четверг, 9 июня 2016 г.

ПОЧЕМУ У НАСЕКОМЫХ 6 НОГ?

Здравствуйте, друзья!
Станция "Биосекретики для почемучки" продолжает свою работу. Первый вопрос о том "Зачем льву грива?" обсуждался ЗДЕСЬ. Сегодня я отвечаю на письмо Натальи, мамы шестилетней почемучки Ниночки Полупан. Нина спрашивает:

письмо с вопросом

Спасибо, Нине и ее маме Наталье! Это очень интересный вопрос, который при всей своей кажущейся простоте, ох, как не прост! Чтобы ответить на него правильно, нам нужно вернуться назад на 400 миллионов лет назад. Тот мир был совсем не похож на наш. На суше не росли зеленые растения, вся жизнь существовала в воде. 

Шаг первый - анализируем вопрос.


Насекомые - объект вопроса, доступны для наблюдения с весны до осени. Однако у вопроса есть второе дно - он связан с темой происхождения насекомых в процессе эволюции, как группы. Поэтому мы будем использовать методы прямого и опосредованного исследования.

Шаг второй - сами узнаем научный ответ на вопрос. 

Эта информация дана мною для взрослых. 

Насекомые имеют три отдела тела - голову, грудь и брюшко. Ноги прикрепляются только к груди. Грудь состоит из трёх сегментов: переднегруди, среднегруди и заднегруди. К каждому сегменту может прикрепиться всего одна пара ног. Поэтому у насекомых их шесть. Казалось бы, исчерпывающее объяснение. Ан нет! Это просто факт, и он не объясняет почему у насекомых именно 6 ног.


Считается, что членистоногие произошли от древних многощетинковых червей. Первичные членистоногие имели простое строение. У них был предголовной отдел с усиками, глазами, (акрон), хвостовой отдел (тельсон), а между ними одинаковые сегменты, каждый из которых нес на себе пару конечностей.




Затем происходило совершенствование передней части членистоногих. Из прилегающих к акрону сегментов, сформировались щупики, ротовой аппарат. Это процесс называется цефализация ("ЦЕФАЛО" - голова), формирование головы.

Личиночная стадия состояла из головного отдела, грудного и тельсона. Личинка росла за счет добавления сегмента перед хвостовым тельсоном. Когда личинка линяла, то у нее на новых сегментах 
появлялись  ножки.

Первые наземные членистоногие появились более 400 миллионов лет назад. Считается, что это были  потомки примитивных ракообразных. Их привлекала прибрежная полоса, поскольку шторм, приливы и отливы, выбрасывали на берег водоросли. Это была еда, которой было много, а на суше не было хищников. Эти существа обзавелись дыхательными трубками (трахеями) и стали процветать. Первые трахейнодышащие были похожи на многоножек.

Но вот беда, вслед за ними пришли хищники, и спокойной жизни пришел конец.  От хищников надо было удирать. И те существа, у которых было меньше ног, делали это гораздо быстрее.  Мутация, связанная с блокированием развития ног, на новых сегментах, которые добавлялись по мере роста личинки перед хвостовым тельсоном, оказалась выигрышной.

Новые сегменты появлялись, но в размере не увеличивались, и их число уменьшилось. Так, появилось брюшко, лишенное ног. Это явление олигомеризации (от "ОЛИГО" - немногий).

Именно, поэтому у насекомых 6 ног. Они помогали им быстрее удрать от хищников и расселиться по суше. Ноги стали видоизменяться, позволяя быть насекомым успешнее. О том какие это замечательные превращения - читайте ЗДЕСЬ!

Шаг третий - устанавливаем факты вместе с ребенком.

Пригласите ребенка в тему. Найдите детские рисунки бабочки в Интернете. Покажите ребенку.



- Кто нарисован на рисунке? А как ты думаешь, правильно ли нарисовал бабочку художник? Быть может он где-то ошибся?
Пусть ребенок выскажет свое мнение. Не поправляйте его сразу, а пригласите проверить его предположение.

- А давай проверим!

Отправляемся посмотреть на насекомых, чтобы посчитать ноги, и узнать откуда они у насекомых растут. Лучше всего взять с собой лупу на длинной ручке и пойти к цветущим растениям.


оса на листке, полист

Хорошо отделы тела видны у перепончатокрылых (муравьев, ос, пчел и шмелей). Конечно, не забываем про ТБ, это жалящие существа! Бабочки, тоже могут показать нам отделы тела. И они будут для нас интересны, чтобы найти ошибки художника.

- Посмотри на муравья, осу, бабочку. Из каких частей он состоит?

Помогайте ребенку выделить основные части - голову, грудь и брюшко.

- А откуда у насекомых ноги растут? Есть ли ноги на брюшке?

Ребенок устанавливает, что на брюшке ног нет, а они есть только на груди.

Считайте ноги всем насекомым, которых увидите. Отличный способ отработать счет, и убедиться, что ног всего 6.

ПС: Присмотритесь также к мухе, посчитайте ей ноги.

С количеством ног у мух связан замечательный курьез о великом древнегреческом ученом Аристотеле. В переводах его трактата о живых организмах, значилось фраза о том, что у мухи 8 ног. Возможно, это была ошибка переписчика, а может, и великий мэтр просчитался, но почти 17 веков, люди принимали на веру написанное, и считали, что у мухи 8 (!) ног.

И только в эпоху просвещения, это было опровергнуто, когда количество ног у мух кто-то взял и пересчитал. Эта история нас учит, осторожно относиться к авторитетам, что не все написанное есть истина. И если есть возможность, лучше отправляться на природу и увидеть все собственными глазами. Именно, за это я люблю биологию, за то, что я могу пойти и убедиться, или опровергнуть, дополнить написанное, через наблюдения жизни.

Аристотель и муха

Снова покажите ребенку картинку той же бабочки. Теперь он сможет совершенно точно назвать очевидные промахи художника. На рисунке не хватает грудного отдела. Ножек всего 4, то есть не хватает еще пары. И вторая пара конечностей растет из брюшка, а на брюшке ножек не бывает. А если ребенок еще более наблюдательный, то он скажет, что у бабочки 4 крыла, а не 2. Порадуйтесь за успехи малыша. Похвалите за наблюдательность.

Итак, мы установили два факта, что ног у насекомых 6, и растут они из груди. Но почему же их 6, а не 10?

Если вы живете на берегу моря, озера или реки, то лучше отправиться туда, на берег.


- Представь, что мы с тобой сели на машину времени и отправились в далекое прошлое. На 450 миллионов лет назад. Тогда на суше никто из животных не жил, не было ни зеленых лесов, ни полей, были лишь мертвые каменистые земли. Живые существа обитали в воде. Там плавали огромные ракоскорпионы длиной в твой рост, и трилобиты, почти с тебя размером. Моря были полны хищников. А как ты думаешь каким был берег, прибрежная полоса? Так ли она была безжизненна, как остальная суша?

Обратите внимание ребенка на прибрежную полосу. Пусть он установит, что волны выносят на берег тину (водоросли), части растений, некоторых обитателей. И все это обязательно кто-нибудь ест.

-В море бывали штормы, приливы и отливы, и они выбрасывали на берег водоросли. Но на суше не было никого, кто бы их ел. Только бактерии и микроскопические грибы. Тогда маленькие древние существа, похожие на многоногих раков, стали выбираться на берег, чтобы подкрепиться выброшенными водорослями. Еды было много, а хищников не было.


И они решили остаться на суше и научились дышать, через трубочки - трахеи в своем теле. Превратились в трахейнодышаших. Хорошо им жилось, вкусно и безопасно. Из яиц появлялись личинки, которые росли необычным способом. Хочешь узнать как? Давай сделаем модель, когда вернемся с прогулки.


Шаг четвертый - моделируем.


Предлагаю сделать модель роста первых завоевателей суши.

Нам понадобится толстые нитки, игла с большим ушком, 2 скрепки, скотч, ножницы, распечатка модели, которую я для вас нарисовала. 


Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

ПС: лучше сделать две модели. Одну использовать для изучения процесса роста, а другую - для изучения процесса олигомеризации и исчезновения ног. Распечатать лучше на плотной бумаге.




1. Вырезаем детали, сгибаем полоску. Обязательно укрепляем прорезь скотчем. Иначе, она не выдержит движения и порвется.

Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

2. Делаем ноги. На нитке с иголкой завязываем узелок, и вводим иглу в отметину внизу каждого сегмента, выводим иглу в круглые отметины на второй створке. Из нитки на сгибе делаем небольшую дугу. И завязываем крепкий узелок со стороны вывода иглы. Если ребенок уже подрос, то можно его привлечь к этому процессу. В этом случае, есть резон и заготовку с сегментами обклеить скотчем. Важно объяснить, что нужно следить за натяжением нити.

Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног, процесс изготовления

3. Согните полоску, чтобы нитки остались внутри сгиба и вставьте в прорезь. Вытяните тело в прорезь до начала брюшных сегментов. И аккуратно потяните за узелки, вытягивая ноги. Это личинка древнего пранасекомого.

Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

4. Изучаем рост. Вытягиваем полоску на один сегмент брюшка, приговаривая: 
-"Личинка ела-ела и сегмент наела". 

Затем надо потянуть за узелок, вытягивая конечность:
-"А потом она линяла, новой ножкой обрастала. Так и пошло - ела, росла, линяла, новая ножка появлялась. Росла она росла, пока не выросла во взрослое многоногое древнее насекомое"  

Доверьте процесс ребенку, объясните, что тянуть надо медленно и осторожно, придерживая полоску, чтобы ножки не оторвались. Это очень хорошая тренировка для мелкой моторики. 

Посчитайте вместе с ребенком пары ног. 
- Представляешь, у древних пранасекомых число ног доходило до 100 или даже до 300 пар! Интересно, какая длина была бы у нашей многоножки, если бы у нее было 100 пар ног?
ПС: Решать эту задачу можно вместе с ребенком, отмеряя линейкой отрезки.
Она была бы 1,5 метра! Именно до таких размеров и вырастали наземные многоногие! Были представители и в 2 метра.

Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

- Хорошо жили древние насекомые в иле, никто на них не охотился. Стало их много-много. И узнали морские хищники, что на берегу есть большие стада древних пранасекомых. И решили они тоже выбраться  на сушу, чтобы охотиться. Хочешь знать что было дальше?

Ставим эксперимент.

Покажем ребенку иллюстрацию, и зададим вопрос:
- Вот пришел хищник (розовый клубок). Как ты думаешь, кого он быстрее поймает: пранасекомое, у которого много ног, или то, у которого их мало?

 магия биологии, почему у насекомых 6 ног

- А как бы это нам проверить? Кто быстрее?

Пусть ребенок предлагает варианты. Самый простой - это побежать наперегонки. Но пусть один бежит на четвереньках, а другой на двух ногах. Потом можно поменяться. Или засекать движение по секундомеру. 

Либо объясним на пальцах.  Пусть будет существо, которое бегает на двух пальцах (большом и указательном), а второе существо будет бегать на 5 пальцах в строгой последовательности (большом, указательном, среднем, безымянном, мизинце). Вы можете разработать и опробовать свой вариант. Побежали? 

магия биологии, почему у насекомых 6 ног

Пусть ребенок сделает вывод как получается быстрее.
Много ног требует большей координации, тело вынуждено изгибаться, поэтому живущие ныне многоножки, более медлительны и менее успешны, чем насекомые. 

Вспоминается этот маленький фрагмент из мульфильма "Ишь ты, Масленица!" режиссера Р. Саакянца. Очень уж он отражает то, что произошло дальше с древними насекомыми, и без тени сарказма)))


-А как из многоногого пранасекомого получилось шестиногое? Как случилось, что ног стало меньше?
Пусть ребенок выскажет гипотезу. Возможно, он догадается, что ноги просто перестали отрастать после линьки. 
-А как насекомые стали короче?  Куда делись передние ножки, до грудного отдела? Хочешь покажу?

Продемонстрируйте ребенку следующее. Сложите гармошкой сегменты головы, спрятав их под акрон. Закрепите скрепкой. Торчащие ножки превратились в РОТОВОЙ АППАРАТ, чтобы быстрее и больше  захватывать еды. 


Модель растущей личинки, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

И покажите, что происходило с брюшком. Его тоже сложите гармошкой, а ножки пусть остаются в виде узелков. Сегменты стали более узкими, сблизились, лишились ножек, насекомое стало напоминать облик современных.


Резюме: ПОЧЕМУ У НАСЕКОМЫХ 6 НОГ?
(Автор: Астраханцева О.А.)

Полмиллиона лет назад
Один ракообразный
Открыл на суше райский сад
Из тины безобразной.

На берег вынесло её 
Могучими приливами.
К ракообразному житьё
Пришло вполне счастливое.

На суше не было врагов,
А пищи было  - куча!
Он стал фанатиком шагов,
Штурмуя суши кручи.

Ракообразный возрастал
Количеством сегментов.
Трахейнодышащим он стал 
Теперь по документам.

Однажды из суровых вод,
Всплыла совсем не тина,
А хищников свирепых взвод.
Пришла беды година.

Все бросились скорей бежать,
Но ноги им мешали:
Их путались переставлять!
А хищники - не ждали!

Те у  кого поменьше ног,
Счастливо увернулись,
Но лишь закончился денёк -
Вновь хищники вернулись...

Так длилось миллионы лет -
Играли в догонялки.
У выживших был свой секрет,
Игры победной в салки.

А выжить среди них смогли,
Кто очень быстро драпал.
Брюшко, кто поднял от земли,
На шесть могучих лапок.

Шаг пятый - применяем полученные знания в измененных условиях.

Идея 1. Сделайте сенсорную коробку "450 миллионов лет назад" с берегом океана и водорослями на побережье.  Из пластилина сделайте древних обитателей.

 

Идея 2. Понаблюдаем за тем, какие ноги бывают у насекомых (статья с моими загадками ЗДЕСЬ). Можно собрать коллекцию фотографий в природе, оформить разворот в дневнике исследования.

Идея 3. Применяем закономерность при решении задачи.
К мирно пасущимся пранасекомым на прибрежной тине приближается ракоскорпион. Кто от него спасется, и почему?
Кто самый быстрый, а кто самый медленный? 

 

Идея 4. Снимаем мультик роста ножек у древних личинок. 

Идея 5. Делаем пальчиковый театр по сказке Бианки "КАК МУРАВЬИШКА ДОМОЙ СПЕШИЛ", поиграйте с ребенком в свои истории.

Идея 6. Посмотрите мультфильмы и фильмы про насекомых. Не стану перечислять все, но назову два мультсериала, которые можно использовать для погружения в тему о насекомых.

Французский мультсериал "Букашки". Короткие серии по 5 минут и юмор - рекомендую.
Мультсериал "Приключение пчелки Майи".

Документальный фильм Найджела Марвина, который будет интересен детям - "Микросафари. Путешествие в мир насекомых". 
Интересный сериал ВВС - Д. Аттенборо "Жизнь в микромире". 

Идея 7. Почитайте книги, послушайте аудиосказки. Очень обширная тема. Огромный выбор детских книг. Один из выпусков журнала "Моя мама Василиса" был посвящен насекомым, там масса интересных игр. 

Дам лишь некоторые рекомендации по книгам для школьного возраста.

"Необыкновенные приключения Карика и Вали"  Ян Ларри и созвучная ей  книга В. Брагина "В стране дремучих трав".
"Занимательная энтомология" Н. Плавильщикова.
"Письма насекомых" О.В. Кувыкиной.

Обратите внимания на имена авторов, писавших на тему насекомых: Юрия Аракчеева, Виталия Танасийчука, Жана Анри Фабра,  Льва Стекольникова,  Павла Мариковского, Иосифа Халифмана, Виктора Гребенникова, Юрия Дмитриева. Их книги можно найти в интернете, или в букинистических лавках. Берите любые книги этих авторов, какие встретятся, поскольку эти имена - бренды в научно-популярной литературе. Настоящее интеллектуальное чтение обеспечено.

Идея 8. Сделаем окаменелости древних насекомых, отпечатывая в соленом тесте, пластмассовые маленькие фигурки насекомых. А потом можно вести раскопки. А ведь отпечатки древних насекомых встречаются пореже костей динозавров! И ох, как ценятся в научном мире. Такие находки всегда сенсации.

Шаг шестой - отслеживаем новые вопросы по теме.

Закрепляем позитив. Хвалим ребенка за успешное изучение вопроса. И отслеживаем новые вопросы по теме. Вот парочка вопросов от меня. Приглашаю Вас обсудить их в комментариях.



  • А как же многоножки, которые встречаются и сейчас? Как они умудрились выжить среди хищников? Ведь быстро бегать, как насекомые, они не научились?
  • Почему почти не сохранилось отпечатков древних пранесекомых?
  • А могло ли быть у насекомых другое количество ног? Или это оптимальный формат и неизменный формат?

Любознательной девочке Нине станция "Биосекретики для почемучек" вручает именной сертификат почемучки.


сертификат, магия биологии, почему у насекомых 6 ног

С нетерпением жду  новых детских вопросов в рубрике БИОСЕКРЕТИКИ ДЛЯ ПОЧЕМУЧКИ или  пишите на почту oaastra@gmail.com. Не забудьте указать имя малыша! 

ВНИМАНИЕ! Данная информация носит рекомендательный характер, и должна использоваться только в позитивном ключе в работе с ребенком. 

Я желаю Вам радости открытий! 
Буду рада, если Вы присоединитесь к всеобщему обсуждению вопроса в комментариях!

31 комментарий:

  1. Оля, до чего же интересно! С огромным удовольствием и детским любопытством я сама погрузилась в расследование :) Предложу сынишке сделать такие открытия на выходных. Огромное спасибо!!!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Людмила! Рада, что исследование понравилось.
      Это, конечно вариант объяснения, которое опирается на известные научные факты. Но почему бы с ними не поиграть?

      Удалить
  2. Очень интересно! Большое спасибо! Сама зачиталась!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Светлана! Я рада, что находите для себя интерес в постах. надеюсь будете применять на практике.

      Удалить
  3. Большое спасибо за такой чудесный ответ!!! Будем с Ниной на даче исследовать микромир. А у меня по прочтении поста родился вопрос: а как же многоножки, которые живут дома (мухоловки, вроде)? почему они такие быстрые?

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. И Вам спасибо, Наталья, за вопрос от дочурки!Скачайте сертификат, кликните по картинке, и она откроется в полном размере.
      Ваш вопрос перекликается с моим)))
      Многоножки, хоть и родня насекомым, но ими не являются. Мухоловкам пришлось пожертвовать многими тенденциями, характерными для группы многоножек, ради скорости. Мухоловка - это пример частной приспособленности. Они существенно облегчили и истончили свой хитиновый покров (если замечали, мухоловки очень мягкие), и у них оооочень длинные ноги, на которых она высоко поднимает свое тело. И они у нее работают более синхронно. Другие многоножки очень тяжелые, они шли по принципу наращивания брони, и ноги переставляют попарно последовательно.

      Удалить
  4. Ольга, ну какая же вы талантливая! Спасибо!

    ОтветитьУдалить
  5. Спасибо, Ольга Александровна, за Ваше познавательно-развлекательное игровое занятие! Желаю интересных вопросов от читателей, а нам - новых творческих идей и советов в исследованиях и наблюдениях

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Анна Борисовна! Скоро и Милана дорастет до возраста почемучки и сможет задать свои вопросы)))

      Удалить
  6. Очень классное занятие! Спасибо Ольга Александровна!

    ОтветитьУдалить
  7. Ольга, спасибо большое за такой познавательный рассказ! Я раньше и не задумывалась почему именно 6 ножек? Просто знала, что у насекомых 6, а у пауков 8. И все на этом. А вот буквально сегодня мой пятилетний сын огорошил меня:"мама, я знаю, почему у паука 8 ног!" на мой удивленный вопрос: "почему?????" ответил: "потому что на 4-х он был бы похож на кошку!" Вот так. Про пауков буду разбираться, а вот про насекомых я теперь ему расскажу и покажу) а то даже теряюсь в догадках, на кого же были бы похожи насекомые на 4-х ножках)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Татьяна!
      Ребенок молодец, сделал свой детский вывод))) - материал для семейной летописи.
      Пауки эволюционировали по другой линии - от мечехвостов. Мечехвосты, как реликты, встречаются и сейчас.

      Удалить
  8. Ответ более чем исчерпывающий!!! Очень интересная статья и великолепная "игрушка"!!! Спасибо большое за проделанную работу:) жду следующие выпуски! ;-)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Женя! Недолго осталось ждать тебе и мне вопросов от Мартына)))
      Выпуски готовятся)))

      Удалить
  9. Здорово, Оля!! Очень интересно!)

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Катя!
      Вовсю обдумываю Лёвин вопрос))) Следующий выпуск будет посвящен его вопросу.

      Удалить
    2. Ой, Оля, так это волнительно), спасибо), жду).
      Мы с Лёвой тоже однажды считали ноги у насекомых и маленькое исследование муравьиное проводили с записью и зарисовкой в дневнике, так интересно продолжить эту тему благодаря тебе!

      Удалить
    3. Катя, будет сюрприз))) вариативности в подаче. Получилось объемно, поэтому получается целых 2 части.

      Удалить
  10. Ольга Александровна, удивительные факты, благодаря детским вопросам и взрослые просвещаются! Спасибо большое за рассказ!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Ольга Анатольевна, большое спасибо! Это точно,дети делают нас лучше.

      Удалить
  11. очень просто,занимательно и наглядно

    ОтветитьУдалить
  12. Ольга Александровна, вот уж никогда не задумывалась над этим вопросом, а подишь ты))) Поделки - это моя слабость. Всё жду-не дождусь, когда с сыном будем вместе делать. Но думаю, гусеничка с ниточками - это шедевр, он будет без ума! Спасибо за как всегда интересный материал и идеи!

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Спасибо, Светлана Николаевна!
      Да, поделка получилась интересная. И ниточки обладают притягательной силой))))
      Рада, что понравилось!

      Удалить
  13. Оля, огромное спасибо, так невероятно интересно! Задумалась над твоими вопросами и не могу даже приблизительно дать ответы))). Вот почему-то кажется, что сегодняшние многоножки, это совсем не те многоножки, что были раньше, что это какая-то иная ветвь эволюции. Или еще. Что многоножки уменьшались в размерах, чтобы стать менее заметными, усиленно размножались и маскировались, чтобы выжить). А вот почему ног не 4 не 2, а именно 6? Что-то мне подсказывает, что на двух они бы просто не удержались, а так как передние две лапки (ноги) исполняют частично иные функции кроме передвижения, то еще 4 ноги им необходимы, чтобы не падать в связи со строением их тела. А вот второй вопрос меня и вовсе ставит в тупик, я даже себе представить не могу, почему не сохранились отпечатки. Может быть потому что они жили на берегу, а вода очень активно уничтожала все следы? Ох, ну, и вопросы! Хорошо, что их не дети мне задают, а то бы я с ума сошла))). Очень хочется прочитать твое мнение по всем этим пунктам.

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. Аня, спасибо большое за твои ответы!
      1. Действительно, многоножки мельчали, и искали укромные уголки. А еще они обзавелись толстой хитиновой броней, и ядовитыми железами с мощными челюстями.
      2. Насчет ног. Да! Оптимальное количество. Две пары опорные, а третья может видоизменяться, становится хватательной, прыгательной, плавательной, копательной.
      3. И здесь в яблочко! Жидкий ил - плохой консерватор, а прилив, смывал следы. Нужны особые условия, чтобы ил содержал известняк, и место оказалось погребено под толстым слоем этого ила, а потом вдруг вода отступила, и место поднялось на возвышенность, где происходили процессы минерализации.

      Удалить
    2. Оля, спасибо, вот уж действительно стоит рассуждать и предполагать, а не думать, что ты в этом ничего не смыслишь))). Очень удивительно, насколько я оказалась близка к правильным ответам). Очень интересно, спасибо за возможность подумать.

      Удалить
    3. Рада, поспособствовать процессу, Аня)))

      Удалить