Трансформы насекомых: яйцо, кокон, куколка, личинка, бабочка

Героини греческого мифа Данаиды обречены до скончания времен наполнять бездонный сосуд. Эвплои, как и множество других бабочек, успешно решают противоположную задачу, умещая в компактной замкнутой капсуле то, что она никак не может вместить. Глядя на взрослое насекомое, невозможно поверить, что его огромные хрупкие крылья существовали уже внутри куколки. Нечто подобное проделывают разве что парашютисты, упаковывая свои купола. Но крылья бабочек — это не мягкий шелк, а жесткий хитин, который скорее сломается, чем согнется. Однако в момент вылупления хитин крыльев мягок и податлив. Пронизывающая крылья сеть жилок играет роль пневматических трубок. Нагнетая в них воздух, насекомое заставляет крыло полностью развернуться. Под действием воздуха хитин дозревает, становясь твердым и жестким. Сразу после этого жилки перестают быть распределительной сетью, становясь элементами прочности крыла, на которые приходится основная нагрузка при полете. Параллельно с этим происходит и другое превращение. Дозревание хитина крыльев занимает несколько часов, и все это время бабочка сидит рядом с опустевшей шкуркой куколки, дожидаясь завершения чуда.

Яйцо африканского страуса имеет 15-18 сантиметров в поперечнике и весит полтора-два килограмма. Казалось бы, вполне логично, что самая крупная из ныне живущих птиц появляется на свет из самых больших в современном мире яиц. Однако вес страусиного яйца не превышает 2% от веса самого страуса, в то время как у крохотной колибри-пчелки это соотношение достигает 6%, а вес яйца киви составляет почти четверть от веса взрослой птицы. Дело в том, что развивающийся эмбрион дышит сквозь скорлупу, точнее, через пронизывающие ее поры. С увеличением размеров объем и вес яйца растут гораздо быстрее, чем площадь его поверхности, и обеспечивать дыхание зародыша становится все труднее. При этом уменьшать толщину скорлупы тоже нельзя — тонкая скорлупа может не вынести веса своего солидного содержимого. В поисках выхода из этих противоречий эволюция превратила скорлупу страусиного яйца в высокотехнологичный многослойный материал со сложнейшей структурой. Он обеспечивает дыхание зародыша на протяжении всех 35 - 45 дней насиживания, но при этом настолько устойчив к ударам снаружи, что разбить страусиное яйцо не могут даже мощные клювы стервятников: им приходится пользоваться для этого камнями. Изнутри же эту чудо-броню в один прекрасный день вскрывает нежный клюв страусенка, у которого нет ни сантиметра свободного пространства для того, чтобы размахнуться. Правда, на освобождение из своей известковой колыбели новорожденный страус тратит больше часа нелегкой работы.

Юный маисовый полоз выглядывает через прорезь, которую он только что проделал в оболочке своего яйца «яичным зубом» — специальным роговым зубцом, формирующимся на кончике морды змеенышей и отпадающим сразу после вылупления. Яйца змей не имеют жесткой известковой скорлупы, как у некоторых других рептилий, они заключены в мягкую и гибкую кожистую оболочку. Не уступая скорлупе в прочности, она, однако, сильно проигрывает ей по способности удерживать влагу: если яйцо в скорлупе за время развития испаряет 10-15% исходно содержавшейся в нем воды, то кожистое змеиное яйцо — около четверти. А хуже всего то, что эта величина сильно зависит от влажности окружающего воздуха. Поэтому змеям-мамам приходится отыскивать для кладки места не только надежно укрытые и теплые, но и достаточно влажные. Нашим ужам и гадюкам (не говоря уж о змеях влажных тропических лесов) найти такое место нетрудно. Но маисовый полоз обитает в основном в открытых ландшафтах юго-востока США (чаще всего его находят на кукурузных полях, откуда и название), где такие укромные уголки весьма дефицитны. Змеи находят их под грудами камней, в старых пнях, под корнями деревьев. И в поисках таких мест часто навещают человеческие строения, особенно заброшенные или используемые только время от времени. Отложив яйца, самка полоза покидает кладку, а через 10 недель ее 12 - сантиметровые детеныши выходят из своих кожистых вместилищ. Дальше каждый из них заботится о себе сам.

Детеныши эффектной угольной (красноногой) черепахи, как и все черепашата, развиваются внутри сразу двух твердых оболочек: под известковой скорлупой, которой покрыты яйца черепах, формируется костяной панцирь, определяющий весь облик этих рептилий. Выращивание внутри яйца такой оригинальной структуры — задача непростая. Всем существам, которые появляются на свет из яйца, приходится решать задачу компактной упаковки эмбриона в ограниченном объеме: ведь после того как яйцо отложено, оно уже не может расти, в отличие от того, что в нем заключено. Чтобы полнее использовать отведенное пространство, птенцы держат свои длинные ноги сложенными во всех суставах, насекомые сворачивают крылья, змееныши сматываются в клубок. Но что можно сделать с черепашьим панцирем? Ни сложить, ни смотать, ни оставить мягким до вылупления — во влажных лесах Южной и Центральной Америки у маленького черепашонка и без того много врагов, а панцирь — его единственная защита.
Выручает то, что полукруглый верх панциря — карапакс — не так уж трудно вписать во внутреннее пространство черепашьего яйца, имеющего форму почти идеального шара. При этом под плоской грудной частью — пластроном — образуется свободное пространство, в котором можно разместить «блоки обеспечения»: желточный мешок и аллантоис (особая структура зародышей высших позвоночных, совмещающая обязанности мочевого пузыря и органа дыхания). Ну а пристроить внутри панциря голову, хвост и конечности — для черепахи не проблема.

Все виды саранчи откладывают яйца в почве, на глубине нескольких сантиметров. Каждая кладка содержит несколько десятков яиц, покрытых общей пенной оболочкой, которая, высыхая, превращается в прочную капсулу — кубышку. Для того чтобы яйца развивались, почва должна быть теплой и влажной. Однако в засушливых районах Африки и Южной Азии, где живет пустынная саранча, таких почв почти нет, и насекомые засевают кубышками землю пустыни, едва ее промочат достаточно обильные дожди. Уже через 12-15 дней вышедшие из яиц личинки пробивают себе путь наверх подобно росткам и побегам растений, которыми они будут питаться всю жизнь.
Как и у всех прямокрылых, у саранчи нет куколок: из яиц выходят существа, очень похожие на взрослую форму, только маленькие и лишенные крыльев. Оказавшись на поверхности, личинки принимаются есть сочные части растений. Их будущее зависит от того, насколько часто они будут попадаться друг другу на глаза. Если не слишком часто, то из них вырастут обычные одиночные кобылки, не представляющие никакой угрозы. Но если плотность личинок окажется выше некоторого критического уровня, в их телах включится альтернативная программа развития, заставляющая их собираться в огромные стаи, постоянно передвигаться и есть. С каждой линькой их телосложение и окраска все заметнее отличаются от облика их сородичей, растущих в условиях меньшей скученности. И в один прекрасный день вся масса личинок начнет очередной поход — сначала по земле, а после завершающей линьки — по воздуху.
Дети черной вдовы
Чрезвычайно ядовитый австралийский красноспинный паук вместе с рядом других видов (в том числе с широко известным у нас каракуртом) входит в род черная вдова. Этим названием пауки обязаны устоявшемуся мнению, что у них сразу после акта любви самка пожирает самца. Такое и в самом деле случается, но вовсе не обязательно. Впрочем, после спаривания самец, живой или съеденный, в самом деле уже не принимает никакого участия в продолжении рода.
Практически все пауки ткут для своего потомства шелковую колыбель — кокон. Кокон черных вдов — это правильный шар диаметром 1-1,5 сантиметра из рыхлой и пушистой ткани, напоминающей нежнейшую вату. Он подвешен к потолку убежища самки — норки или щели между камнями. У одной паучихи может быть 2-5 таких колыбелек, и в каждой размещается до нескольких сотен яиц. Вылупившись, крохотные паучки еще долго остаются внутри кокона. Мать охраняет их, но не кормит: особенности пищеварения пауков исключают такую возможность. Паучки живут за счет остатков желтка в кишечнике, и этого им хватает, чтобы пройти первые линьки. В оболочке из паутины они не испытывают никаких проблем с дыханием и пространством для роста.
Но рано или поздно наступает момент, когда паучки, увлажнив стенку кокона специальным секретом, разрушают ее и выходят наружу. Обычно сразу после этого они покидают и норку, забираясь на травинки или камни. Юный паук выпускает в воздух паутинку, и ветер подхватывает ее вместе с ним, унося прочь от родного гнезда.
На грани двух миров
Развитие комара-кусаки включает полное превращение: яйцо, личинка, куколка. И все эти стадии привязаны к границе, разделяющей две стихии — воздух и воду. Яйца плавают по поверхности, личинки обитают в самой воде, но дышат воздухом и потому подолгу висят, прикрепившись задним концом тела к поверхностной пленке и выставив наружу кончики дыхательных трубок. Так же ведут себя и куколки, с той только разницей, что их воздушные трубки находятся на головогруди. Вылупление взрослого комара из куколки — это настоящий акробатический трюк. Представьте только: вы плаваете в толще воды в тесном, жестком, наглухо зашитом мешке. Вам надо выставить часть мешка над водой, сделать надрез и вылезти через него на воздух, не опираясь ни на что, кроме все того же распоротого мешка. Проделать такое, вероятно, не сумел бы и сам Гарри Гудини, всю жизнь совершенствовавший мастерство освобождения из затруднительных положений. А для бессчетного числа обычных комаров это обычное дело.
Разумеется, дело не в особой одаренности крылатых кровопийц, а в законах физики: тело комара весит невероятно мало и к тому же обладает водоотталкивающими свойствами, что позволяет ему использовать пленку поверхностного натяжения. Но даже с учетом этого способность насекомого выбраться из свободно плавающей шкурки не может не поражать. Полностью освободившись от своей оболочки и расправив крылья, комар на несколько мгновений замирает, а затем решительно взлетает в свою новую родную стихию.