Научно-исследовательский проект
"Почему насекомые не с нас ростом"

Я изучаю насекомых. У меня дома живут палочники, богомолы, экзотические тараканы и жуки. Жили и бабочки, но очень недолго. Мои предыдущие исследования были посвящены особенностям питания и движения палочников.

Среди моих необычных питомцев:

• жуки - голиафы – самые тяжелые жуки в мире,
• новогвинейские шипастые палочники – считаются одним из самых крупных и массивных видов,
• павлиноглазка Атлас – самая большая бабочка в мире,
• палочник фобетикус магнус – одно из самых длинных насекомых в мире.

Наблюдая за ними, я задумался – насколько крупными могут быть насекомые? Может ли существовать насекомое достаточно большого размера, чтобы на нем, к примеру, мог летать человек?

Актуальность темы исследования

Насекомые - самый многочисленный класс животных, в нем более 1 миллиона видов. Они освоили все среды обитания - воду, сушу, воздух. Насекомые очень живучи, всеядны, быстро размножаются и растут,им доступны все способы передвижения, в том числе по водной и гладкой вертикальной поверхности, а также полет. Таким образом, у них целый ряд серьезных биологических преимуществ.

Изучение различных особенностей насекомых уже сегодня широко используется человеком, например, в бионике (бионика – это наука о применении в технических устройствах различных свойств живой природы). Так уже несколько лет инженерами - робототехниками разрабатывается насекомоподобный робот Stompy (Штомпи). Он может пригодиться как для передвижения в городе, так и для спасения людей, ставших жертвами стихийных бедствий. Размеры робота составляют около 5,5 м в ширину, его скорость – до 5 километров в час, а грузоподъемность – около 2х тонн.

В моем предыдущем исследовании об особенностях передвижения палочников я собрал несколько насекомоподобных моделей и пришел к следующему выводу: создание механической модели, в точности повторяющей особенности передвижения насекомого – процесс достаточно сложный. При этом гигантское насекомое могло бы стать надежным, легко восстанавливаемым (благодаря быстрому росту и высокой живучести) и экологичным видом транспорта.

Кроме того, по мере увеличение населения Земли вопрос обеспечения людей пищей становится все более важным. А гигантских насекомых можно было бы использовать как доступный источник белка. В некоторых странах Азии насекомых уже давно употребляют в пищу.

Таким образом, дальнейшее изучение насекомых и его результаты могут быть очень полезны для человека.

Объект и предмет исследования

Объектом моего исследования являются насекомые, в том числе некоторые древние ископаемые виды, а предметом - их размеры и некоторые особенности питания и строения.

Цель исследования

Цель моего исследования – найти ответ на вопрос, могут ли в современном мире существовать гигантские насекомые.

Задачи исследования

1. Получение дополнительной информации о моих насекомых
2. Наблюдение за насекомыми, живущими у меня дома, изучение их строения и питания
3. Поиск и изучение информации о том, существовали ли когда – нибудь на земле гигантские насекомые
4. Анализ результатов наблюдений и полученной информации.
5. Обобщение результатов, выводы.

Методы:

• наблюдение и фотофиксация;
• анализ и сравнение;
• получение информации из книг и он – лайн источников.

Гипотеза: насекомые необычайно живучи и обладают целым набором биологических преимуществ перед другими видами. Тем не менее, в настоящее время их нет. Вероятно, в современном мире просто не могут существовать гигантские насекомые.

1. Новогвинейский шипастый палочник(Eurycantha calcarata)

• Вездешип ужасный, или гигантский шипоногий палочник – один из самых крупных и массивных видов палочников. Самки крупнее самцов на 1-2 см.
• Его тело усыпано мелкими шипами, шипы на задних ногах длиннее и острее.
• В отличие от других видов этот палочник является бескрылым.
• Питается листьями растенийДлина: до 14 см
• Вес: до 20 грамм

2. Жук – голиаф(Goliathus giganteus)

• Крупный жук из семейства бронзовок, считается одним из самых тяжёлых жуков в мире и может весить до 70 граммов. Самцы крупнее и тяжелее самок.
• Несмотря на свои размеры очень хорошо летает.
• Питается перезрелыми фруктами.
• Длина: до 11 см
• Вес: до 70 грамм.

3. Павлиноглазка Атлас(Attacus atlas)

• Самки этих мотыльков значительно крупнее самцов, размах их крыльев достигает 28 см.
• Узор на крыльях бабочки напоминает голову змеи – отличный пример угрожающей окраски.
• На стадии имаго (взрослая особь) атласы не пьют и не едят. Гусеница павлиноглазки питается листьями.
• Размах крыльев: до 28 см (самки крупнее самцов)
• Вес: до 20 грамм.

4. Палочник фобетикус магнус(Phobaeticus magnus)

• Данный вид был открыт относительно недавно, в 2008 году, и пока еще малоизучен.
• Он относится к роду фобетикусов, к которому принадлежат рекордсмены среди палочников: мегапалочник Чаня (второе по длине насекомое в мире) и фобетикус серратипес (самое длинное насекомое в мире – достигает 65 см)
• Длина: до 50 см

Изучая литературу по данной теме я узнал, что в доисторические времена, примерно 300 млн. лет назад, до появления первых динозавров, на Земле действительно жили гигантские насекомые.

Это подтверждают ископаемые останки древних членистоногих, найденные учеными – палеонтологами.

Меганевра

• Меганервы - отдельный вид похожих на стрекоз насекомых, которые жили в каменноугольном периоде примерно 303 - 298 млн. лет назад.
• На сегодняшний день они считаются крупнейшими насекомыми из всех, когда-либо существовавших на Земле.
• Размах крыльев этих стрекоз мог достигать 75 см.
• Они были хищниками, как и большинство современных стрекоз.

Аномалокарис

• Аномалокарис («странная креветка» - один из самых крупных организмов кембрийского периода (жил 520-535 млн. лет назад).
• Длина его тела могла достигать от 60 см до 2 м.
• Обитал в морях, используя для плавания гибкие боковые лопасти.
• У него были самые развитые глаза среди всех видов того периода - 16 тысяч шестиугольных линз в двух фасеточных глазах (у современной мухи около 4 тысяч линз).

Артроплевра

• Артроплевра- самое крупное наземное беспозвоночное всех времён – эта гигантская многоножка могла достигать от 30 см до 2,6 м в длину.
• Она жила в каменно – угольный период (520-535 млн. лет назад).
• У нее было плоское тело, состоящее из 30 сегментов, и 30 пар ног.
• Сначала артроплевру считали хищником. Но, несмотря на свои гигантские размеры и мощные челюсти, она оказалось травоядной.

Если гигантские насекомые действительно существовали, почему они вымерли?

Существует ряд гипотез, объясняющих этот факт:

Гипотеза 1. Несовершенство дыхательной системы насекомых.

Гипотеза 2. Особенности внешнего строения насекомых - наличие экзоскелета.

Наблюдая и ухаживая за своими насекомыми я также выдвинул собственную гипотезу:

Гипотеза 3. Недостаточность кормовой базы, необходимой для существования гигантов.

Гипотеза 1. Дыхательная система

Насекомые дышат не так, как люди, птицы или рыбы – у них нет легких.

Дыхательная система у большинства насекомых состоит из множества извилистых трубочек – трахей, по которым кислород поступает к органам и клеткам.

• Таким образом, чем больше размер насекомого, тем больше ему нужно кислорода, и тем больше должны быть сами трахеи. При этом места для внутренних органов будет уже недостаточно.
• Ученые считают, что гигантские размеры древних насекомых могли быть связаны с высоким уровнем кислорода в атмосфере (более 30%, сегодня – только 21%). Это позволяло им получать достаточно кислорода даже через крошечные дыхательные трубки.
• Были проведены исследования, когда насекомых выращивали в искусственных условиях с высоким содержанием кислорода. Результаты исследований подтвердили данную гипотезу – такие насекомые оказались значительно крупнее.

Гипотеза 2. Экзоскелет

Скелет насекомых находится снаружи, а не внутри тела. Из-за его жесткости насекомым по мере роста приходится линять - они сбрасывают старый экзоскелет и наращивают новый.

• Существует гипотеза, что экзоскелет насекомого не выдержит увеличения в несколько сотен раз. Чтобы соответствовать размеру тела своего хозяина, экзоскелет должен стать очень толстым (при увеличении размера соблюдается следующее правило: масса тела увеличивается в кубе, а поверхность - в квадрате).
• Однако данная гипотеза не объясняет возможности существования крупных насекомых в доисторические времена. Экспериментальных доказательств этой гипотезы также нет.
• Более обоснованным выглядит следующее объяснение: крупный жук гораздо заметнее для хищников, чем мелкий. И во время линьки без своего экзоскелета он будет не только хорошо заметен, но и гораздо более уязвим.

Гипотеза 3. Кормовая база

По итогам наблюдений за моими насекомыми я отметил следующее:

• Один небольшой новогвинейский палочник весом около 12 г может съесть один дубовый лист весом около 2 г за 2 дня. Таким образом, в день он съедает примерно 1 г растительности
• Одна корова весом около 500 кг съедает в день около 30 кг сена
• Таким образом, палочник, вес которого равен весу коровы, съест около 42 кг растительности в день.
• При этом с одного участка размером 100 м на 100 м (1 гектар, примерно с футбольное поле) можно собрать, в среднем, около 30 000 кг растительности за весь период с мая по сентябрь.

Если взять в качестве примера саранчу как одно из самых прожорливых насекомых, получится следующее:

• Одна саранча съедает в день количество растительности, равное собственному весу, т.е. около 2-4 г.
• Если представить саранчу размером с корову, то такая саранча съест около 500 кг растительности за день. Это почти в 20 раз больше, чем нужно одной корове.
• А поскольку численность насекомых во много раз больше численности коров, можно предположить, что гигантские насекомые очень быстро уничтожили бы всю растительность, после чего они бы вымерли от голода.
• Таким образом, на основании анализа моя гипотеза подтвердилась: одной из причин исчезновения гигантских насекомых действительно могла стать нехватка корма.

• Я узнал, что в прошлом на земле действительно существовали насекомые гигантского размера. Но на сегодняшний день их больше не существует.
• Исчезновение гигантских насекомых наиболее убедительно объясняется особенностями их дыхательной системы.
• Наблюдая и ухаживая за своими насекомыми я предположил, что для существования гигантских насекомых не хватило бы кормовой базы. По результатам наблюдения и проведенного анализа моя гипотеза подтвердилась.