Голова освещена, все туловище в темноте. Фонарик, светивший, пока вокруг головы было темно, угасает.
Второй опыт. Светляк — на сильном свету. Затемните ему голову: фонарик загорелся.
Опыты показали, что в управлении фонариком важную роль играет зрение светляка. На свету фонарик не работает.
Конечно, жук не понимает и не может понимать, что на свету его «огонек» не заметен. Свет воздействует через глаза светляка на его нервную систему, а через нее — на клетки светящего органа. Свет тормозит их деятельность, а темнота, наоборот, возбуждает ее.
Два водяных жука
Один из обычных водяных жуков — плавунец. Его можно найти и в пруду, и в небольшом озерке на пойменном лугу, и в канаве на торфяном болоте, и в тихом затоне реки.
Сидя на берегу, видишь, как на поверхность всплывает крупный темный жук. Он словно повисает в воде вниз головой, выставив наружу самый кончик брюшка.
Повисит так с минуту и нырнет, выпустив пузырек воздуха.
Плавунец — прожорливый хищник. Он нападает на всех мелких водяных животных: насекомых, рачков, улиток, головастиков, маленьких рыбок.
Не откажется жук и от добычи покрупнее: от лягушек, тритонов, даже рыб с десяток сантиметров длиной.
В небольшом пруду сильно размножившиеся плавунцы могут уничтожить всю рыбу. Эти жуки — опасные враги рыбы: они поедают и рыбью икру, и рыбьих мальков.
В аквариуме плавунца нельзя держать вместе с рыбами: он с ними быстро расправится.
Опасно держать в одном аквариуме одновременно несколько жуков: они нападут друг на друга.
Плавунец живет всю зиму. Зимой и стоит заняться наблюдениями над этим жуком.
Далекие предки плавунца были наземными жуками, и он сохранил одну из их особенностей: дышит атмосферным воздухом. Воздушные трубочки открываются у него на спине, под надкрыльями.
Поднявшись на поверхность воды, плавунец выставляет наружу кончик брюшка. Он начинает с того, что выжимает из трубочек-трахей часть отработанного воздуха, а затем втягивает в них новый. Выдохи и вдохи чередуются, постепенно воздух в трахеях обновляется.
Присмотритесь к плавунцу, повисшему у поверхности воды. Вы заметите, как его брюшко то спадается, то расширяется.
Воздух попадает не только в трубочки-трахеи. Часть его оказывается и под надкрыльями. Ныряя в глубину, жук уносит с собой запас воздуха.
Летом, осенью, весной подняться к поверхности и подышать — нехитрое дело. А зимой? Вода покрылась льдом, доступа к воздуху над водой нет.
Как уследить за тем, что делает жук в пруду, затянутом толстой коркой льда?
Устройте подобие такого пруда у себя, и вы узнаете, что делает жук подо льдом.
Нужно выполнить два условия: чтобы вода была холодная и чтобы жук не имел доступа к ее поверхности.
Поместите плавунца в стеклянную банку и выставьте ее на холод. Вода станет холодной: первое условие выполнено.
Как выполнить второе условие?
Для этого есть два способа. Можно дать воде замерзнуть, и тогда она покроется ледяной корочкой. Будет совсем как в пруду. Можно сделать и иначе. Нам нужно, чтобы жук не смог выставить из воды кончик брюшка. Иными словами: нужно закрыть ему дорогу к воздуху. Для этого совсем не обязательна ледяная корка. Опустите в банку сеточку на два-три сантиметра ниже поверхности воды. Она заменит лед.
Жука посадили в банку, вынесли ее на холод. Когда вода сильно остыла, опустили сеточку.
Плавунец шныряет в воде, всплывает, снова ныряет ко дну. Он суется туда и сюда, всплывает тут и там. Но всюду на пути к воздуху — сетка.
И вот тогда жук переходит к особому способу дыхания.
У него органы воздушного дыхания. Казалось бы, что с такими органами нельзя использовать кислород, растворенный в воде. А вот жук проделывает именно это.
Вам не придется долго ждать. Поплавав, попытавшись подняться к поверхности воды, жук усаживается на веточку подводного растения. Нет в банке растений, он усядется просто на дне.
Сел. Как всегда, приподнял и оттопырил длинные задние ноги…
Из-под надкрылий показывается пузырь воздуха. Он растет и растет, но не отрывается, не всплывает кверху. Пузырь так и остается торчать из-под надкрылий.
Плавунец сидит неподвижно, пузырь его торчит.
Это все, что вы видите. Немного: жук, пузырь. Но ведь перед вами только «внешнее».
Откуда взялся пузырь? Нетрудно догадаться, что жук выдавил воздух из-под надкрылий: ведь там был запас его.
Для чего этот пузырь? Именно при его помощи и дышит плавунец.
В пузыре воздуха, выдавленного жуком, кислорода совсем мало: он уже истрачен. В воде растворенного кислорода гораздо больше. Что произойдет? Кислород, растворенный в воде, начнет поступать в воздушный пузырь.
Вода в банке и пузырь — это как бы два сообщающихся сосуда. И тут и там есть кислород: в воздухе пузыря и растворенный в воде банки. Но в пузыре его очень мало, в воде банки — больше. Различно количество газа, различным будет и его давление тут и там. Из воды, где кислорода больше и давление его сильнее, газ начнет проникать в пузырь: там меньше кислорода, а значит, и слабее его давление. Это перемещение должно продолжаться до тех пор, пока давление кислорода и в пузыре, и в воде банки не станет одинаковым.
Так полагается «по теории» и так было бы на самом деле, если бы перед нами были два сообщающихся сосуда на уроке физики.
Наш случай посложнее.
Воздух в воздушном пузыре, выдавленном жуком, сообщается с воздухом, находящимся под надкрыльями. Даже не просто «сообщается»: это часть того воздуха, выступившая наружу. Воздух, находящийся под надкрыльями, сообщается с воздухом дыхательных трубочек-трахей. У пузыря есть, оказывается, продолжение, и продолжение весьма длинное.
Кислород не накапливается в пузыре: в воздухе, находящемся под надкрыльями и в трахеях, его меньше, чем здесь. Начинается новый ток частиц кислорода: из пузыря под надкрылья, оттуда — в трахеи.
Равенство в давлениях так и не наступает: ведь в трахеях кислород все время расходуется. Вот оно, отличие от опыта с газами, в сообщающихся сосудах, показанного на уроке физики. Там давление газа в обоих сосудах рано или поздно уравновешивается. У плавунца равновесие не наступает, и ток кислорода продолжается. Все время он идет из воды в пузырь, из него — дальше и дальше, в трахеи. Чем дальше от пузыря, тем он слабее, так как все меньше становится разница в количестве кислорода. Но пусть и слабый, а он есть.
Кислород поступал бы в воздух под надкрыльями и без пузыря. Но тогда его поступало бы очень мало. Пузырь увеличивает поверхность соприкосновения запаса воздуха под надкрыльями с водой.
Нужно жуку поплыть, он втянет пузырь и поплывет. А когда сядет, снова его выпустит.
Много кислорода таким способом не получишь. Все же плавунцу его хватает: в холодной воде жук менее подвижен и дышит гораздо слабее, чем летом.
Проверьте на опыте, сможет ли жук жить в банке «с сеточкой» летом.
Для этого совсем незачем дожидаться лета: ведь вам нужно не оно, а «летняя» вода.
Подогрели воду до 22–25 градусов; пустили плавунца в теплую воду, устроили загородку из сеточки. Все как «зимой», только вода теплая.
Жук плавает, поднимается кверху… Он выпускает пузырь. Но оттого, что воду нагрели, кислорода в ней не прибавилось, Его хватало при холодной воде, когда жук был менее подвижен. В теплой воде он гораздо подвижнее, и теперь кислорода ему не хватает. Газообмен при помощи пузыря оказывается слишком слабым, и плавунец погибает: задыхается.
Но и в зимнем пруду не всегда проживешь с таким способом получения кислорода. В иных прудах мало кислорода, растворенного в воде, в других он сильно расходуется на гнилостные процессы. Растения зимой почти не выделяют кислорода, и запас его в воде не пополняется.
Когда вода совсем обеднеет кислородом, плавунец опускается на дно и впадает в глубокую спячку. Он проспит до весны.
Ну, а опыт с ледяной корочкой? Что там иного по сравнению с сеткой?
Иное есть в самом начале опыта.
Что происходит в пруду, когда он замерзнет?
Доступ к поверхности воды прекратился. Пока лед еще тонкий, в воду проникает достаточно света. Водяные растения выделяют довольно много кислорода. Кое-где подо льдом даже скапливаются его пузырьки: нет-нет да и оторвется от листа растения маленький пузыречек. В обычное время он поднялся бы к поверхности воды и лопнул бы: воздух «улетел». Сейчас не улетишь. Пузырьки всплывают и скапливаются под ледяным потолком.
Плавунец ползает по нижней поверхности льда и дышит накопившимся здесь воздухом.
Вот это «собирание» воздуха и можно увидеть при опыте с ледяной корочкой. Нужно только поместить в банку водяные растения и поставить ее на сильном свету, чтобы растения выделяли побольше кислорода.
