Метаморфоз. Жизненный цикл бабочек.

 (0)

Метаморфоз. Жизненный цикл бабочек.

Метаморфоз, т.е. жизненный цикл с последующими превращениями, оказывается весьма удачным приобретением в борьбе за существование. Поэтому он широко распространен в природе и встречается не только у насекомых, но и у других живых организмов.

Стадии метаморфозы бабочки

Многочисленные отряды насекомых условно делятся на две большие группы. У первых вышедшие из яйца личинки похожи на взрослых особей и отличаются от них лишь отсутствием крыльев. Таковыми являются всевозможные кузнечики, тараканы, тли, цикады, клопы, богомолы и палочники. Все они относятся к насекомым с неполным превращением.

Яйца бабочки Battus philena

У представителей второй группы из яиц вылупляются червеобразные личинки, совсем не похожие на своих родителей. Затем личинки превращаются в куколок, и лишь после этого из куколок выходят взрослые крылатые насекомые. Таков цикл развития у насекомых с полным превращением. К ним относятся осы и пчелы, комары и мухи, блохи, жуки ручейники, а также бабочки. Этот цикл жизни с рядом последовательных превращений (из яйца в гусеницу, из гусеницы в куколку, а из куколки во взрослое насекомое, или имаго) называется метаморфозом.

Самка салатного шелкопряда (Lemonia dumi) после откладки яиц

Сразу возникает вопрос — а зачем бабочкам (да и всем остальным насекомым с полным превращением) этот самый метаморфоз понадобился? Не проще ли было обойтись безо всех этих промежуточных стадий, как это происходит, например, у тех же клопов или тараканов?

Яйца бабочки Ariadne merione

В природе ничто не существует «просто так». Если что-то имеет в ней место, значит тому есть свои причины. Поэтому настоящему биологу необходимо постоянно задавать себе вопрос «зачем?», чтобы дойти до сути биологических явлений, вскрыть их биологический смысл. Биология вообще является гораздо более логичной наукой, чем принято думать.

Яйцо бабочки Danaus chrysippus

Для начала зададимся вопросом — а кто сильнее, маленькая личинка или взрослое крылатое насекомое? Конечно же, последнее. Если и взрослые насекомые, и похожие на них маленькие личинки живут в одном и том же месте и питаются одной и той же едой, то львиная доля будет доставаться как раз взрослым. В случае нехватки пищи личинки просто погибнут от голода, поскольку им ничего не достанется — все съедят более сильные имаго. А может быть, еще хуже — взрослые особи с голодухи начнут пожирать собственных личинок. Такой каннибализм весьма распространен, например, среди тараканов.

Яйцо большой крапивницы (Nymphalis xantomelas)

Если же личинка не похожа на взрослое насекомое, питается другой пищей и живет в другом месте, между личинками и имаго не возникает никакой конкуренции. Гусеницы грызут листья, взрослые бабочки спокойно кормятся на цветах — и никто никому не мешает. Таким образом, метаморфоз позволяет различным стадиям одного и того же вида избежать конкуренции между собой за пищу и за места обитания. С помощью метаморфоза один и тот же вид одновременно занимает несколько экологических ниш (например, питание как на листьях, так и цветах в случае с бабочками), что также повышает его шансы на выживание в условиях постоянно меняющейся окружающей среды. После очередной перемены хотя бы одна из стадий да уцелеет, а значит, выживет, продолжит свое существование и весь вид.

Метаморфоз, т.е. жизненный цикл с последующими превращениями, оказывается весьма удачным приобретением в борьбе за существование. Поэтому он широко распространен в природе и встречается не только у насекомых, но и у других живых организмов. Возьмем, к примеру, клещей-краснотелок из семейства Trombidiidae. Как и многие другие клещи, краснотелки обладают очень сложным метаморфозом. Из яиц, которые краснотелки откладывают в почву, вылупляются предличинки. Они неподвижны и существуют за счет внутренних питательных веществ. Истратив «внутренние резервы» предличинки превращаются в личинок, которые подстерегают насекомых и надолго присасываются к ним, при этом сильно увеличиваясь в размерах. Насытившиеся личинки отпадают и превращаются в покоящуюся (как куколка бабочки) протонимфу. Протонимфа, в свою очередь, превращается в дейтонимфу, которая активно хищничает, питаясь, как и взрослая краснотелка, мелкими членистоногими. Затем дейтонимфа превращается в снова непитающуюся тритонимфу. И только из тритонимфы выходит уже взрослый сформировавшийся клещ. По сравнению с таким метаморфозом, жизненный цикл бабочки (яйцо — гусеница — куколка — имаго) уже кажется простым и незатейливым.

Яйцо бабочки Morpho menelaus

Итак, бабочки относятся к насекомым с полным превращением. Рассмотрим последовательно все четыре стадии метаморфоза у бабочек.

Яйцо.

Первой стадией является яйцо, отложенное взрослой бабочкой. Форма яиц у бабочек самая разнообразная — они бывают круглые, овальные, уплощенные, конические и всякие другие. Различаются яйца также и по цвету, и по структуре яичной оболочки, которая называется хорионом. Находящийся под хорионом зародыш снабжен запасом питательных веществ, очень похожим на хорошо всем знакомый яичный желток. Именно по нему различают две основные жизненные формы яиц чешуекрылых.

Яйца первой группы бедны желтком. У тех видов бабочек, которые откладывают подобные яйца, развиваются малоподвижные и слабые гусеницы. По внешнему виду они похожи на головастиков — огромная голова и худенькое тоненькое тельце. Гусеницы таких видов должны начать питаться сразу же после выхода из яйца. Лишь после этого они приобретают вполне упитанные пропорции. Именно поэтому бабочки этих видов откладывают яйца непосредственно на кормовое растение, причем очень часто — на определенную его часть, самую подходящую для новорожденных гусениц (свежую, хорошо освещенную или наоборот, расположенную в тени). Известный энтомолог из Московского государственного университета Георгий Александрович Мазохин-Поршняков предложил назвать яйца этого типа размещаемыми. Именно размещаемые яйца характерны для большинства дневных бабочек, бражников, многих совок (особенно стрельчаток). Огородникам хорошо знакомы оранжевые яички капустниц, старательно размещенные на капустных листьях.

У других бабочек яйца богаты желтком и обеспечивают развитие сильных и активных гусениц. Покинув яичную оболочку, эти гусеницы сразу начинают расползаться и способны преодолевать иногда весьма значительные для них расстояния, прежде чем обнаружат подходящую пищу. Поэтому бабочкам, откладывающим такие яйца, не надо особо заботиться об их размещении. Они откладывают их, где придется. Самки тонкопрядов, например, вообще рассеивают свои яйца прямо на лету. По классификации Мазохина-Поршнякова такие яйца называются разбрасываемыми. Помимо тонкопрядов они характерны для мешочниц, стеклянниц, многих волнянок, коконопрядов и медведиц.

Именно яйцо является наименее изученной стадией метаморфоза бабочек. Как правило, описания яиц приводятся лишь в академических монографиях, посвященных какой-либо одной систематической группе чешуекрылых. Причем опубликованы такие описания лишь для очень немногих, обычно, самых типичных представителей того или иного семейства. Не известны автору этих строк и определители бабочек на стадии яйца, хотя не исключено, что они все-таки составлены для отдельных наиболее изученных семейств или родов.

Что касается нашей Средней полосы, для которой, как известно, характерна строгая смена времен года, то при изучении различных стадий метаморфоза основное внимание нам следует обратить на их способность к зимовке. Оказывается, яичная зимовка характерна лишь для 10—15% всех видов бабочек, обитающих в Средней полосе, причем их количество к северу от Москвы резко снижается. Казалось бы, логика развития подсказывает, что в условиях короткого северного лета для бабочек удобно зимовать именно на стадии яйца. В этом случае вышедшая весной гусеница может спокойно и не торопясь отъедаться на протяжении всего вегетационного сезона и затем благополучно окуклиться. Вышедшие осенью бабочки после спаривания отложат яйца, из которых весной выведется новое поколение гусениц... Но в реальности такой «удобный» жизненный цикл встречается у наших бабочек нечасто. В чем же причина этого?

Причина кроется в высокой требовательности яичной стадии к условиям окружающей среды, в первую очередь — к влажности. Размеры яйца невелики, а значит оно очень быстро может как промерзать, так и нагреваться. Запас питательных веществ и влаги в яйце ограничен. Зародыш гусеницы вынужден развиваться лишь на том запасе, который был дан ему изначально. Именно поэтому яйца являются наиболее уязвимой стадией метаморфоза. Фауны регионов с суровыми климатическими условиями, например пустыни, почти не содержат бабочек, зимующих на стадии яйца. То же касается и наших северных зим. Сильные морозы характеризуются повышенным атмосферным давлением, что способствует активному высыханию («вымораживанию») влаги. О том, что, например, мокрые простыни после стирки отлично сохнут на морозе, знают все наши домохозяйки. Поэтому яйца бабочек выдерживают морозы так же плохо, как и засуху пустынь.

Большинство видов бабочек, зимующих на стадии яйца, происходит из регионов с более мягким и влажным климатом. Например, из Западной Европы, где зима гораздо более мягкая, чем в России, и больше напоминает наш октябрь, только сильно растянутый и сразу переходящий в апрель. Именно в таком климате в умеренных широтах произрастают широколиственные леса, в которых обитают эти бабочки. Исключение составляют виды влажных местообитаний — сырых ивняков, низинных болот, заболоченных лугов. В таких местах яйца бабочек менее подвержены высыханию.

Автор – Максим Клепиков, кандидат биологических наук.

Источник: журнал «В мире животных», 2011, январь

Предыдущая статья:
Поползень.

Следующая статья:
Фауна Новой Земли.