Кузнечик – это группа насекомых, принадлежащих к подотряду Caelifera. Они входят в число самой древней живой группы жевательных травоядных насекомых, появились около 250 миллионов лет назад.
Это живущие на земле насекомые с мощными задними лапами, которые позволяют им избегать угроз, энергично прыгая. Как гемиметаболические насекомые, не подвергаются полной метаморфозе.
Вылупляются из яйца в нимфу, которая подвергается пяти линькам, становясь более похожей на взрослую особь на каждой стадии развития.
При высокой численности и при определенных условиях окружающей среды некоторые виды кузнечиков меняют цвет и поведение, формируют рои. При этих обстоятельствах они известны как саранча.
Кузнечики – пожиратели растений, причем некоторые виды иногда становятся серьезными вредителями зерновых, овощей, пастбищ, особенно когда роятся миллионами в виде саранчи. Уничтожают посевы на обширных территориях. Защищают себя от хищников маскировкой.
При обнаружении многие виды пытаются поразить хищника яркой вспышкой крыла во время прыжка и (если взрослые) прыгают в воздух. Обычно летают лишь на короткое расстояние.
Другие виды, такие как радужный кузнечик, имеют предупреждающую окраску, которая удерживает хищников от нападения. Страдают от паразитов и различных заболеваний. Многие хищные существа питаются как нимфами, так и взрослыми. Яйца являются объектом нападения паразитов.
Кузнечики имеют давние отношения с людьми. Нашествие саранчи имеет разрушительные последствия, вызывает голод. Даже в малом количестве насекомые могут быть серьезными вредителями. Используются как пища в таких странах, как Мексика, Индонезия. Фигурируют в искусстве, символике, литературе.
Филогения, виды
Относятся к подотряду Caelifera. Он включает около 2400 родов и 11000 известных видов. Вероятно, существует много неописанных видов, особенно в тропических влажных лесах. Имеют преимущественно тропическое распространение. Встречаются по всему миру. Они почти исключительно растительноядные.
Самым разнообразным суперсемейством является Acridoidea, насчитывающий около 8000 видов. Два основных – это Acrididae (кузнечики и саранча) с мировым распространением, Romaleidae (кузнечики lubber), встречающиеся главным образом в Новом Свете.
Ommexechidae, Tristiridae – южноамериканцы, Lentulidae, Lithidiidae, Pamphagidae – африканские. Паулиниды ведут ночной образ жизни и могут плавать или передвигаться по поверхности воды.
Лентулиды – бескрылые. Пневмориды являются родными для Африки, особенно южной части, отличаются раздутым животом у самцов.
Как выглядят
Имеют типичное тело насекомого: голова, грудная клетка, брюшная полость. Голова держится вертикально под углом к телу, рот внизу. Голова имеет большую пару сложных глаз, которые дают всестороннее зрение. Три простых глаза определяют свет и темноту.
Пара нитевидных усов чувствительны к прикосновению и запаху. Направленные вниз части рта модифицированы для жевания, перед челюстями есть два сенсорных щупа.
Грудная клетка и брюшная полость сегментированы. Имеют жесткую кутикулу, состоящую из накладывающихся друг на друга пластин, состоящих из хитина. Три слитых грудных сегмента несут три пары ног, две пары крыльев.
Передние крылья, известные как тегмина, узкие, кожистые, задние большие, перепончатые, прожилки обеспечивают прочность. Ноги заканчиваются когтями для захвата.
Задняя нога особенно сильна. Бедро прочное, имеет несколько гребней, где соединяются различные поверхности. Внутренние гребни имеют колышки у некоторых видов. Задний край лап имеет двойной ряд шипиков, рядом с нижним концом имеется пара шарнирных отростков. Внутри грудной клетки находятся мышцы, контролирующие крылья и ноги.
Живот имеет одиннадцать сегментов, первый из которых слит с грудной клеткой. Содержит орган барабанной перепонки и слуховую систему. Сегменты 2-8 имеют форму кольца, соединены гибкими мембранами. Сегменты с девяти до одиннадцати уменьшены в размере. Самки кузнечиков обычно крупнее самцов, с короткими яйцекладами.
Те виды, которые издают легко слышимые звуки, обычно делают это, потирая ряд колышков на задних лапах о края передних крыльев. Эти звуки производятся в основном самцами для привлечения самок, хотя у некоторых самки также стрекочут.
Кузнечиков можно спутать со сверчками. Они отличаются во многих аспектах: количество сегментов усиков, структура яйцеклада, местоположение органа барабанной перепонки, методы, с помощью которых производится звук.
Энсиферанцы имеют усы, которые бывают намного длиннее тела, имеют 20–24 сегмента. У целиферов меньше сегментов, усы короткие, более толстые.
Что едят кузнечики
Большинство кузнечиков многофаговые, питаются растительностью из множества растительных источников. Некоторые всеядны, питаются тканями и фекалиями животных. Предпочитают травы, многие злаки, выращиваемые в качестве сельскохозяйственных культур.
Пищеварительная система типична для насекомых с мальпигиевыми канальцами, выходящими в среднюю кишку. Имеют много слюны, она не содержит ферментов, которые помогают перемещать пищу и выделения по кишечнику.
Некоторые кузнечики обладают целлюлазой, которая, смягчает клеточные стенки растений, делает содержимое растительных клеток доступной для других пищеварительных ферментов.
Органы чувств
Имеют обширный набор внешних органов чувств. По бокам головы пара больших сложных глаз, которые дают широкое поле зрения. Определяют движение, форму, цвет, расстояние.
Есть три простых глаза на лбу, которые показывают интенсивность света, пару антенн, имеющих обонятельные и сенсорные рецепторы, ротовые части, содержащие вкусовые рецепторы. На передней части живота есть пара барабанных органов для приема звука.
Существует множество тонких волосков (щетинок), покрывающих все тело, которые действуют как механорецепторы (датчики касания и ветра). Они наиболее плотны на усах, щупах (часть рта), на кончике живота.
Обладают специальными рецепторами (колокольчатые сенсиллы), встроенные в кутикулу ног, которые чувствуют давление и искажение.
Имеют внутренние «хордотональные» органы чувств, специально предназначенные для определения положения, движения вокруг суставов экзоскелета. Рецепторы передают информацию в центральную нервную систему через сенсорные нейроны.
Смотрите видео- как стрекочет кузнечик
Кровообращение и дыхание
Кузнечики имеют открытую систему кровообращения. Полости их тела заполнены гемолимфой. Сердцевидная структура верхней части брюшной полости перекачивает жидкость в голову, откуда она проникает через ткани и органы обратно в брюшную полость.
Она перемещает питательные вещества по всему организму, выводит метаболические отходы. Другие функции гемолимфы включают заживление ран, теплообмен, обеспечение гидростатического давления. Кровеносная система не участвует в газообмене.
Дыхание выполняется с использованием трахей, наполненных воздухом трубок, которые открываются на поверхности грудной клетки и живота через дыхальца.
Крупные насекомые нуждаются в активной вентиляции тела. Используют мышцы живота для расширения и сжатия тела, прокачки воздуха через систему.
Как прыгают
Большой кузнечик, такой как саранча, может прыгать на высоту около метра (двадцать длин тела), не используя крылья. Прыгают, вытягивая большие задние ноги и толкаясь о субстрат (землю, веточку, травинку на чем стоят). Сила толчка подбрасывает их в воздух.
Кузнечики прыгают по нескольким причинам:
- сбежать от хищника;
- переместиться с места на место.
Для аварийного прыжка существует сильное избирательное давление, направленное на максимизацию скорости взлета, поскольку определяет дальность полета. Это означает, что ноги должны толкаться о землю как с высокой силой, так и огромной скоростью движения.
Кузнечики преодолевают это, используя механизм катапульты, чтобы усилить механическую силу, производимую мышцами.
Прыжок состоит из трех этапов.
- Полностью сгибает нижнюю часть ноги (голень) относительно верхней части, активируя мышцу сгибателя.
- Есть период совместного сокращения, при котором сила накапливается в большой, перистой мышце-разгибателе, но кость остается согнутой при одновременном сокращении мышцы. Мышца-разгибатель намного сильнее, чем мышца-сгибатель. Сокращение длится до полсекунды. Сокращение мышц-разгибателей медленное, что позволяет развивать большую силу (до 14 Н у пустынной саранчи). Поскольку оно медленное, необходима только небольшая мощность.
- Третий этап прыжка – спусковой механизм расслабления мышцы-сгибателя. Жесткая кутикула действует как катапульта или лук со стрелами. Энергия поступает на малой мощности благодаря медленному, но сильному сокращению мышц. Извлекается из хранилища на большой мощности посредством быстрого расслабления механических упругих структур.
Самцы проводят большую часть дня стрекоча. Самки также издают звуки, но меньше. Песни являются средством общения. Социальная сплоченность становится необходимой среди кузнечиков из-за способности прыгать или летать на большие расстояния. Песня служит для ограничения рассредоточения и направления других в благоприятную среду обитания. Звуки отличаются по громкости и интенсивности.
Жизненный цикл
У большинства видов конфликты между особями редко выходят за рамки ритуальных проявлений. Некоторые исключения включают кузнечика хамелеона (Kosciuscola tristis), где самцы сражаются за самок.
Требуется неделя или две, чтобы насекомое увеличилось в весе и созрело. После спаривания самка выкапывает яму и откладывает партию яиц в земле возле растений. Покрывает яму почвой и мусором.
Яйца в стручках склеены пеной. После нескольких недель развития яйца большинства разновидностей при умеренном климате входят в диапаузу, проводят зиму в таком состоянии.
Диапауза нарушается при низкой температуре грунта. При этом развитие возобновляется, как только грунт прогревается выше определенной пороговой температуры.
Эмбрионы в стручках вылупляются с интервалом несколько минут. Сбрасывают оболочки, экзоскелеты затвердевают. Нимфы первого возраста могут прыгать от хищников.
Подвергаются неполной метаморфозе: неоднократно линяют. Количество возрастов варьируется между видами, но часто составляет шесть. После последней линьки крылья становятся полностью функциональными.
Мигрирующий кузнечик, Melanoplus sanguinipes, проводит около 25-30 дней в качестве нимфы, живет около 51 дня.
Нашествие саранчи
Имеет фазу роения в семействе Acrididae. Образование роя является ответом на численность. Повышенная тактильная стимуляция задних ног вызывает повышение уровня серотонина. Это заставляет кузнечика менять цвет, больше кормиться, размножаться быстрее.
Превращение одиночной особи в роящуюся вызывается несколькими контактами в минуту за короткий период времени.
После этой трансформации в подходящих условиях образуются плотные кочевые полосы нелетающих нимф, известных как «воронки». Выделяют феромоны, которые привлекают насекомых друг к другу.
Имея несколько поколений в год, популяция саранчи может формироваться из локальных групп в огромные скопления летающих насекомых, известных как чума, нашествие.
Пожирает всю растительность, с которой сталкивается. Самый большой зарегистрированный рой саранчи был сформирован ныне вымершей саранчой Скалистых гор в 1875 году.
Он имел длину 2900 км, ширину 180 км. Количество – 3,5 трлн. Взрослая пустынная саранча съедает около 2 г растительного материала каждый день. Миллиарды насекомых очень разрушительные, уничтожают всю листву растений, стебли, цветы, фрукты, семена, кору.
Хищники, паразиты, патогены
Кузнечики имеют широкий спектр хищников на разных этапах жизни. Яйца едят пчелиные мухи, жужелицы. Нимфы и взрослые попадают в организм других насекомых, таких как муравьи, сфецидные осы, пауки, птицы, мелкие млекопитающие, включая собак и кошек.
Яйца и нимфы подвергаются нападению паразитов – мясных мух, мух тахинидов. Внешние паразиты взрослых и нимф – клещи. Самки кузнечиков с клещами, производят меньше яиц, следовательно, имеют меньше потомства.
Нематода (Mermis nigrescens) длинный червь, заражающий кузнечиков. Взрослые черви откладывают яйца на растения, насекомое заражается, когда ест листву. Spinochordodes tellinii и Paragordius tricuspidatus являются паразитическими червями, которые заражают кузнечиков и изменяют их поведение.
Когда черви достаточно развиты, кузнечика убеждают прыгнуть в близлежащий водоем, где он тонет, что позволяет паразиту продолжать следующий этап своего жизненного цикла, который происходит в воде.
Саранча погибает от встречающегося в природе гриба Metarhizium, экологически чистого средства биологического контроля.
Кузнечики страдают от болезней, вызываемых бактериями, вирусами, грибами, простейшими. Бактерии Serratia marcescens, Pseudomonas aeruginosa, как и энтомопатогенный гриб Beauveria bassiana, вызывают болезни у насекомого. Грибок использовался для борьбы с различными насекомыми-вредителями по всему миру.
Инфекция обычно не смертельна, греясь на солнце, температура тела повышается, грибок погибает. Грибковый патоген Entomophaga grylli способен влиять на поведение кузнечика, заставляя его взбираться на верхушку растения и цепляться за стебель, когда умирает. Это обеспечивает широкое распространение грибковых спор, выделившихся из трупа.
Грибковый патоген Metarhizium acridum обнаружен в Африке, Австралии, Бразилии. Он исследуется на предмет возможного использования как инсектицид для борьбы с саранчой. Микроспоридии гриба Nosema locustae смертельны для кузнечиков.
Защита от хищников
Они маскируются, чтобы избежать обнаружения хищниками. Некоторые могут изменить окраску в соответствии с окружающей средой.
Некоторые виды, такие как кузнечик с капюшоном Phyllochoreia ramakrishnai (Eumastacoidea), являются детальными имитаторами листьев. Палочковый (Proscopiidae) имитирует деревянные палочки по форме и окраске. Часто имеют дейматические узоры на крыльях, которые отпугивают хищников.
Другие, имеют яркую предупреждающую окраску и достаточную токсичность, чтобы отговорить желающих ими полакомиться.
Кино
Кузнечики представлены в кино. Фильм 1957 года «Начало конца» показывает гигантских кузнечиков, нападающих на Чикаго. В Анимационном фильме Disney/Pixar, 1998 года «Жизнь насекомых» (Bug’s Life) героями являются Флик и колония муравьев. Хоппер и его приспешники – кузнечики.
Символизм
Кузнечики иногда используются как символы. Он был символом полиса в Афинах. Коренные афиняне носили золотые броши, изображающие кузнечика, чтобы показать чистую афинскую родословную без иностранных предков.
Другое символическое использование – позолоченный кузнечик сэра Томаса Грешама на Ломбард-стрит Лондона, датируемый 1563 годом. Здание некоторое время являлось штаб-квартирой Guardian Royal Exchange. Но компания отказалась использовать символ из-за страха путаницы с саранчой.
Приснился кузнечик, саранча
Когда кузнечики появляются во сне, интерпретируются как символы «свободы, независимости, духовного просвещения, неспособности успокоиться или принять решение». Саранча в буквальном смысле означает опустошение сельскохозяйственных культур для фермеров.
Или интерпретируется как «злые мужчины, женщины» для не фермеров. Сон про кузнечика означает экстравагантность, несчастье, эфемерное счастье от «цыган».
Едят ли кузнечиков
В некоторых странах кузнечики используются как пища. В южной Мексике они, известны как чапулины. Их едят в различных блюдах, таких как лепешки с соусом чили. Подаются на шампурах на некоторых китайских продовольственных рынках, таких как ночной рынок Дунхуамен.
Жареных кузнечиков (валанг горенг) едят в Гунунг Кидул Ридженси, Джокьякарта, Ява, Индонезия. В Библии записано, что Иоанн Креститель ел саранчу и дикий мед, когда жил в пустыне.
Как вредители
Кузнечики поедают большое количество листвы как во взрослом возрасте, так и во время развития. Могут стать серьезными вредителями засушливых земель и прерий. Они процветают в теплых солнечных условиях, поэтому засуха стимулирует увеличение популяции.
Одного сезона засухи, как правило, недостаточно. Несколько последовательных засушливых сезонов, особенно если промежуточные зимы мягкие, способствует выживанию большого количества нимф.
Избавиться от кузнечиков возможно манипулируя окружающей средой. Тень деревьев, препятствует их распространению. Можно использовать инсектициды, но взрослых особей трудно убить поскольку они быстро перемещаются.
Некоторые виды кузнечиков, такие как китайский рисовый – вредители на рисовых полях. Нашествие саранчи имеет разрушительные последствия для населения, вызывая голод. Упоминается в Коране, Библии.
Насекомые несут ответственность за эпидемии холеры, вызванные трупами саранчи, утонувшими в Средиземном море, и разложившимися на пляжах. Своевременное применение пестицидов препятствует формированию кочевых полос до того, как образуются плотные скопления взрослых.
Помимо традиционного контроля с использованием контактных инсектицидов, используются биологические методы борьбы с вредителями. Гриб Metarhizium acridum специфически поражает кузнечиков, используется с некоторым успехом.
В литературе
Фараон Рамсес II сравнил армии хеттов с саранчой: «Они покрывали горы и долины, были похожи на саранчу множеством».
Одна из басен Эзопа, пересказанная Ла Фонтеном, – история Муравья и Кузнечика. Муравей работает все лето, пока играет кузнечик. В коротком рассказе Сомерсета Моэма «Муравей и кузнечик» исследуется символика басни через сложное обрамление.
Другие человеческие слабости, помимо неуверенности, идентифицированы с поведением кузнечика. Так, неверная женщина (прыгая от человека к человеку) называется «кузнечик» в коротком рассказе Антона Чехова «Попрыгунья», 1892.
В машиностроении
Название «Кузнечик» присвоено легким самолетам Aeronca L-3, Piper L-4, которые использовались для разведки и других вспомогательных служб во Второй мировой войне. Говорят, что это название произошло от того, что генерал-майор Иннис П. Свифт увидел, как «Пайпер» совершает грубую посадку. Заметил, что он выглядел как «проклятый кузнечик.
Двигатель кузнечик – лучевой, поворачивается на одном конце, длинный горизонтальный рычаг напоминает заднюю ногу кузнечика. Тип запатентован Уильямом Фримантлом в 1803 году.
