Milcząca planeta - ebook

1

KRÓTKA HISTORIA OWADÓW

Zacznijmy od początku. Owady istnieją od bardzo, bardzo dawna. Ich przodkowie – dziwne, opancerzone stworzenia, wyposażone w szkielet zewnętrzny i odnóża podzielone na człony połączone stawami, znane do dziś pod naukową nazwą stawonogów (_Arthropoda_), do których zalicza się także owady – wyewoluowali w zupie pierwotnej pół miliarda lat temu. Z tamtego okresu zachowało się niewiele skamieniałości, niemniej te, które dotrwały do naszych czasów, pochodzące między innymi ze słynnego stanowiska Burgess Shale (łupki z Burgess) w kanadyjskiej części Gór Skalistych, dają nam fascynujący wgląd w świat tych pierwotnych organizmów. Były one niezwykle zróżnicowane pod względem budowy, liczby i kształtu odnóży, oczu oraz innych tajemniczych wypustek, niepodobnych do niczego, co występuje u dzisiejszych zwierząt. Jakby Matka Natura wpadła na genialny pomysł i zaczęła majstrować przy wyglądzie tych stworzeń niczym dziecko budujące model z klocków Meccano, próbując je skręcać na najrozmaitsze sposoby. Na przykład bezkręgowiec o trafnej nazwie _Hallucigenia_ był robakopodobnym stworem, który zdaniem pierwszych badaczy poruszał się na długich igłokształtnych odnóżach, z falującą na grzbiecie szaloną fryzurą złożoną z giętkich czułków; nowsze rekonstrukcje przedstawiają go jednak na odwrót, sugerując, że chodził na wątłych odnóżach, broniąc się przed drapieżnikami za pomocą kolców na grzbiecie. Z kolei _Opabinia_ miała pięcioro oczu na szypułkach i wystającą z głowy pojedynczą „trąbę”, podobną do szczypiec homara. W przedniej części ciała _Leanchoilia_, zbliżonej kształtem do dzisiejszej stonogi, znajdowały się dwie palczaste wypustki z potrójnymi czułkami. Bezkręgowca _Anomalocaris_ opisywano z początku pod trzema różnymi nazwami – jako szczątki zwierzęcia przypominającego krewetkę, skamieniałość meduzy oraz odrębny gatunek strzykwy; obecnie przeważa opinia, że domniemana strzykwa jest w istocie tułowiem zwierzęcia, „meduza” – jego otworem gębowym, „krewetka” zaś – odnóżami chwytnymi. Dorastający do pięćdziesięciu centymetrów _Anomalocaris_ jest największą z opisanych do tej pory skamieniałości z Burgess Shale. Zachowania i cyklu życiowego tych morskich potworków sprzed pół miliarda lat możemy się tylko domyślać. W pierwotnych morzach aż się roiło od tych dziwacznych, cudownych stworzeń i choć wszystkie już wymarły, część z nich mogła zapoczątkować zachowane do dziś linie rozwojowe bezkręgowców wodnych.

Wiemy jednak, że kilka z tych pierwotnych stawonogów podjęło wreszcie próbę wyjścia na ląd, zapewne w ucieczce przed konkurencją i drapieżnikami albo w poszukiwaniu własnej ofiary.

Szkielet zewnętrzny okazał się bardzo przydatny na lądzie. Wiele małych stworzeń morskich, między innymi meduzy oraz ślimaki nagoskrzelne, jest całkowicie uzależnionych od środowiska wodnego. Uwięzione na mieliźnie po cofnięciu się fali, bezradnie dryfują w toni. Tymczasem pierwotne stawonogi dysponowały sztywnym szkieletem, dzięki któremu mogły się same poruszać – co też czyniły, zapuszczając się coraz dalej w głąb lądu. To właśnie one dały początek najskuteczniejszej dynastii stworzeń, jakie kiedykolwiek stąpały po Ziemi. I wciąż można je uznać za grupę, która odniosła największy sukces wśród zwierząt lądowych – jeśli mierzyć go liczbą gatunków lub osobników (nie zaś zdolnością do niszczenia planety).

Mniej więcej 450 milionów lat temu rozmaite linie stawonogów podjęły ryzyko przetrwania na lądzie. Pierwotne pajęczaki wyszły z mórz, dając początek pająkom, skorpionom, kleszczom i roztoczom – stworzeniom z naszego punktu widzenia niezbyt urodziwym, niemniej na swój sposób bardzo udanym. Krocionogi powoli wygramoliły się na ląd i zajęły ocienione, wilgotne siedliska, cichutko żerując na materii organicznej rozkładającej się w glebie, pod zwalonymi kłodami i kamieniami, gdzie żyją sobie spokojnie do dziś. Czasem jednak padały ofiarą szybszych i wyjątkowo drapieżnych krewniaków, podobnie jak one bytujących w glebie i innych ciemnych, wilgotnych miejscach – pareczników. Życia na lądzie próbowały też niektóre skorupiaki (między innymi kraby, homary i krewetki), nigdy jednak nie poczuły się tam jak u siebie w domu. Ta niezwykle zróżnicowana grupa zwierząt wciąż licznie zasiedla oceany, a jej najbardziej udanymi przedstawicielami lądowymi pozostają niepozorne stonogi, stworzonka urocze i pod pewnymi względami bardzo istotne, pozbawione jednak pretensji do globalnej dominacji.

Zwierzęta z łupków w Burgess, żyjące w morzach pół miliarda lat temu. Wśród tych dziwnych stworzeń znalazło się też wiele pierwotnych stawonogów, przodków współczesnych owadów. Gąbki _Vanuxia_ (1), _Choia_ (2) i _Pirania_ (3); ramienionogi _Nisusia_ (4); wieloszczety _Burgessochaeta_ (5); niezmogowce _Ottia_ (6) i _Louisella_ (7); trylobity _Olenoides_ (8); inne stawonogi _Sidneyia_ (9), _Leanchoilia_ (10), _Marella_ (11), _Canadaspis_ (12), _Molaria_ (13), _Burgessia_ (14), _Yohoia_ (15), _Waptia_ (16) i _Aysheaia_ (17); mięczaki _Scenella_ (18); szkarłupnie _Echmatocrinus_ (19); strunowce _Pikaia_ (20); a także _Haplophrentis_ (21), _Opabina_ (22), czułkowce _Dinomischus_ (23), pierwotne pierścienice _Wiwaxia_ (24) oraz _Laggania cambria_, zaliczana dziś do rodzaju _Peytoia_ (25). Za Wikicommons, commons.wikimedia.org, tinyurl.com/y73sf2mh
Pierwsze stawonogi, które odważyły się wyjść na ląd, przodkowie dzisiejszych stonóg i krocionogów, ograniczały się zapewne do eksploracji wilgotnych siedlisk wzdłuż brzegu, w błocie, pod kamieniami lub w kępach mchu. Organizmy wodne przeważnie giną na lądzie wskutek odwodnienia, zwłaszcza te niewielkich rozmiarów, co dotyczy większości stawonogów. Żeby skutecznie eksplorować środowisko lądowe, niezbędna jest wodoodporność. Pająki zyskały tę umiejętność za sprawą woskowatego oskórka, który pozwala im przetrwać nawet w najsuchszych siedliskach; sam widziałem, jak cierpliwie czatują w delikatnych pajęczynach, osnutych na wątłym, bezlistnym krzaku pośrodku Sahary. Prawdziwymi mistrzami w życiu na lądzie okazały się jednak owady. Ich pochodzenie jest wciąż owiane tajemnicą: badacze przyjmują, że wyewoluowały na lądzie około 400 milionów lat temu¹, być może z pierwotnych skorupiaków, być może z krocionogów, bardziej jednak prawdopodobne, że z jeszcze innej grupy stawonogów, która nie przetrwała do naszych czasów i której szczątki nie zachowały się w znanych skamieniałościach.

Jak w takim razie zdefiniować i rozpoznać owada? Otóż owady mają pewne wspólne cechy, które odróżniają je od innych stawonogów. Ich ciało jest podzielone na trzy odcinki: głowę, tułów i odwłok. W przeciwieństwie do innych stawonogów owady mają sześć odnóży wyrastających z tułowia. Podobnie jak u pająków, wykształcił się u nich wodoodporny oskórek, uszczelniony substancjami woskowymi i tłuszczowymi.

W takim rynsztunku owady ruszyły na podbój lądu, ale z pewnością nie zaszłyby tak daleko, gdyby nie jeszcze jeden ogromny skok ewolucyjny, który okazał się kluczem do ich globalnego sukcesu. Któryś z pierwotnych owadów wzbił się pierwszy w przestworza. Część prymitywnych owadów nielotnych przetrwała do dziś – wśród nich stosunkowo najlepiej znane (co nie oznacza, że znane dobrze) rybiki cukrowe. Prawdziwy sukces odniosły jednak owady zdolne do lotu.

O ile nam wiadomo, w toku liczącej około trzech i pół miliarda lat ewolucji życia na Ziemi umiejętność lotu aktywnego wykształciła się u zwierząt tylko cztery razy, a jej pionierami były właśnie owady, które wzniosły się w powietrze mniej więcej 380 milionów lat temu (następne były pterozaury – 228 milionów lat temu, ptaki – około 150 milionów lat temu, oraz nietoperze – około 60 milionów lat temu). Przez 150 milionów lat owady miały niebo tylko dla siebie. Wciąż jeszcze nie wiadomo, jak przebiegała ewolucja owadziego lotu, ale zgodnie z ogólnie przyjętą teorią skrzydła powstały z blaszkowatych skrzelotchawek, czyli narządów oddechowych występujących do dziś u larw owadów wodnych, między innymi jętek. Z początku skrzydła mogły po prostu ułatwiać szybowanie, po czym zyskały zdolność samodzielnego ruchu, dając tym samym początek umiejętności lotu aktywnego.

Umiejętność latania zapewnia ogromne korzyści. W powietrzu można się przemieszczać szybciej niż na lądzie, co pomaga w ucieczce przed drapieżnikami i w dużej mierze ułatwia znalezienie pokarmu i partnera. Umożliwia także migrację: niektóre gatunki owadów, między innymi danaidy wędrowne i rusałki osetniki, przystosowały się w toku ewolucji do pokonywania tysięcy kilometrów w poszukiwaniu cieplejszych zimowisk. W przypadku stonóg i krocionogów migracja raczej nie wchodzi w grę.

Dzięki świeżo odkrytej supermocy owady uskrzydlone przeżyły gwałtowny rozwój w okresie karbonu (od 359 do 299 milionów lat temu). Pojawiło się wiele nowych grup tych zwierząt, między innymi niezbyt lotne modliszki, karaczany i szarańczaki, a także bardziej utalentowani lotnicy, wśród nich jętki i ważki.

Owady pilnie uczyły się latać, ale rośliny też nie spoczęły na laurach. Systematycznie zwiększały wodoodporność liści, a konkurując o dostęp do światła, wyrastały coraz wyżej, tworząc lasy gigantycznych paproci drzewiastych (część z nich, po runięciu w podmokłą ściółkę, przekształciła się z czasem w węgiel). Choć pojawiły się już płazy i pierwsze jaszczurki, wiele wskazuje, że życie lądowe było zdominowane właśnie przez owady. Zawartość tlenu w atmosferze była wyższa niż obecnie, co zapewne przyczyniło się do zwiększenia rozmiarów tych zwierząt. Gdybyśmy mogli cofnąć się w czasie do pierwotnych lasów karbońskich, wypatrzylibyśmy przelatujące między paprociami _Meganeura_ – ogromne, podobne do ważek owady o rozpiętości skrzydeł przekraczającej siedemdziesiąt centymetrów.

Latanie było zapewne najistotniejszą z innowacji wprowadzonych przez owady, ale w ich sześciu rękawach kryło się więcej asów. Po pierwsze, tuż po okresie karbonu, około 280 milionów lat temu, jakiś gatunek owada przeszedł proces całkowitego przeobrażenia, zyskując niezwykłą umiejętność przemiany z młodocianej, robakopodobnej postaci larwy w dorosłego owada o całkiem innym wyglądzie; z gąsienicy w motyla albo z czerwia w muchę.

Przeobrażenie zupełne jest procesem równie magicznym, jak metamorfoza żaby w księcia z bajki, z tą jednak różnicą, że dzieje się naprawdę i toczy nieprzerwanie w każdym zakątku naszej planety. Wyobraź sobie, że jesteś w pełni rozwiniętą gąsienicą. Trawisz ostatni posiłek z liści, po czym oplatasz się jedwabną nicią, żeby przyczepić się mocno do łodygi. Następnie zrzucasz starą skórę, spod której wyłania się gładka brązowa poczwarka. Nie masz już oczu, odnóży ani żadnych otworów ciała, z wyjątkiem niewielkich dziurek zwanych przetchlinkami, które umożliwią ci oddychanie. Jesteś zupełnie bezbronny i taki pozostaniesz przez kilka tygodni, a w niektórych przypadkach nawet miesięcy. Twoje ciało rozpuszcza się wewnątrz lśniącej poczwarki, zaprogramowane na śmierć komórki tkanek i narządów rozkładają się aż do chwili, kiedy wszystko nabierze konsystencji zupy. Przetrwają tylko skupiska komórek embrionalnych, które zaczną się dzielić, kształtując całkiem nowe organy i struktury anatomiczne, i w konsekwencji tworząc zupełnie nowe ciało. Gdy będzie już gotowe, w odpowiedniej chwili rozedrzesz oskórek, pod którym wyrosła kolejna, tym razem już dorosła postać, z wielkimi oczami, długą, zwiniętą ssawką i pięknymi, pokrytymi opalizującą łuską skrzydłami, które musisz napompować, wtłaczając w nie hemolimfę, zanim żyłki stwardnieją.

Wciąż toczą się debaty, w jaki sposób wykształcił się ten zdumiewający proces. Ostatnio pojawiła się dość dziwaczna teoria, że do pierwszego całkowitego przeobrażenia doszło w wyniku niecodziennego, a mimo to udanego skrzyżowania lotnego, motylokształtnego owada z pratchawcem (przypominającym gąsienicę krewnym stawonogów). Bardziej prawdopodobne, że gąsienice powstały wskutek przedwczesnego wyklucia się embrionu owada z jaja. Tak czy inaczej, przeobrażenie zupełne jest zjawiskiem niezwykłym, a owady, które zyskały tę zdolność – muchówki, chrząszcze, motyle i ćmy, osy, mrówki i pszczoły – osiągnęły największy sukces ewolucyjny.

Z pozoru nie wydaje się oczywiste, dlaczego zdolność spektakularnej przemiany z czerwia w muchę jest tak przydatną umiejętnością. Wymaga przecież ogromnego wysiłku: każdy, kto kiedykolwiek hodował motyle, może potwierdzić, że wyłonienie się z poczwarki jest precyzyjnym i niebezpiecznym manewrem, który często się nie udaje, zwłaszcza gdy skrzydła nie rozprostują się jak należy, co dla biednego owada oznacza kalectwo i pewną śmierć. Według jednej z teorii skuteczność tej strategii wynika stąd, że przeobrażenie zupełne pozwala postaciom przejściowym i osobnikom dojrzałym wyspecjalizować się w takich rodzajach aktywności, do jakich zostało zaprojektowane ich ciało². Larwa jest maszyną do jedzenia, w praktyce niczym więcej, jak otworem gębowym połączonym jelitem z otworem odbytowym. Nie musi się szybko poruszać ani przemieszczać na dużą odległość, ponieważ jej matka dopilnowała, żeby złożyć jaja w miejscu, gdzie pożywienia jest pod dostatkiem. Większość larw ma szczątkowe narządy zmysłów, słabo rozwinięty wzrok i jest pozbawiona czułków. Z kolei osobniki dorosłe są przeważnie krótkowieczne i pobierają niewiele pokarmu, może z wyjątkiem nektaru, spijanego dla pobudzenia aktywności³. Ich głównym celem jest znalezienie partnera, kopulacja, a w przypadku samic – złożenie jaj. U niektórych gatunków w grę może wchodzić także migracja. Dorosłe osobniki muszą być mobilne, mieć wyostrzone zmysły, przemieszczać się w poszukiwaniu partnera, kierując się wzrokiem, węchem albo słuchem: dlatego często mają ogromne oczy i dobrze rozwinięte czułki. Bywają też jaskrawo ubarwione, żeby przyciągnąć potencjalnego partnera.

Weźmy dla porównania liczną grupę owadów, u których nie zachodzi proces przeobrażenia zupełnego. Są to na przykład szarańczaki i karaczany. Niedojrzały konik polny albo karaluch jest w zasadzie miniaturową wersją dorosłego osobnika, z małymi „pączkami” skrzydeł zamiast w pełni funkcjonalnych narządów. W przeciwieństwie do owadów, które przechodzą przeobrażenie zupełne, młode szarańczaki są czasem zmuszone do rywalizacji o pożywienie z osobnikami dorosłymi, co nie dotyczy czerwi i gąsienic. Ciało szarańczaka jest wynikiem swoistego kompromisu i musi sprostać wszystkiemu: pobieraniu pokarmu, procesom wzrostowym, opanowywaniu nowych siedlisk, szukaniu partnera, znajdowaniu odpowiedniego miejsca do złożenia jaj. Trzeba oddać sprawiedliwość tym zwierzętom i przyznać, że radzą sobie całkiem nieźle, o czym może zaświadczyć każdy afrykański rolnik, który miał do czynienia z rojem głodnej szarańczy, niemniej pod względem liczby gatunków owady zdolne do przeobrażenia zupełnego przewyższają je o kilka klas. Znamy około 20 tysięcy gatunków z rzędu prostoskrzydłych (_Orthoptera_), do którego należą między innymi szarańczaki, oraz około 7400 gatunków z rzędu karaczanów (_Blattodea_). Tymczasem owady przechodzące przeobrażenie zupełne są reprezentowane przez 125 tysięcy gatunków muchówek (_Diptera_), 150 tysięcy gatunków pszczół, mrówek i os z rzędu błonkoskrzydłych (_Hymenoptera_), 180 tysięcy gatunków motyli i ciem z rzędu łuskoskrzydłych (_Lepidoptera_) oraz imponującą liczbę 400 tysięcy gatunków chrząszczy (_Coleoptera_). W sumie przedstawiciele tych czterech rzędów stanowią sześćdziesiąt pięć procent wszystkich znanych nauce gatunków na naszej planecie.

Trzecią sztuczką ewolucyjną owadów, oprócz zdolności do lotu i magicznego przeobrażenia, było wykształcenie złożonych społeczności, w których zespoły jednostek działają tak skutecznie, jakby tworzyły pojedynczy superorganizm. Taką właśnie strategię obrały termity, osy, pszczoły i mrówki, mieszkając w gnieździe albo z jedną, albo z niewielką liczbą królowych, składających praktycznie wszystkie jaja, oraz z córkami-robotnicami, odpowiedzialnymi za rozmaite wyspecjalizowane czynności, między innymi opiekę nad królową, doglądanie młodych i obronę gniazda. Dzięki specjalizacji każdy owad może stać się ekspertem w swojej dziedzinie; czasem pomaga mu w tym odpowiednio przystosowane ciało, jak w przypadku występującej w niektórych mrowiskach kasty żołnierzy, wyposażonych w potężne żuwaczki, zajmujących się przede wszystkim obroną gniazda przed atakiem dużych drapieżników w rodzaju mrówkojadów i mrówników. Słynny amerykański biolog Edward Osborne Wilson, specjalista od mrówek, oszacował kiedyś, że na świecie żyje od 1 do 10 kwadrylionów mrówek (czyli od 1 000 000 000 000 000 do 10 000 000 000 000 000 osobników). W niektórych ekosystemach lądowych mogą one stanowić dwadzieścia pięć procent całkowitej biomasy zwierzęcej, co w przybliżeniu oznacza, że masa ogólna mrówek na naszej planecie równa się masie ogólnej ludzi. Same mrówki przewyższają nas liczebnie w stosunku milion do jednego. Gdyby jakiś kosmita spojrzał na Ziemię w dowolnym momencie minionych 400 milionów lat – może z wyjątkiem dwóch ostatnich stuleci – uznałby ją za królestwo owadów.

------------------------------------------------------------------------

ZAPRASZAMY DO ZAKUPU PEŁNEJ WERSJI KSIĄŻKI

------------------------------------------------------------------------PRZYPISY

1 Szczątki kopalne zdradzające jakiekolwiek podobieństwo do współczesnych ludzi liczą około miliona lat, z czego wynika, że historia owadów jest czterysta razy dłuższa niż nasza. Owady zamieszkiwały Ziemię na długo przed pojawieniem się pierwszych dinozaurów (około 240 milionów lat temu) i przetrwały do tej pory cztery z pięciu epizodów wielkiego wymierania, w tym ten, który zmiótł dinozaury z powierzchni naszej planety. ↩

2 Zastrzegam, że nie mam na myśli inteligentnego projektu, którym kieruje jakaś istota wyższa. „Projekt” to tylko skrót na określenie zmian ewolucyjnych, kształtowanych przez tysiąclecia metodą ślepych prób i błędów. ↩

3 Owady są gromadą tak liczną i zróżnicowaną, że zawsze znajdą się jakieś wyjątki. Niektóre dorosłe ćmy są pozbawione otworu gębowego i żyją zaledwie trzy do czterech dni, podczas gdy pewne gatunki chrząszczy przeżywają w dorosłej postaci nawet kilka lat. Rekord długowieczności wśród owadów należy do królowych termitów, które żyją co najmniej pięćdziesiąt lat, a być może znacznie dłużej. ↩