Расширяем школьные знания. Комар

В тёплое время года комары окружают нас, где бы мы ни были, и каждый из нас точно лишил жизни не одну сотню этих настырных созданий. Но превращая бедное насекомое в лепёшку, мало кто задумывается о том, как же этому назойливому существу удаётся так эффективно доводить нас до белого каления. А рассказать там есть о чём, поверьте. Итак, приступим.

Мужчины с Марса, женщины с Венеры

Начнём с того, что нашей кровушки жаждут только самки, взрослые же самцы комаров довольствуются цветочным нектаром. Из сладкого нектара они синтезируют в своём организме гликоген и откладывают его про запас в специальном образовании под названием жировое тело. А во время полёта гликоген активно расходуется.

Что касается самок, то им для образования яиц кроме углеводов жизненно необходимы белки, липиды и железо, и всё это проще всего получить из крови теплокровных животных. Прихлопывая очередного комара, покушающегося на наш спокойный сон, мы точно не задумываемся о его вторичных половых признаках, и всё же самку отличить от самца не так и сложно. Как же это сделать? У самцов тоже имеется хоботок, но он не содержит колющего аппарата – в нектарниках цветка протыкать ничего не надо, это же не кожа. Поэтому главное отличие самца от самки – это роскошные усы, ну прямо как у гусара. А у самки на их месте всего лишь тоненькие чуть покрытые пушком «веточки». Давайте рассмотрим поближе.

Сверхчуткие сенсоры

Самка комара чувствует добычу за десятки метров. Сделать это ей помогают тысячи подвижных чувствительных щетинок, покрывающих тело. Основание каждой подсоединено к нервной клетке, так что незамеченным не остается даже малейшее движение воздуха. Обонятельные отверстия на кончиках щетинок ротового аппарата и головы улавливают отдельные молекулы запаха жертвы. Еще несколько сотен рецепторов расположены на усиках-антеннах – они улавливают вещества, выделяемые с потом. Рецепторы передают сигнал в зоны мозга, распознающие запахи. У комаров они просто огромны и сравнимы со зрительными.

В 2016 году ученые из Калифорнийского института в Дейвисе установили, что самки не бросаются на кого попало. Выбор жертвы определяется двумя особенными участками на второй и третьей хромосомах комара. Комары с определенными изменениями в этих фрагментах ДНК кусают только людей. Насекомые с другими мутациями в этих генах охотятся на крупный рогатый скот. Участок для прокола комарихи тоже выбирают неслучайно. При помощи рецепторов на сосущем хоботке они улавливают сигналы, указывающие, что именно здесь до сосуда добраться проще всего.

Мы чуем твоё дыхание

Одним из наиболее значимых ориентиров для выбора жертвы является запах пота, но, когда комариха приближается к потенциальному обеду на несколько десятков сантиметров, ведущую роль начинает играть выделяемый при дыхании углекислый газ. При учащённом дыхании риск укусов возрастает, особенно при занятиях спортом или тяжёлым физическим трудом и обильном потоотделении.

Особенных успехов в детекции углекислого газа добились малярийные комары из рода Anopheles – самые опасные представители комариного семейства. Самки малярийного комара, как и все прочие, питаются кровью животных и человека для формирования яиц, но к тому же являются переносчиками малярийного плазмодия. Этот одноклеточный паразит – и есть возбудитель опасной для человека инфекции – малярии.

Так вот, малярийный комар и паразит работают в связке. Паразит вырабатывает специальное вещество, стимулирующее эритроциты выделять больше CO2. Запах зараженного человека или животного привлекает комаров и пробуждает в них зверский аппетит. Плазмодий помогает хищникам определиться с выбором не просто так: попав в организм насекомого с кровью жертвы, он увеличивает свои шансы заразить нового хозяина.

Думаешь, не догоню?

Если понаблюдать за комаром, то покажется, что он очень медленно летает. Их скорость действительно составляет 2-3 км/ч, так что от них можно легко «убежать» даже неспешным шагом. Но говоря о комариной «медлительности», мы забываем об их размерах. Для существа, чьи размеры не более 10 мм эта скорость грандиозно велика. А ещё они невероятно проворны. Учёные много лет не могли понять, как комары добиваются этого проворства, и лишь в 2017 году исследователи из Оксфордского университета, используя восемь камер с частотой съемки 10 000 кадров в секунду, смогли запечатлеть движения крыльев комара.

Насекомое делает до 800 взмахов в секунду, а угловая амплитуда взмаха – всего 40 градусов. Взмахи получаются короткими, и комары могут делать их больше, чем другие насекомые сопоставимого размера. С широкими крыльями такого не добиться, но у комаров крыло длинное и узкое относительно тела. В конце взмаха комар дополнительно вращает крыло, и по краю образуются небольшие вихри, создающие добавочную тягу, направленную вверх. Эта сложная система помогает шестиногим истребителям максимально эффективно расходовать энергию.

Даже сильный дождь – комарам не помеха, хотя столкновение с каплями кажется серьёзным испытанием для такого маленького насекомого. Но мы же помним, что комары круче агента 007? Столкнувшись с каплей, комар как бы «вплывает» в неё и вместе с ней падает около шести сантиметров. Затем покидает «транспорт» и продолжает полёт.

Если же капля ударяет по ногам, комар кувыркается в воздухе и моментально восстанавливает равновесие с помощью жужжалец – булавовидных органов, покрытых множеством чувствительных щетинок. У предков комаров жужжальца были задними крыльями, но суперагенты нашли им более полезное применение. Вибрируя в такт с крыльями, эти отростки регистрируют малейшие наклоны тела, выполняя функцию сверхточного вестибулярного аппарата.

Да, не сова, но в темноте вижу

Главным органом чувств, как мы поняли, у комаров является обоняние, но и от зрения эти хитрюги отказываться не намерены. Глаза комара занимают практически всю поверхность головы и состоят из отдельных фасеток. Это узкие конусы, закрытые с снаружи линзами, причём каждый конус изолирован от другого молекулами специального пигмента. Получается, что каждая фасетка видит только кусочек пространства перед собой. Такое зрение называют мозаичным, и оно хорошо работает только днём, когда в каждую фасетку попадает достаточно света. Но комары ведут преимущественно сумеречный и ночной образ жизни, поэтому частицы пигментного вещества у них могут перемещаться, позволяя даже самым слабым лучам света проникать в глаз через разные фасетки. Накладываясь друг на друга, лучи усиливают чувствительность глаза в несколько раз, позволяя комарам ориентироваться в пространстве и находить своих жертв в темноте.

Шерше ля фам

Получается, что, ориентируясь на запах пота, дыхание и пользуясь своими приборами ночного видения, самке не так уж сложно отыскать себе на обед человека или животное. Самцы тоже отлично отыскивают источники цветочного нектара по запаху. Но как же тогда самец может отыскать самку, когда приходит время размножаться? Оказывается, тут всё тоже задумано природой просто идеально: самка делает на 100–200 взмахов в секунду меньше, чем самец, причём крылья каждого вида комаров бьются со своей частотой. У самцов отличный слух, и они слышат самку своего вида на расстоянии полметра. Сделать это помогают чувствительные щетинки в основании его роскошных усов – джонстонов орган. Усики-антенны, как локаторы, направляют звуковые волны к джонстонову органу, щетинки ловят малейшие движения воздуха, и по характеру колебаний самец понимает, где подходящая ему самка.

Все дети любят купаться

После оплодотворения самки комаров хранят сперму в специальных органах – сперматеках. Хранится она там до тех пор, пока даме не удастся напиться крови, а напившись, она сразу прячется в каком-нибудь укромном месте, где несколько дней переваривает обед. В это время в её организме созревают яйца. Бытует заблуждение, что комары живут на свете день-другой. Ничего подобного. У напившейся крови самки на созревание яиц уходит 2-4 недели (зависит от температуры). После этого самка откладывает 100–150 яиц и снова летит кусаться. Итого – два месяца. О том, что успешное повторное кровососание не редкость, свидетельствуют эпидемиологические данные: чтобы заразить малярией, самке нужно укусить сначала больного ею человека, а потом здорового, а заражаются люди миллионами.

Яйца она откладывает на поверхность воды, и они образуют нечто вроде лодочки или плотика.

А затем из этих яиц выходят совершенно чудесные личинки. Удивительные создания, хоть и вырастают в гнус. Личинки проводят жизнь вниз головой, прикрепившись к поверхностной плёнке воды, на воздух выставлены дыхательные трубочки, а головной конец фильтрует воду и загоняет пищевые частицы в рот.

При опасности личинки дружно ныряют, резко изгибая брюшко, потом тем же способом всплывают. Набор веса и три положенных линьки личинка проходит примерно за месяц, после чего окукливается. Куколка, которая выглядит как горбатая личинка, живёт там же и так же: прикреплена к поверхностной плёнке, дышит воздухом через дыхальца; потревоженная, уплывает вглубь; только не питается. Имаго, то есть взрослые комары, выходят из куколок по утрам, используя для выхода всё ту же поверхностную плёнку воды.

Ну что ж, думаю, на этом надо заканчивать, а то уже и так вывалила на вас вагон информации. Но не могу не сказать, что к этому вагону прилагается далеко не одна тележка удивительного о таких простых, на первый взгляд, существах как комары – было бы желание изучать! А впереди ещё столько интересного!

Статьи, истории и картинки выкладываю также в тгк Записки учителя биологии