пример умножения видов благодаря парцеллярному (дробному) использованию жизненного пространства.
Клещ всю свою жизнь сидит на одном месте, если только не прицепится к кому-то более мобильному. А вот насекомое – вольный странник. Большие расстояния могут преодолевать не только хорошие летуны вроде стрекоз и бабочек, но также тли, жучки и прочая мелочь с маленькими и слабыми крылышками. Им достаточно просто взмыть в воздух и попасть в поток ветра. Живых тлей, передвигающихся подобным образом, находили во льдах полярного архипелага Шпицберген в 1500 км от ближайшей растительности [57]. Для наблюдений за аэропланктоном – мелкими насекомыми, которые пассивно разносятся ветрами, – в Южной Англии даже были установлены специальные вертикальные энтомологические радары. В течение 10 лет они учитывали насекомых разного размерного класса, проносящихся на высоте 150–1200 м. Оказалось, что ежегодно только над Южной Англией пролетает в среднем более 3 трлн насекомых, их общая масса составляет около 3200 т. Для сравнения: масса певчих воробьиных птиц, ежегодно отправляющихся из Англии в Африку, оценивается всего в 415 т при общей численности в 30 млн особей [58].
Достаточно нескольким летунам десантироваться на неосвоенную территорию, изолированную от основного ареала, и вскоре перед нами новый вид! Как известно, в таких небольших группах эволюция идет особенно быстро: мутация, возникшая у одной-единственной особи, через считаное число поколений передается всей популяции. Прекрасный пример такого взрывного видообразования представляет собой энтомофауна Гавайского архипелага. Остров Кауаи, самый древний из крупных островов, входящий в его состав, показался над водой 5–6 млн лет назад, а остров Гавайи, самый молодой из них, – всего около 600 000 лет назад. Однако этого времени оказалось достаточно для появления многих тысяч новых видов насекомых, чему способствовал пересеченный рельеф островов: каждое поросшее лесом ущелье, вершина каждого вулкана представляли собой полигон для ускоренной эволюции. Например, жуки-жужелицы из рода Mecyclothorax после своего вселения на архипелаг дали начало 239 новым видам, причем эпизоды видообразования происходили у них в среднем один раз в 220 000 лет [59]. За это же время на Гавайях возникло около 1000 новых видов мушек дрозофил [60]. Особенно эти цифры впечатляют, если учесть, что на Гавайях не появилось ни одного вида рептилий и сухопутных амфибий, – они просто туда не добрались, что немудрено, ведь архипелаг удален от материка на 4000 км. Все ящерицы, змеи и лягушки, здесь встречающиеся, были занесены человеком. Что касается сухопутных млекопитающих, то на Гавайях существует только один эндемичный вид, и надо ли удивляться, что им является летучая мышь. А вот птицы колонизировали Гавайи с куда бо́льшим успехом – всего там возникло 70 новых видов пернатых (половина из них вымерла после прибытия европейцев).