Присмотритесь к плавунцу, повисшему у поверхности воды. Вы заметите, как его брюшко то спадает, 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 и пузырь. Но ведь перед вами только «внешняя» картина.
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 надкрыльями, 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.
Плавунец — хищник и обжора. У него прекрасное чутье, и оно помогает жуку в охоте не меньше, чем зрение.
Иной раз несколько плавунцов нападают почти сразу на довольно крупную рыбу. Что ж они, сговаривались? Напали «организованной стайкой»? Нет!
Плавунец напал на карася. Карась не такой уж маленький: его едва уложишь вдоль ладони. Жук вцепился было в него, но рыба резко изогнулась, сбросила хищника. Голодный плавунец снова нападает, снова вцепляется в карася…
Жук поранил рыбу, и несколько капель крови попали в воду. Кровь разошлась в воде. Если вблизи есть еще плавунцы, они тотчас же кинутся искать добычу. И вот на беднягу карася набрасываются уже несколько жуков…
Личинка плавунца не уступит своим родителям: она не меньший хищник. Взглянув на ее длинное стройное тело, сразу скажешь: проворная она, эта личинка. А увидя ее огромные челюсти, всякий решит: кусачая.
Зимой личинок плавунца не достанешь: в это время года их нет. Личинок можно добыть только летом и только тогда делать те или иные наблюдения над ними. Развиваются они очень быстро: всего два-три месяца.
В аквариуме личинка плавунца плохой сосед, и ее нужно держать там одну. Окажется она в компании, все равно кончится тем, что останется одна. Было несколько личинок плавунца в общей банке, уцелеет лишь самая сильная: она съест всех прочих. Личинка очень прожорлива: полсотни головастиков в сутки для нее не такая уж большая порция.
Самое замечательное у этой личинки — челюсти. Они огромные и далеко торчат вперед. Узкие и длинные, изогнутые, они похожи на два серпа. Конечно, ими нельзя грызть, откусывать, жевать. Изогнутые челюсти пронзают, прокалывают добычу: вонзаются навстречу друг другу. Сколько ни мечись жертва, ей не сбросить врага: личинка оказывается словно пришитой к добыче.
Посмотрите на голову личинки. Вы найдете на ней усики, щупики, две кучки простых глазков. Но сколько ни будете разглядывать, не увидите самого главного: нет рта.
Приглядевшись, вы, может быть, заметите по маленькому отверстию возле основания каждой челюсти. Вот все, что уцелело у личинки от ротового отверстия.
