Жесткокрылые, или жуки (Coleoptera) — отряднасекомых, представители которого характеризуются видоизменением передних крыльев в твёрдые, сильно склеротизированные, либо кожистые надкрылья, лишённые жилкования, с сохранением перепончатых задних (нижних) крыльев, служащих для полёта и в спокойном состоянии сложенных под надкрыльями (очень редко крылья и надкрылья редуцированы). Для представителей отряда характерны грызущий и жующий ротовой аппарат, развитая передняя часть груди, подвижное сочленение переднегруди с её средней частью.
Развитие с полным превращением: имеются стадии яйца, личинки, куколки и имаго. Личинки с хорошо развитой хитинизированной головой и грызущим ротовым аппаратом, преимущественно червеобразные или камподеевидные, у большинства видов с членистыми грудными конечностями, без брюшных ног. Куколки преимущественно свободные, обычно мягкие, неподвижные (двигаться может только брюшко), неокрашенные, что составляет 40 % от всех известных видов насекомых. По данным на 17 апреля 2013 года, на территории России обитает 13 504 вида жесткокрылых из 149 семейств.
Раздел энтомологии, изучающий жесткокрылых, называется колеоптерологией.
Этимология
Латинское название отряда «Coleoptera» происходит от др.-греч.κολεός — «ножны» и πτερόν — «крыло».
Своё название — «жесткокрылые», представители отряда получили в связи с видоизменением передней пары крыльев в хитинизированные твёрдые надкрылья.
Русское «жук» восходит к праслав.žukъ, образованному от той же звукоподражательной основы, что и слово «жужжать».
Общая характеристика
По количеству описанных видов жуки являются наиболее многочисленной и разнообразной группой организмов на Земле. По состоянию на август 2013 года учёными описано 392 415 видов жуков, включая 2 928 ископаемых видов. Жесткокрылые очень разнообразны и большинство их видов плохо изучено, поэтому истинная оценка количества существующих видов является очень затруднительной. Некоторые из описанных видов известны только по находкам из одной единственной местности или даже по единственному экземпляру. Первая категоризация по системе Линнея предпринята в начале XIX века К. Г. Яблонским.
Жуки широко распространены по всему земному шару: долгоносики(Curculionidae) — 60 000 видов, стафилиниды (Staphylinidae) — 47 700, жужелицы(Carabidae) — 30 000, пластинчатоусые (Scarabaeidae) — 27 800, листоеды(Chrysomelidae) — 36 350, и усачи (Cerambycidae) — 26 000.
Размеры
Дровосек-титан
Размеры представителей группы колеблются в широких пределах. Одним из крупнейших жуков в мире считается дровосек-титан (Titanus giganteus) из Южной Америки, достигающий длины до 167 мм, а по некоторым неподтверждённым источникам даже до 210 мм. Крупнейшим жуком также является южноамериканский жук-геркулес (Dynastes hercules), отдельные особи самцов которого достигают длины до 171 мм. Крупнейшим также является крупнозуб оленерогий (Macrodontia cervicornis), с максимальной зарегистрированной длиной самца 169 мм (экземпляр из коллекции J.Sticher, Германия), средняя длина 130—155 мм. За ним следует вид Dynastes neptunus, с максимальной зарегистрированной длиной самца 158 мм, средняя длина 110—135 мм. Усач Xixuthrus heros с Фиджи также входит в пятёрку крупнейших жуков, достигая длины до 150 мм.
Насекомые - класс беспозвоночных членистоногих животных. Согласно традиционной классификации, вместе с многоножками относятся к подтипу трахейнодышащих.
Крупнейшим жуком, обитающим на территории Европы, является жук-олень (Lucanus cervus), отдельные особи самцов номинативного подвида которого могут достигать длины 83—86 мм при средней длине самцов 70—74 мм. Крупнейшим жуком, обитающим на территории России, является реликтовый дровосек (Callipogon relictus), достигающий длины 110 мм.
Морфология
Общий план внешнего строения на примере майского хруща. А — голова, В — грудь, С — брюшко. 1 — усики, 2 — сложный глаз, 3 — бедро, 4 — две пары крыльев (в данном случае вторая пара находится под первой, являющейся надкрыльями), 5 — голень, 6 — лапка, 7 — коготок, 8 — ротовой аппарат, 9 — переднегрудь, 10 — среднегрудь, 11 — заднегрудь, 12 — стерниты брюшка, 13 — пигидий
Основные типы головы у жуков:
Прогнатическая (Carabus nemoralis),
Ортогнатическая (Ovalisia rutilans),
Опистогнатическая (Cassida nebulosa).
Тело взрослых жуков, или имаго, как и всех других насекомых, состоит из трёх основных отделов: головы, груди и брюшка. Прочный экзоскелет обеспечивает пассивную защиту, преимущественно от воздействий субстрата при перемещении жуков внутри него. Например, обитатели водной среды — активно плавающие формы (плавунцы, вертячки и т. д.) всегда характеризуются обтекаемой и компактной формой тела. Открыто живущие формы часто обладают сильно выпуклым телом. Передвигающиеся по поверхности субстрата хищные виды характеризуются довольно компактным телом с хорошо развитыми и сравнительно длинными конечностями (жужелицы). Роющие формы (скарабеи, навозники) обладают расширенным передним краем тела и более мощной переднеспинкой по сравнению с открыто живущими видами. У представителей некоторых семейств (долгоносики, трубковёрты, ложнослоники) голова вытянута в головотрубку, на вершине которой находится ротовой аппарат.
Голова покрыта цельной капсулой. Своей задней частью, как правило, входит в переднегрудь. Иногда заходит в неё так глубоко, что сверху практически незаметна; порой, наоборот, свободно прикреплена к переднегруди. Головная капсула умеренно уплощена в дорсовентральном направлении и обычно отчасти втянута в переднегрудной склерит. Особенностью жуков является значительное удлинение нижней поверхности головной капсулы за ротовыми частями.
Голова несёт органы чувств: органы обоняния, осязания (усики и щупики) и зрения (сложные, реже — простые, глаза). По бокам головы, размещены сложные фасеточные глаза (число фасеток может достигать 25 000. Иногда глаза могут быть смещены на дорсальную сторону, а у вертячек, Amphiops (Hydrophilidae), Lamiinae и других разделены боковым краем, из-за чего каждый глаз состоит из одной половинки, смотрящей вверх, и другой, смотрящей вниз. Простые глазки у большинства видов отсутствуют. У некоторых семейств жуков они располагаются на темени (Hydraenidae, Liodidae, стафилиниды, кожееды, Phloeostichidae), при этом непарные простые глаза у кожеедов и Metopsia имеют парное происхождение.
Между глазами, выше затылка находится темя, которое в передней части переходит в лоб. На лбу, между глазами, расположены усики (антенны) — членистые придатки, которые выполняют функции органов осязания и обоняния. Их основания находятся в усиковых впадинах. Обычно усики 11-члениковые, но их число может уменьшаться путём слияния до 2 (Paussus), либо увеличиваться до 40 путём деления отдельных члеников.
Ротовые придатки не опущены в ротовую капсулу и состоят из непарной верхней губы (лабрум), пары нечленистых верхних челюстей (мандибулы), пары нижних челюстей (максиллы) и непарной нижней губы (лабиум), которая образовалась в результате слияния второй пары нижних челюстей. Нижние челюсти и нижняя губа несут органы осязания и вкуса — щупики.
Строение груди
Грудь состоит из трёх сегментов. Из них наиболее развита переднегрудь, подвижно сочленённая со среднегрудью, которая неподвижно сочленена с заднегрудью, а та — с брюшком.
Переднеспинка очень разнообразна по форме и своей скульптуре, а её строение имеет важное значение при определении жуков. Она может иметь боковые шипы, разнообразные выросты либо горбики. Тазик с бедром соединяет вертлуг. Суставы между тазиком и грудью и тазиком и вертлугом движутся в разных плоскостях, обеспечивая подвижность ноги. Бедро — самый сильный и, как правило, крупнейший членик конечности жука. К вершине бедра присоединяется голень, а к ней лапка с члениками. На вершине голени расположены шпоры, обычно две, а у некоторых видов по одной.Лапка состоит преимущественно из пяти члеников, хотя у разных семейств их количество варьирует, что является одним из систематических признаков. Число этих члеников может сокращаться до 4—3, очень редко до 2—1, и крайне редко их может совсем не быть (на передних ногах Scarabaeus, Onitis).
В зависимости от способа жизни у жуков различают различные типы ног: бегательные, ходильные, копательные, прыгательные, плавательные, хватательные и т. д. Ходильные ноги отличаются строением лапки, которая является расширенной и приплюснутой, её подошва густо усажена волосками (усачи, листоеды, долгоносики, и др.), 2-й или 3-й членики лапки обычно расширены. Бегательные ноги характеризуются стройностью и пропорциональность всех частей, довольно тонкой 5-члениковой лапкой (жужелицы, чернотелки). Копательные ноги (преимущественно бывают передними) отличаются расширенной и уплощённой голенью, наружный передний край которой снабжён зубцами (пластинчатоусые, карапузики и др.). Плавательная нога отличается расширенной голенью и лапкой, края которых покрыты крепкими густыми волосками (у водяных жуков). Прыгательными принято называть задние ноги, обладающие мощным, очень утолщённым бедром, которое служит для совершения прыжков (некоторые листоеды, долгоносики и др.).
Строение крыльев
У жуков передние крылья превратились в твёрдые склеротизованные надкрылья. Они обычно имеют такую же твёрдость, как и хитиновые покровы тела. Они крепятся на среднегруди. В покое надкрылья прикрывают собой среднеспинку (исключая щиток), заднеспинку и верхнюю сторону брюшка. Иногда они могут быть укороченными и не покрывают от 1 до 7 тергитов брюшка. Иногда надкрылья сильно недоразвиты, а у самок некоторых видов (Lampyrinae, Drillinae и др.) могут совсем отсутствовать. Но порой, наоборот, надкрылья превосходят своей длиной брюшко. Линия соприкосновения надкрылий называется швом. У жуков с редуцированными или отсутствующими задними крыльями надкрылья могут срастаться. Иногда надкрылья, наоборот, не соприкасаются по шву (у некоторых веероносцев, нарывников, узкокрылок, сверлил и др.). У жуков из нескольких родов короедов на вершине надкрылий имеется вдавление — т. н. «тачка», окружённая по краям зубцами и используемая для выбрасывания из ходов, выгрызаемых в древесине, буровой муки.
Скульптура надкрылий может быть «полированной гладкой», нести на себе разнообразные выросты, ямки, шипы. Часто на надкрыльях имеются продольные бороздки или ряды углублённых точек, отделённые друг от друга промежутками.
Самец Macrodontia cervicornis, длиной 15,5 см.
Крылья крепятся на заднегруди между тергитом и плейритом посредством сложной системы склеритов и мембран. Рядом с местом прикрепления крыло опирается на вырост плейрита, который является для него точкой опоры и образует рычаг с коротким осевым и длинным конечным плечами.
У жуков различают три основных типа жилкования крыльев: карабоидный (1—2 поперечные жилки между ветвями медиальной жилки, образующие замкнутую ячейку), стафилиноидный(полное отсутствие поперечных ячеек и недоразвитие основания ветви М1), кантароидный(наиболее распространённый). Сегменты брюшка с нижней стороны называются стернитами, а с верхней — тергитами. Тергиты обычно слабо хитинизованы, перепончатые, почти не окрашены, а выступающие из-под надкрылий (если они укорочены) являются такими же твёрдыми и окрашенными, как стерниты (стафилиниды, некоторые дровосеки). Последний из тергитов называется пигидием, а предпоследний — пронигидием. У некоторых видов самцы за пигидием имеют ещё и постпигидий (у Nitidulidae, Chrysomelidae, Pythidae и др.). Последние сегменты видоизменены, обычно находятся внутри брюшка.
Наружные гениталии самцов в спокойном состоянии находятся в генитальной камере и снаружи обычно не видны. Они выдвигаются из конца брюшка только во время спаривания. Мужской копулятивный орган (эдеагус) подвижно крепится на модифицированных IX и X сегментах брюшка. В типичных случаях он состоит из пениса, двух парамер и базального склерита. Внутри пениса у многих жуков находится эндофаллус, выворачивающийся во время спаривания и вводящий в половые пути самки сперматофор. Наружные гениталии самок образованы последними члениками брюшкаи состоят из вальвифера, представляющего собой полустернит X стернита брюшка.
Пример оптической окраски тела. Золотистая бронзовка (Cetonia aurata).
У жуков различают структурную и пигментную окраску. Структурная окраска связана с некоторыми специфическими особенностями поверхностной структуры кутикулы (микроскопическими рёбрышками, пластинками, чешуйками и т. п.), которые создают эффекты интерференции, дифракции и дисперсии света. Это металлически блестящие оттенки некоторых жуков, в том числе многих тропических видов.Пигментная окраска обусловлена пигментами, которые часто содержатся в экзокутикуле, реже в клетках гиподермы или жирового тела. У многих жуков наблюдается сочетание структурной и пигментной окраски. Наиболее распространёнными пигментами жуков являются меланины, дающие тёмно-коричневую, коричнево-красную или чёрную окраску. А также каротиноиды, обеспечивающие жёлтый, оранжевый, красный окрас; флавоноиды, ответственные за жёлтый, белый, красный и коричневый цвета. Некоторые пигменты (особенно чёрные и бурые) отличаются большой стойкостью, а красные и зелёные неметаллические цвета обычно являются менее стойкими и после гибели жуков часто изменяют свою окраску на жёлтую, рыжую, буро-жёлтую.
Окраска может быть одноцветной, либо состоящей из комбинации нескольких цветов, преимущественно 2—3, реже — большего числа цветов. На общем фоне могут иметься пятна или другой рисунок иного цвета. У одного и того же вида окраска может порой сильно варьировать: например, в ряде случаев металлические тона могут быть представлены всевозможными оттенками от медно-красного до чёрно-синего. Пятна и полосы могут полностью исчезать или расширяться, сливаясь друг с другом.
Половой диморфизм
Половой диморфизм — различия во внешнем виде, окраске и/или форме тела самца и самки, является широко распространённым и порой резко выраженным явлением среди различных видов жесткокрылых. Самцы преимущественно несколько мельче и обладают более узким телом, чем самки. В других случаях, наоборот, самцы крупнее (за счёт сильно развитых мандибул или выростов-рогов на голове и переднеспинке: рогачи (Lucanidae), дупляки(Dynastinae), кравчики (Lethrus), Labidostomis).
Очень часто (у большинства жужелиц и плавунцов, многих чернотелок, листоедов, некоторых хрущей и др.) передние, а порой и средние лапки самца сильно расширены и несут подошву из присасывательных волосков, служащую для удерживания самки во время спаривании. Порой самцы обладают сильно удлинёнными передними ногами (подсемейство Euchirinae, усачAcrocinus longimanus). У других видов самцы характеризуются раздутыми задними бёдрами или искривлёнными, а часто и удлинёнными передними, средними или задними голенями.
Половой диморфизм также может проявляться в длине усиков (усачи), размерах и развитии их булавы (больше у самцов, чем у самок хрущей), в отдельных случаях у самцов больше члеников на усиках, чем у самок.
Менее подвижный образ жизни самок порой обусловливает частое отсутствие у них крыльев (бескрылые самки светляков, ряда хрущей, некоторых дровосеков и др.), тогда как самцы данных видов всегда крылатые. Иногда и надкрылья самок могут быть недоразвиты или совсем отсутствовать (некоторые светляки). В крайне редких случаях (у некоторых короедов), наоборот, самки всегда имеют крылья, тогда как у самцов крылья часто редуцированы у самцов жуков из семейства рогачей и подсемейства дупляков, связано с условиями развития личинки, количеством доступной кормовой базы, а также условиями окружающей среды. Более крупные особи представителей данных групп отличаются и наиболее сильно развитыми выростами и «рогами» на голове и/или переднеспинке самцов. При этом маленькие самцы отличаются, кроме слабого развития вторичных половых признаков, также некоторыми чертами, сближающими их внешне с самками.
Также у ряда жуков, преимущественно с яркой «металлической» окраской (некоторые бронзовки, златки, усачи), могут возникать различные цветовые вариации внутри одного вида, при этом металлические тона их окраски могут быть представлены всевозможными оттенками, варьирующими от зелёных оттенков до медно-красного и чёрно-синего. У жуков-голиафов видов Goliathus orientalis и особенно Goliathus goliatus отмечаются многочисленные формы вариации окраски, которые порой резко отличаются друг от друга, либо являются очень сходными, или образующими ряд переходных форм. Тёмные вариации окраски преобладают у жуков из Центральной и экваториальной Африки, в то время как светлые вариации распространены у жуков из южных и западных районов экваториальной Африки. Изменчивость окраски Goliathus goliatus может быть результатом изменения целого ряда абиогенных факторов (степень инсоляции, влажность и т. п.).
Анатомия
Внутреннее строение жесткокрылых является типичным для всех представителей класса насекомых.Полость тела жуков, как и всех насекомых и членистоногих в целом, представлена смешанной полостью тела, называемой миксоцелем. Она разделена двумя продольными горизонтальными перепонками (диафрагмами) на три отдела (синусы). Верхняя диафрагма отделяет верхний, или перикардиальный синус, в котором расположен спинной кровеносный сосуд. Нижняя диафрагма отделяет нижний, или перинейральный синус, где содержится брюшная нервная цепочка. Средний синус лежит между диафрагмами; он называется висцеральным; в нём содержатся пищеварительная, выделительная и половая системы, а также большая часть жирового тела. Полость тела заполнена гемолимфой.
Общий план анатомического строения жесткокрылых
Центральная нервная система жуков, как и других насекомых, состоит из парного надглоточного ганглия, или головного мозга, окологлоточных коннектив и брюшной нервной цепочки. Первый ганглий цепочки (подглоточный) находится, как и надглоточный, в голове, остальные располагаются в туловище. Степень централизации брюшной нервной цепочки варьирует в широких пределах. Так, у краснокрылаDictyopterus три грудных и восемь брюшных ганглиев; у жука-скакунаCicindella — 3 грудных и 6 брюшных, у божьей коровкиCoccinella septempunctata — 3 грудных и 2 брюшных, у Coccinella quinquepunctata — 3 грудных и 1 брюшной, у долгоносиков (Curculionidae) — 2 грудных и 2 брюшных, у вертячкиGyrinus — 2 грудных и 1 брюшной, а у скарабеидыRhizotrogus — 1 грудной и 0 брюшных (все ганглии брюшной цепочки сливаются в один, расположенный в грудных сегментах). У жуков хорошо развита вегетативная нервная система, состоящая из трёх отделов: стомато-гастрального, вентрального или брюшного и каудального.
Пищеварительная система жуков состоит из трёх отделов: передней, средней и задней кишки. Стенки всех отделов кишечника образованы однослойным эпителием, который снаружи покрыт продольными и кольцевыми мышечными волокнами. Их сокращение обеспечивает движение пищи в кишечнике. У жуков имеются мандибулярные, максиллярные и лабиальные (нижнегубные) железы. Глотка и пищевод обеспечивают проглатывание пищи и её прохождение в зоб, являющийся местом накопления пищи и начального её переваривания под действием ферментовслюны и пищеварительного сока из средней кишки. Задняя кишка не участвует в пищеварении, а её функции связаны с формированием экскрементов, водным обменом, выделением и осморегуляцией.
Альпийский усач(Rosalia alpina).
Кровеносная система крайне редуцирована. Представлена спинным сосудом, расположенным в перикардиальном синусе и подвешенным с помощью соединительнотканных тяжей к дорсальной стенке тела. Задняя его часть представлена сердцем, состоящим из ряда последовательных камер, а передняя представлена аортой.
Diaprepes abbreviatus.
Дыхательная система жуков представлена трахеями, которые открываются наружу несколькими парами дыхалец — стигм. Две пары стигм расположены соответственно на средне- и заднегруди, и первых пяти сегментах брюшка.
Выделительная система представлена мальпигиевыми сосудами, уратными клетками жирового тела, перикардиальными клетками.
Половая система самки состоит из пары яичников, пары яйцеводов, непарного яйцевода, придаточных половых желез, семяприёмника. Половая система самца состоит из пары семенников, пары семяпроводов, семяпроводящего канала, придаточных половых желез и копулятивного органа (эдеагуса).
Органы чувств
Жуки имеют хорошо развитые органы чувств: механорецепторы (воспринимающие прикосновение, вибрацию и звуковые волны); терморецепторы; глаза. Глаза у жуков сложные (фасеточные), в состав которых входит большое количество, иногда несколько тысяч оматидиев, плотно прилегающих друг к другу. Каждый оматидий воспринимает только одну точку предмета находящегося перед ним, в результате чего, фасеточный глаз даёт мозаичное изображение, состоящее из множества отдельных точек. Также имеются проприорецепторы, которые сигнализируют нервной системе о положении, деформации и перемещении отдельных участков тела.
Звуковые колебания жуками воспринимаются при помощи Джонстоновых органов, которые состоят из модифицированных хордотональных сенсилл.
Тимпанальные органы слуха достоверно описаны у представителей двух семейств: жуков-скакунов рода Cicindela (на дорсальной поверхности первого абдоминального сегмента) и у представителей двух триб подсемейства Dynastinae (под щитом переднеспинки).
Морфология преимагиальных стадий
Яйцо
Самка усача из рода Megopis с отложенными ею яйцами.
Яйца жуков обычно овальной, круглой или продолговатой формы. Преимущественно светлоокрашенные (белого, желтоватого, серовато-жёлтого, серого, зеленоватого или светло-зелёного цвета, реже коричневато-буроватые), полупрозрачные. Их оболочка обычно тонкая либо кожистая, без чёткой наружной скульптуры, в редких случаях, у хищных форм, самки откладывают яйца в гнёзда других насекомых (например, представители рода Trichodes откладывают яйца в гнёзда одиночных пчёл и ос, кубышки саранчовых).
Личинка
Личинка жука-усача
Личинка жука-оленя
Личинки жуков весьма разнообразны, однако обладают общими чертами строения: характеризуются развитой, сильно склеротизированной головой с грызущим ротовым аппаратом, преимущественно удлинённым мясистым телом с мягкими или склеротизированными покровами.
Камподеовидные личинки характеризуются 3 парами длинных грудных ног, хорошо заметными усиками, более или менее длинным и довольно узким, очень подвижным телом, часто снабжённым 2 хвостовыми нитями и плотными хитиновыми пластинками на грудных и частично брюшных тергитах (жужелицы, Dytiscidae, Staphylinidae, Silphidae).
Эруковидные личинки характеризуются червеобразным, мясистым телом, короткими ногами или их отсутствием, короткими, едва заметными усиками, мягкими покровами тела, с спинными и брюшными двигательными мозолями на грудных и брюшных сегментах. Обычно малоподвижные, обладают телом, способным растягиваться и сокращаться в продольном направлении (пластинчатоусые, златки, тенелюбы, дровосеки, долгоносики, короеды и другие, населяющие древесину или иные полости).
Личинки типа «проволочные черви, или проволочники» характеризуются длинным, цилиндрическим или слегка уплощённым, хитинизированным, довольно твёрдым телом с короткими сильными ногами, их концевые сегменты могут быть снабжены склеротизированными пластинками и концевыми придатками (церками и урогомфами). Их тело окрашено в жёлтые, бурые, реже почти чёрные цвета (щелкуны, чернотелки и др.). Личинки данного типа слабо или, наоборот, очень подвижны (хищные формы). К этому типу принадлежит большая группа хищных личинок из разных семейств жуков, которые обитают под корой и в древесине.
Личинки водных видов жуков принято разделять на 2 типа в зависимости от их образа жизни. Одни из них являются хищными (Dytiscidae, Hydrophilidae), характеризуются большой головой, острыми серповидными челюстями, довольно длинными ногами, порой покрытыми густыми волосками, с помощью которых быстро плавают. Они дышат атмосферным воздухом, для чего вынуждены периодически подниматься к поверхности воды. У других, в основном нехищных форм (Gyrinidae, Haliplidae и многие водолюбы), на теле имеются трахейные жабры (своеобразные выросты), используемые для дыхания под водой. Личинки данного типа гораздо менее подвижны, но среди них также встречаются хищные формы.
Существуют также и другие типы личинок: например, сильно волосатые личинки кожеедов, часто с кисточками длинных волосков на конце брюшка, или личинки, строение которых несколько отличается от основных типов (Cicindelinae, Lymexylidae и некоторые другие).
Куколка
Куколка западного майского хруща(Melolontha melolontha).
Куколка белая, свободная. Окукливание происходит преимущественно в почве, либо в лесной подстилке, даже если развитие личинки происходило в прочих местах: в древесине деревьев или под корой, внутри стеблей травянистых растений, в «сигарах» или пакетах, свёрнутых из листьев, и т. п. Личинки большинства водных видов также окукливаются в почве по берегам водоёмов. Однако многие личинки окукливаются в местах своего развития: в древесине деревьев (усачи, златки, короеды и др.), на листьях кормовых растений в минах (долгоносикиRhynchaenus), в пакетах из листьев (некоторые трубковёрты), либо открыто, непосредственно на листьях (божьи коровки, некоторые листоеды), внутри зерна (зерновки), в гнёздах перепончатокрылых (многие Cleridae).
Во время фазы куколки происходят интенсивные процессы внутренней перестройки: гистолиз и гистогенез. Органы взрослого насекомого формируются из особых зачатков (имагинальных дисков). Это небольшие скопления недифференцированных клеток, расположенные в определённых местах тела личинки. Метаморфозы регулирует нейроэндокринный комплекс органов. Жуки относятся к насекомым с полным превращением. Это означает, что из яйца появляется личинка, не похожая на взрослого жука, которая в конце своего роста превращается сперва в неподвижную куколку, а затем в имаго (взрослое насекомое). Таким образом, преобладающее большинство видов жуков проходят в своём развитии 4 фазы: яйцо, личинка, куколка и имаго. Примером могут служить самки рода Platerodrilus (семейство краснокрылов — Lycidae). При этом в развитии самок исключаются сразу 2 фазы: куколка и имаго. Однако данное явление не исключает нормального развития самцов.
Спаривание у семиточечной божьей коровки(Coccinella septempunctata).
Партеногенез встречается у жуков довольно редко, но встречается во многих семействах, чаще всего у некоторых чернотелок, листоедов и особенно долгоносиков. При этом сохраняются все 4 фазы развития у самок, но среди имаго самцы могут полностью отсутствовать и жуки-листоеды (Chrysomelidae; в трибе Chrysomelini из номинативного подсемейства хризомелины). В 1913 году яйцеживорождение было обнаружено у жуков-микромальтусов (Micromalthidae). В дальнейшем в этот список были включены жуки-жужелицы (Carabidae) и чернотелки(Tenebrionidae; в трибах Pedinini и Ulomini из номинативного подсемейства Tenebrioninae). В 2016 году к этому списку добавились жуки-усачи (Cerambycidae: Borneostyrax cristatus).
Своеобразна и сложна биология размножения жука микромальтуса (Micromalthus debilis), у которого известны три личиночных возраста. Личинки первого возраста очень подвижны, обладают длинными ногами и крупной головой, но не питаются. После линьки они превращаются в безногих личинок второго возраста, основной функцией которых является питание. Они, в свою очередь, превращаются в личинок третьего возраста, которые не питаются, но способны к размножению и рождают множество личинок первого возраста. Известны у данного вида и имаго, развивающиеся из личинок второго возраста, однако данный процесс изучен не полностью. У микромальтуса имеет место единственный среди насекомых случай сочетания гиперметаморфоза с размножением личинок — педогенезом.
Длительность стадии личинки и имаго у различных видов жуков неодинакова. Чаще (у большинства жужелиц, стафилинов, плавунцов, листоедов, некоторых долгоносиков, короедов и многих других представителей различных семейств) личинки заканчивают своё развитие за нескольких недель, а имаго могут жить значительно дольше, от нескольких месяцев до нескольких лет, повторно откладывая яйца и давая новые поколения жуков. В других группах жуков развитие личинок продолжается гораздо дольше, чем живут имаго (у ряда пластинчатоусых, щелкунов, рогачей, златок, некоторых усачей и др). Закончив откладывание яиц, данные жуки погибают. Иногда (у некоторых видов чернотелок) личинки и имаго могут жить одинаково долго, порой по нескольку лет. Например, продолжительность жизни имаго чернотелки Polposipus herculeanus с Сейшельских островов может составлять до 8 лет. Имеет место также различная продолжительность жизни самок и самцов. У одних видов самцы появляются раньше самок и после спаривания быстро погибают, а самки продолжают жить, пока не отложат все яйца, созревающие у них порциями.
Забота о потомстве
Жуки характеризуются богатым набором проявлений инстинкта заботы о потомстве. Это обнаруживается, прежде всего, в заготовке запасов пищи для будущих личинок, либо в уходе за отложенными яйцами (или даже за личинками).
Самое примитивное проявление заботы о потомстве заключается в обеспечении безопасности откладываемых яиц. Самым простым и распространённым является откладывание яиц в естественные убежища: трещины почвы или древесной коры, зарывание их в землю и т. п. Самки многих видов усачей выгрызают на коре кормовых деревьев специальные насечки и укладывают в них яйца. Ряд долгоносиков, например долгоносики-плодожилы (Balaninus), просверливают отверстия в плодах разных деревьев и откладывают в них яйца. Личинка при этом развивается внутри плода и выедает его мягкое ядро.
Более сложным способом является изготовление для яиц специальных чехольчиков. Листоеды из рода Phyllodecta изготавливают защитную капсулу для яиц из собственных экскрементов, рода Galeruca склеивают специально выделяемым секретом яйца в защищённый «пакет», тропические щитоноски рода Aspidomorpha сооружают настоящие оотеки с несколькими ячейками. Калиновый листоед (Galerucella viburni) выгрызает на ветках своеобразное гнездо, откладывая туда несколько яиц и закрывая его крышкой из волокон древесины и экскрементов, скреплённых вместе выделяемым самкой секретом. Водные жуки, например водолюбы, обладают специальными паутинными железами. Секретом, выделяемым из этих желёз, они делают капсулы для своих яиц.
Ринхиты (Rhynchites) и близкие к ним роды откладывают яйца в ямки, просверлённые в различных сочных частях растений (молодых побегах, бутонах). Ещё одним способом защиты будущего потомства является изготовление из листьев т. н. «сигар» (или кульков-фунтиков) трубковёртами. Самки трубковёртов откладывают яйца в ткани листа, а затем делают на листьях хитроумные, математически точно рассчитанные надрезы, позволяющие свернуть из него плотную трубку. Затем самка обычно перегрызает главную жилку листа, после чего он увядает.
Бочковидно свёрнутый лист трубковёртом Apoderus erythrogaster.
Заготовка корма для личинок достигает наибольшей сложности у навозников и включает в себя как элементарное рытьё норок под кучами помёта, так и транспортировку его (после скатывания в шары) на большие расстояния от кучи в сложную систему подземных камер и ходов. Некоторые навозники-афодии, как, например, Aphodius porcus, самостоятельно не готовят пищу для своих личинок, а пользуются заготовленной другими видами: отыскивая туннели навозников Землерой обыкновенный, они откладывают свои яйца на подготовленные ими навозные лепёшки. Личинки афодия созревают раньше, выедая навоз и практически не оставляя пищи медленнее развивающимся личинкам вида-хозяина. Навозник Coproecus hemiphaericus из Австралии, находя высохшие экскременты животных, закапывает их так глубоко, что добирается до водоносных слоёв, где, отсыревая, они размягчаются и становятся пригодными для питания будущих личинок.
Жуки-кравчики (Lethrinae) заготавливают для своих личинок в подземных норках измельчённые травянистые растения — своеобразный силос. Мертвоеды (Silphidae), в частности жуки-могильщики, обеспечивают своих личинок пищей путём зарывания в землю трупов позвоночных животных. Вокруг мёртвого тела устраиваются подземные камеры, в которые откладываются яйца. После выхода личинок самка непрерывно кормит их, отрыгивая каждой личинке капли полупереваренной питательной смеси.
Некоторые жуки не сооружают убежища, а прикрывают своё потомство собственным телом. Так, самки водолюбов Helochares носят яйца на нижней стороне брюшка. А южноамериканские щитоноски из рода Omaspides обладают расширенными боковыми краями надкрылий, под которыми укрываются до 20 молодых личинок.
Представители семейства пассалидов (Passalidae) отличаются высоко развитым инстинктом заботы о потомстве. Обитая в гнилой древесине, они часто встречаются в ней целыми скоплениями, образуя социальные группы. Самцы и самки живя парами, совместно выкармливают своё потомство пережёванной древесиной, смоченной слюной и прошедшей ферментацию с участием особых грибков. Эти жуки не только выкармливают личинок, но охраняют куколок и недавно вышедших из них имаго.
Гинандроморфизм
Во время развития жесткокрылых возможны генетические изменения, приводящие к появлению гинандроморфныхжуков — полусамцов-полусамок, у которых одна сторона тела полностью мужская, а другая — женская (т. н. билатеральные гинандроморфы).
Особенности физиологии
Питание
Жужелица золотистая (Carabus auratus), поедающая дождевого червя.
Mylabris pustulata, питающаяся на цветке Ipomoea carnea.
Среди жесткокрылых имеются представители большинства основных типов питания, которые известны в пределах класса насекомых.
Характер питания личинок и имаго большинства групп жуков очень сходен, но у других питание этих фаз совершенно различно. Например, личинки бронзовок живут в почве, перегное, разлагающихся растительных останках, а жуки питаются на цветах или вытекающим соком деревьев. Жуки-усачив личиночной фазе питаются, преимущественно в древесине или под корой деревьев, реже — в стеблях травянистых растений, а имаго многих видов встречаются на цветах и питаются пыльцой. В некоторых случаях личинки являются хищниками, тогда как имаго питаются растительными веществами.
Передвижение
См. также: Полёт насекомых
Жуки, обитающие на земле, стволах деревьев, либо открыто на растениях, преимущественно передвигаются, ползая с разной скоростью, но некоторые из них (многие жужелицы, стафилиниды, златки, щелкуны, кожееды, грибоеды, пестряки и некоторые усачи) могут быстро бегать. Жуки, обитающие на песчаных почвах (некоторые крупные жужелицы, скакуны и чернотелки), а также лазающие по деревьям (многие усачи) обладают более-менее длинными, а в отдельных случаях изогнутыми ногами), горбатки, Rhynchaenus, которые обладают сильно утолщёнными задними бёдрами. Прыжки ими используются не только в качестве способа передвижения, но и при спасении от хищников. Способность подскакивать имеется только у щелкунов, обладающих особой анатомической структурой на передне- и среднегруди. Подскок у них сопровождается характерным щелчком (порой достаточно громким) и используется для перевёртывания их тела на брюшную сторону, в случаях, когда жук оказывается лежащим на спинке, например, после падения на землю. Обладая короткими ногами, перевернуться иным способом щелкуны не могут.
Изменение направления движения в полёте сопровождается поворотом продольной оси тела. Скорость полёта может быть как низкой, так и высокой. Своеобразие полёта жуков заключается в низкой маневренности и скорости, хотя последний показатель возрастает у крупных видов.
Некоторые жуки, как то бронзовки и Gymnopleurus, могут летать не приподнимая надкрылий, расправляя крылья через специальные выемки по бокам надкрылий. Отдельные представители жесткокрылых вообще не способны летать, так как у них крылья редуцированы или совсем отсутствуют.
Особенности поведения
Коммуникация
Звуки
Мебельный точильщик(Anobium punctatum) — виновник возникновения «часов смерти».
Способность издавать звуки довольно широко распространена среди жуков и встречается у представителей примерно 20 семейств. Акустическая коммуникация является одним из важнейших средств общения у особей одного вида. При помощи звуков обеспечивается встреча самцов и самок, поддерживаются внутрипопуляционные и внутрисемейные отношения, достигается репродуктивная изоляция у близких видов. При контактах с другими видами звуковые сигналы преимущественно выполняют более узкие функции, как то отпугивания или угрозы. Большинство жуков, издающих звуки, делает это при помощи стридуляционного аппарата. Он наиболее часто встречаются у усачей, у которых звук возникает при движениях переднегруди относительно среднегруди, благодаря скольжению заднего края по стридуляционной площадке. Если держать усача за брюшко, то можно легко заметить, как он издаёт скрипучие звуки, двигая вверх-вниз передней частью тела. У ряда капюшонников на боках переднегруди находятся ряды мелких бугорков, а звуки издаются при проведении по этим бугоркам вершинами передних бёдер.
Представители некоторых семейств издают звуки, ударяя головой или концом своего брюшка по субстрату (последний способ характерен для чернотелок). «Часы смерти» — именно так у многих народов называют «тикающие» звуки, издаваемые некоторыми мебельными и домовыми точильщиками (Anobiidae), которые селятся в изделиях из древесины. Эти виды точильщиков издают данные звуки, похожие на звук тиканья часов, ритмично ударяя головой о стенки своих ходов в древесине. Эти звуки являются способом привлечения самок.
Свечение
См. также: Светляки и Биолюминесценция
Самка обыкновенного светляка.
Огненосный щелкунвида Pyrophorus noctilucus. Светящиеся органы находятся на верхней стороне переднеспинки.
Биолюминесцентное свечение характерно для светляков, некоторых тропических видов щелкунов, а также самок и личинок жуков семейства Фенгодиды. При этом количество, форма и расположение световых органов у различных видов варьируют. Так, у некоторых тропических видов мелкие световые органы находятся на дорсальной стороне каждого стернита брюшка. У щелкунов рода огненосных щелкунов(Pyrophorus) два небольших световых органа находятся на верхней стороне переднеспинки, также крупный светящийся орган находится на первом стерните брюшка. У большинства видов имеется только один крупный светящийся орган на вентральной стороне двух последних брюшных стернитов. В основе свечения лежит реакция окислениялюциферина при участии специфического ферменталюциферазы, а также АТФ и ионовмагния.
У светляков встречаются сигналы, связанные с половым поведением(поисковые и призывные сигналы у самцов и самок), защитные и территориальные сигналы и даже световая мимикрия. Некоторые виды, например, обыкновенный светляк (Lampyris noctiluca), обладают только призывным сигналом. У преобладающего большинства видов рода Photinus и Photuris отсутствуют различия между поисковыми и призывными сигналами у самцов. В то же время только у самок рода Photuris описано явление световой мимикрии, когда самки испускают световые сигналы готовности к спариванию, характерные для видов рода Photinus, которые обитают на одной с ними территории. Самцы Photinus, привлечённые данными сигналами, «попадают в ловушку» и служат пищей для хищных самок рода Photuris.
У светляков выделяют несколько типов световой коммуникации. Особи одного пола (преимущественно не летающие самки) испускают видоспецифичные сигналы, привлекающие самцов (род Lampyris, Pyrophorus и др.), наличие собственных световых сигналов у летающих особей при этом необязательно. В другом случае, летающие особи одного пола (преимущественно самцы) производят видоспецифичные световые сигналы, в ответ на которые особи другого пола испускают световые «ответы» (подсемейство Lampyrinae). Существуют также виды с промежуточными вариантами описанного выше поведения.
Самки южноамериканских светляков из рода Phrixcthrix способны излучать свет зелёного и красного цвета, причём делая это поочерёдно либо одновременно.
Феромоны
Феромоны используются жуками для самых разнообразных целей. Самыми важными являются половые феромоны, облегчающие встречу самцов и самок. Обычно половые феромоны выделяются самками, но также отмечены случаи выделения их и самцами. Также жуки выделяют агрегационные феромоны, помогающие особям одного вида образовать скопление, необходимое для питания или зимовки.
Сезонная и суточная активность
Самец Megasoma elephasиз Южной Америки. Самцы этого вида могут достигать 12 см в длину.
Время лёта и его продолжительность весьма разнообразны у различных групп жуков и ограничены тёплым временем года в умеренных широтах. Наиболее ранними формами на юге средней полосы России являются преимущественно весенние виды. Наибольшее число видов появляется в средней полосе в июне — июле, в южных областях — в мае — июне. Также в средней полосе имеется несколько видов, лёт которых приходится на конец лета — начало осени. Таким образом, в средней полосе на протяжении вегетационного периода растений происходит постепенная смена фаунистического состава жесткокрылых, при этом некоторые виды живут в течение практически всего тёплого сезона — с весны до осени. У одних видов более активными и склонными к перелётам являются самцы, у других — самки.
Скопления
Божьи коровки могут образовывать массовые скопления в местах зимовок. Причины зимних скоплений и предшествующих им миграций, возможно, связаны с историческим становлением данного семейства, ведь скопления характерны именно для стран с холодной зимой, которые заселялись теплолюбивыми видами, изменившими свой тип питания и образ жизни.
Некоторые жуки также совершают групповые перелёты. Например, плавунцы, водолюбы иногда совершают перелёты довольно большими стаями при переселении в новые водоёмы. Также у скарабеев между жуками могут возникать драки за обладание готовым скатанным шариком навоза.
Распространение и места обитания
Жуки широко распространены по всему земному шару, в шести зоогеографических областях, кроме Антарктиды, ледниковой зоны Арктики и наиболее высоких горных вершин. Наиболее богато отряд представлен в тропических регионах.
В пределах области распространения жуки могут встречаться практически повсюду. Многие из них обитают в верхних слоях почвы, их личинки и куколки проводят в них свою жизнь, а имаго обычно на короткое время выходят на поверхность (исключением являются некоторые мелкие жужелицы, стафилины, долгоносики и др.). Не менее многочисленными являются обитатели растений. Одни жуки обитают под корой или в древесине, другие — на листьях(изредка даже внутри их тканей), в цветах и плодах, третьи — в корнях. На растениях также охотятся многие хищные жесткокрылые (божьи коровки, ряд жужелиц). Представители некоторых семейств селятся на древесных и наземных грибах, питаясь ими (мицетофаги), либо охотясь на других животных, обитающих здесь же. Множество жуков являются обитателями навоза или селятся на падали — одни из них питаются разлагающимися веществами, другие же хищничают, в частности, охотятся на личинок мух.
В пресных водоёмах также обитают многие жесткокрылые. Многие из них являются представителями специфических водных семейств (плавунцы, вертячки, водолюбы и др.), другие являются специализированными представителями семейств, населяющих главным образом сушу. Жуки встречаются в пресных водоёмах любых типов (включая подземные), однако преобладающее большинство из них предпочитают небольшие, неглубокие, слабо проточные водоёмы с обильной растительностью. В некоторых семействах жуков практически все виды в любой стадии развития обитают в воде, а в других семействах в воде могут обитать только некоторые виды, и часто лишь в одной фазе своего жизненного цикла.
ЧернотелкаOnymacris unguicularis в пустыне Намиб использует капли воды, конденсирующейся на её собственном теле. Для этого она подставляет голову и надкрылья ветру в период, когда пелена тумана окутывает пустыню.
Некоторые плавунцы и вертячки встречаются также в солоноватой воде. Однако в морской воде нормальной солёности жесткокрылые не живут. Среди жуков также имеются специфические обитатели берегов пресных или солёных водоёмов. Среди последних существуют виды, встречающиеся исключительно на сильно засолённых почвах (галобионты) или предпочитающие её (галофилы). А некоторые, даже могут погружаться в солёную воду. Например, вид Cicindis horni — плавающая хищная жужелица, которая обитает на побережьях солёных озёр в Аргентине. При этом она не только может плавать на поверхности воды, но и погружается в глубь в поисках добычи (мелких планктонных жаброногих рачков).
Солончаковые биотопы и берега осолонённых водоёмов населены характерной и своеобразной фауной жуков, связанных в своём развитии с осолонёнными почвами или с солончаковой растительностью (мелкие жужелицы, включая род скариты, скакуны, эндемичные златки, усачи, долгоносики). Характерными пустынными обитателями являются чернотелки и некоторые жужелицы.
Особый интерес представляет жук Zaitzevia thermae, являющийся эндемиком, обитающим в термальном источнике штата Монтана (США). Жуки длиной тела всего 2 мм и их личинки живут в необычно тёплой воде с температурой 29 °C.
Большую и разнообразную группу составляют жуки, постоянно живущие в муравейниках, называемые мирмекофилами. Также обширную биологическую группу составляют жесткокрылые-синантропы (спутники человека), способные поселяться в жилище человека, хозяйственных постройках, продовольственных складах, зернохранилищах и т. д. (кожееды, некоторые виды пестряков, притворяшек, плоскотелок, чернотелок, зерновок и др.).
Симбионты и комменсалы
Пример комменсализма. Клещи на теле могильщика погребального(Nicrophorus vespillo).
Примером комменсализма, с выгодой извлекаемой жуками, могут служить некоторые виды кожеедов, связанные с пауками, в гнёздах которых они питаются сухими остатками пойманных ими насекомых.
Частным случаем комменсализма у жуков является форезия — перенос на насекомом-хозяине других организмов. У жуков примером этого явления могут служить «путешествующие» на мертвоедах, жуках-могильщиках, навозниках, карапузиках мелкие клещики из рода Poecilochirus и семейств Acaridae, Macrochelidae, Parasitidae, Uropodidae и других. А у южноамериканского усачаAcrocinus longimanus имеются симбиотическиевзаимоотношения с ложноскорпионами рода Cordylochernes, живущими под надкрыльямижуков, и питающимися клещами-паразитами.
Среди жуков существует целый ряд мирмекофилов, поддерживающих тесные связи с муравьями. Они питаются различными отбросами муравьёв или гниющим строительным материалом гнезда, но многие являются «нахлебниками». У многих из них выработались специальные структуры для сожительства с муравьями. У некоторых на теле имеются специальные железы, выделяющие вещества, которые слизывают муравьи. Например, у пауссид они находятся на усиках, а у жуков-ощупников по бокам тела. Стафилины выпрашивают у муравьёв-хозяев корм, прикасаясь к нижней губе, и защищаются в случае нападения, выделяя репелленты. Стафилины, обитающие с бродячими муравьями, имитируют муравьёв формой и окраской своего тела (пример бейтсовской мимикрии).
Также среди жуков существует ряд термитофилов, поддерживающих связи с термитами или обитающих в термитниках. Они имеют как морфологические, так и поведенческие реакции, позволяющие им вступать в тесные симбиотические связи с термитами. Полностью термитофильными являются несколько узкоспециализированных триб и родов алеохарин (Corotocini, Feldini, Pseudoperinthini, Termitopaedini, Termitocharina, Termitocupidina, Termitogastrina, Trichopseniini). Термитофилия отмечена у южноамериканского рода Sedolinus из трибы Staphylinini, у личинок жужелиц Orthogonius и Helluodes и некоторых других жуков. А Coatonachthodes ovambolandicus — вид мелких термитофильных стафилинов обладает уникальным по форме брюшком, которое сверху похоже по форме на рабочего термита с отростками, напоминающими ноги и имитирующими усики.
Примером комменсализма муравьёв и жуков являются некоторые виды бронзовок, например, бронзовка металлическая.
Комменсалами ряда пилильщиков и орехотворок являются некоторые долгоносики рода Balaninus, которые откладывают свои яйца в их галлы на различных древесных растениях, например: Balaninus pyrrhoceras в галлы орехотворок на дубе, Balaninus brassicae в листовые галлы рода Nematus.
Ряд южноамериканских видов пластинчатоусых жуков из рода Gluphyrocanthon являются эктокомменсалами млекопитающих и живут в шерсти некоторых обезьян. Виды родов Uroxis и Thihillum обнаружены в шерсти ленивцевили у заднего проходацентральноамериканского тапира. В Австралии в аналогичных условиях на кенгуру живут представители рода Macropocopris.
Большинство грибоядных и потребляющих мёртвую древесину жуков имеют кишечных симбионтов, относящихся к дрожжевым или дрожжеподобным грибам из Ascomycota. Ключевым аспектом взаимоотношений жуков и грибовявляется наличие у первых таких особенностей, которые способствуют распространению спор, конидий и частиц мицелия, которые переносятся жуками на поверхности своего тела. Некоторые жуки из подсемейства Scolytinae и Platypodinae разводят в проделанных в древесине ходах «грибные сады»: рассеивают в них споры грибка, который становится пищей для их личинок.
Для многих представителей долгоносиков из рода Gymnopholus (особенно для подрода Symbiopholus) характерен симбиотический рост некоторых растений, водорослей, лишайников, мхов-печёночников и грибов на поверхности кутикулы в верхней части модифицированных надкрылий.
Паразиты и паразитоиды
Паразитизм среди жуков встречается довольно редко. Среди жуков существуют паразитоиды, являющиеся эктопаразитами. Личинки нарывников, некоторых пестряков паразитируют в гнёздах одиночных пчёл и ос, в кубышках саранчовых. Также личинки некоторых жужелиц рода Lebia паразитируют на куколках листоедов или других групп жуков, вероятно питаясь их отмершей кожей, род Leptinus на полёвках, Sliphopsyllus на выхухоли. Также некоторые южноамериканские стафилины являются эктопаразитами грызунов, а их тропическая группа Amblyopini в стадии имаго паразитирует на позвоночных.
Защита от хищников
Образ жизни и жизненные формы жуков являются настолько разнообразными, что у представителей отряда можно встретить почти все известные у насекомых защитные механизмы.
Для многих видов жуков, как средство защиты, характерен танатоз — временная неподвижность, при которой жуки притворяются мёртвыми. При вероятной опасности жуки обычно замирают и падают с растений на подстилку. Данное поведение характерно для многих групп жуков, в том числе долгоносиков, листоедов, пилюльщиков и др.
Переднеспинка и голова самца жука-геркулеса. Боковая проекция.
Ряд видов спасаются от хищников быстрыми передвижениями: бегом (жужелицы), полётом (бронзовки), плаваньем (вертячки). Скакуны используют моментальный взлёт. Рогачи и скариты при опасности используют угрожающие движения и позы: например, самцы жуков-оленей при опасности приподнимают переднюю часть тела вверх, раскрывают мандибулы и широко расправляют в стороны усики.
Некоторые жуки, например, многие виды усачей, могут издавать резкие скрипящие звуки, воспроизводимые путём трения рёбрышка на заднем крае переднегруди о шершавую поверхность среднегруди. Данные скрипящие звуки используются жуками в случае нападения хищников и носят отпугивающий характер.
Многие виды обладают покровительственной окраской тела. Некоторые виды чернотелок (Tenebrionidae), илоносцев (Georyssidae), водолюбов (Hydrophilidae) покрывают себя грязью, глиной, илом или песком.Для жуков также характерен миметизм — одна из форм мимикрии, достигаемая путём сходства с деталями окружающей обстановки или заведомо несъедобными предметами. Например, сходство формы или окраски тела щитоносок (Cassidinae) с галлами на листьях, щелкунов рода Atous и долгоносиков рода Alcides с птичьим помётом, пилюльщиков (Byrrhidae) с высохшим козьим помётом или камешками и т. п. Примером также может служить окраска некоторых долгоносиков из рода Cionus, имитирующих своим видом высохшее насекомое с отверстием, оставленным после выхода из него эндопаразита.
Приспособительная окраска и форма тела
Семиточечная коровка(Coccinella septempunctata) — типичный пример предостерегающей яркой окраски тела.
Апосематизм — предостерегающая окраска и форма тела. Классическим примером является яркая окраска, преимущественно представленная как сочетание красного или жёлтого цветов с чёрным, у жуков, обладающих ядовитой гемолимфой: у божьих коровок(Coccinellidae), нарывников (Meloidae), краснокрылов (Lycidae) и многих других. Примером такого явления также может служить выпячивание, в случае опасности, красных пузырей по бокам тела у малашек (род Malachius).
Синапосематизм — ложная или мюллеровская мимикрия — согласованная, сходная окраска и форма тела у нескольких различных видов, обладающих развитыми прочими средствами защиты от хищников.
Псевдоапосематизм — истинная, или бейтсова мимикрия. При данной форме мимикрии виды, не обладающие защитными механизмами, обладают такой же окраской и формой тела, как один или несколько защищённых видов. Ряд видов жуков-усачей (Cerambycidae) часто подражает жалящим перепончатокрылым. Интересно, что кроме сходства в окраске и форме тела, иногда у них имеется и сходство в поведении: усачи двигаются быстро и порывисто, «ощупывая» субстрат вытянутыми вперёд усиками, подражая своим поведением осам.
Защищающие особенности строения тела
Многие златки (Buprestidae), бронзовки (Cetoniinae) и другие обладают очень твёрдыми и прочными покровами тела, защищающими их в той или иной степени от хищников. Ряд жуков обладает устрашающими и порой весьма небезопасными челюстями: рогачи (Lucanidae), жужелицы (Carabidae), некоторые усачи (Cerambycidae). Некоторые группы характеризуются наличием острых и длинных шипов на переднеспинке и надкрыльях — усачи (Cerambycidae), листоеды (Chrysomelidae: Hispinae), грибовики (Erotylidae).
Нарывник майка обыкновенная, обладающий ядовитой гемолимфой.
Среди жуков довольно часто встречаются виды, обладающие ядовитой гемолимфой. Самыми распространёнными ядовитыми компонентами являются кантаридин и педерин. Наиболее ядовитые (при поедании их хищником) жуки обычно относятся к представителям нарывников (Meloidae), божьих коровок (Coccinellidae), краснокрылов (Lycidae), мягкотелок(Cantharidae), малашек (Melyridae), листоедов (Chrysomelidae), стафилинид (Staphylinidae).
Жук-бомбардир(Brachinus sp.).
Некоторые обладают железами с ядовитыми и пахучими секретами. Самым ярким примером подобного способа защиты являются жуки-бомбардиры (Brachininae). Они обладают железами, выделяющими смесь химических веществ, которые, вступая во взаимодействие друг с другом в специальной камере брюшка, вызывают экзотермическую реакцию и разогрев смеси до 100 °C. Образующаяся смесь веществ выбрасывается наружу через отверстия на кончике брюшка. Представители подсемейства пауссин (Paussinae) обладают менее подвижным брюшком и при необходимости атаковать врага, находящегося спереди, они выпускают горячую жидкость на специальные выступы надкрылий, направляющие её вперёд. Лучше всего эти выступы видны у жуков трибы Ozaenini. Goniotropis nicaraguensis выбрасывает непульсирующую струю со скоростью 2,4 м/с. Более примитивный механизм защиты описан у представителей трибы Metriini — они не формируют струи, как остальные бомбардиры, а выделяют пузырящуюся и брызгающуюся в разные стороны жидкость.
Жужелицы рода Carabus способны также выбрызгивать очень едкую жидкость, которая может вызвать раздражение кожных покровов человека. Медляки рода Blaps при опасности занимают определённую позу и выделяют из специальных желёз жидкость с неприятным запахом. Ядовитый секрет с неприятным запахом выделяется также грудными железами плавунцов (Dytiscidae: Dytiscus).
Особенности биологии, имеющие защитное значение
Ряд видов практикует сожительство с защищёнными животными. Примером может служить мирмекофилия — выгодное для жуков сожительство с муравьями в их гнёздах, где они находят не только защиту, но и пищу (некоторые виды ощупников (Pselaphidae: Clavigerinae), стафилинид (Staphylinidae), карапузиков (Histeridae)). Некоторые виды жуков предпочитают вести скрытный образ жизни, обитая в труднодоступных местах, надёжно защищённых от врагов (короеды (Scolytidae), а также обитающие в почве виды). Другие ведут ночной образ жизни, который действенно предохраняет их от возможных нападений птиц и других дневных хищников, включая муравьёв. Примеры жуков, активных ночью, можно найти среди большинства семейств.
Естественные враги
Жуками могут питаться различные членистоногие — пауки, скорпионы, многоножки, и другие насекомые. Также жуки служат пищей многим видам земноводных, пресмыкающихся. Рацион многих птиц, например, серой вороны, сороки, а также чеглока, лугового луня, сизоворонки, сов и многих других включает жуков. Ряд млекопитающих — насекомоядные, летучие мыши, мелкие хищники и некоторые другие — могут поедать жесткокрылых.
На жуках паразитируют наездники-терзилохины (Aneuclis, Barycnemis, Diaparsis, Probles, Stethantyx и Tersilochus). Наиболее часто в качестве хозяев выступают жуки-долгоносики (Curculionidae). Наездники эфиальты (подсемейство Ephialtinae) из семейства ихневмонид (Ichneumonidae) паразитируют на личинках усачей и златок. Личинки сколийявляются паразитоидами личинок различных жуков: гигантская сколия на личинках жука-носорога, сколия степная на личинках других пластинчатоусых жуков. Найдя личинку, самка сколии парализует её уколом жала в брюшной нервный ганглий, после чего откладывает на неё одно яйцо. Вышедшая из него личинка сколии питается живой, но парализованной личинкой, начиная поедать её с наименее важных жизненных органов.
Роль в экосистемах
Скарабеи со скатанным шариком из навоза
В силу огромного многообразия, большой численности и широкого распространения, роль жесткокрылых в природе исключительно велика. Имаго и личинки видов, населяющих почву и лесную подстилку, принимают активное участие в процессах почвообразования, гумификации мёртвой древесины. Элиминация таких деревьев освобождает место для молодой поросли и способствует восстановлению экосистем.
Многие жуки также выступают опылителями цветковых растений, ведь значительная часть этих насекомых характеризуется развитием антофилии. Имаго подобных видов часто встречаются на цветах, где в отличие от «классических» опылителей (пчёлы, шмели, чешуекрылые, двукрылые и т. п.) они проводят значительно больше времени, и, соответственно, эффективность опыления оказывается выше. Также эти виды являются регуляторами численности тех цветочных растений, которые они опыляют. Это связано с тем, что взрослым насекомым для жизнедеятельности требуется питание пыльцой, при этом жуки часто поедают гинецей и андроцей, уменьшая продукцию семян растений.
Крупные представители подсемейства Scarabaeinae могут быть промежуточными хозяевами ряда гельминтов, в том числе патогенных для домашних животных и порой для человека. Виды, питающиеся различными разлагающимися веществами (стафилины, мертвоеды, карапузики и др.) выполняют санитарную роль и способствуют утилизации животных и растительных остатков, по другим — к пермскому периоду (299 млн лет назад).
На сегодняшний день признаётся 166 семейств жесткокрылых, живущих в настоящее время. Ещё 67 семейств известны из отложений палеозоя и мезозоя, но только 19 из них вымерли до кайнозоя (в том числе все палеозойские семейства). Устойчивость многих групп жуков может объясняться их происхождением как подкорных и скважных обитателей ксероморфной флоры голосеменных на рубеже карбона и перми, а также сохранением связи с исходными местами обитания на протяжении длительного периода времени.
Считается, что исходной группой, из которой в дальнейшем сформировался отряд Жесткокрылых, было семейство чекардоколеиды (Tshekardocoleidae), которых относят к подотряду Protocoleoptera. Представители подотряда возникли в каменноугольном периоде. К началу пермского периода от них отделилась эволюционная ветвь, которых выделяют в надсемейство Permocupedoidea. Пермокупедоидеи просуществовали до начала мелового периода (120—145 млн лет назад) и вымерли. Однако ещё в нижнем триасовом периоде — 240—250 млн лет назад, от этой группы отделилась эволюционно очень успешная группа архостемат (Archostemata), которые существуют и сейчас. Архостематы образуют отдельный подотряд в отряде жесткокрылых и являются самыми древними из ныне живущих представителями этого отряда. Для архостемат характерно развитие личинок в древесине, которая служит для них источником пищи, а поскольку условия среды в древесине в ходе эволюции изменялись мало, жуки этого подотряда не испытывали воздействия резких изменений климата и не вымерли. Ранним триасом датируются также и первые находки повреждений древесины насекомыми — в окаменевших стволах голосеменных видны ходы личинок. Пермокупедоидеи включали семейство адемосинид (Ademosynidae), которые вымерли вместе с ними в меловом периоде, однако в среднем триасе это семейство дало начало подотряду всеядных жуков (Polyphaga).
Происхождение и эволюция
Отпечаток златки(Buprestidae) с эоценовых отложений Месселя, Германия
Палеонтология на данный момент не может дать достоверного ответа на вопрос о происхождении жуков, поэтому он остаётся доподлинно неизвестным. Переходных форм между ними и какими-то другими группами насекомых, имеющих полное превращение, пока не обнаружено, хотя существует определённое сходство между древнейшими жуками и насекомыми с неполным превращением. В геологических отложениях каменноугольного и пермского периодов палеозоя встречаются две группы насекомых, очень похожие на древних жуков, — это протелитроптеры и тараканы.
Проведённые в 2007 году исследования ДНК ныне живущих жуков и схемы вероятной эволюции жесткокрылых, свидетельствовали, что они, вероятно, возникли в нижней пермиоколо 299 млн лет назад. Однако в 2009 году ископаемый жук возрастом 318 млн лет был описан из Mazon Creek в США. Находки жуков, которые датируются как наиболее древние, обнаружены в отложениях Пермского периода в Азии и Европе, например в красных сланцахНидермошель, вблизи Майнца, Германия. Однако многие учёные сомневаются в правильности определения этих находок в качестве жуков. Научно задокументированы древнейшие находки жуков сакмарского яруса Пермского периода с Босковицкого Грабена, Восточная Чехия. Эти находки являются очень разнообразными и относятся к 8 родам, принадлежащим к семейству чекардоколеиды(Tshekardocoleidae). Их надкрылья характеризуются решетчатой структурой с жилкованием, похожим на таковое у древних мегалоптер, с которыми, возможно, эти жуки имеют общее происхождение. Их крылья также были неспособны складываться на спине и лежали вдоль брюшка, а надкрылья были значительно длиннее брюшка. Другие признаки, как например, подвижная переднегрудь, слитные и скрытые стерниты заднегруди, погружённые в грудь тазики задних ног, склеротизированные базальные членики брюшка и т. п. не отличались от современных жуков.
Находки жуков с кунгурского яруса Пермского периода на Урале, возле деревни Чекарды в Пермский край, Россия, принадлежащих к чекардоколеидам, свидетельствуют о том, что структура надкрылий значительно изменяется — жилки выпрямлены, с меньшим количеством ячеек. В середине Пермского периода надкрылья жуков структурно не отличаются от современных — жилки расширяются, полностью заполняя пространство ячеек, а последние уменьшаются до полых колонок-колумел. Процесс становления надкрылий происходит двумя путями. Первый — у купедоид жилки преднадкрылий образуют механически совершенную решётчатую структуру, и только после этого начинают разрастаться, вытесняя ячейки, которые приобретают вид штриховых бороздок. Второй — у схизофороидов разрастание жилок происходит без промежуточных стадий специализированного жилкования. Одновременно во всех группах жуков возникают гладкие надкрылья: считается, что это является приспособлением к жизни в водной среде, поскольку гладкие надкрылья вызывают меньшую турбулентность водного потока и обеспечивают эффективное движение в толще воды.
В начале Пермского периода жуки являются чрезвычайно редкими животными, даже в массовых захоронениях насекомых они составляют не более 0,1—0,6 % от всей энтомофауны. А в многочисленных отложениях артинского яруса Пермского периодаСеверной Америки, где найдено много остатков насекомых, жуки вообще отсутствуют, и это в то время, когда Европа и Северная Америка составляли единый континент. Представители семейства Усачи в ископаемом состоянии, известны уже из отложений юрского периода.
Систематика
Отряд Жесткокрылые включает четыре подотряда: Архостемата (Archostemata), Миксофага (Myxophaga), Плотоядные жуки (Adephaga) (или Хищные жуки), и Разноядные жуки (Polyphaga). Подотряды жуков-архостемат и миксофагов являются наименьшими, а самым крупным — Всеядные жуки, которых насчитывается около 300 000 видов. Подотряд Хищные жуки насчитывает около 50 000 видов. Традиционные классификации (или системы) отряда жуков включают около 150 семейств.Согласно последним данным на 2011 год в отряде Жесткокрылые признано 24 надсемейства, 211 семейств, 541 подсемейство, 1663 трибы и 740 подтриб.По числу видов преобладают стафилиниды (Staphylinidae, >56000 видов) и долгоносики (Curculionidae, >51 000 видов), а по количеству родов лидируют усачи (Cerambycidae, >5232 родов) и долгоносики (Curculionidae, >4600 родов).
Жесткокрылые и человек
Использование жуков человеком
Использование в пищу
Личинки жуков потребляются в пищу человеком значительно чаще, чем взрослые особи, их обычно едят сырыми или жареными. В Лаосе, Мьянме, Индии, Таиланде и на Филиппинах крупные личинки и куколки ряда видов пластинчатоусых жуков являются деликатесом в местной кухне. У местных племён Фиджи деликатесом считаются личинки некоторых усачей. Жаренных личинок майских жуков едят во Франции, где из них также варят супы.
Зофериды, украшенные ювелирными изделиями
Многие племена Африки, Южной Америки и Океании, используют засушенных жуков (например златок) или их блестящие ярко окрашенные надкрылья для изготовления различных украшений, преимущественно бус. Также в качестве украшений могут носить живых жуков. Для изготовления «живых брошей» используются некоторые виды жуков из семейства зоферид (Zopheridae), надсемейства Тенебрионоидных, которые водятся в Мексике и на юге США. Их украшают искусственными или настоящими драгоценными камнями, а к надкрыльям прикрепляют тонкие цепочки. В Мексике обычай использовать жуков одновременно и как украшения, и как домашних питомцев существует на протяжении многих веков. В конце XIX векаогненосные щелкуны вошли в моду в Париже в виде вечерних украшений, названных «живые алмазы». Данная мода впервые возникла ещё среди мексиканских женщин, которые украшали себя живыми жуками, которых клали в специальные тюлевые мешочки, прикалываемые к платьям.
Красотел пахучий(Calosoma sycophanta).
В судебно-медицинской экспертизе имеется метод определения давности убийства по составу жуков-некрофагов и их личинок, обитающих на трупе.
Хозяйственное значение
Амброзиевый полосатый листоед (Zygogramma suturalis) был интродуцирован в СССР, ряд стран Европы, Китай и Австралию из Канады и США для борьбы со злостными сорняками — амброзиями (Ambrosia artemisiifolia, Ambrosia psilostachya). Для борьбы с рядом вредителей лесных культур эффективными являются божьи коровки, например, удивительная коровка (Aiolocaria hexaspilota) используется в борьбе с тополёвым листоедом (Chrysomela populi). Личинки других божьих коровок истребляют тлей, кокцид, листоблошек. Красотел пахучий используется в качестве биологического метода борьбы с гусеницаминепарного шелкопряда.
Вредители
Личиночные ходы и имаго усача Anoplophora glabripennis — вредителя древесины, распространившегося из Китая по всему миру.
Личинки колорадского жука наносят большой урон посевам картофеля.
Ходы в древесине одного из видов короедов.
Отрицательное значение жуков также заметно. Личинки и жуки ряда видов пластинчатоусых являются вредителями лесных, плодовых и сельскохозяйственных культур. Например, некоторые виды майских жуков являются одними из основных вредителей плодово-ягодных и лесных насаждений в Центральной Европе, лесостепной зоне, на Северо-Востоке Украины. В годы массового размножения эти жуки могут полностью объедать листья деревьев. Некоторые тропические виды из рода Oryctes и других вредят кокосовым пальмам, таро, сахарному тростнику и т. п.
Большую группу вредителей образуют листоеды, наносящие вред посевам и молодым посадкам различных лесных и сельскохозяйственных растений. Особо нужно отметить колорадских жуков и их личинок, питающихся исключительно мякотью листьев растений семейства паслёновых, преимущественно картофеля.
Большое значение имеют жуки как вредители леса. Среди них имеется довольно много листогрызущих видов, которые могут систематически или периодически размножаться в массе. Более разнообразны и многочисленны вредители древесины (жуки-усачи, короеды, златки, жуки-точильщики), среди которых есть опасные вредители, повреждающие здоровые деревьях и вызывающие их ослабление и усыхание, а также технические вредители, снижающие качество заготавливаемой древесины.
Множество видов личинокжуков-щелкунов являются вредителями культурных растений. Некоторые виды прогрызают в клубняхкартофеля отверстия и повреждают молодые стебли, другие вредят винограду, объедая почки и молодые побеги.
Многие виды кожеедов являются опасными вредителями запасов животного и растительного происхождения, шелководства и музейных коллекций. Часто повреждают кожевенное сырьё, меха, перо, шерстяные изделия, мясные продукты, сушёную и копчёную рыбу, музейные экспонаты, чучела животных, зоологические и энтомологические коллекции, гербарии, зерновые продукты. В шелководстве уничтожают грону и сильно повреждают коконы тутового шелкопряда. Хлебный точильщик может питаться даже лекарственными средствами, включая такой яд, как стрихнин.
Личинки крупных плавунцов и сами жуки, а также личинки крупных видов водолюбов, могут, порой, питаться мальками рыб, нанося местами вред рыбному хозяйству.
Жуки и здоровье человека
Шпанская мушка.
Крупные представители подсемейства скарабеинов могут являться промежуточными хозяевами ряда гельминтов, в том числе патогенных для домашних животных и иногда человека.
Гемолимфа представителей некоторых семейств содержит ядовитые вещества, в частности кантаридин. Её попадание в организм человека перорально может вызвать серьёзные отравления и даже летальный исход. Также ядовита гемолимфа жуков рода Paederus, обитающих на берегах водоёмов, и которые случайно могут попасть на рыбу, лежащую на месте вылова. Случайное съедание вместе с рыбой такого жука может стать причиной сильного отравления. В нетрадиционной медицине для лечения целого ряда заболеваний используется чернотелкаUlomoides dermestoides. Однако научных доказательств эффективности подобной терапии нет. Греческие авторы приписывали египтянам представление, что у скарабеев нет самок, а только самцы, рождающиеся из скатываемого «родителем» навозного шара.
В космогоническом мифе семангов навозный жук собирает землю возле ветви дерева рамбутана, которое воздвигла богиня Манои посреди мирового океана. Амбивалентно воспринимался жук в средневековой ирландской культуре. Например, в гимне святому Колуму Килле тот назван «благородным, неописуемым жуком». Жук выступает как вредоносное, ядовитое существо, ассоциируется с чёрным, но также с чем-то сверкающим, переливающимся (ярко-синего или голубого цвета), неоднократно название жука встречается в составе личных имён и прозвищ. В двух легендах повествуется об огромном жуке-паразите, прогрызающем бок человека (от одного страдает святая Ита, от другого — некий король, исцелённый лекарем Айрмнахом). Привлекательные чёрные брови могут сравниваться со «спинкой жука».
Как и многим животным необычного вида, жуку-оленю в прошлом иногда приписывали магическую силу. Так, древние римляне носили засушенные головы этих жуков на шее как ожерелье в качестве амулетов, а также надевали его детям для защиты от болезней. В средневековой Англии, этих жуков боялись крестьяне, которые считали, что они могли принести непогоду и погубить урожай.
«Жук на грецком орехе» является одной из традиционных японских нэцкэ. Сам жук при этом символизирует предвестника счастливых событий. В той же технике Старевич снял в 1912 году короткометражный фильм «Прекрасная Люканида, или Война усачей с рогачами», в котором жуки разыгрывали сцены, пародирующие сюжеты из рыцарских романов. Фильм пользовался успехом у зрителей.
В последние годы сразу в нескольких мультфильмах в качестве главных или второстепенных героев выступали жуки, например навозник-копр, божья коровка и светляки в мультфильме «Приключения Флика» (1998). Жуки также являются персонажами французского анимационного телесериала «Minuscule» (2006): божья коровка показана гиперактивнымсуществом, любящим дразнить других насекомых, особенно мух, и затем быстро удирающей от них, а жук-навозник в нём старается постоянно ухватить шарик навоза побольше. В кинематографе жуки обычно появляются в фильмах ужасов, как наводящие страх существа, в виде нереалистично крупных и свирепых насекомых: в фильмах «Подземная ловушка» (англ. Caved In: Prehistoric Terror; 2006), «Звёздный десант» (англ. Starship Troopers; 1997). Жуки довольно часто присутствуют на картинах-натюрмортах голландских и фламандских художников эпохи барокко — Яна Давидса де Хема, Яна Брейгеля и Яна Брейгеля младшего, Бальтазара ван дер Аста и Амбросия Боссарта старшего, Якоба ван Хальсдонка. Немецкий художник Георг Флегель на многих своих натюрмортах изобразил насекомых, в частности жуков. На картинах другого немецкого художника Ганса Гофмана жуки не только изображены, но также фигурируют в их названиях.
Похожие публикации
Моногамия у животных
Моногамия у животных — отношения между полами, характеризующиеся тем, что самец в течение более или менее продолжительного срока спаривается с одной определённой самкой и обычно принимает участие в заботе… Открыть
Механизмы полового отбора
Половой отбор - процесс, в основе которого лежит конкуренция за полового партнёра между особями одного пола, что влечёт за собой выборочное спаривание и производство потомства. Открыть
Он продал Корею американцам и уничтожил всех недовольных Открыть
Пауки
О пауках и паукообразных. Открыть
Чернобыль и Фукусима - атомные катастрофы простым языком
Благодаря сериалу HBO тема чернобыльской катастрофы снова в трендах. Открыть