Класс Паукообразные (Arachnida)
Паукообразные - наземные хелицеровые с крупной головогрудью, несущей короткие клешневидные или когтевидные хелицеры, длинные педипальпы и четыре пары длинных ходильных ног. Брюшко лишено конечностей. Дышат легкими или трахеями. Помимо коксальных желез, характерных для водных форм, у них имеются мальпигиевы сосуды.
Для многих паукообразных характерно выделение паутинных нитей из особых паутинных желез. Паутина играет существенную роль в жизни паукообразных: в добыче пищи, защите от врагов, расселении молоди и т. п.
Латинское название паукообразных Arachnida дано по имени героини мифов Древней Греции - рукодельницы Арахны, превращенной Афиной в паука.
Внешнее строение . Паукообразные чрезвычайно разнообразны по форме и размерам тела, сегментации, строению конечностей. От первичноводных хелицеровых они отличаются приспособлениями к жизни на суше. У них более тонкие хитиновые покровы, это облегчает вес их тела, что немаловажно для сухопутных животных. Кроме того, в составе хитиновой кутикулы у них появился особый наружный слой - эпикутикула, защищающий тело от высыхания. У паукообразных исчезли жаберные ножки на брюшке, а взамен появились органы воздушного дыхания, легкие или трахеи. Рудименты брюшных ног у них выполняют половую, дыхательную функции или превратились в паутинные бородавки. Ходильные ноги паукообразных более длинные, чем у водных хелицеровых, и приспособлены к передвижению на суше.
В пределах класса паукообразных наблюдается олигомеризация сегментации тела до полного слияния всех сегментов. Можно выделить несколько типов расчленения тела у паукообразных, важнейшие из которых следующие.
Наибольшей расчлененностью тела характеризуются скорпионы, близкие по внешней морфологии к ископаемым ракоскорпионам (рис. 295). Головогрудь скорпионов, как у большинства хелицеровых,
слитная и состоит из акрона и семи сегментов, из которых последний сегмент редуцирован. Брюшко подразделяется на переднебрюшье из шести широких сегментов и заднебрюшье из шести узких сегментов и тельсона с ядовитой иглой.
У сольпут более примитивное расчленение головогруди, чем у других паукообразных: акрон и первые четыре сегмента слитные, а последние три сегмента свободные, из которых самый последний сегмент рудиментарный. Подобное расчленение наблюдается и у некоторых клещей.
Сенокосцы имеют слитную головогрудь, а брюшко - из девяти сегментов и тельсона, который слит с последним брюшным сегментом. Брюшной отдел уже не подразделен на переднебрюшье и заднебрюшье. Подобное расчленение характерно и для клещей-сенокосцев.
Рис. 295. Скорпион Buthus eupeus: A - вид со спинной и Б - с брюшной стороны (по Бялыницкому-Бируле); VIII- XIX - сегменты брюшка; 1 - головогрудь, 2 - хелицера, 3 - педипальпа, 4 - нога, 5 - тельсон, 6 - ядовитая игла, 7 - заднебрюшье, 8 - переднебрюшье, 9 - анальное отверстие, 10 - легочные щели, 11 - гребенчатые органы, 12 - половые крышечки
У пауков слитные головогрудь и брюшко. За счет седьмого сегмента головогруди образуется перетяжка между головогрудью и брюшком. Брюшко образовано 11 слитными сегментами и тельсоном.
Тело большинства клещей полностью слитное.
Конечности паукообразных разнообразны по форме и функциям. Хелицеры функционально подобны мандибулам раков. Эти органы служат для размельчения пищи или прокусывания жертвы. Они могут быть клешневидными, как у скорпионов, сольпуг, или когтевидными, как у пауков, или стилетовидными, как у многих клещей. Педипальпы могут служить для захватывания или удержания добычи. Хватательные педипальпы с клешней на конце характерны для скорпионов и лжескорпионов. Педипальпы сольпуг жгутовидные и выполняют чувствующую функцию. У пауков педипальпы подобны ротовым щупальцам насекомых. На них сосредоточены осязательные, обонятельные сенсиллы. У самцов многих пауков на педипальпах расположены совокупительные органы. У некоторых клещей педипальпы вместе с хелицерами входят в состав колюще-сосущего ротового аппарата. Четыре пары ходильных ног у всех паукообразных состоят из б- 7 члеников и служат для передвижения. У сольпуг, телифонов первая пара ходильных ног выполняет функцию чувствующих органов. На ногах паукообразных много осязательных волосков, что компенсирует отсутствие у них усиков, характерных для других членистоногих.
На брюшном отделе некоторых паукообразных имеются рудименты конечностей, которые выполняют различные функции. Так, у скорпионов на первом сегменте брюшка расположены парные половые крышечки, прикрывающие половые отверстия, на втором особые чувствующие гребневидные органы и на 3-6 м сегментах легкие - видоизмененные жаберные ножки. У пауков на нижней стороне брюшка имеются 1-2 пары легких и 2-3 пары придатков - паутинных бородавок, которые представляют собой видоизмененные рудименты конечностей. У некоторых низших клещей на брюшке имеются три пары коксальных органов, которые представляют собой придатки кокс (тазиков) редуцированных ножек.
Покровы представлены кожей - гиподермой, которая выделяет хитиновую кутикулу, состоящую из двух или трех слоев. Эпикутикула хорошо развита у пауков и сенокосцев, а также у некоторых клещей. Кутикула многих паукообразных светится в темноте, что объясняется особой структурой хитина, которая поляризует проходящий свет. К кожным производным относятся ядовитые железы у основания хелицер у пауков и ядовитой иглы у скорпионов, паутинные железы пауков, лжескорпионов и некоторых клещей.
Внутреннее строение . Пищеварительная система паукообразных состоит из трех отделов (рис. 296). В зависимости от типа питания строение
кишечника варьирует. Особенно сложное строение пищеварительной системы наблюдается у хищных паукообразных с внекишечным пищеварением. Такой способ питания особенно характерен для пауков. Они прокалывают жертву хелицерами, вводят внутрь жертвы яд и пищеварительные соки слюнных желез и печени. Под влиянием протеолитических ферментов ткани жертвы перевариваются. Затем паук всасывает полупереваренную пищу, а от жертвы остаются только покровы. На паутине паука часто можно видеть покровы высосанных им насекомых.
В строении кишечника пауков имеется ряд приспособлений к такому способу питания. Передняя кишка, выстланная кутикулой, состоит из мускулистой глотки, пищевода и сосательного желудка. За счет сокращения мускулатуры глотки и особенно желудка паук всасывает жидкую полупереваренную пищу. Средняя кишка в головогруди образует слепые отростки (у пауков - пять пар). Это позволяет паукам и другим паукообразным поглощать большой объем жидкой пищи. Средняя кишка в брюшном отделе образует парные железистые выпячивания - печень. Печень функционирует не только как пищеварительная железа, в ней происходит фагоцитоз - внутриклеточное пищеварение. У пауков имеются четыре пары печеночных придатков. Задний отдел средней кишки образует вздутие, в которое впадают выделительные канальцы мальпигиевых сосудов. Здесь формируются экскременты и экскреты, которые потом выделяются через короткую заднюю кишку наружу. Паукообразные могут долго голодать, так как у них образуются запасы питательных веществ в особой запасной ткани - жировом теле, расположенном в миксоцеле.
Рис. 296. Схема внутреннего строения паука (отр. Aranei) (из Аверинцева): 1 - глаза, 2 - ядовитая железа, 3 - хелицера, 4 - мозг, 5 - рот, 6 - подглоточный нервный узел, 7 - выросты средней кишки, 8 - основание ходильных ног, 9 - легкое, 10 - дыхальце, 11 - яйцевод, 12 - яичник, 13 - паутинные железы, 14 - паутинные бородавки, 15 - анус, 16 - мальпигиевы сосуды, 17 - остии, 18 – протоки печени, 79 - сердце, 20
- глотка
Выделительная система . Выделительные органы представлены коксальными железами и мальпигиевыми сосудами. В головогруди имеются 1-2 пары коксальных желез, которые соответствуют целомодуктам. Железы состоят из мезодермального железистого мешочка, от которого отходит извитой канал, переходящий в прямой выводной канал. Выделительные отверстия открываются у основания кокс третьей или пятой пар конечностей. Кокса, или тазик, - это базальный членик ног членистоногих. Положение выделительных желез около кокс ходильных ног послужило основанием для их названия - коксальные. В эмбриогенезе коксальные железы закладываются у всех паукообразных, но у взрослых животных они часто недоразвиты.
Мальпигиевы сосуды - это особые органы выделения, свойственные сухопутным членистоногим. У паукообразных они энтодермального происхождения и открываются в задний отдел средней кишки. Мальпигиевы сосуды выделяют экскреты - зерна гуанина. В кишечнике из экскретов оттягивается влага, что экономит потерю воды в организме.
Органы дыхания . У паукообразных возникли два типа органов воздушного дыхания: легкие и трахеи. Существует гипотеза о том, что легкие паукообразных образовались из брюшных жаберных ножек ракоскорпионов. Об этом свидетельствует их пластинчатое строение. Так, у скорпионов легкие расположены на 3-6 м сегментах брюшка и представляют собой глубокие впячивания, в которых изнутри находятся тонкие перистые листочки. По своему строению легкие паукообразных похожи на жаберные ножки водных хелицеровых, погрузившиеся в кожные впадины (рис. 297). Легкие имеются также у жгутоногих (две пары) и пауков (1-2 пары).
Трахеи - это также органы воздушного дыхания у сухопутных хелицеровых. Они представляют собой кожные впячивания в форме тонких трубочек. Вероятно, трахеи возникали независимо в разных филогенетических линиях паукообразных. Об этом свидетельствует разное расположение стигм (дыхательных отверстий) у разных паукообразных: у большинства - на 1-2-м сегментах брюшка, у сольпуг - на 2-3-м сегментах брюшка и на головогруди и непарная стигма на четвертом сегменте брюшка, у двулегочных пауков - на последних сегментах брюшка, а у некоторых - у основания хелицер или ходильных ног или на месте редуцированных легких. Наиболее мощно развита трахейная система у сольпуг, в которой различаются продольные стволы и разветвления, проходящие в разные участки тела (рис. 298).
В разных отрядах паукообразных наблюдаются разные органы дыхания. Только легочное дыхание характерно для скорпионов, жгутоногих и четырехлегочных пауков. Трахейное дыхание свойственно большинству паукообразных: лжескорпионам, сольпугам, сенокосцам, клещам и некоторым
паукам. А у двулегочных пауков имеется одна пара легких и одна пара трахей. Некоторые мелкие клещи не имеют органов дыхания и дышат через кожу.
Кровеносная система незамкнутая. Сердце - на спинной стороне брюшного отдела. У паукообразных с выраженным расчленением тела сердце длинное, трубчатое с большим числом остий; например, у скорпионов семь пар остий, а у других паукообразных сердце укорачивается и число остий уменьшается. Так, у пауков сердце с 3-4 парами остий, а у клещей - с одной парой. У некоторых мелких клещей сердце редуцировано.
Нервная система . Головной мозг состоит из двух отделов: протоцеребрума, иннервирующего глаза, и тритоцеребрума, иннервирующего хелицеры (рис. 299). Дейтоцеребрум, свойственный другим членистоногим, у которых имеется первая пара антенн, у паукообразных отсутствует.
Брюшная нервная цепочка иннервирует остальные конечности головогруди и брюшко. У паукообразных наблюдается тенденция к слиянию ганглиев брюшной нервной цепочки (олигомеризация). У наиболее расчлененных форм, как у скорпионов, имеются один слитный головогрудной ганглий и семь ганглиев в брюшном отделе. У сольпуг, кроме головогрудного ганглия, имеется лишь один брюшной узел; у пауков сохраняется только головогрудной ганглий, а у клещей и сенокосцев выражено только окологлоточное ганглиозное скопление.
Органы чувств . Органы зрения развиты слабо и представлены 1, 3, 4, б парами простых глазков на головогруди. У пауков чаще восемь глаз, расположенных в две дуги, а у скорпионов имеется одна пара крупных срединных глазков и 2-5 пар боковых.
Основными органами чувств у паукообразных являются не глаза, а осязательные волоски и трихоботрии, улавливающие колебания воздуха, У некоторых паукообразных имеются органы химического чувства - лировидные органы. Они представляют собой небольшие щели в кутикуле, на дне которых в мягкой мембране подходят чувствующие отростки нервных клеток.
Большинство паукообразных - хищники, охотящиеся в темноте, и потому для них особое значение имеют органы осязания, сейсмического чувства (трихоботрии), а также обоняния.
Половая система . Паукообразные раздельнополые (рис. 300). У некоторых выражен половой диморфизм. У многих пауков самцы несколько меньше самок, и у них на педипальпах имеются вздутия - семенные капсулы, которые они заполняют спермой в период размножения.
Гонады парные или слитные. Протоки всегда парные, но могут впадать в непарный канал, открывающийся половым отверстием на первом сегменте брюшка. У самцов некоторых видов имеются дополнительные железы, а у самок - семяприемники.
Рис. 300. Половая система паукообразных (из Ланга): мужская половая система (А - скорпион, Б - сольпуга); женская половая система (Б - скорпион, Г - паук); 1 - семенник, 2 - семяпровод, 3 - семенной пузырек, 4 - дополнительные железы, 5 - яичник,
6 - яйцевод
Размножение и развитие . Оплодотворение у паукообразных может быть наружно-внутренним или внутренним. В первом случае самцы оставляют на поверхности почвы сперматофоры - пакеты со спермой, а самки их находят и захватывают половым отверстием. Самцы некоторых видов вкладывают сперматофоры в половое отверстие самок при помощи педипальп, а другие первоначально набирают сперму в семенные капсулы на педипальпах (рис. 301), а затем выдавливают ее в половые пути самок. Некоторым паукообразным свойственны копуляция и внутреннее оплодотворение.
Развитие прямое. Из яиц выходят молодые особи, похожие на взрослых. У некоторых видов яйца развиваются в половых путях, и у них наблюдается живорождение (скорпионы, лжескорпионы, некоторые клещи). У клещей нередко наблюдается метаморфоз, и их личинки - нимфы имеют три пары ходильных ног, а не четыре, как у взрослых.
Класс паукообразных подразделяется на множество отрядов, из которых мы рассмотрим важнейшие: отряд Скорпионы (Scorpiones), отряд Жгутоногие (Uropygi), отряд Сольпуги (Solifugae), отряд Лжескорпионы (Pseudoscorpiones), отряд Сенокосцы (Opiliones), отряд Пауки (Aranei) и отряды клещей: Acariformes, Parasitiformes, Opiliocarina (представители отрядов изображены на рисунке 302).
Отряд Скорпионы (Scorpiones). Это наиболее древние по происхождению паукообразные. Имеются палеонтологические находки, свидетельствующие об их происхождении от водных ракоскорпионов. Сухопутные скорпионы известны с карбона.
Для отряда скорпионов характерно наибольшее расчленение тела. За слитной головогрудью следует шесть сегментов переднебрюшья и шесть заднебрюшья (рис. 295). Тельсон образует характерное вздутие с ядовитой иглой. Хелицеры клешневидные, смыкающиеся в горизонтальной плоскости. Педипальпы хватательные с крупными клешнями. Ходильные ноги заканчиваются лапкой с двумя коготками. У скорпионов на всех сегментах переднебрюшья имеются производные конечностей: на первом - парные половые крышечки, на втором - гребневидные органы, на 3- 6-м - легкие, открывающиеся четырьмя парами дыхательных отверстий (стигм).
Скорпионы живут в странах с теплым климатом. Это ночные хищники, охотящиеся главным образом за насекомыми, которых схватывают педипальпами и жалят иглой. Им свойственно живорождение и забота о потомстве. Некоторое время самка носит свое потомство на спине, закинув на спину заднебрюшье с ядовитой иглой.
Известно около 600 видов скорпионов. Наиболее широко распространен в Крыму, на Кавказе и Средней Азии пестрый скорпион (Buthus eupeus). Укусы скорпионов в большинстве случаев не опасны для человека.
Отряд Жгутоногие , или Телифоны (Uropygi). Телифоны - тропическая группа паукообразных, включающая всего 70 видов. Это относительно крупные паукообразные, до 7,5 см длиной. В России лишь один вид телифонов (Telyphonus amurensis) встречается в Уссурийском крае.
Основной морфологической характеристикой телифонов является то, что их первая пара ходильных ног превратилась в длинные чувствующие придатки и у многих из них имеется особая длинная хвостовая нить, разделенная на мелкие членики (рис. 302, Б). Это чувствующий орган. Хелицеры с когтевидным члеником, педипальпы клешневидные. Седьмой членик головогруди образует перетяжку на границе с брюшком. Брюшко 10-члениковое, не подразделенное на переднее заднебрюшье.
Телифоны - ночные хищники и ориентируются в пространстве в основном за счет органов осязания и сейсмического чувства, расположенных на удлиненных чувствующих конечностях. Отсюда название - телифоны, так как они слышат приближение жертвы или врага на большом расстоянии по шорохам или слабым волновым колебаниям воздуха.
Дышат телифоны легкими. У них две пары легких, расположенных на 8-9-м сегментах. Оплодотворение сперматофорное. Откладывают яйца. Самка заботится о молоди, вынашивая ее на спине. У них имеются защитные анальные железы. При опасности они выбрызгивают едкую жидкость из анальных желез.
Отряд Сольпуги (Solifugae). Сольпуги, или фаланги, - отряд крупных паукообразных, обитающих в степях и пустынях. Всего известно около 600 видов. Головогрудь сольпуг неслитная и состоит из протопельтидия - головного отдела (акрон и 4 сегмента) и трех свободных сегментов, из которых последний недоразвит (рис. 302, А). Брюшко 10-члениковое. Мощные хелицеры клешневидные и смыкаются в вертикальной плоскости. Педипальпы похожи на ходильные ноги, участвуют в передвижении, а также выполняют чувствующую функцию. Дышат при помощи трахей. Основные трахейные стволы открываются парными дыхальцами на втором и третьем брюшных сегментах. Кроме того, имеются непарное дыхальце на четвертом сегменте и пара дополнительных дыхалец на головогруди. Сольпуги не ядовиты. Питаются преимущественно насекомыми. Охотятся по ночам. Наиболее распространен вид Galeodes araneoides (Крым, Кавказ) длиной до 5 см. Оплодотворение сперматофорное. Яйца откладываются в норку. Самка заботится о потомстве.
Отряд Ложноскорпионы (Pseudoscorpiones). Это мелкие паукообразные (1-7 мм) с крупными клешневидными педипальпами и потому напоминающие скорпионов. У них головогрудь слитная, а брюшко 11-чле-никовое, не разделенное на передне- и заднебрюшье. На клешневидных хелицерах открываются протоки паутинных желез. Стигмы трахей открываются на 2-3-м сегментах брюшка.
Ложноскорпионы живут в лесной подстилке, под корой, а также в жилище человека. Это мелкие хищники, питаются мелкими клещами, насекомыми. Оплодотворение сперматофорное. Самец откладывает сперматофор с двумя рожками, а самка наползает на сперматофор и вводит его рожки в отверстия семяприемников. Самка откладывает оплодотворенные яйца в особую выводковую камеру на брюшной стороне тела. Вышедшие из яиц личинки подвешиваются к выводковой камере снизу и питаются за счет желтка, выделяемого из яичников самки в ее выводковую камеру.
Известно около 1300 видов ложноскорпионов. В домах нередок книжный ложноскорпион (Chelifer cancroides) (рис. 302, В). Его появление в книгохранилищах свидетельствует о том, что режим хранения книг нарушен. Ложноскорпионы обычно появляются в сырых помещениях, где складываются благоприятные условия для развития мелких насекомых и клещей - вредителей книг.
Отряд Сенокосцы (Opiliones). Это многочисленная широко распространенная группа паукообразных, внешне похожих на пауков. Сенокосцы отличаются от пауков отсутствием перетяжки между головогрудью и брюшком, членистостью брюшного отдела (десять члеников) и клешневидными, а не крючковидными, как у пауков, хелицерами. Всего известно 2500 видов.
Сенокосцы встречаются повсюду на поверхности почвы, в трещинах коры деревьев, на стенах домов и заборах. Питаются мелкими насекомыми, охотятся по ночам. Дыхание трахейное. Имеется одна пара стигм на первом сегменте брюшка по бокам полового щитка. Для них характерна способность к аутотомии, или самокалечению. Утраченные ноги не восстанавливаются. Хищник может схватить сенокосца только за ногу, которая при этом отрывается, что спасает сенокосцу жизнь. Оторванная нога сенокосца долго судорожно подергивается и по форме напоминает косу. Поэтому нередко их называют "паук-сено-коси" или "коси-коси-ножка". Ноги сенокосцев лазательные, с многочлениковой лапкой.
Сенокосцы не выделяют паутины и сами активно охотятся за своей добычей. Они играют положительную роль в снижении численности насекомых. На поверхности почвы и в травяном ярусе плотность сенокосцев часто достигает нескольких десятков на 1 м 2 . Наиболее распространен обыкновенный сенокосец (Phalangium opilio, рис. 302, Г), который встречается в разных природных ландшафтах и даже в городах. Тело буроватое, до 9 мм длиной, а ноги до 54 мм.
Отряд Пауки (Aranei). Пауки - самый большой отряд паукообразных, включающий более 27 тыс. видов. Морфологически они хорошо отличаются от других отрядов. У них тело четко подразделяется на слитную головогрудь и слитное округлое брюшко, между которыми имеется
перетяжка, образуемая седьмым члеником головогруди. Хелицеры у них крючковидные, с протоками ядовитых желез. Педипальпы короткие, в виде щупалец. Четыре пары ходильных ног нередко заканчиваются гребенчатыми коготками, служащими для натягивания паутины. На нижней стороне брюшка находятся паутинные бородавки. На головогруди расположены глазки (чаще восемь). У большинства пауков (подотряд двулегочные) имеется одна пара легких и пара трахей, а у некоторых тропических пауков (подотряд четырехлегочных) - только легкие (две пары).
Важное значение в жизни пауков имеет паутина. Сложное поведение пауков в связи с использованием паутины на всех этапах жизненного цикла определило их широкую экологическую радиацию и расцвет.
Из паутины пауки строят свое жилище между листьями, ветвями или в почвенной норе. Паутиной обволакивается яйцекладка пауков с образованием яйцевого кокона. Нередко самки пауков носят кокон под брюшком, проявляя заботу о потомстве. Маленькие паучки выделяют длинную паутинную нить, которая подхватывается ветром, унося паучат на далекие расстояния. Так происходит расселение вида. Паутина используется для ловли добычи. Многие пауки строят ловчую паутинную сеть (рис. 303, 1). Даже брачное поведение не обходится у пауков без паутины. Самцы пауков в период размножения делают паутинный "гамак", в который выпускают капельку спермы. Затем самец подлезает под гамак и заполняет свои семенные капсулы на педипальпах спермой. Семенные капсулы играют роль совокупительных органов, с помощью которых паук вводит сперму в половое отверстие самки.
На территории нашей страны обитают только двулегочные пауки, около 1500 видов. Наиболее характерными представителями среди пауков являются: домовой паук (Tegenaria domestica), паук-крестовик (Агаneus diadematus, рис. 303), тарантул (Lycosa singoriensis), паук-серебрянка (Argyroneta aduatica).
Домовой паук живет в жилище человека и натягивает горизонтальные паутинные сети, в которые он ловит мух и других насекомых. Паук-крестовик - более крупный вид, с характерным белым рисунком в виде креста на брюшке. Его вертикально натянутые сети можно видеть на стенах домов, заборах, между ветвями деревьев. Домовой паук и крестовик относятся к тенетным паукам, которые строят тенеты - ловчую сеть, в которой запутывается добыча.
Особую группу пауков образуют пауки-волки, которые преследуют добычу на ходу. Укрытие они находят в особых норках, вырытых в земле и выстланных паутиной. У них длинные ноги и узкое брюшко. К таким паукам относятся тарантул, обитающий в южных областях нашей страны. Укус тарантула вызывает у человека болезненный отек, но смертельной опасности для него не представляет.
Среди всех пауков представляет опасность для человека только один ядовитый паук - каракурт (Latrodectus tredecimguttatus, рис. 304), встречающийся в сухих степных районах Украины, Поволжья, Кавказа и Средней Азии. Это паук средних размеров (1,5 см), черный с красными пятнышками. Он обитает в земляных норках и расстилает на поверхности почвы паутину, в которую попадаются обычно прямокрылые насекомые. Его яд опасен для лошадей и человека, а для овец и свиней не опасен. Самка каракурта крупнее самца и, как правило, съедает его после спаривания, поэтому каракурта в народе называют "черной вдовой".
Биологический интерес представляет паук-серебрянка, живущий в паутинном колоколе под водой. Колокол паук наполняет воздухом. Воздушные пузырьки паук приносит на пушистом, не смачиваемом водой брюшке. Когда паук-серебрянка с поверхности воды ныряет вглубь, его брюшко покрывается слоем воздуха и оттого кажется серебряным.
В тропиках распространены крупные пауки-птицеяды (рис. 305).
Пауков очень много во всех ярусах биоценозов суши, и они как хищники играют положительную роль в регуляции численности растительноядных насекомых.
Отряд акариформных клещей наиболее многочисленный и включает более 15 тыс. видов. Это очень мелкие формы (0,2-0,3 мм). У примитивных представителей отряда передняя часть головогруди слитная и образует отдел - протеросому, состоящую из акрона и четырех сегментов. Три задних сегмента головогруди свободны и вместе с шестью брюшными сегментами и тельсоном образуют второй отдел тела - гистеросому. На протеросоме находятся клешневидные хелицеры, жгутовидные педипальпы и две пары ходильных ног. На гистеросоме расположены две задние пары ходильных ног и брюшные придатки. Рудименты брюшных ножек на 5-7-м сегментах образуют половые крышки, между которыми располагается половой конус с половым отверстием. Под половыми крышками расположены три пары коксальных органов в виде тонкостенных мешков. Примитивные акариформные клещи обладают кожным дыханием. У эволюционно продвинутых форм тело слитное, имеются трахеи, причем на разных сегментах в разных семействах. Размножение сперматофорное. Развитие с анаморфозом.Рис. 305. Паук-птицеяд Poecilotheria regalis (по Милло)
Семейство тироглифоидных клещей, или амбарных, наносит существенный вред зерну, муке и другим пищевым продуктам. К ним относятся клещи: мучной, сырный, луковый и винный. В природе тироглифоидные клещи обитают в почве, грибах, гниющих веществах, в гнездах птиц, норах млекопитающих. Неблагоприятные условия тироглифоидные клещи переживают на фазе покоящейся нимфы, покрытой плотным хитином (гипопуса). Гипопусы выдерживают высыхание, вымораживание. Попадая в благоприятные условия, гипопусы переходят в активное состояние и дают начало новой колонии клещей.
Некоторые группы клещей растительноядные. Это семейства галлообразующих, паутинных клещей. Среди них много вредителей культурных растений. Например, злаковый клещ - вредитель зерновых культур, паутинный клещ - вредитель плодовых деревьев. Много клещей обитает в почве (краснотелки), в пресных водах (рис. 306, В).
Рис. 306. Клещи (из Ланга, Матвеева, Берлезе, Померанцева): А - панцирный клещ Galumna mucronata, Б - перьевой клещ Analgopsis passermus,
В - водяной клещ Hydrarachna geographica, Г – четырехногий клещ Enophyes, Д - чесоточный зудень Sarcoptes scabiei, E - железница уфевая Demodex folhculorum, Ж - трупный клещ Poecilochirus necrophon,
З - иксодовый клещ Dermacentor pictus
Для отряда характерно образование сложного панциря. У некоторых форм передняя часть головогруди, соответствующая акрону и трем сегментам, отделена швом от остального тела. Но у многих видов все части тела слиты в сплошной панцирь. Эмбриональное развитие иксодовых клещей показывает, что исходно головогрудь закладывается из акрона и шести сегментов с шестью парами конечностей. Седьмой сегмент головогруди образует переходную зону на границе с брюшком. Брюшко образуется из слившихся шести крупных сегментов и 2-3 рудиментарных.
Иксодовые клещи имеют цельное плоское тело. Ротовой аппарат образует "головку" (гнатему) и состоит из режущих хелицер, к которым прилегают по бокам членистые педипальпы, образующие нечто подобное футляру. В состав ротового аппарата входит еще и гипостом - вырост глотки с хитиновыми зубчиками. Клещ прокусывает кожу хелицерами и в ранку вставляет гипостом, который заякоривается при помощи зубчиков. Присосавшегося клеща поэтому очень трудно снять с кожи. Если силой оторвать его, то в коже остается его головка, и это может вызвать воспаление. Поэтому рекомендуется присосавшегося клеща смазать керосином или маслом, и он сам отпадает. Это объясняется тем, что, смазав клеща маслом, мы закупориваем его дыхательные отверстия и клещ без дыхания ослабевает, расслабляет мышцы и отваливается.
Иксодовые клещи живут в почве и лазают по растениям. В процессе развития большинство иксодовых клещей меняют хозяев. Так, вылупившиеся из яиц нимфы I нападают на мелких грызунов, ящериц, бурундуков. Напившись крови, они отваливаются. После очередной линьки они нападают на другие жертвы тех же видов. Взрослые же клещи обычно питаются кровью крупных млекопитающих (копытных, собак) и человека. Самцы обычно в два раза меньше самок. Самки могут откладывать яйца только насосавшись крови. Клещи могут долго голодать. Нападают на человека с деревьев и с поверхности почвы. В восточных районах таежной зоны нашей страны наиболее распространен таежный клещ (Ixodes persulcatus). В европейской части страны наиболее часто встречается собачий клещ (Ixodes ricinus). В нашей стране известно около 50 видов иксодовых клещей. Они переносят возбудителей опасных заболеваний: энцефалита, туляремии, пироплазмозов, сыпно-тифозной лихорадки.
заболевания осуществляется переносчиками - кровососущими клещами от животных - носителей инфекции (резервуар) к другим здоровым животным и человеку. Человек, попадающий в очаговую зону распространения инфекции, подвергается опасности заболевания. У нас существует сеть медицинской и ветеринарной службы, выявляющей очаги распространения опасных заболеваний, переносимых клещами. В этих районах обязательны противоинфекционные прививки.
Отряд Клещи-сенокосцы (Opiliocarina). Примечательно, что клещи-сенокосцы обладают сегментированным телом: два последних сегмента головогруди свободные и брюшко из восьми сегментов. У них четыре пары стигм на 1-4-м сегментах брюшка. Хелицеры клешневидные.
КЛАСС ПАУКООБРАЗНЫЕ
Места обитания, строение и образ жизни.
К паукообразным относятся пауки, клещи, скорпионы и другие членистоногие, всего более 35 тыс. видов. Паукообразные приспособились к жизни в наземных условиях обитания. Лишь некоторые из них, например паук-серебрянка, вторично перешли в воду.
Тело паукообразных состоит из головогруди и обычно нечленистого брюшка или слитное. На головогруди имеется 6 пар конечностей, из которых 4 пары используются при передвижении. У паукообразных нет усиков и сложных глаз. Дышат они при помощи легочных мешков, трахей, кожи. Наибольшее число видов паукообразных составляют пауки и клещи.
Пауки заселили самые различные места обитания. В сараях, на заборах, ветках деревьев и кустарников обычны ажурные колесовидные сети паука-крестовика, а в их центре или недалеко от них и сами пауки. Это самки. На спинной стороне их брюшка заметен рисунок, похожий на крест. Самцы мельче самок и ловчей сети не делают. В жилых помещениях, сараях и других постройках обычен домовый паук. Он строит ловчую сеть в виде гамака. Паук-серебрянка делает в воде паутинное гнездо в виде колокола, а около него натягивает ловчие паутинные нити.
На конце брюшка находятся паутинные бородавки с протоками паутинных желез. Выделяемое вещество на воздухе превращается в паутинные нити. При постройке ловчей сети паук при помощи гребенчатых коготков задних ног соединяет их в нити разной толщины.
Пауки -- хищники. Они питаются насекомыми и другими мелкими членистоногими. Пойманную жертву паук хватает ногощупальцами и острыми верхними челюстями, впрыскивает в ранки ядовитую жидкость, действующую как пищеварительный сок. Через некоторое время он высасывает содержимое добычи при помощи сосательного желудка.
Сложное поведение пауков, связанное с постройкой ловчих сетей, питанием или размножением, основано на множестве следующих друг за другом рефлексов. Голод вызывает рефлекс поиска места постройки ловчей сети, найденное место служит сигналом выделения паутины, закрепления ее и т. д. Поведение, включающее цепь следующих друг за другом врожденных рефлексов, называется инстинктом.
Скорпионы -- хищники. У них длинное членистое брюшко, на последнем членике которого имеется жало с протоками ядовитых желез. Добычу скорпионы ловят и удерживают ногощупальцами, на которых развиты клешни. Живут эти паукообразные в жарких районах (в Средней Азии, на Кавказе, в Крыму).
Значение паукообразных. Пауки и многие другие паукообразные истребляют мух и комаров, чем приносят большую пользу человеку. Ими питаются многие птицы, ящерицы и другие животные. Немало пауков, наносящих вред человеку. Укусы каракурта, живущего в Средней Азии, на Кавказе, в Крыму, вызывают гибель лошадей и верблюдов. Для человека опасен яд скорпиона, вызывающий покраснение и опухоль укушенного места, тошноту и судороги.
Почвенные клещи, перерабатывая растительные остатки, улучшают структуру почвы. А вот зерновые, мучные и сырные клещи уничтожают и портят запасы продовольствия. Растительноядные клещи поражают культурные растения. Чесоточные клещи в верхнем слое кожи человека (обычно между пальцами рук) и животных прогрызают ходы, вызывая сильный зуд.
Таежный клещ заражает человека возбудителем энцефалита. Проникая в головной мозг, возбудитель поражает его. Таежные клещи получают возбудителей энцефалита при питании кровью диких животных. Причины заболевания таежным энцефалитом были выяснены в конце 30-х годов группой ученых, возглавляемой академиком Е.Н. Павловским. Всем людям, работающим в тайге, делают противоэнцефалитные прививки.
Звук
Многие птицееды и Нового, и Старого Света умеют издавать звуки наподобие скрипа. Некоторые из них могут производить довольно громкое шипение или гудение. Обычно паук производит подобные звуки, когда чувствует какую-то угрозу, и часто это сопровождается поднятием передних конечностей и наклоном туловища назад с целью показать нижнюю поверхность просомы. Эффект усиливается присутствием ярких или контрастирующих маркировок на нижних поверхностях педипальп и первой паре ходильных ног, или же участков красных и оранжевых щетин вокруг ротовой области, создавая видимость открытого рычащего зева. Ручные, спокойные птицееды, долго прожившие в неволе, как правило, не скрипят, в то время, как недавно пойманные или воинственные особи обычно издают такие звуки.
Очень трудно описать эмоциональную реакцию человека, вызванную шипящим тарантулом. Один из авторов книги (SAS) в первый раз столкнулся со скрипением птицееда в исполнении самца Терафозы блонди, превышающего в размахе ног 22 см. При приближении к нему этот паук поднял хелицеры, педипальпы, передние ноги и издал настолько громкое шипение, что его было слышно даже в другом конце комнаты Прошло несколько дней прежде, чем у хозяина набралось достаточно храбрости, чтобы вновь приблизиться к пауку.
Иногда птицееды производят звуки во время быстрых движений, чистки или когда бывают повержены врагом (для устрашения). Об этом еще не было сообщений в научной литературе, но возможно, это является одним из приемов для отпугивания хищников. Когда самец птицееда сталкивается с самкой, он должен убедить ее, что не причинит ей никакого вреда, а наоборот, является помощником в деле продолжения рода. Одна из вещей, которые он может начать делать – сгибать свои ноги или подергивать ими по 2-4 раза за одну серию движений с короткими паузами между ними. Во время каждой серии таких подергиваний авторы отмечали специфический царапающий или строгающий звук, произведенный в ритм движениям ног. То, что звук произведен тарантулом непосредственно, а не вызван соприкосновением с субстратом, стало очевидным по двум причинам. Во-первых, тот же самый звук присутствовал на самых различных поверхностях, включая мягкую ткань. Во- вторых, в одном из опытов самец Брахипельмы albopilosum выполнил этот маневр, сидя на руке человека. Друг авторов держал самку того же самого вида, затем вынул из террариума самца. Звук был едва слышен, но осязательная вибрация была потрясающая.
Это не было скрипением в традиционном смысле, потому что у данной разновидности птицеедов нет традиционных скрипящих органов на хелицерах, педипальпах и первых ходильных ногах, как и у других видов, способных к издаванию звуков (например, Брахипельма smithi, Б. albopilosum, и Б. Эмилия). Пауки таких «скрипящих» разновидностей, как, например, Phrixotrichus cala, P. spatulata и Терафоза blondi явно не перемещают свои скрипящие органы при создании этого звука.
Авторы не встречали в литературе никаких объяснений этого явления, а сами так и не смогли определить источник такого звука. Однако, на будущее мы предлагаем использовать термин «сексуальное скрипение» для обозначения этой специфической деятельности.
Как и где продуцируется этот звук? Является ли он проявлением нервозности со стороны самца? Или же он сообщает о том, что самец является потенциальным помощником в деле продолжения рода? А может, эти звуки несут в себе секретный пароль, необходимый, чтобы не быть съеденным самкой?
Много лет назад авторы были поражены поведением особей Aphonopelma seemanni, создающих энергичные ужасающие звуки, исходящие от их террариумов в ответ на удары яичных картонок (используемых при упаковке сверчков) о стенки аквариума при распаковке насекомых. Эти удары при отражении производили пульсирующие звуки низкой частоты. Тарантулы, очевидно, отвечали на этот звук.
Начиная с того времени, авторы неоднократно слышали и видели самок птицеедов, издающих широкий спектр сигналов нескольких разновидностей с подобными ужасающими звуками, возможно, призывая самцов из соседних террариумов, бьющихся в ответе. С явным прогрессом в искусстве содержания птицеедов в неволе и от других киперов также стали поступать сведения об обмене сигналами между особями, готовыми к размножению.
Выходит, эти, казалось бы, безмолвные и примитивные животные умеют связываться друг с другом! Делают ли они это в природе? Вероятно, но никто из наблюдавших за тарантулами на воле не сообщил об этом.
Сколько различных звуков могут издавать птицееды? Различаются ли эти звуки
пауками другого пола, разновидности, возраста и зависят ли звуки от этих
факторов? Какие еще факторы влияют на них? Очевидно, тарантулы могут слышать,
но какими органами? Используют ли они эти звуки при передаче друг другу
сигналов опасности? Сигнализируют ли они о приближении конкурентов? Хотя это
может показаться немного неправдоподобным, но является фактом, что другие пауки
используют звуки в ритуалах ухаживании и при конкуренции. Почему не тарантулы?
Вот шанс для любителя, чтобы внести вклад в общее знание о птицеедах. Используя
осторожное наблюдение и удачно размещенный видеомагнитофон, можно попробовать
создать каталог этих звуков, определить, как они были произведены, и сделать
вывод об их назначении.
Другие виды поведения
Эти удивительные существа показывают много и других неожиданных поведенческих образцов, если имеют на это возможность. Ученые и энтузиасты только начинают оценивать размеры и сложность их репертуара. Очень жаль, что мы не можем представить полный их перечень в этой книге. Энтузиаст, получивший небольшой опыт при содержании одной-двух разновидностей птицеедов, начинает экспериментировать дальше, изучая их поведение и стараясь узнать как можно больше, чтобы рассказать другим. Наиболее интересными являются поведенческие образцы, показанные животными в естественной обстановке. Любознательный кипер при возможности мог бы серьезно заняться размещением нескольких тарантулов на большой территории, создав подобие искусственной колонии.
Для проекта, который может длиться в течение нескольких лет, понадобится должным образом обогреваемая площадка размерами, к примеру, 2х2 м со слоем грунта в 1 м. Почва должна быть максимально приближена к той, на которой обитает данный вид птицеедов. Этот участок можно снабдить несколькими камнями, ветвями и другими преградами с целью создать естественную обстановку и оживить площадку.
Несколько тарантулов одного вида смогут установить свои норы в различных частях площадки. Лучше использовать для этих целей неполовозрелых особей. Наблюдение в течение нескольких лет за птицеедами в таких условиях даст возможность делать уникальные фотографии и видеозаписи, демонстрирующие самые разнообразные элементы поведения тарантулов. Поскольку тарантулы наиболее активны в самые темные часы вечера и ночи, оборудование и принадлежности типа красных ламп или инфракрасных камер для съемок могут использоваться и просто для ночных наблюдений за животными. Мы можем только приблизительно предположить, какие чудеса были бы показать нам птицееды в таких условиях. Очень привлекательно и то, что такой эксперимент не обойдется вам слишком дорого. Например, красные лампы всегда можно приобрести в фотомагазинах. Для съемок же можно использовать 35-миллиметровую камеру с единственной линзой, подходящую для ИК-чувствительной пленки (при наличии соответствующего фильтра). Ни фильтры, ни сама пленка не являются баснословно дорогими. Этот эксперимент желательно проводить в течение несколько лет, и он будет требовать постоянного изучения и пристального внимания, чтобы детализировать все наблюдения и сделать правильные выводы. Запланируйте проводить побольше времени, наблюдая за пауками в утренние часы. Конечно, экспериментатор будет просто обязан издать детальное описание строительства и обустройства площадки, плюс периодические доклады о достигнутых результатах в информационном бюллетене любителей или в профессиональном журнале.
Отряд: Araneae = Пауки
Все изложенное показывает, насколько высоко развиты у пауков инстинкты. Последние, как известно, представляют собой безусловные рефлексы, т. е. сложные врожденные реакции животного на изменения внешней и внутренней среды. Крошечный паучок, недавно вылупившийся из яйца, сразу строит ловчую сеть во всех деталях, свойственных данному виду, и делает ее не хуже взрослого, только в миниатюре. Однако инстинктивную деятельность пауков при всем ее постоянстве нельзя считать абсолютно неизменной. С одной стороны, на те или иные внешние воздействия у пауков вырабатываются новые реакции в форме условных рефлексов, например при подкреплении даваемой пауку пищи определенным цветом. С другой стороны, сами цепи инстинктов, порядок отдельных актов поведения могут варьировать в известных пределах. Например, если удалить паука из сети до окончания ее постройки и посадить на нее другого паука того же вида и возраста, то последний продолжает работу с той стадии, на которой она была прервана, т. е. весь начальный этап в цепи инстинктивных актов как бы отпадает. При удалении у паука отдельных пар конечностей оставшиеся выполняют функции удаленных, происходит перестройка координации движений, и конструкция сети сохраняется. Эти и подобные опыты трактуются некоторыми зарубежными зоопсихологами как опровержение безусловнорефлекторной природы поведения пауков, вплоть до приписывания паукам разумной деятельности. В действительности здесь наблюдается известная пластичность инстинктов, выработавшаяся у пауков как приспособление к тем или иным ситуациям, нередким в их жизни. Например, пауку часто приходится чинить и дополнять свою сеть, что делает понятным поведение паука на чужой недоконченной сети. Без пластичности инстинктов немыслима и эволюция паутинной деятельности, так как в этом случае не было бы материала для естественного отбора.
Защитные приспособления пауков различны и нередко весьма совершенны. Помимо ядовитого аппарата, быстрого бега, скрытого образа жизни, многие пауки обладают покровительственной (криптической) окраской и мимикрией, а также рефлекторными защитными реакциями. Последние у ряда тенетных форм выражаются в том, что, будучи потревожен, паук падает на землю на паутинной нити, связывающей его с тенетами, или же, оставаясь на сети, производит столь быстрые колебательные движения, что контуры тела становятся неразличимы. Для многих бродячих форм характерна поза угрозы - головогрудь и оттопыренные ноги поднимаются навстречу врагу.
Покровительственная окраска свойственна многим паукам. Формы, живущие на листве и траве, нередко окрашены в зеленый цвет, а обитающие среди растений в условиях чередующихся света и тени - пятнистые; обитающие на стволах деревьев пауки часто по цвету и рисунку неотличимы от коры и т. п. Окраска некоторых пауков меняется в зависимости от цвета фона. Примеры такого рода хорошо известны у пауков-бокоходов семейства Thomisidae, живущих на цветах и меняющих окраску в зависимости от цвета венчика: от белой до желтой или зеленоватой и обратно, что происходит обычно в течение нескольких дней. Опыты с ослепленными пауками показали, что зрение не играет роли в изменении окраски.
Нередко пауки бывают похожи на окружающие предметы и по форме. Некоторые сильно удлиненные пауки, сидящие на своей сети неподвижно с вытянутыми вдоль тела ногами, очень похожи на веточку, попавшую в сеть. Замечательны бокоходы рода Phrynarachne. Они плетут на поверхности листьев паутинный покров, в середине которого помещаются сами, создавая полное впечатление экскрементов птицы. Предполагают, что криптизм в данном случае имеет значение не столько защиты, сколько привлечения добычи, так как паук издает даже запах птичьих экскрементов, привлекающий некоторых мух. Один вид, P. dicipiens, ложится при этом на спину, удерживаясь за паутинный покров передними ногами, а остальные поджав к груди в позе, очень удобной для схватывания подлетающей мухи.
Известны случаи мимикрии, т. е. внешнего сходства с другими, хорошо защищенными животными. Некоторые пауки похожи на несъедобных божьих коровок или жалящих перепончатокрылых - немок (сем. Mutillidae). Особенно интересна весьма совершенная имитация муравьев у ряда мирмекофильных видов семейств Thomisidae, Salticidae и др. Сходство проявляется не только в форме и окраске, но и в движениях паука. Мнение о том, что сходство с муравьями помогает паукам подкрадываться к муравьям и пожирать их, не обоснованно. Муравьи узнают друг друга главным образом с помощью обоняния и осязания, и внешнее сходство вряд ли может обмануть их. К тому же среди пауков, настоящих пожирателей муравьев, много вовсе не похожих на них. Вероятнее защитное значение сходства с муравьем, особенно против нападения ос-помпилов.
Недавно ученые из Унивеситета Саймона Фрезера в Канаде описали очередной пример удивительно сложного поведения пауков, который никак не вяжется с образом «примитивных» крохотных животных. Оказалось, самцы черных вдов намеренно разрушать паутину самок, чтобы уменьшить число потенциальных соперников в брачный период. Подобно не слишком честным дельцам, срывающим рекламу конкурентов, они заматывают паутину самок в специальные коконы, чтобы феромоны, которые в ней содержатся, не могли распространяться по воздуху. Мы решили вспомнить другие подобные примеры сложного поведения, которые показывают, что пауки совсем не так просты, как принято о них думать.
Самцы западной черной вдовы, Latrodectus hesperus
, в ходе ухаживания за самкой делают свертки из лоскутов ее паутины, которые затем оплетают своей собственной паутиной. Авторы статьи, опубликованной в Animal Behaviour
, предположили, что это должно уменьшать количество феромонов самки, которые попадают в воздух из их сетей и могут привлечь соперников. Чтобы проверить это предположение, ученые взяли четыре различных вида паутины, сплетенные самками в клетках в лаборатории: частично свернутые самцами, частично срезанные ножницами, паутины с искусственно добавленными кусочками паутины самцов и нетронутые паутины. Со всех паутин удалили самок, а затем вынесли клетки с паутиной на побережье острова Ванкувер, где живут черные вдовы, чтобы узнать, как много самцов привлекут различные образцы.
Через шесть часов нетронутые паутины привлекли более 10 самцов черных вдов. Сети, частично свернутые другими самцами, оказались в три раза менее привлекательными. Интересно, однако, что сети, поврежденные ножницами, и сети с искусственно добавленной паутиной самцов привлекли такое же количестве самцов, что и нетронутые сети. То есть ни вырезание кусочков, ни добавление паутины самцов само по себе не влияло на привлекательность паутины. Как заключают ученые, для того, чтобы паутина стала менее привлекательной для соперников, нужны обе манипуляции: прицельное вырезание помеченных женскими феромонами участков паутины и оборачивание этих участков паутиной самцов, которая служит барьером для распространения феромонов самок. Авторы также предполагают, что какие-то соединения, содержащиеся в паутине самцов, могут изменять сигналы, испускаемые женскими феромонами.
Еще один пример коварства пауков - поведение самцов другого вида черных вдов, Lactrodectus hasselti
. Самки этих австралийских пауков, по размерам заметно превосходящие самцов, требуют, чтобы перед спариванием за ними ухаживали не менее 100 минут. Если самец ленится, самка с высокой вероятностью убивает его (и съедает, конечно же). После достижения порога в 100 минут вероятность убийства сильно снижается. Впрочем, никаких гарантий это не дает: даже после 100-минутного ухаживания успешный самец в двух из трех случаев будет убит сразу после спаривания.
Пауки умеют обманывать не только своих женщин, но и хищников. Так, пауки-кругопряды Cyclosa ginnaga маскируются под птичий помет, сплетая в центре своей паутины плотную белую «кляксу», на которой и сидит сам серебристо-коричневый паук. Для человеческого глаза эта клякса с сидящим на ней пауком выглядит в точности как птичий помет. Тайваньские ученые решили удостовериться , что эта иллюзия действует и на тех, для кого она, собственно, и предназначена - хищных ос, которые охотятся на пауков-кругопрядов. Для этого они сравнили спектральные коэффициенты отражения тела паука, «кляксы» из паутины и настоящего птичьего помета. Выяснилось, что все эти коэффициенты находятся ниже порога распознавания цвета для хищных ос - то есть осы действительно не видят разницы между замаскированным пауком и птичьим пометом. Чтобы проверить этот результат экспериментально, авторы покрасили в черный цвет «кляксы», на которых сидели пауки. Это значительно увеличило число осиных атак на пауков - пауков же, сидевших на интактной паутине, осы по-прежнему игнорировали.
Пауки-кругопряды известны также тем, что мастерят из кусочков листьев, сухих насекомых и прочего мусора «чучела» самих себя - настоящие автопортреты с телом, ножками и всем прочим, что полагается иметь пауку. Эти чучела пауки помещают на паутину, чтобы отвлекать хищников, а сами прячутся неподалеку. Как и поддельный птичий помет, чучела имеют такие же спектральные характеристики, что и тело самого паука.
Еще дальше пошли амазонские пауки-кругопряды. Они научились создавать не просто чучела, а настоящих марионеток . Смастерив из мусора поддельного паука, они заставляют его шевелиться, дергая за ниточки паутины. В результате чучело не только выглядит как паук, но и двигается как паук - а хозяин марионетки (который, кстати, в несколько раз меньше своего автопортрета) в это время прячется за ней.
Все эти примеры, конечно, замечательны, однако ничего не говорят об «уме» пауков и их способности к обучению. Умеют ли пауки «думать» - то есть находить нестандартные выходы из нестандартных ситуаций и изменять свое поведение в зависимости от контекста? Или же их поведение основано только на шаблонных поведенческих реакциях - как и принято ожидать от «низших» животных с маленьким мозгом? Похоже, что пауки все-таки умнее, чем принято считать.
Один из экспериментов, показывающих, что пауки способны к обучению, - то есть к адаптивному изменению поведения в результате опыта - был проведен японской исследовательницей на пауках-кругопрядах Cyclosa octotuberculata . Эти пауки плетут «классическую» круговую паутину , состоящую из клейких спиральных и неклейких радиальных нитей. Когда добыча попадает на клейкие спиральные нити, ее вибрации передаются по радиальным нитям к пауку, сидящему в центре паутины. Вибрации передаются тем лучше, чем сильнее натянуты радиальные нити - поэтому пауки в ожидании жертвы поочередно натягивают лапками радиальные нити, сканируя разные секторы паутины.
В эксперименте пауков принесли в лабораторию, где были воссозданы естественные для них условия обитания, и дали им время сплести паутину. После этого животных разделили на две группы, каждому члену в которых давали по одной мухе в день. Однако в одной группе муху всегда помещали в верхнюю и нижнюю секции паутины («вертикальная» группа), а в другой - в боковые секции («горизонтальная» группа).
Другой эксперимент, доказывающий, что поведение пауков определяется не только шаблонными инстинктивными программами, показан в знаменитом фильме Феликса Соболева «Думают ли животные » (его обязательно стоит посмотреть целиком). В опыте, проведенном в лаборатории (но, к сожалению, не опубликованном в рецензируемом журнале), на тысячу паучьих паутин опустили тысячу нитей, частично разрушивших сети. 800 пауков просто покинули разрушенные паутины, но остальные пауки нашли выход из положения. 194 паука обгрызли паутину вокруг нити - так, что она свободно повисла, не касаясь сетей. Еще 6 пауков смотали ниточки и прочно приклеили их к потолку над паутиной. Можно ли объяснить это инстинктом? С трудом, ведь инстинкт должен быть одинаков для всех пауков - а «додумались» до чего-то только некоторые из них.
Как и полагается умным существам, пауки умеют учиться на чужих ошибках (и успехах). Это показал эксперимент , проведенный американскими учеными на самцах паука-волка. Паукам, принесенным из леса в лабораторию, показывали несколько видеозаписей, на которых другой самец исполнял ритуал ухаживания - танцевал, притопывая ножкой. Глядя на него, зрители тоже начинали ритуальный танец ухаживания - при том, что самки на видео не было. То есть пауки «предполагали» присутствие самки, глядя на танцующего самца. Кстати, видео, на котором паук просто гулял по лесу, а не танцевал, такой реакции не вызывало.
Однако любопытно здесь не это, а то, что самцы-зрители старательно копировали танец самца-актера. Сравнив характеристики танца - скорость и количество ударов ножкой - у актеров и зрителей, ученые обнаружили их строгую корреляцию. Более того, зрители пытались превзойти паука на видео, то есть топать ножкой быстрее и лучше.
Как отмечают авторы, такое копирование чужого поведения раньше было известно только у более «умных» позвоночных животных (например, у птиц и лягушек). И неудивительно, ведь копирование требует большой пластичности поведения, которое для беспозвоночных вообще-то нехарактерно. Любопытно, кстати, что более ранний эксперимент авторов, в котором использовались «наивные» пауки, выращенные в лаборатории и никогда до этого не видевшие ритуалов ухаживания, подобных результатов не дал. Это еще раз указывает на то, что поведение пауков может меняться в зависимости от опыта, а не просто определяется шаблонными поведенческими программами.
Пример еще более сложного вида обучения - реверсивное обучение, или переделка навыка. Проще говоря, переучивание. Суть его в том, что животное сначала учится ассоциировать условный стимул A (но не B) с безусловным стимулом C. Через какое-то время стимулы меняют местами: теперь со стимулом С связан не A, а B. Время, которое требуется животному для переучивания, используется учеными для оценки платичности поведения - то есть умения быстро реагировать на изменения условий.
Оказалось, что пауки способны и к такому виду обучения. Это показали немецкие исследователи на примере пауков-скакунов Marpissa muscosa. В пластиковые коробочки они помещали два кирпичика LEGO - желтый и синий. За одним из них была спрятана награда - капелька сладкой воды. Пауки, которых выпускали на противоположном конце коробочки, должны были научиться связывать с наградой либо цвет кирпичика (желтый или синий), либо его расположение (слева или справа). После того, как пауки успешно прошли обучение, исследователи приступили к тесту на переучивание: меняли местами либо цвет, либо расположение, либо и то и другое сразу.
Пауки смогли переучиться, причем на удивление быстро: многим хватило всего одной попытки, чтобы научиться ассоциировать награду с новым стимулом. Интересно, что испытуемые различались по способностям к обучению - например, при увеличении частоты тренировок одни пауки начинали чаще давать правильные ответы, а другие, наоборот, начинали чаще ошибаться. Различались пауки и по типу ключевого стимула, который они предпочитали ассоциировать с наградой: одним было проще «переучить» цвет, а другим - расположение кирпичика (хотя большинство все же предпочитало цвет).
Пауки-скакуны, описанные в последнем примере, вообще замечательны во многих отношениях. Хорошо развитая внутренняя гидравлическая система позволяет им удлинять конечности, меняя в них давление гемолимфы (аналога крови у членистоногих). Благодаря этому пауки-скакуны умеют (к ужасу арахнофобов) прыгать на расстояние, в несколько раз превышающее длину их тела. Также они, в отличие от других пауков, легко ползают по стеклу - благодаря крошечным клейким волоскам на каждой лапке.
Помимо всего этого скакуны обладают еще и уникальным зрением: они различают цвета лучше всех остальных пауков, а по остроте зрения превосходят не только всех членистоногих, но в некоторых аспектах и позвоночных, включая отдельных млекопитающих. Охотничье поведение пауков-скакунов тоже очень сложное и интересное. Как правило, они охотятся на манер кошки: затаиваются в ожидании добычи и нападают, когда она окажется на достаточно близком расстоянии. Однако, в отличие от многих других беспозвоночных с их стереотипным поведением, пауки-скакуны меняют технику охоты в зависимости от вида добычи: крупную добычу они атакуют только сзади, а мелкую - как придется, за быстро движущейся жертвой гонятся сами, а медленную поджидают в засаде.
Пожалуй, удивительнее всего в этом отношении австралийские пауки-скакуны. Во время охоты они передвигаются по веткам дерева, пока не заметят жертву - паука-кругопряда, который способен к самозащите и может быть довольно опасен. Заметив добычу, паук-скакун, вместо того чтобы направиться прямо к ней, останавливается, отползает в сторону и, изучив окрестности, находит подходящую точку над паутиной жертвы. Затем паук добирается до выбранной точки (причем часто для этого ему приходится залезть на другое дерево) - и уже оттуда, выпуская паутинку, спрыгивает на жертву и атакует ее с воздуха.
Такое поведение требует сложного взаимодействия между разными системами мозга, отвечающими за распознавание изображений, их категоризацию и планирование действий. Планирование, в свою очередь, требует большого объема рабочей памяти и, как предполагают ученые, включает составление «образа» выбранного маршрута задолго до начала движения по этому маршруту. Умение составлять такие образы пока было показано только для очень немногих животных - например, для приматов и врановых птиц.
Такое сложное поведение удивительно для крошечного существа с диаметром мозга менее одного миллиметра. Поэтому нейробиологи уже давно интересуются пауком-скакуном, мечтая понять, как небольшая горстка нейронов может обеспечивать столь сложные поведенческие реакции. Однако до недавнего времени ученые никак не могли добраться до мозга паука, чтобы записать активность нейронов. Причина этого - все в том же гидростатическом давлении гемолимфы: любые попытки вскрыть голову паука приводили к стремительной потере жидкости и смерти.
Однако недавно американским ученым наконец-то удалось добраться до мозга паука-скакуна. Проделав крошечное отверстие (около 100 микронов), они вставили в него тончайшую вольфрамовую проволоку, с помощью которой смогли проанализировать электрофизиологическую активность нейронов.
Это отличная новость для нейробиологии, потому что мозг паука-скакуна имеет несколько очень удобных для исследований свойств. Во-первых, он позволяет отдельно изучать разные типы визуальных сигналов, закрывая по очереди глаза паука, которых у него целых восемь (а главное, у этих глаз разные функции: одни сканируют неподвижные объекты, а другие реагируют на движение). Во-вторых, мозг паука-скакуна небольшой и (наконец-то) легко доступный. А в третьих, этот мозг контролирует поразительно сложное для своего размера поведение. Исследования в этой области сегодня только начинаются, и в будущем паук-скакун наверняка расскажет нам многое о том, как работает мозг - в том числе и наш собственный.
Софья Долотовская