КАК НАСЕКОМЫЕ ПОВОРАЧИВАЮТ ГОЛОВУ?

Здравствуйте, друзья!

Сегодня я отвечаю на вопрос Лёвушки, который прислала его мама, Катя, автор блога "Дом Лес". Уже давно он у меня лежит в запасе, и пришла пора открывать тайны, звенит колокольчик на волшебной поляне. Очередь новой сказки, сделанной с большой любовью к живому.

Слониха: Друзья! Объявляю заседание БиоТОПа открытым!
Кафрский ворон: БиоТОП!
По поляне снует Сурикат, забирается на камешек и всматривается вдаль.
Гепард: Уважаемый Сурикат, что вы там высматриваете?


Сурикат: К нам сегодня должен приехать в гости жираф! Самолет с Мадагаскара уже давно прилетел, и он уже давно должен быть на месте.
Сова: Такую каланчу за версту видать. Уж жирафа мы не пропустим.
Орангутан: Странно, что жираф едет к нам с Мадагаскара. Разве там они водятся?
Чей-то голос: Только там они и водятся!

Взоры присутствующих поднялись вверх. И они увидели жучка самого странного вида в ветвях дерева.

Осьминог (рассматривая жука в монокль): Здравствуйте, любезный. А вы кто, собственно будете?
Жук: Вот вам и здрасте! Ну как же? Сами пригласили. Я к вам с самого Мадагаскара летел!
Кафрский ворон: Так мы же жирафа ждали!
Жук: А я, по-вашему, кто? 

Жук Жираф

Стрекоза (выпучив глаза): Вы жираф?
Жук (спускаясь и кланяясь): Так точно. Долгоносик - жираф к вашим услугам!
Сова: Вот и врут, что у насекомых шеи не бывает. Вон она какая длинная у этого долгоносика!
Жук Жираф:  То, что вы за шею принимаете, на самом деле моя голова.
Стрекоза (разглядывая голову долгоносика во все глаза): Не может быть!

Жук Жираф (запел):

ПЕСЕНКА ЖУКА-ЖИРАФА

Мадагаскара патриот -
Я только там живу.
Дихэтантера там растет,
Я лишь ее жую!

Я долгоносик, Жук-жираф!
Я чудо из чудес.
Не просто жук, а трубкоглав,
Строитель - листорез.

Я долгоносик - трубковёрт,
Гигант в своем роду!
Дихэтантеры лист влечет -
Сверну его в трубу.

Из трубки выйдет колыбель,
Для малыша-жучка.
И стол и кров - ему постель,
И крепость из листка.

Когда до взрослого жука,
Дозреет наш малютка,
Надрежет мать бока листка,
И он покинет трубку.

Сурикат: Выходит, что Ваша голова превратилась в трубку?
Жук Жираф: Да, голова вытянулась в головотрубку. Такая удлиненная конструкция, есть только у самцов.  Только жуки с очень длинной головотрубкой могут жениться. 
Сова: Это еще почему? 
Стрекоза (мечтательно подкатила глаза): Вы на них сражаетесь как рыцари на мечах, и победителю достается дама?

Голова жука жирафа (Trachelophorus giraffa) закреплена на брадсах, поэтому подвижна.

Жук Жираф: Не без этого. Головотрубка здорово помогает в дуэли. Но главное не это!

Сурикат: А что же? Победитель же получает даму.
Жук Жираф: Именно самцы строят живые колыбельки, аккуратно подрезая лист, а самочки откладывают в такую колыбельку только одно яйцо. А без гибкой головы хорошую трубку не свернёшь. А из плохой трубки, не выведется жучок.

Удильщик: Ой, а я видел похожие трубочки на нашей березе в прошлом году!
Орангутан: Их свернул долгоносик - березовый трубковерт! Но, конечно, у него нет такой роскошной шеи, как у Жука Жирафа. То есть не шеи, а головотрубки, я хотел сказать. Да, и росточком он не вышел 3-4 миллиметра. 
Жук Жираф: Я один из самых крупных долгоносиков, могу вырасти до 2,5 сантиметров.

Сурикат: А покажите, как Вы трубочку из листьев делаете. Я тоже хочу научится трубочку сворачивать из листка.
Жук Жираф: О боюсь, я не смогу научить. Здесь не растут деревья дихэтантеры, а листья в трубку я сворачиваю только у нее.
Орангутан: Не расстраивайтесь милый Сурикат! Мы можем попытаться сделать модель трубки, которую сворачивает березовый трубковерт. У меня есть описание процесса из книги Игоря Акимушкина. Сейчас принесу книгу!

Как трубковерт сворачивает трубку из листа

Мартышка: Ура! Сейчас поиграем в трубковерта!
Жук Жираф: Очень любопытно будет узнать, как коллеги сворачивают лист.

Вернулся Орангутан с книжкой в руках. И зачитал описание.

"Теплым весенним днем самка трубковерта залезает на березу и находит мягкий листочек. На верхней его поверхности, отступая немного вправо от черешка, жучиха впивается острыми челюстями в листок и, пятясь, ведет отсюда к жилке первый разрез. Не прямо ведет, а по изогнутой S-образной линии. Слегка надкусывает среднюю жилку и переходит на левую половину листа. Опять от края к жилке ведет кривой надрез, но он менее выгнут, чем первый.
Закончив его, возвращается к месту старта, опять на правую половину листа. Переползает на нижнюю его поверхность и, быстро шевеля ножками, сворачивает правую половинку листа в узкий конус из пяти-семи тугих витков.Затем точно так же насекомое сворачивает в трубку и левую половинку листа. Но вертит ее в обратную сторону, вокруг уже закрученного конуса. Получается плотный зеленый футлярчик." 

И. Акимушкин "И у крокодила есть друзья"

Осьминог: Было бы здорово попробовать на настоящих листьях березы сделать такую трубку. 

Картинка кликабельная: откройте ее в полном размере и скачайте.

Орангутан: Нам сгодится и модель из бумаги. На ней получится нагляднее. Вырежем листок. Уважаемый Рак, поработайте долгоносиком и сделайте разрезы по пунктиру, не доходя до жилки.

Рак порезал листок клешнями: Вот!
Орангутан: Отлично! А теперь, уважаемый Сурикат, ваша очередь. Сверните ту часть листочка, где вырез глубже, в трубочку от себя.
Сурикат: А это, оказывается, непросто! Бумажка так и норовит развернуться!

Осьминог: Это не удивительно, милый Сурикат. Чтобы уменьшить сопротивление листа, жучки, перед тем, как сворачивать лист, подвяливают его. Тогда трубка получается тугой, и не разворачивается. А с бумагой такой фокус не пройдет.

Орангутан: А теперь, уважаемая Мартышка, нужны ваши пальчики. Закручивайте другую половинку листа вокруг трубки. Аккуратнее заводите под вырезанные крылышки!

Мартышка: Чуть жилку не оторвала, когда закручивала!
Орангутан: В такую трубочку жучиха отложит яйца, и закроет кулёчек, подвернув верхушку листа вовнутрь трубки. Вот так!
Орангутан запечатал кулёчек, и примостил его на дерево.

Жук Жираф: Надо же какая простая конструкция! У меня гораздо сложнее: еще черешком обвязываю колыбельку и донышко укрепляю головой.
Гепард: Но позвольте, Жук Жираф! Как же ваша голова шевелится, если шеи нет? 
Орангутан: Думаю мы можем и это продемонстрировать с помощью модели. 

Биомоделирование шейной мембраны насекомых

1. Возьмем пластиковую бутылку, скотч, ножницы. Как вы помните, тело насекомых снаружи одето хитиновым жестким покровом, словно в рыцарские доспехи. Хитин совсем не может растягиваться, как и пластик. 

2. Поэтому разрежем бутылку пополам. Одна половинка у нас будет голова, а другая - грудь. 

3. Соединим части липкой лентой. Что у нас получилось? Подвижность есть, но ее недостаточно. У многих насекомых, именно такое соединение. Края сегментов истончаются. Более тонкий слой лучше изгибается.

4. А можно ли как-то увеличить подвижность частей? Как можно их изменить, чтобы не было большого ущерба для прочности?

5. Рассмотрим различные способы модели. Например, можно увеличить расстояние за счет длины ленты. Тогда голова может скручиваться и хорошо поворачиваться. Но есть минус, голову легко потерять. Когда начнете скручивать две части, вы это почувствуете. Голове не хватает опоры.

6. А если сделать специальные выступы, к которым будет прикрепляться лента? Прочность значительно увеличится. Так и поступила природа. По бокам и краям шейной мембраны появились утолщения - цервикальные склериты. Они могут быть треугольные, или в виде печатной буквы "Г". Вырежьте из бутылки выступы, и попробуйте соединять их скотчем.

Орангутан: Самая подвижная шейная мембрана у хищных насекомых. У богомолов и ос. У нашей Стрекозы тоже очень подвижная голова.
Осьминог: Припоминаю, что ученые США проводили опыты, изучая прочность шейной мембраны у муравьев. Оказалось, что при подъеме груза, основное давление приходится именно на шею муравья, она способна выдержать  растяжение в 350 раз большее, чем сам муравей. И муравей может поднять  в 5000 раз веса больше, чем весит он сам, благодаря особому строению соединения. 
Орангутан: Когда они посмотрели под мембрану микроскопом, то увидели бугорки и соединяющие их волоски?
Осьминог: Точно! И решили делать космических мини роботов на основе открытия.

Есть ли у насекомых шея?

Рак: Я вообще не понимаю, почему нет шеи у насекомых, если она есть, в виде мембранного соединения! 
Орангутан: Дело в том, какое происхождение имеет мембрана. Вот была бы она из отдельного сегмента, а лучше из нескольких сегментов, то получила бы статус шейного отдела. А так - это всего лишь истончившиеся края головы и груди.

Рак: Вот у меня шеи совсем нет, и даже головы нет, а есть только головогрудь.
И Рак зарыдал. 

Удильщик: Не расстраивайтесь коллега! Шея в животном мире  - большая роскошь. У меня тоже нет шеи.
Осьминог: И у меня нет.
Стрекоза: И у меня.
Жук Жираф: И у меня.

Удильщик: Шея есть только у наземных позвоночных. У лягушки, например, в шее всего один позвонок. Она может только кивать и со всем соглашаться как китайский болванчик.
Рак (развеселился): Нашла себе лягушка проблемы на свою шею!  
Удильщик(противным голосом): Хотите мы из ваших лапок отбивные сделаем? 
Рак (поднимая клешню): А она кивает. Ну уж это нет! Я кивать никому не собираюсь!

Зачем нужна шея?

Мартышка: Да, что вы заладили? Нет шеи, нет шеи! Подумаешь! Зачем она нужна? Хотя, нет, нужна. Я на ней бусики ношу.

Сова: Эх, Мартышка! Голова с помощью шеи повернуться может, и все увидишь, есть ли хищник  позади, сбоку, или где находится добыча, еда. Без шеи, ты бы голову ни поднять, не опустить не смогла.

И Сова повернула голову на 270 градусов. Мартышка завертела в ответ головой.

Мартышка: Странно, у меня так не выходит!
Сова: Так у меня 14 позвонков в шее, против твоих 7. И устроены они иначе. А еще сонная артерия у меня не сбоку, а спереди, и расширяется под клювом, вот  сосуды и не пережимаются. Я могу головой вращать. 

Сурикат: А почему лягушка только кивает вверх-вниз, а я могу и влево-вправо смотреть? 

Орангутан: Это потому, что у  млекопитающих, птиц, и зверей есть второй позвонок, называется ЭПИСТРОФЕЙ. Он особого строения с зубчиком, вокруг которого первый позвонок АТЛАНТ может вращаться. Зубчик как штырек у пирамидки, а атлант, как колесико с углублением сбоку для этого штырька. Поэтому все у кого есть эпистрофей, могут крутить головой.

Слониха (делая круг головой): Как интересно! Но у кого же самая длинная шея? У жирафа?

У кого самая длинная шея?


Осьминог: А это будет зависеть от того, как мы будем измерять, уважаемый Председатель. В сантиметрах, или в позвонках.

Слониха: В сантиметрах. Очень удобная штука измерения.

Осьминог: Если из ныне живущих.... Тогда жираф - у него длина шеи 3 метра. Среди птиц , вероятно, у фламинго - 90 см. Но самая длинная шея была у вымершего юрского динозавра маменчизавра  - 15 метров из его 22 метров длины.

Сурикат: А если измерять в позвонках?

Осьминог: У жирафа, как и у Вас, уважаемый Сурикат,  только 7 шейных позвонков.  У всех млекопитающих по 7 шейных позвонков и у Мартышки, Гепарда, Кашалота, Слона, Орангутана и Человека.  Только у ламантина их 6, да у ленивцев от 5 до 10, в зависимости от вида. 

Мартышка (загибая пальцы): Ого! Получается, что у жирафа позвонок размером почти в полметра! А у динозавра тоже 7 позвонков в шее? Тогда, получается, каждый позвонок был 2 метра?

Осьминог: Я забыл. Кажется, позвонков было больше. Но у меня есть записи - вот. Я писал сразу всеми щупальцами, но там есть стрелочки. И можно посмотреть и посчитать.

Мартышка схватила листок и принялась водить по нему пальцем. Вы тоже можете узнать количество позвонков шейного отдела у различных животных. И посчитать какой примерный  размер позвонков был у маменчизавра.

Слониха: Думаю, что повестка дня на сегодня исчерпана. Объявляю закрытие заседания!

Кафрский ворон: БиоТОП! БиоТОП!

А на поляне появился новый персонаж. Я вам его покажу. А вы попробуйте угадать кто это. Его история еще впереди. Но чтобы узнать, что было дальше, нужны новые вопросы от ваших почемучек. 

Пишите на почту oaastra@gmail.com или  в рубрику БиоТОП: БИОСЕКРЕТИКИ ДЛЯ ПОЧЕМУЧКИ. Не забудьте указать имя и возраст детей! 

А я выдаю сертификат почетного почемучки Лёвушке за замечательный шейный вопрос. Спасибо Кате за поддержку рубрики. 

Если Вам понравилось, расскажите друзьям о блоге "Магия биологии". Пусть неравнодушных к живой природе людей будет больше.

Желаю Вам радости открытий!