Бабочки: жизнь, написанная на крыльях

The Natural History Museum

Ни одно насекомое не захватывало воображение человека так сильно, как бабочка. Уже несколько сотен лет маленькие дети и серьезные ученые ловят их сачками, прокалывают булавками и кладут под стекло. Самая большая коллекция музея естествознания посвящена именно чешуекрылым – бабочкам, мотылькам и молям – и насчитывает 10 миллионов образцов. Каждое из этих потрясающих существ рассказывает свою историю о мире вокруг. Собранные благодаря энтузиазму тысяч людей, они помогают нам лучше узнать эволюцию, экологию и естествознание.

От чешуйки до крыла
Греческое название отряда Lepidoptera переводится как "чешуйчатые крылья". Именно этим крошечным чешуйкам, образующим яркие рисунки и узоры, бабочки обязаны таким своеобразием. Изучение чешуекрылых имеет огромную ценность для мировой науки.

Крылья переливницы ивовой (Apatura iris) под некоторыми углами выглядят сине-фиолетовыми, а под другими – бурыми. Возможно, поэтому бабочка получила имя от греческого слова "apatao", что значит "обманывать". Цвета с металлическим отливом сменяют друг друга на крыльях за счет структурных свойств чешуек, которые преломляют свет с определенной длиной волны.

Знаменитый узор павлиньего глаза (Inachis io), который другим существа, включая человека, кажется глазами, состоит из сотен чешуек различных цветов.

У маленьких бабочек бывают очень большие чешуйки. Перед вами макроснимок головы моли вида Deltophora phyllanthicella. Этот вид был описан только в 2016 году группой таксономистов, в которую входил и доктор Клаус Заттлер из Музея естественной истории.

Некоторые самцы бражников умеют издавать ультразвуковые скрипы, которые мешают летучим мышам находить их при помощи эхолокации. Эти звуки создаются с помощью трения чешуек стридуляционного аппарата, расположенных на гениталиях, о брюшные чешуйки.

Чешуйки участвуют и в выработке запахов. Некоторые самцы бабочек имеют андроконии – специальные чешуйки, которые служат для испарения пахучего секрета крошечных органов, расположенных на крыльях. Узор этих чешуек помогает достаточно легко отличить самцов толстоголовки лесной (Thymelicus sylvestris) (слева) и толстоголовки-тире (Thymelicus lineola) (справа). Самок опознать сложнее: для этого нужно хорошенько рассмотреть кончики усиков.

Некоторые чешуекрылые имеют не только хвостообразные выросты, отходящие от крыльев (они дали название хвостоносцу), но и настоящие хвосты. Например, хвосты бражников вида Cephonodes kingii состоят из особых чешуек, которыми они могут двигать с помощью брюшных мышц, увеличивая маневренность в полете.

Узорчатые крылья бабочек имеют сложную систему кровеносных сосудов, которые отделяют клетки друг от друга. Их расположение на прозрачных крыльях стеклянницы (Greta morgane oto) помогло ученым в изучении эволюции чешуекрылых и других отрядов насекомых.

Что написано на крыльях?
С помощью изучения крыльев бабочек и их узоров ученые совершили множество открытий в области эволюции и биологии развития.

Крылья пяденицы березовой (Biston betularia) изменили цвет из-за перемен в окружающей среде. По мере того, как промышленное загрязнение убивало лишайники на стволах деревьев, а сами стволы покрывались сажей, количество особей с темными крыльями росло. Генетик Бернар Кеттлвэлл провел революционные эксперименты, выясняя, как меняется цвет. Здесь вы видите некоторые из выведенных ученым особей и его оригинальные записи. Позже выяснилось, что пяденицы обычно не обитают на стволах деревьев, и было доказано существование двух генотипов, определяющих темнокрылость.

Африканский парускник дардан (Papilio dardanus) уже много лет служит моделью для эволюционных биологов. Одной из самых любопытных особенностей этого вида является разница между самками и самцами. Давление естественного отбора на разнополые особи в различных ареалах привело к тому, что самки могут иметь кардинально различающиеся рисунки крыльев и типы мимикрии, например притворяться особями менее привлекательных для хищников видов.

Небольшая коричневая бабочка Bicyclus anynana стала объектом многочисленных исследований, посвященных влиянию окружающей среды на изменение цвета (а также появление рисунков "глаз") и роли полового отбора в стабилизации узоров крыльев. Вид Bicyclus anynana попал из Африки во многие лаборатории мира, а его геном был полностью расшифрован.

Человек склонен видеть в природе знакомые символы. Многие бабочки получили свои имена по буквам и числам, которые люди разглядели на их крыльях. Так, металловидка-гамма (Autographa gamma) имеет узор, похожий на букву γ греческого алфавита.

Возможно, вы когда-нибудь видели ночную бабочку, которая садится на лист белой бумаги и вдруг превращается в ветку. Лунка серебристая (Phalera bucephala) – один из многих видов, которые научились сливаться с окружающей средой. Обычно в коллекциях, с раскрытыми крыльями, такие бабочки выглядят совершенно иначе. Поэтому свое имя лунка серебристая получила за бледные пятна на крыльях, а не за способность к диковинному камуфляжу.

Миграция
Крылья бабочек легко отрываются, а чешуйки выпадают от малейшего прикосновения. Любой, кто хоть раз готовил образец для коллекции, может это подтвердить. В отличие от птиц с постоянно отрастающими перьями, крылья даны бабочкам один раз и на всю жизнь. Однако, несмотря на такую хрупкость, эти крылья могут переносить их на большие расстояния.

Репейница (Vanessa cardui) имеет самый замечательный маршрут миграции из всех европейских бабочек. Когда популяция этого вида в Серверной Африке становится слишком большой, огромное количество особей летит еще севернее. В течение лета несколько поколений, сменяя друг друга, добираются до самой Великобритании. А вот бабочки, вылупившиеся на Британских островах, мигрируют вовсе не на север, а на юг – на родину предков. Многие детали этого путешествия были зафиксированы гражданской наукой (добровольцами, которые записывали передвижение бабочек) и более высокотехнологичным оборудованием: радарами и другой техникой. Посмотрите, как изнашивается тело бабочки за ее короткую жизнь.

Самая знаменитая бабочка-путешественница – это данаида монарх (Danaus plexippus). Миллионы особей этого вида мигрируют из Северной Америки на зимовку в Мексику и Калифорнию. Затем они отправляются в обратный путь – крайне нехарактерная для мира бабочек особенность.

Монархи обычно путешествуют на огромные расстояния. Некоторые особи даже перелетают через Атлантический океан. Они также населили Канарские острова: на данный момент представители этого ареала ничем не отличаются от своих североамериканских собратьев, но несколько лет развития в изоляции могут изменить это.

Agrotis infusa, мотылек Богонга, тоже мигрирует, чтобы переждать жаркое и засушливое лето. Раз в несколько лет большое число особей, привлеченных ярким светом, залетает в здание парламента Австралии.

Некоторые представители семейства бабочек-ураний могут мигрировать в зависимости от погодных условий. Urania fulgens перелетает или остается на месте в зависимости от количества осадков, выпадающих на ее родине, острове Тайвань.

Жизненные циклы: от яйца до имаго
Взрослая стадия развития насекомого (имаго) – это репродуктивная фаза сложного жизненного цикла. Многие виды бабочек большую часть жизни проводят в виде яйца, личинки и куколки (кокона). Личинки активнее всего добывают пропитание.

Гусениц, как известно, очень трудно поместить в коллекцию. В отличие от взрослых особей, они мягкие и гниют. Раньше из них выдавливали внутренности, а затем надували внешнюю кутикулу. Музейная коллекция таких образцов относительно небольшая. Перед вами гусеница махаона (Papilio machaon), сохраненная именно таким способом. Сейчас личинок чаще всего спиртуют.

Для защиты от хищников личинки многих особей имеют иглы и вырабатывают токсины. Эта южноамериканская гусеница павлиноглазки (подсемейство Hemileucinae) ядовита настолько, что может убить человека.

Британский бражник липовый (Mimas tiliae) назван так потому, что ест только липовые листья. Однако на юге Европы он с удовольствием питается и листьями березы. Существует теория, что личинке нужно больше времени для развития, потому что эти лисья менее питательны, и короткого британского лета не хватает для того, чтобы завершить жизненный цикл.

В условиях короткого лета и отсутствия питательной пищи гусеницам может потребоваться больше времени для превращения во взрослую особь. Вид Acsala anomala живет в субарктических районах Северной Америки, где личинкам требуется несколько лет для полноценного развития.

Иногда уверенно отличить виды друг от друга можно только благодаря гусеницам. Взрослые особи стрельчатки-пси (Acronicta psi) (слева) и стрельчатки-трезубца (Acronicta tridens) (справа) практические одинаковы. Однако их личинки похожи гораздо меньше.

Шелк
Человек научился использовать способности тутового шелкопряда тысячи лет назад. Многие существа прядут шелк для коконов, защищающих куколки, и сетей, оберегающих личинки, но случай шелкопряда – особенный.

Тутовый шелкопряд (Bombyx mori), которому мы обязаны большей частью нашего шелка, был одомашнен в Китае около 5 тысяч лет назад. Мы используем шелковые нити, из которых он делает коконы. У шелкопряда есть множество диких родственников, но сам он на протяжении многих поколений жил только в неволе, поэтому личинки утратили способность сами находить пищу: их приходится сажать прямо на съедобные листья. Кроме того, взрослые особи разучились летать.

Гусеницы производят шелк с помощью специальных шелкоотделительных, или прядильных, желез. Шелкопряды используют для коконов тонкие длинные нити, которые высоко ценятся. Насекомые же, живущие под землей, кладут шелк широкими мазками, словно гипс, и он непригоден для изготовления тканей.

В некоторых странах, особенно в Индии, люди используют другие виды бабочек для получения "дикого шелка". Коконы вида Antheraea paphia собирают после появления взрослой особи, в то время как личинку в коконе Bombyx mori усыпляют, а сами коконы разматывают одной длиной нитью.

Жесткий коричневый кокон коконопряда дубового (Lasiocampa quercus) типичен для многих видов, которые не прячут свои куколки. Его наружные слои содержат грубые шелковые нити, а внутренние сотканы чрезвычайно плотно. Блестящий слой выделений личинки защищает кокон от воды с внутренней стороны.

Куколки могут легко стать добычей хищников. Поэтому многие чешуекрылые окукливаются в потаенных местах или плетут очень жесткие коконы. Перед вами прекрасный, напоминающий гамак кокон вида Urodus parvula. Несмотря на кажущуюся хрупкость, он имеет множество игл для защиты от хищников.

Личинки некоторых видов ткут шелковые сети для защиты во время питания или отдыха. Бересклетовая горностаевая моль (Yponomeuta evonymella) питается большими группами на великолепных паутинах. Они могут тянуться от куста к кусту на многие метры.

Пища и враги
В Китае с большой охотой едят куколки шелкопряда. И это не единственные представители чешуекрылых в рационе человека: во многих странах гусеницы являются важным источником белка и даже деликатесом. Ими также питаются многие виды паразитических ос и другие хищники. Несмотря на такое естественное ограничение численности, некоторые виды чешуекрылых по-прежнему наносят большой урон сельскохозяйственным культура и лесам.

Куколки тутового шелкопряда (Bombyx mori) обычно едят после вскрытия кокона. Чтоыб не повредить шелковую нить, кокон вскрывают до того, как взрослая особь вылезет из него сама. Африканский вид Gonimbrasia Belina, известный как "червь мопане", тоже активно употребляется в пищу и продается на рынках целыми ведрами.

Каштановая минирующая моль (Cameraria ohridella) была впервые описана наукой в 1986 году. В последнее время она распространилась на большой части Европы, нанося значительный ущерб листьям конского каштана.

Происхождение Cameraria ohridella оставалось загадкой до тех пор, пока листья конского каштана из старых гербариев не подсказали, что она жила на Балканах с XIX века. Скорее всего этот вид появился именно там, но попал в поле зрения науки только когда расправил крылья и стал двигаться на север. Красивые взрослые особи отличаются маленьким размером. Cameraria ohridella иногда преодолевает большие расстояния на транспорте, хотя и сама прекрасно летает.

Махаон (Papilio machaon) является единственным британским представителем широко распространенного семейства парусников (Papilionidae). В отличие от европейских родственников, местная популяция теперь питается исключительно горичником болотным (Peucedanum palustre), который растет в низинах Норфолка. Несмотря на небольшую численность, махаон имеет своего собственного паразита – наездника вида Trogus lapidator. В этом нет ничего страшного: в любой здоровой экосистеме живет множество паразитов. Личинки, пораженные ими, можно опознать по аккуратному отверстию в надкрылье, из которого вылезает взрослый Trogus.

Музейным коллекциям постоянно угрожает вредоносная моль. Эти рога усеяны коконами моли вида Ceratophaga vastella, которая питалась ими.

В одежде и не только
Чаще всего под словом "моль" мы имеем в виду знакомую всем домашнюю моль. Однако лишь несколько видов молей поедают нашу одежду и ковры. Здесь представлена обыкновенная моль и ее менее известные родственники, многие их которых отличаются красивейшими узорами крыльев и любопытным образом жизни.

Завсегдатай наших жилищ, на счету которого множество уничтоженной одежды, – домашняя моль (Tinea pelionella). Ее личинки обитают в укромных местах и питаются натуральными волокнами. Они любят тепло и поэтому прекрасно себя чувствую в домах и квартирах с центральным отоплением, особенно в условиях мягкой зимы.

Близкий родственник домашней моли, вид Tinea semifulvella, живет на улице и добывает пищу в гнездах птиц. Вероятно, именно там моль обитала изначально.

Психея, также известная как мешочница, недалеко ушла от моли в эволюционном развитии. Свое название мешочницы получили благодаря тому, что личинка всю свою жизнь проводит в мешочке или чехлике, который она для себя строит.

Самки многих видов психей не имеют крыльев, никогда не покидают свои чехлы и откладывают там яйца после спаривания с крылатыми самцами.

Моль белоплечная (Endrosis sarcitrella) тоже часто селится в домах, где питается коврами и другими натуральными волокнами. Она относится к семейству ширококрылых молей (Oecophoridae).

Другие представители этого семейства бывают очень заметными. Относительно распространенный вид Esperia sulphurella питается сухой древесиной.

Oecophora bractella – довольно редкий для Британии вид, живущий в древних лесах, где личинки этой бабочки питаются сухой древесиной.

Самый примитивный образ жизни ведут представители архаичного семейства первичных зубатых молей. В отличие от всех других чешуекрылых, взрослые особи имеют челюсти, с помощью которых могут жевать пыльцевые зерна. Их личинки питаются частицами опавших листьев и, возможно, грибными нитями.

Обитатели острова
На этикетках образцов и на крыльях самих бабочек помещается огромное количество информации. Музей естествознания фотографирует образцы и этикетки для создания общедоступных цифровых коллекций. Вкупе с информацией, доступной на портале данных музея, они помогают изменить наши представления о расселении чешуекрылых и протяженности маршрутов их миграции. Изменение климата и ландшафта коренным образом поменяло время вылупления бабочек и вызвало менее очевидные перемены в их экологии.

Оцифровка всех образцов толстоголовки-запятой (Hesperia comma) помогла заполнить пробелы в наших знаниях. С потеплением климата этот вид стал раньше вылупляться, а взрослые особо теперь достигают большего размера.

Особи сенницы болотной (Coenonympha tullia) могут сильно различаться даже внутри ограниченного британского ареала. Обитатели севера Шотландии имеют крошечные пятна либо совсем лишены их, а жители юга ареала, равнин севера Англии, очень пятнистые. Изменится ли пятнистость со временем? Генетическое изучение британских бабочек показало, что некоторые генотипы теперь остались только в музейных коллекциях. С уменьшением популяции разнообразие особей тоже стало меньше.

Благодаря усилиям энтузиастов-коллекционеров мы можем присмотреться к вариативности в ограниченных популяциях бабочек. Голубянка серебристая (Polyommatus coridon) – жительница Великобритании, которая питается только подковником хохлатым (Hippocrepis comosa). В местах его произрастания популяция этих бабочек достигает больших размеров, а самцы становятся очень красивыми. Большое число образцов дает нам представление о вариативности внутри вида: здесь представлен его гибрид с голубянкой красивой (Polyommatus bellargus) и редкий гинандроморф – наполовину самец, наполовину самка.

Британский махаон (Papilio machaon) отличается от своих европейских собратьев того же вида. Внешний вид отражает разницу в среде обитания и питании.

Боярышница (Aporia crataegi) была достаточно распространена в Англии, но к 1925 году полностью вымерла по довольно неясным причинам.

Пестрянка горошковая (Zygaena viciae) пропала из национального парка Нью-Форест в 1927 году. Ученые боялись полного вымирания этого вида в Великобритании, но одна популяция все-таки была найдена на горном склоне в Шотландии. С момента обнаружения в 1960-х годах она увеличилась, но остается очень локализованной.

Пополнение коллекций музея зависит по большей части от усилий энтомологов-энтузиастов. Без армии коллекционеров и наблюдателей у ученых было бы слишком мало фактического материала для отслеживания изменений во флоре и фауне. На этом графике видно, как количество данных о зорьке (Anthocharis cardamines), поступающих к нам, увеличивается на выходных.

Музей естественной истории
Авторы истории

Все права защищены © попечителями Музей естественной истории, Лондон

Участники: все работы
Некоторые истории создаются независимыми авторами и не всегда отражают позицию организаций, предоставивших материалы.
Перевести с помощью Google
Главная
Обзор
Что рядом
Профиль