Краткая история морских насекомых

В историческом квартале ливанского города Библоса, недалеко от развалин величественного замка крестоносцев, среди тесной средневековой застройки то тут, то там попадаются лавки с окаменелостями. Стоит зайти в одну из них – и вот вы уже в руках у бойкого продавца-араба. Он водит вас вдоль полок с бесчисленными плитками известняка, на которых отпечатались темные рыбьи скелеты. Здесь есть рыбы на любой вкус и кошелек: вот маленькие 5-долларовые псевдобериксы (один из них сейчас красуется у меня в шкафу), вот огромные акулы и скаты – за них придется выложить целую пачку наличности. Историческая хроника гласит, что одну из таких плит с рыбьим скелетом местные жители преподнесли Святому Людовику во время Седьмого крестового похода. Все эти ископаемые рыбы происходят из известняковых карьеров в окрестностях Библоса. Здесь залегают «рыбные слои», сформировавшиеся на дне древнего моря во второй половине мелового периода, около 93–100 млн лет назад. Помимо рыб, в этих карьерах попадаются отпечатки креветок, крабов, осьминогов, изящных офиур – родичей морских звезд. Казалось бы, типично морская обстановка. Однако здесь же были найдены и пустые линочные шкурки (экзувии) странных длинноногих насекомых – хресмодид (Chresmodidae).

Юрская хресмодида Chresmoda obscura заинтересовалась книгой палеоэнтомолога Александра Храмова «Краткая история насекомых», вышедшей в издательстве «Альпина нон-фикшн». Вы читаете отрывок, опубликованный с разрешения издательства специально для наших читателей.

Сложно представить, что шкурки хресмодид принесло с берега: они бы в таком случае просто рассыпались по пути, как луковая шелуха. А это значит, что их обладатели жили и линяли прямо в море. То есть перед нами настоящие морские насекомые! О систематической принадлежности хресмодид до сих пор идут споры: одни сближают их с палочниками, другие – с клопами, третьи – с прямокрылыми. Но ни у кого не вызывает сомнений, что хресмодиды скользили по водной глади, подобно современным водомеркам. Вот только были они значительно крупнее. Длина тела большинства водомерок составляет около 1 см, крупнейшая современная водомерка, Gigantometra gigas, живущая в Юго-Восточной Азии, в длину чуть превышает 3 см. А вот тело самой крупной хресмодиды, Chresmoda obscura из верхней юры Зольнхофена (Германия), достигало 5 см, многие другие хресмодиды не сильно уступали ей по размерам. Я видел в коллекциях отпечатки Chresmoda obscura, и это действительно впечатляющие создания – не зря немецкий палеонтолог Эрнст Гермар (1786–1853) первоначально описал их под видовым названием gigantea (гигантская). Восстань зольнхофенские хресмодиды из мертвых, из-за своей разлапистости (ноги в размахе до 16 см) они не уместились бы даже на ладони взрослого мужчины.

Хресмодида Sinochresmoda из раннего мела Китая и современная морская водомерка Halobates. Стрелками обозначены задняя лапка хресмодиды и средняя лапка водомерки.

Хресмодиды встречаются начиная со средней юры. Не все из них были морскими – некоторые попадаются в пресноводных отложениях и даже в янтарях. Несмотря на внешнее сходство, у хресмодид и водомерок есть много различий. Например, водомерки скользят лишь при помощи задних и средних ног, а укороченные передние используют для захвата добычи. У хресмодид же для передвижения служили все три пары ног почти одинаковой длины. Кроме того, у них на лапке не было ярко выраженной щетки из волосков, которая у современных водомерок увеличивает площадь контакта с водой и тем самым создает дополнительное поверхностное натяжение. Хресмодиды пошли по другому пути – удлинили саму лапку. У подавляющего большинства насекомых лапка включает не более пяти члеников, появление одного или двух дополнительных – крайне редкое событие. А вот у некоторых хресмодид лапка могла состоять из 40 и более мелких члеников! Они образовались за счет того, что первоначальные пять члеников разделились на множество более мелких.

Фактически лапка этих существ напоминала многочленистые антенны насекомых. У мушек-дрозофил нечто подобное наблюдается в случае мутаций в гомеозисных генах – так называются гены, от которых зависит, в какой орган разовьется та или иная часть зародыша. Если их повредить с помощью рентгеновского облучения, то на свет появятся мушки с антеннами на месте ног, и наоборот. Такие мушки в лаборатории долго не проживут, а вот хресмодидам гомеозисная мутация, превратившая часть их конечности в антенну, пришлась как раз кстати, так что они просуществовали 60 млн лет, пока не вымерли в позднем мелу. Вероятно, самые крупные хресмодиды достигли предела, после которого передвижение за счет поверхностного натяжения воды становится неэффективным. В случае дальнейшего увеличения размеров тела им бы пришлось сделать свои и без того длинные лапки еще более длинными. Чтобы человек массой 70 кг смог скользить по водной поверхности, используя этот же механизм, периметр его ступней должен составлять 10 км!

И все же ливанские хресмодиды не уходили уж очень далеко в море: в «рыбных слоях» вместе с ними иногда попадаются листочки и хвоинки наземных растений – значит, суша была где-то поблизости. Фактически из всех когда-либо живших на Земле насекомых открытый океан смогли освоить только водомерки Halobates, которых гидробиологи ловят в сотнях километров от берега. Эти водомерки проникли в море спустя многие миллионы лет после вымирания хресмодид. Древнейшая из них была найдена в отложениях среднего эоцена (около 45 млн лет) в местечке Монте-Болька недалеко от Вероны, на северо-востоке Италии. Водомерка покоилась в окружении тысяч морских рыб. Карьер, где ее нашли, называется La Pesciara, что в переводе с итальянского означает «миска с рыбой». Примечательно, что по своему таксономическому составу ископаемые рыбы из этого карьера ближе всего к современной ихтиофауне Индо-Тихоокеанского региона, где водомерки Halobates живут в наши дни.

Примерные ареалы обитания пяти видов водомерок Halobates – единственных животных, способных жить на поверхности океана и свободно по ней перемещаться, пользуясь поверхностным натяжением воды. Их можно обнаружить почти на половине площади Мирового океана, что делает их одними из самых широко распространенных насекомых. Как правило, они образуют крупные скопления с неравномерным распределением. Океанские галобатесы предположительно произошли от предков, которые жили в эстуариях или манграх и были смыты в открытый океан, после чего к нему адаптировались. Еще больше сорока видов Halobates сегодня проживают вдоль побережий тропических островов в манграх или иной прибрежной растительности. Иллюстрация: PLoS Biology (Cheng & Mishra, 2022).

Несмотря на эту находку, палеонтологическая летопись морских водомерок на удивление скудна. Да и прочие морские насекомые, не считая хресмодид, в ископаемом состоянии практически не встречаются. А ведь море – самая благоприятная среда для захоронения органических остатков, и, если бы насекомые жили здесь в далеком прошлом, мы бы их обязательно нашли. Получается, в море их никогда не было много. Да и сейчас морские насекомые – это большая редкость. Из 30 тысяч ныне живущих видов водных насекомых с морем связано от силы несколько сотен, причем большинство из них обитает в приливно-отливной зоне, а не на открытой воде.

Почему же, несмотря на способность адаптироваться к самым экстремальным условиям, насекомые так и не смогли вслед за озерами и реками покорить море? Ведь сама по себе соленость для насекомых – не проблема. Наоборот, соленая вода создает меньшую нагрузку на выделительную систему, чем пресная. Пресноводные организмы должны защищаться от сильного перепада осмотического давления. Внутри их тела концентрация солей и прочих растворенных веществ гораздо выше, чем снаружи, и, чтобы не раздуться и не лопнуть от притока воды, пресноводные существа должны постоянно откачивать ее излишки. Напротив, морская среда по своей солености ближе к крови и другим внутренним жидкостям, что облегчает поддержание водно-солевого баланса. Так что с физиологической точки зрения вселиться в пресную воду даже сложнее, чем в морскую, и раз насекомым было под силу первое, то второе – тем более.

Соотношение числа морских видов в разных отрядах насекомых (ногохвосток некоторые специалисты тоже по-прежнему считают насекомыми). Под морскими подразумеваются существа, обитающие в маршах, манграх, на приливно-отливных рифовых отмелях и, конечно, в открытом океане (пять видов водомерок Halobates из отряда полужесткокрылых). Иллюстрация: Ella Maru Studio.

Все сомнения в способности насекомых справляться с соленостью окончательно отпадут, если вспомнить, что они смогли колонизировать даже гипергалинные (суперсоленые) водоемы. Например, в Большом Соленом озере в штате Юта, стране мормонов, в разные годы соленость воды колеблется в пределах 50–100‰, тогда как в океане она всегда остается на уровне 35‰. И тем не менее в этом озере живут клопы-кориксиды Trichocorixa verticalis, а также личинки мух-береговушек Ephydra и кровососущих комаров Culex и Aedes. В калифорнийском озере Моно, несмотря на повышенную щелочность и соленость, в три раза превышающую океаническую, мухи Ephydra иногда размножаются в таком количестве, что на берегах образуется темный валик из мушиных тел – настоящее пиршество для птиц. Когда эти мухи заходят в воду, чтобы отложить яйца, благодаря густым волоскам их тело обволакивает прослойка воздуха, так что, выныривая, они остаются абсолютно сухими. В свое время это привело в восторг путешествовавшего в тех краях Марка Твена – он сравнивал мух с чиновниками-взяточниками, которые также владеют удивительным искусством «выходить сухими из воды». А ведь, кроме личинок мух-береговушек, в озере Моно больше никто жить не может, не считая разве что некоторых креветок.

Из сказанного можно сделать вывод: физиологических ограничений, которые мешали бы насекомым освоить море, просто не существует. Что же тогда их остановило? Согласно одной из версий, они просто опоздали. Все основные экологические ниши в море были давно поделены между ракообразными, и для насекомых места там уже не осталось. К тому же насекомые столкнулись с серьезной проблемой, препятствующей колонизации открытого океана: не считая водоплавающих клопов и жуков, даже у видов с полноценной водной личинкой взрослая стадия все равно не имеет отношения к воде. Когда стрекозиной личинке приходит время превратиться во взрослую особь, она поднимается из воды вверх по стеблю какого-нибудь растения, и из-под ее лопнувшей шкурки появляется красавица-стрекоза, которая немедленно улетает на берег. Но как провернуть эту операцию посреди моря? Да и что делать крылатому насекомому в окружении бескрайней водной глади, где нет твердой опоры, на которую можно было бы присесть и передохнуть? Малейший бриз, поднявший сноп соленых брызг, – и вот оно уже беспомощно барахтается в воде, отправляясь к рыбам на обед.

По этой причине почти никто из современных морских насекомых не отходит далеко от береговой линии. Например, австралийские ручейники из семейства Chathamidae откладывают яйца при помощи острого яйцеклада прямо в морских звезд – казалось бы, это открывает им дорогу к покорению океана. Но личинки этих ручейников все равно держатся на литорали, где строят свои домики из обломков кораллиновых (известковых) водорослей, участвующих в образовании коралловых рифов. Ну а взрослые представители этого морского семейства обитают на суше, как самые обыкновенные пресноводные ручейники. Там же, на литорали, живет немало жуков, равнодушных к действию морской воды, однако в глубь моря они не суются. Обитатели моря встречаются и среди 18 родов современных водомерок (Gerromorpha), но, за исключением рода Halobates, о котором речь шла выше, все они живут в мангровых зарослях, лагунах или в крайнем случае в узкой полосе океана между побережьем и барьерным рифом.

Адаптации водомерок Halobates к жизни в открытом океане включают маленький размер тела с относительно длинными ногами, что позволяет быстро ускоряться и упрыгивать от хищников, регулярное смазывание грибовидных волосков особым секретом, что делает тело чрезвычайно гидрофобным, вплоть до формирования воздушного скафандра при случайном погружении в воду. Иллюстрация: Xavier Pita / Scientific Report (Mahadik et al., 2020).

Насекомым, желающим освоить водные пространства вдали от берега, приходится жертвовать способностью к полету. Именно так поступили некоторые эндемичные виды ручейников, живущие в крупных озерах, таких как Танганьика и Байкал. Не зря в известном романсе поется: «Славное море – священный Байкал». Для насекомых между очень крупным озером и морем действительно нет особой разницы: как мы уже знаем, главную проблему для них представляет не соленость воды, а отсутствие посадочных площадок для взрослых крылатых особей. Чтобы выжить в таких условиях, байкальские ручейники Thamastes dipterus перестали летать – вместо этого они скользят по поверхности воды, как водомерки. Тамастесов можно увидеть в апреле среди тающих глыб льда, когда они начинают массовый забег к берегу из отдаленных участков акватории Байкала. Задние крылья превратились у этих ручейников в коротенькие обрубки, напоминающие жужжальца мух, а передние – в мощные пропеллеры, толкающие их вперед по водной глади, как судно на воздушной подушке. В отличие от подавляющего большинства ручейников, тамастесы даже спариваются на поверхности воды и в воде же откладывают яйца. Казалось бы, с сушей их ничто больше не связывает, но в ночные часы бескрылые ручейники все равно предпочитают отдыхать на прибрежных камнях.

Самец и самка морских комаров-звонцов Pontomyia natans.

Еще один шаг в сторону полного разрыва с сушей сделали комары-звонцы Pontomyia, живущие в Атлантике (Карибское море), а также в Тихом и Индийском океанах. Вот их, пожалуй, уже можно считать всецело морскими существами. Представители Pontomyia не просто отказались от крыльев – они вообще попытались свести к минимуму стадию взрослого насекомого, бесполезную в условиях открытого моря. Личинки этих крошечных (миллиметровых) комаров живут под водой и питаются водорослями, а куколки всплывают на поверхность. Вышедшие из них самки похожи на червячков. Они лишены ног и крыльев и беспомощно плавают по волнам в ожидании партнеров. Самцам повезло чуть больше – у них есть конечности, на которых можно скользить по воде, но крылья редуцированы и непригодны к полету. На поиск самки у комариков имеется не больше трех часов, после чего они погибают. Так что это одни из самых короткоживущих насекомых в мире – даже поденки покажутся по сравнению с ними долгожителями.

Что бы сказал о комарах Pontomyia классик французской литературы XVII века Мишель Монтень, которого водные насекомые наводили на мысль о бренности человеческой жизни? «Долго ли жить, мало ли жить, не все ли равно, раз и то и другое кончается смертью? Аристотель рассказывает, что на реке Гипанис обитают крошечные насекомые, живущие не дольше одного дня. Те из них, которые умирают в восемь часов утра, умирают совсем юными; умирающие в пять часов вечера умирают в преклонном возрасте. Кто же из нас не рассмеялся бы, если б при нем назвали тех и других счастливыми или несчастными, учитывая срок их жизни?» И все же, как бы ни был краток век взрослой особи, до нуля его сократить невозможно, а это значит, что в силу фундаментальных особенностей своего жизненного цикла абсолютное большинство водных насекомых всегда было и будет привязано к суше.


Вас также могут заинтересовать статьи:
Невероятное путешествие на хламе через Тихий океан
Об экзистенциальных проблемах периодических цикад
Почему на суше больше видов, чем в океане, хотя он классный?

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение