Готовимся к уроку биологии о насекомых

При слове «муха» в нашем мозгу тотчас возникают неприятные ассоциации, и как бы перед глазами появляется образ назойливейшего существа. К тому же память услужливо «подсказывает» заложенные при обучении сведения, что это – враг, который вечно роется в помойках, принося в дом человека грязь, а ему самому – болезни.

Но давайте рассмотрим хотя бы на небольшом числе примеров те факты, о которых вы не прочтете в учебной литературе по биологии. Может быть, тогда вы сможете понять, что мухи должны вызывать не отрицательные эмоции, а восхищение, поскольку являются уникальными созданиями. Во-первых, они  играют  немаловажную роль на Земле, оказывая воздействие на экологическое равновесие, во-вторых, мухи, как ни парадоксально, приносят пользу человеку, в-третьих, это – удивительные живые существа с совершенным устройством организма и сложным целесообразным поведением.

Итак, «вредны» или «полезны» мухи?

В связи с тем, что мухи очень быстро растут и невероятно плодовиты, их влияние на окружающую среду весьма значительно. Часто виды мух распределяются по группам в зависимости от их «полезности» или «вредности» для природы и человека. Однако эти понятия сейчас практически не используют. Любой из видов имеет свое конкретное предназначение на нашей планете, является  носителем уникальной генетической информации, занимает в естественных биоценозах свою экологическую нишу и положение в круговороте веществ. Мухи большинства видов должны выполнять на Земле различные функции, в том числе санитарные, вызывая ускоренный распад разнообразных остатков растительного и животного происхождения. Занимаются этим в основном личинки, несущие специальную службу по уборке земли от нечистот, которые без полезнейшей работы этих малышей долго бы отравляли воздух и служили источником опасных заразных болезней. Еще Карл Линней подсчитал, что в тропиках потомство всего лишь трех мух уничтожит труп лошади быстрее, чем это сделает лев.

В то же время мухи некоторых видов сами являются переносчиками возбудителей инфекционных болезней человека и животных (комнатная и базарная мухи, жигалка и т.д.). Однако их размножению способствует неряшливость человека, наличие в окружающей среде гниющих веществ.  Избавиться от таких мух можно только при строгом соблюдении чистоты в доме и населенных пунктах. Эти знания даны нам в назидание, чтобы человек хранил в чистоте не только тело, но и свое жилище.

Использование потомства мух в лечебных целях.  С мухами связано удивительное явление, показывающее, что их потомство может служить не только для санитарных, но и для лечебных целей. В период Первой мировой войны было замечено, что если в ранах солдат, долго находившихся на поле боя без помощи, заводились личинки мух, то они противодействовали заражению и способствовали более быстрому заживлению ран. Действительно, исследования установили, что личинки зеленых и синих падальных мух не только поглощают разлагающиеся части тканей, но и одновременно выделяют бактерицидные вещества, убивающие патогенных бактерий. Кроме того, выделением специфического вещества аллантоина они способствуют заживлению ран. Это открытие позволило использовать в медицине до появления антибиотиков выращенных в лаборатории стерильных личинок некоторых мух.

Помощь в науке – генетика и знаменитая мушка дрозофила.    Современная наука генетика получила толчок для своего активного развития в 1908 г. Тогда начались первые лабораторные опыты с очень удобным для экспериментов живым существом – мушкой дрозофилой. С тех пор генетический аппарат дрозофилы является объектом пристального изучения с помощью сложнейшей научной техники. И это не случайно. Личинки дрозофил очень быстро развиваются на искусственных средах. И через 7 – 10 дней ученые получают  результаты опыта, например, об изменениях мельчайших структур клеточного ядра – хромосом, которые происходят под воздействием тех или иных факторов.

Роль мух в доказательствах о вредности мутаций.   Ранее считалось, что случайные  генетические изменения (мутации) способны снабдить организм лучшим органом и повысить его шансы на выживание. Однако на примере лабораторного облучения мушки дрозофилы и других живых существ научно установлено, что все мутации вредны. Дрозофилы подвергались радиоактивному облучению, химическому и другим воздействиям для получения целенаправленных мутаций. В результате были получены особи со вторым набором крыльев, но не умеющие летать, мушки с третьим глазом, однако видящие хуже двуглазых и т.д. И все же, к разочарованию ученых, дрозофила оставалась все той же дрозофилой. Накопленные мутации не смогли изменить ее принадлежности к конкретному виду. Тем более что мутации не способны передаваться по наследству, и ни сразу, ни постепенно они не могут становиться видотипичными (типичными для данного вида). Ведь в любом организме  генетически присутствует защита чистоты вида.

Способна ли муха ощущать  и целенаправленно действовать?

Обратим внимание на поведение мухи, которая суетится на столе, трогая все предметы своими подвижными лапками. Вот она нашла сахар и жадно его обсасывает с помощью хоботка. Следовательно, муха способна ощущать и выбирать нужную ей пищу. Если вам захочется поймать беспокойное создание, сделать это будет совсем не просто. Вы осторожно приближаете к мухе руку, она тотчас прекращает движения и как бы настораживается. И в последний момент, когда  вы взмахнете рукой, чтобы ее схватить, муха быстро улетает. Она видела вас, получила определенные сигналы о вашем намерении, об угрожающей ей опасности и спаслась бегством. Но через короткое время память помогает насекомому возвратиться. В красивом, четко направленном полете муха «приземляется» именно туда, откуда ее согнали, чтобы продолжить лакомиться сахаром. Перед трапезой и после нее аккуратная муха изящно почистит ножками голову и крылья. Как видите, в этом миниатюрном, но удивительно совершенном создании проявляется способность ощущать окружающий мир, целенаправленно действовать соответственно обстановке, быстро двигаться, ловко манипулировать своими конечностями. Для этого муха наделена превосходными живыми  «приборами» и удивительно целесообразными устройствами. В подтверждение сказанному рассмотрим некоторые примеры.

Органы чувств и живые «приборы»
 
Проба пищи на вкус с помощью лапок.    Исследователям известно, что ни одну муху не проведешь на сахарине. Она сразу же отличит его от сахара, лишь прикоснувшись к порошку лапками. То есть муха способна осуществлять контактный анализ химического вещества и практически мгновенно узнавать, что у нее под ногами – питье, твердая пища или что-то несъедобное. Для исследования этой способности к нервным волокнам синей мухи подсоединили электроды и усилили полученные импульсы. Оказалось, что на лапках мухи имеются четыре типа рецепторов. Одни служат для определения с помощью анализаторов состава воды, другие – сахара, третьи – различных солей, а четвертые указывают насекомому на наличие белковой пищи.

Высокочувствительный хоботок.  Хоботок мухи тоже содержит чувствительные анализаторы химических веществ. На его конце имеется особая губчатая подушечка – лабеллум. При проведении очень тонкого эксперимента один из чувствительных волосков на нем включили в электрическую цепь и коснулись раствора сахара. Прибор зарегистрировал электрическую активность, показывая, что в нервную систему мухи поступил сигнал о вкусе раствора. Хоботок мухи автоматически связан с показаниями химических рецепторов (хеморецепторов) ног. Когда появляется положительная команда от этих анализаторов, хоботок вытягивается, и муха начинает есть или пить. При исследованиях на лапку насекомого наносится определенное вещество. По выпрямлению хоботка судили, какое вещество и в каких концентрациях улавливает муха. С помощью  удивительной чувствительности и быстроты реакции насекомого такой химический анализ длится всего несколько секунд. Эксперименты показали, что чувствительность рецепторов передних лапок составляет 95 % от этого показателя хоботка. А у второй и третьей пар лапок она 34 и 3 % соответственно. То есть задними ногами муха пищу не пробует.

Органы обоняния.   У химического чувства  мух хорошо развиты органы обоняния. Они реагируют на присутствие даже очень малых концентраций вещества, исходящего от удаленного источника. Благодаря чувствительному обонянию мухи способны мигом появиться у свежей кучи навоза или отбросов. И хотя усики у них короткие, перистые придатки обеспечивают большую поверхность для контакта с химическими веществами.

Одним из многочисленных примеров использования мухами своего прекрасного обоняния может служить тахина-хрущеедка. Она откладывает яйца в почву, отыскав по запаху участки, заселенные хрущами. Появившиеся на свет молодые личинки, тоже пользуясь отличным обонянием, сами разыскивают хозяина-хруща.

Практическое применение обонятельной способности мух.   Поскольку самая обыкновенная муха занимает одно из первых мест среди живых существ по чувствительности органов обоняния и по числу химических веществ, которые она способна различать, то эти ее свойства находят практическое применение. Так, она используется в качестве основного блока биоавтоматической системы для улавливания запаха рудничного газа в шахтах. К головным ганглиям мухи подсоединяют миниатюрные электроды от высокочувствительного осциллографа. Присутствие в воздухе даже незначительного количества ядовитого газа вызывает в нервных узлах мухи характерные сигналы, которые и передаются на экран прибора.

Появилась идея использовать высокочувствительное обоняние дрозофилы в других не менее важных практических целях. Генетики вывели мутантов этих мушек, которых привлекают только определенные запахи. А поскольку обоняние у них гораздо лучше, чем у собак и свиней, «профессионально» занимающихся наркосыском, то воплощение такой идеи имеет под собой вполне реальную почву.

Ориентация у мух и личинок.    При ориентации мухи используют различные системы. Например, самцы синей мясной мухи часто садятся в ожидании пролетающих самок на освещенную солнцем стену. Если они улетают по какой-нибудь причине, то обязательно возвращаются на место с ошибкой 5 – 10 см. И хотя рядом нет видимых ориентиров возврат мух  управляется какими-то определенными факторами. А, например, самцы мух-сирфид в ожидании самок «висят» в воздухе в одной точке и тот час устремляются к любому небольшому приближающемуся предмету. После каждого такого рейда они всегда возвращаются на прежнее место, используя, как считают ученые, наземные ориентиры.

Опыты с личинками мух показывают, что перед окукливанием они перестают есть и начинают прятаться от света, что называется «отрицательным фототаксисом». Светочувствительные клетки на переднем конце тела личинки, как бы ее глаза, регистрируют изменение освещенности. Поэтому личинки, ползая на какой-либо поверхности, размахивают вправо и влево заостренным передним концом тела с фоторецепторами, определяя возможные направления движения от света. Если свет ярче слева, то она ползет вправо. А в ответ на усиление освещенности, личинка усиливает скорость поворота головы.

Восприятие  магнитного поля.   Экспериментально установлено, что в большинстве случаев тела насекомых, в том числе мух, представляет собой магнитный диполь. Если их высушенные тела поместить на поплавке или подвесить на нитке, они развернутся вдоль магнитного меридиана, как магнитная стрелка. И хотя многое еще не ясно, сделано предположение, что такая «стрелка» и составляет основу живого магнитного компаса. Благодаря нему мухи при посадке используют магнитную ориентацию. Исследованиями установлено что домовые мухи, находясь в помещении, предпочитают садиться в направлении оси север-юг и восток-запад.

Устройства для  осуществления движений

Как известно, муха относится к чрезвычайно подвижным насекомым. Она прекрасно летает и проворно бегает по любым поверхностям.

Органы движения.  Многие насекомые наделены высокоскоростными и маневренными летательными аппаратами. Виртуозами в полете славятся  не только стрекозы, но и некоторые мухи. Обыкновенная комнатная муха обеспечена всеми необходимыми устройствами и обладает удивительной способностью производить точно скоординированные, управляемые действия. Она может взлетать без разбега, мгновенно останавливать свой быстрый полет, зависать в воздухе, летать вверх ногами и даже назад. За считанные  секунды она может продемонстрировать множество сложных фигур высшего пилотажа, в том числе петлю. Кроме того, мухи способны в воздухе выполнять такие действия, которые другие насекомые могут делать только на земле, например, на лету почистить лапки.

Великолепное устройство органов движения мухи позволяет ей  осуществлять быстрый бег и легкое передвижение по любым поверхностям, в том числе гладким, отвесным и даже по потолку. Нога мухи заканчивается парой коготков и подушечкой между ними. Благодаря  такой целесообразной «конструкции» она проявляет поразительную способность ходить по таким поверхностям, на которых иные насекомые не могут даже просто удержаться. Причем коготками она цепляется за малейшие неровности на плоскости, а для передвижения по зеркально гладкой поверхности служат подушечки, покрытые пустотелыми волосками. Через эти специальные «шланги» из особых желез выделяется маслянистый секрет. Создаваемые им силы поверхностного натяжения прекрасно удерживают муху на стекле.

В помощь целенаправленному движению.    У мух, как и у пчел, нет четко специализированных органов гравитации. Но для регулирования движения они всегда определяют направление силы тяжести по совместным показателям многочисленных механорецепторов. Эти рецепторы входят в систему анализаторов мух, благодаря которым определяются нагрузки в сочленениях усиков, груди с головой, брюшком и шестью ногами.

Кожные рецепторы мух образуют богатое и сложное информационное поле. Если их контактно стимулировать, то можно вызвать направленное движение насекомого, связанное с его безусловными рефлексами. При помощи жужжалец мухи воспринимают угловые ускорения и повороты. А в качества статолита у мух работает массивная голова, которая держится на тонкой шее. Эти органы участвуют в постоянном рефлекторном контроле быстрых движений.

Мухи демонстрируют интересный рефлекс контрповорота благодаря способности ощущать повороты при движении с помощью сенсорных систем конечностей и сегментов тела. Это помогает насекомым поддерживать постоянное направление движения. Так, после выхода из Г–образного лабиринта, они сразу же  поворачивают в сторону, которая противоположна изгибу коридора.

Возможности организма

Для мух характерна многочисленность видов, и эти, казалось бы, незащищенные живые существа широко распространены на территории от полярных областей до экватора. Это возможно благодаря широкому диапазону разновидностей их организма, соответствующих каждому виду.

Обитание в широком диапазоне условий.   Для того, чтобы жить в самых разнообразных условиях – и в солнечных саваннах, и в теплых влажных тропических лесах, и  холодной тундре, – организм мух каждого вида имеет свои специфические возможности. Одним из многочисленных примеров целесообразного строения организма для жизни в исключительно суровой среде  служат некоторые виды мух, живущих только на Аляске. Они обладают удивительной способностью выдерживать температуру до –600С. Мухи, конечно, замерзают, но их организм специально обустроен таким образом, что кристаллы льда образуются только снаружи, не повреждая клеток, органов и тканей. При потеплении эти насекомые быстро «оживают».

Жизнь в нефти.   Не менее удивительным примером уникального устройства для проживания в самых сложных условиях является организм калифорнийской нефтяной мухи. Он обеспечивает ее активную жизнедеятельность в емкостях и лужах на поверхности земли с густой сырой нефтью. Муха питается насекомыми, прилипшими к поверхности пленки, и ее организм прекрасно для этого оснащен. Во-первых, кишечник мухи «предусмотрительно» заселен бактериями-симбионтами, которые расщепляют парафин нефти и обеспечивают его усвоение. Во-вторых, у этой мухи особенные подушечки тоненьких ножек, что позволяет ей свободно бегать по нефтяной пленке, не прилипая к ней. В то же время прикосновение любой другой частью тела для нее довольно опасно. В-третьих, личинки этой мухи тоже обладают всем необходимым для нахождения в нефти и питания прилипшими насекомыми. Например, программа инстинктивного поведения заставляет их поднимать над поверхностью нефти кончики специальных  дыхательных трубок, чтобы не задохнуться.

Уникальная выживаемость личинки».   У самых красивых мух журчалок, или сирфид, водяную личинку называют «крыской». Эта серенькая личинка с длинным «крысиным хвостом» удивительно вынослива в самой загрязненной воде. Она также наделена уникальной выживаемостью в концентрированной сулеме (20 ч), абсолютном спирте (2,5 ч), чистой уксусной кислоте (1 ч). А тоненький хвостик личинки служит ей телескопической антенной.

Многообразие форм поведения мух
 
Целесообразное поведение  сопровождает весь жизненный путь мух и обеспечивает успешную жизнедеятельность и воспроизведение как отдельной особи, так и вида в целом. Мухи обладают уникальным по своей специфичности и многообразию инстинктивным поведением – пищевым, защитным, репродуктивным, общественным. И в то же время в наследственной программе мух, как и других животных, заложен механизм, который призван корректировать их инстинктивное поведение в ответ на изменение сложившейся ситуации.

Пищевое поведение

Пищевое поведение мух представляет  собой сложнейший, прекрасно организованный комплекс действий. Общий термин «пищевое поведение» обозначает различные действия живого существа, в том числе и мухи, связанные с процессами поиска (пищедобывание) и приема пищи,  манипулирования с нею и т.п. Питаются мухи в зависимости от принадлежности к тому или иному виду соком растений, разлагающимися органическими веществами, навозом, фекалиями. Некоторые из них являются хищниками, а представители части видов – кровососы. И в каждом из этих многочисленных случаев мухи обладают своей конкретной, видотипичной пищевой стратегией. Их наследственно полученные возможности в виде особенностей организма и инстинктивного поведения – так называемых «уловок и хитростей», – зачастую ставят исследователей в тупик.  Ознакомимся лишь с некоторыми примерами.

Универсальные устройства для потребления пищи.      Муха обладает замечательным  хоботком-«комбайном». Чтобы полакомиться сахаром или хлебом, она смачивает их слюной, которую, как по команде, выпускает ее хоботок. Затем жидкую пищу муха всасывает внутрь. Подушечкой на хоботке муха лижет ее (или фильтрует). Если муха поднимает подушечку вверх, из отверстия хоботка появляются зубы. Ими она скребет и измельчает пищу. Когда же мухе необходимо употребить жидкую пищу, зубы, как по команде, отгибаются, и жидкость всасывается через отверстие хоботка.

Сбор нектара подобно птичкам колибри.   Мухи жужжалы для питания нектаром обеспечены очень длинным игловидным хоботком, сравнимым по размеру с длиной их тела. Хоботок является прекрасным устройством для высасывания сладкой пищи из тех цветков с глубоким венчиком, которые недоступны для многих других насекомых. Для использования этого преимущества жужжали наделены и превосходными летными качествами. Мухи не присаживаются на цветки, а зависают над ними подобно колибри. С удивительной ловкостью они погружают хоботок в нектарник и налету высасывают его содержимое.

Быстрота реакций охотников.    При появлении в поле зрения добычи муха-охотница способна моментально взлететь и броситься в атаку. Через мгновенье жертва становится бездыханной. Такая активность, например мухи ктырь, настолько велика, что она выходит победителем в схватке даже с таким хорошо вооруженным насекомым, как пчела, оса, жук-скакун. И личинки ктырей являются настоящими хищниками, преследующими в почве личинки других насекомых. Они способны хорошо переносить периоды длительной бескормицы, а в случае успешной охоты – очень быстро расти.

Питание за счет паука.    Натуралистам трудно было в это поверить. Но оказывается,  наследственная программа крошечной тропической мушки предусматривает в ее пищевом поведении симбиоз с пауком одного из видов. Она, так же как и ее предки во всех поколениях,  проживает на спине паука и ворует у него пищу. Система питания у  паука такова, что попавшее в его паутину насекомое, он поливает пищеварительными ферментами. Пока хозяин готовит себе еду, муха мирно сидит на его спине. А непосредственно перед концом размягчения пищи и началом ее потребления пауком муха слетает с его спины. Она мгновенно глотает свою порцию, снова взлетает на спину и тихо дремлет. Эта уникальная пара мирно сосуществует благодаря генетически заложенной специфике их организмов и поведения. Со стороны паука – это технология подготовки еды, заключающаяся в размягчении ее вне организма. Со стороны мухи – устройство ее ротового аппарата, обеспечивающего возможность заглатывания украденной порции пищи за считанные секунды. А далее она успевает взлететь на спину паука, так и не дав ему опомниться.

Симбиоз мух и цветков.     Мухи некоторых видов относятся к опылителям цветов. При этом посещаемые насекомым цветки устроены особым образом, чтобы опылитель мог легко собрать на себе его пыльцу и оставить принесенную. Взамен он получает сладкий нектар, за которым специально прилетает. Все удивительно целесообразно в таком симбиозе, подготовленном наследственными программами обоих участников.

Так опыляется, например цветок аристолохии, который обеспечен ловушкой для мух-опылителей. Подлетевшая к цветку муха соскальзывает в него по гладким волоскам. Благодаря специальному устройству цветок удерживает муху целую ночь, позволяя кормиться в это время желанным нектаром. При попытке выбраться сквозь ложное окошко, муха оставляет на нем принесенную пыльцу. Утром целесообразные устройства цветка выпускают опылителя, предварительно обсыпав его собственной пыльцой.

Питание личинок мух в колониях тлей.   Мухи журчалки, так называемые цветочницы, по своей природе очень искусные «обманщицы, так как походят окраской на ос, пчел и шмелей. Взрослые особи питаются цветочным нектаром, а их личинки добывают пропитание исключительно в колониях тлей. Они обладают способностью вводить в заблуждение стерегущих тлей муравьев. И те не трогают осторожных, медленно передвигающихся личинок мух, и вскоре оказывается, что стеречь им больше некого. Интересно, что мухи-журчалки отправляются в дальние путешествия, если колоний тлей становится меньше. Наблюдали их перелеты даже через Пиренеи и миграции совместно с бабочками через Гималаи в Непале.

Защитное поведение

Мухи наделены великолепными средствами для борьбы за свою жизнь. У каждого вида они имеют свои особенности. Как было показано выше, к мухе невозможно подойти незаметно, даже сзади. Ведь ее большие сложные глаза с прекрасной остротой зрения занимают у этого насекомого почти всю голову и видят во все стороны. Обычно греющиеся на солнце, они мгновенно взлетают при появлении любой опасности. А некоторые мухи, например ктыри, обеспечены совершенным колющим органом, и их слюна содержит сильный яд, от которого атакуемое насекомые мгновенно умирают. Ктырь может укусить человека, если поймать муху рукой. Такой укус не менее болезнен, чем укол пчелиного жала. Шершневый ктырь, нередко встречающийся на хлебных растениях, менее опасен, но отпугивает врага тем, что выпускает несколько капель неприятно пахнущей беловатой жидкости.

Мимикрия в системе защитного поведения.   У мух, как и у многих других насекомых, наблюдается мимикрия – подражание по окраске и поведению хорошо защищенным и несъедобным формам. Так, ильницы-пчеловидки внешне напоминают пчел, а шмелевидки – шмелей. Мухи из семейства журчалок избегают нападения хищников благодаря тому, что удивительно похожи на ос, а представители некоторых их видов – на шершней. Интересно, что они часто сидят на цветках зонтичных и сложноцветных рядом с осами, и при всей их безобидности птицы их совершенно не трогают, принимая за вооруженных жалом перепончатокрылых насекомых.

Наилучшим эффектом подражания жалоносцам обладают различные виды шмелевок, или мохнаток. Они удивительно похожи на шмелей и формой тела, и расположением на нем густых пушистых волосков, и их окраской. Эти насекомые даже биологически тесно связаны со шмелями. Личинки мохнаток развиваются в гнездах шмелей и служат санитарами, съедая трупы погибших личинок или имеющиеся там отбросы.

«Предусмотрительность» личинок.   Личинки оводов, развивающиеся под кожей крупных млекопитающих, обеспечены удивительным защитным инстинктом. В точности следуя «указаниям» наследственной программы, они целенаправленно сосредотачиваются на  спине животных. В этом случае личинки не подвергаются опасности быть раздавленными, когда животное ложится на землю. Для этого личинка, вышедшая из яиц в любой части тела животного, внедрившись под кожу, отправляется в длительный путь к его спинной части. Непостижимым для нас образом она точно определяет направление движения, перемещаясь или по подкожной соединительной ткани, или через мускулатуру и внутренние органы. На месте личинка может оказаться только через 3 – 9 месяцев. И только тогда в ее организме включаются  механизмы подготовки к первой линьке, началу питания и активному развитию. Самое интересное, что у разновидностей оводов, паразитирующих на мелких грызунах, личинки развиваются быстро. Ведь они обходятся без длительной миграции, как в случае с крупными животными. Наследственной программой личинок этих видов не предусмотрено устремление к «более безопасным местам», поскольку мелкие грызуны их не раздавят.  Так что целесообразным поведением обеспечены не только взрослые, но и юные живые существа.

Репродуктивное поведение

В сложнейший комплекс репродуктивных процессов и поведения мух входит все, что связано с их размножением. Во-первых, это сама уникальная система воспроизводства организма. Во-вторых, это брачные ритуалы и сигнализация для встречи самцов и самок, а в-третьих, это откладывание икры, выведение потомства и т.д.

Конечно, мухи большинства видов не обременены заботой о потомстве. Но некоторые их виды  наделены удивительным репродуктивным поведением. Для этой цели мухи разных видов обеспечены разнообразными сложнейшими устройствами и поведенческими механизмами.

Ритуал ухаживания.    Представители некоторых видов семейства мух проявляют довольно сложное репродуктивное поведение. Примером может служить ритуал ухаживания у разных видов плодовых мушек. Сюда в различных сочетаниях входят дрожание ножек, вибрация крыльев, сигнализация крыльями, кружение и даже облизывание. А ухаживание самцов мух ктырей  не обходится без подарков в виде пойманных мух. Мухи же плясуньи (толкунчики) строят специальные шелковые «баллоны», достигающие их собственных размеров. После завершения работы они образуют рой, из которого самка выбирает себе партнера. Он и подарит ей этот «баллон», зачастую с мушкой внутри.

Брачная сигнализация.     У мух, как и у всех насекомых, ведущих одиночный образ жизни, при репродуктивном поведении может быть только врожденная система коммуникации. Ведь как ни сложны брачные сигналы, например, самца толкунчика, его никто этому не обучал. Своих родителей он никогда не видел, а спаривание бывает только однажды в жизни. Поэтому все «слова» в таком инстинктивном «языке» (их обычно не более десятка) каждое насекомое знает от рождения. Маленькие плодовые мушки-дрозофилы способны с помощью крыльев производить видоспецифические (специфичные для данного вида) звуковые сигналы. Их можно услышать только благодаря чувствительным микрофонам. Самцы при ухаживании за самкой издают звуковые сигналы в виде серии колебаний (пульсов) с длинными или короткими интервалами. Несколько таких пульсов составляют трель. А самка слышит брачные песни благодаря тому, что на втором членике каждого ее усика находится специальный орган для восприятия  звуковых колебаний. При этом она не безучастна к призывным серенадам и в свою очередь посылает ответные звуковые сигналы, тоже характерные для ее вида.

Если бы все потомство мухи выжило.    Мухи большинства видов отличаются высокой плодовитостью и не проявляют особой заботы о потомстве. Поэтому лишь часть икры и молоди, предоставленных самим себе, сохраняет жизнь. Огромное же их количество включается в пищевые цепи для участия в поддержании экологического равновесия, что, несомненно, целесообразно. Если бы мухи, их личинки и куколки не погибали, то к концу репродуктивного сезона потомство только одной самки могло бы составить более 5 триллионов особей. Ведь все стадии одного поколения – яйцо, личинка, куколка, взрослая особь – муха проходит всего лишь за две недели!  Ученые подсчитали, сколько за один год дала бы потомства всего лишь одна пара плодовых мушек при условии выживания всех родившихся особей. За это время, размножившиеся особи 25 поколений образовали бы шар размером от Земли до Солнца.

В природе предусмотрено много различных механизмов для четкого регулирования численности этих насекомых, чтобы не допустить их массового размножения. Одним из таких регуляторов является микроскопический грибок, паразитирующий в теле мух. В конце летнего сезона иногда можно видеть целые горы погибших от него насекомых.

Кладка яиц на готовый питательный субстрат.    Благодаря инстинктивному родительскому поведению насекомые многих видов все же не бросают потомство «на произвол судьбы». Самки откладывают яйца на готовый питательный субстрат, то есть в ту среду, которая в дальнейшем послужит для личинок пищей. Причем, это именно тот субстрат, где появляющиеся из них личинки сразу же находят для себя конкретный корм, соответствующий их виду. Так, мясные мухи откладывают яички на мясе и падали, навозные – в навоз, растительноядные  – на растения, паразитические – в жертву или прикрепляют яички к частям ее тела.

Живой «транспорт» для перенесения кладки.   Родительское поведение оводов осуществляется благодаря удивительно целесообразному механизму перенесения кладки яиц с использованием живого «транспорта». Для этого наследственная программа самки направляет ее действия на поиски различных кровососущих насекомых, которые доставят яички на тело птицы, животного или человека. Поймав, например, комара, она приклеивает особым клеем к его брюшку кладку из 15 – 20 яиц. Далее, комар садится со своей целью на тело животного, а тем временем из яиц под воздействием тепла тотчас выводятся личинки. Здесь им уже готов «и стол, и дом». Как ни неприятны для нас действия насекомых-паразитов, нельзя не согласиться, что такое врожденное поведение мух является сложным, а их действия – целенаправленными.

Благополучие потомства – ценой собственной жизни. Удивительным поведением обеспечена лягушкоедка, относящаяся к зеленым падальным мухам. У самки при  созревании яиц включается наследственная программа родительских инстинктивных  действий по поиску лягушки, которая станет организмом-хозяином для ее потомства. Найдя земноводное, муха начинает прохаживаться перед ним до тех пор, пока не будет съедена. И уже в кишечнике у лягушки из яиц выходят личинки. Далее они согласно «инструкциям» своей генетической программы проникают в определенное место организма лягушки – ее носовую полость, где и будет происходить их развитие. Этой удивительной представительнице семейства мух дано продемонстрировать уникальное явление, когда ценой жизни матери обеспечивается благополучие всего ее потомства – первого и единственного.

Вскармливание личинок «материнским молоком».  У мух некоторых видов генетической программой родительского поведения предусмотрено не только живорождение личинок, но и  вскармливание  их, как ни удивительно, выделениями специальных желез. Это происходит, когда личинка немного подрастет. Хотя обычно не взрослые мухи кормят своих детей, а наоборот, именно личинки запасают все питательные вещества, необходимые для своей жизни во взрослой фазе. Благодаря этим внутренним запасам одни взрослые двукрылые не питаются вообще, а другие обходятся только водой, нектаром и растительным соком.

Управление процессами создания организма.   Жизненный путь, например, мушки дрозофилы, как и любого животного, начинается с единственной оплодотворенной клетки. Затем согласно генетической программе с непостижимой скоростью – всего лишь за 3 ч, из этой клетки дрозофилы образуется 6000 клеток! И уже на этом этапе назначение каждой клетки четко определено – начинается образование глаз, конечностей, антенн и других частей организма мушки. Ученые открыли немало удивительных структур в ее организме, предназначенных для многих целей. В их числе и структура для создания материальной базы системы управления  процессами «строительства» организма. Оказалось, что помощь в управлении всеми сложными, многочисленными и разноплановыми процессами оказывает совершенно миниатюрная структура. Ее образуют всего 180 чудо-молекул!

Общественное поведение

Еще одной формой сложного поведения мух является их общественное (внутривидовое и межвидовое) поведение. Несмотря на то что мухам в основном свойственен «индивидуализм», для определенного числа их видов характерны некоторые общественные проявления, передаваемые по наследству. Рассмотрим это на примерах.

Групповое поведение оводов.   Для успешного размножения оводов некоторых видов в их организме существует наследственная программа, обеспечивающая как высокую численность взрослых особей в строго определенные периоды, так и их взаимосогласованное групповое поведение. Во-первых, уникальная система организма осуществляет координацию развития личинок, попавших в почву в разное время, чтобы все куколки закончили его практически одновременно. Поэтому в течение нескольких дней из куколок сразу появляется большое количество взрослых мух. Мало того, выход оводов из куколок происходит в конкретное время суток. Например, в умеренной зоне они появляются обычно с 7 ч 30 мин до 8 ч 30 мин утра. Во-вторых, инстинктивное репродуктивное поведение обеспечивает массовый сбор оводов в определенных местах. Они слетаются с больших территорий в одни и те же, постоянные из года в год пункты. Это в основном вершины некоторых холмов или гор, определенные участки дорог, тропинок и т.д. И если мух вспугнуть, то через некоторое время они туда же возвратятся. Интересно, что знания об этих ориентирах они не могли получить от родителей, которых никогда не видели, как не могли приобрести сведения и опытным путем – они упорно летят туда, лишь только появились на свет.

Конкуренция и борьба за жизненные ресурсы.    На богатых органических субстратах возникает жесткая конкуренция между их потребителями. За право обитания в навозе дано бороться и мухам. Ведь наряду с их личинками в отбросах и навозе обитает потомство других мух. Кроме того, свежий навоз быстро заселяется грибами и нематодами, а также другими насекомыми, в том числе жуками-навозниками. При этом конкуренция требует от первых поселенцев большой скорости развития. Иначе на личиночной стадии они останутся без богатой белками пищи и погибнут. Скорость развития может облегчаться разогревом субстрата до 30 – 400 С. Благодаря этому комнатная муха в свином навозе способна развиться от свежеотложенного яйца до куколки всего за 5–6 суток. Большое значение при такой конкуренции имеет выделение потребителями навоза ряда веществ, убивающих конкурентов или тормозящих их рост. Кроме того, в борьбе с конкурентами задействован еще один механизм. Например, личинки домовой мухи начинают жизнь как потребители разлагающихся органических веществ, а затем остановятся хищниками, питаясь личинками других двукрылых. Наиболее активные хищники в навозе являются личинки обыкновенной зубоножки. Они легко устраняют конкурентов, уничтожая личинок комнатной мухи, жигалок и других видов двукрылых.

Особый жизненный цикл в помощь конкуренции.   Избежать слишком жестокой конкуренции и больших потерь мухам некоторых видов помогают и другие механизмы, заложенные в наследственной программе. Например, представители рода дазифора наделены особым жизненным ритмом. Они откладывают в навоз не яйца, как другие, а довольно крупных живых личинок. Для этого личинки развиваются в теле матери вплоть до третьей стадии, так что попадают в навоз почти взрослыми и сразу же включаются в активную работу по его переработке.

Таким образом, все удивительно сложное и целесообразное поведение мух доказывает, что они – уникальные создания с совершенными устройством организма и особыми поведенческими возможностями.