что делает хоботком бабочка
Бабочки: этапы жизни и интересные факты
Многие считают бабочек красивыми насекомыми. Их красочные крылья имеют особые яркие узоры, которых не увидишь в других насекомых.
В мире насчитывается около 18 000 видов бабочек. Их еще называют чешуекрылыми. Они живут в разных средах обитания, включая луги, леса и арктическую тундру.
У взрослой бабочки есть четыре крыла, покрытых крошечными чешуйками. У нее есть шесть ног, две антенны, голова, сложенные глаза, грудная клетка и живот. Они чувствуют воздух для нектара своими антеннами. Бабочки также имеют достаточно хорошее зрение. Узнать о строении других насекомых вы сможете в учебнике по биологии за 7 класс Н.В. Запорожець.
Чтобы превратиться в бабочку, гусеница должна заново возникнуть. Этот процесс называется метаморфозом. Сначала гусеница делает кокон, а потом запечатывает себя в него. Затем выделяются специальные химические вещества, которые изменяют клетки гусеницы на клетки бабочки. Это одно из самых удивительных событий в природе.
Жизнь бабочки состоит из четырех этапов.
Яйцо. Все бабочки откладывают яйца. В одной кладке их может быть от одного и до нескольких тысяч. Яйца крепятся к листьям растения специальным видом клея. Эта стадия длится всего пару недель.
На нижней губе гусениц есть паутинная железа. Ею они оставляют за собой след паутины, когда передвигаются. Некоторые из паутины плетут коконы.
В разных возрастных стадиях гусенице нужно линять. Так происходит до последнего возраста. Вместо линьки гусеница окукливается.
Кукла. Личинка прикрепляется к нижней стороне листа и испытывает метаморфоз. Когда бабочка впервые выходит из стадии покоя, она не может сразу летать. Нужно немного времени, чтобы бабочка раскрыла свои крылья. Некоторые виды бабочек зимуют на этой стадии.
Взрослая бабочка или имаго. Бабочка полностью раскрыла свои крылья и умеет летать. Во время этой стадии насекомые могут размножаться.
Часто думают, что последний этап жизни для бабочки очень короткий. Продолжительность жизни для финальной стадии меняется в зависимости от вида. Некоторые бабочки имеют короткий срок жизни – около недели, а другие живут до года.
Бабочки играют важную роль в экологии как опылители. Взрослые бабочки питаются только жидкостью, как пыльца, фруктовый сок и древесный сок. В основном они живут нектаром из цветов. Едят бабочки длинной трубкой, которая высасывает пыльцу, как солома.
Не все бабочки травоядные. Есть совки рода Calyptra, которые питаются кровью животного или человека. Они обладают острым хоботком, который помогает им легко пронизывать кожные покровы.
Интересные факты о бабочках:
Некоторые бабочки могут мигрировать на большие расстояния. Бабочка Монарх, например, пролетит до 4000 км. Это как от Мексики до Северной Америки.
Крылья у бабочек очень нежные. Человек может легко испортить их, если будет трогать насекомых.
Некоторые бабочки могут летать быстро, например, 60 км в час.
Бабочки имеют отличное зрение и могут видеть цвета в ультрафиолетовой гамме, которую мы не можем увидеть.
Самая большая бабочка – это птахокрилка королевы Александры, которая размером до 28 см.
В рабочей тетради дали выполнить задание? Ищите правильные ответы в разделе ГДЗ и решебники по биологии за 7 класс.
Хоботок бабочки-вампира
Перед вами хоботок (часть, которая ближе к кончику) ночной бабочки калиптры василистниковой (Calyptra thalictri), снятый при десятикратном увеличении. Бабочка была поймана на Дальнем Востоке России летом 2014 года энтомологом Дженнифер Заспел (Jennifer Zaspel) из Университета Пердью (США). Фото заняло восьмое место на конкурсе микрофотографии Olympus BioScapes 2014.
Хоботок бабочек состоит из двух удлиненных галеа (см. Galea) — частей нижних челюстей (максилл). Они соединяются перекрывающимися дорсальными (спинными) и вентральными (брюшными) выростами кутикулы —легулами, формируя пищевой канал. Дорсальные легулы видны на фото в центре кадра (зеленые). На концевой части хоботка калиптры есть также торчащие в стороны зубцы (на фото красные) и острые крючки (на фото видны как темные точки, окруженные светлым ореолом). Зубцы и крючки помогают прокалывать кожицу фруктов, чтобы напиться сока, а также. кожу млекопитающих, чтобы насосаться кровушки.
Кончик хоботка калиптры василистниковой (не исключено, что хоботок тот же, что и на верхнем фото). Nikon’s Small World 2015 Photomicrography Competition Images of Distinction. Снимок сделан с помощью конфокального микроскопа, увеличение: 10×. Фото © Dr. Matthew S. Lehnert, Kent State University at Stark с сайта nikonsmallworld.com
Эту бабочку, как и многих других представителей рода Calyptra, называют vampire moth — бабочка-вампир, потому что их самцы периодически сосут кровь млекопитающих. Это единственные бабочки-кровососы, хотя не облигатные, а факультативные. Из 18 видов рода 10 пьют кровь; в основном это виды, обитающие в Южной и Юго-Восточной Азии. В качестве жертв они выбирают копытных (например, тапиров и зебу), иногда азиатских слонов, а также людей.
Чтобы определить, пьют ли бабочки человеческую кровь, энтомолог Ханс Бенцигер (Hans Bänziger) из Чиангмайского университета в конце 80-х годов самоотверженно предлагал пойманным в Таиланде насекомым свои пальцы и даже губы — не зная наверняка, не переносят ли бабочки патогены от жертвы к жертве. Благодаря этому удалось подробно наблюдать, как насекомое прокалывает кожу. Крючки цепляются за неровности кожи (волосы, складки, поры, трещинки), в которые толкается хоботок, зубцы прокалывают кожу, и кончик хоботка входит в ранку, а затем «вбуривается» поглубже. Ощущения это вызывает не самые приятные.
Бабочка Calyptra parva пьет кровь из руки исследователя. Таиланд, северный склон горы Дой Чианг Дао (Doi Chiang Dao), 28 мая 1988 года. Справа — увеличенное изображение. Стрелками отмечен волос рядом с хоботком. Видимо, в этом месте легче прокалывать кожу. Фото из статьи H. Bänziger, 1989. Skin-piercing blood-sucking moths V: attacks on man by 5 Calyptra spp. (Lepidoptera, Noctuidae) in S and SE Asia
Калиптра василистниковая обитает на большой территории Палеарктики, питается соком фруктов и ягод. Но в 2006 году ученые, изучавшие бабочек в Приморье, предложили пойманным насекомым свои пальцы. Часть самцов охотно начала пить кровь, занимал этот процесс от 3 до 20 минут.
Группа ученых во главе с Дженнифер Заспел изучает калиптру василистниковую в Приморcком крае, кормя ее своей кровью
Исследователи решили сравнить, отличаются ли морфологически кровососущие самцы от самцов, пьющих фруктовый сок. Отличия нашлись в количестве обонятельных сенсилл на усиках: у кровососущих оказалось меньше сенсилл, воспринимающих запахи позвоночных животных. Ученые предполагают, что снижение чувствительности к таким запахам делает их менее отталкивающими для бабочек и создает предпосылки к питанию кровью.
А, собственно, зачем бабочкам кровь, тем более самцам? Белки крови бабочки не переваривают, они выходят с экскрементами, но зато бабочки усваивают до 95% хлорида натрия (NaCl). Предполагается, что самец может передавать самке NaCl со сперматофором во время спаривания, так как он может быть необходим для развития потомства. А в растениях этого вещества очень мало.
Родственники калиптр из того же подсемейства Calpinae семейства эребид получают недостающие питательные вещества из слез животных, поэтому логично было бы предположить, что калиптры перешли к питанию кровью от лакрифагии (см. картинку дня Охотницы за слезами). Однако данные молекулярно-филогенетического анализа показали, что это не так, и предком кровососов были фруктоядные бабочки.
Бабочки с длинным хоботком
Хоботок этой южноамериканской бабочки-бражника Amphimoea walkeri, в состоянии покоя похожий на свернутый пожарный рукав, — самый длинный в мире насекомых. В развернутом виде его длина достигает 28 сантиметров, что в четыре раза длиннее тела бабочки. Традиционно считается, что очень длинный хоботок понадобился бражникам, чтобы добираться до нектара, скрывающегося в глубине цветов. Однако, возможно, дело обстояло иначе: длинным хоботком бражники изначально обзавелись не из любви к сладкому, а в целях безопасности.
Длиннохоботковые бражники издавна привлекают внимание ученых, занимающихся изучением насекомоопыления. Впервые известность пришла к ним благодаря Чарльзу Дарвину. В январе 1862 года великий натуралист получил от британского ботаника Джеймса Бэйтмана посылку с мадагаскарской орхидеей Angraecum sesquipedale. Дарвина поразила длина шпорцев (выростов околоцветника) этого цветка. Несколько дней спустя он написал своему другу ботанику Джозефу Гукеру: «Удивительный шпорец [этой орхидеи] имеет длину 11,5 дюймов [29,2 см], причем нектар расположен в самом конце. Что за хоботок должен быть у насекомого, которое его пьет!». В своей работе «Различные приспособления, при помощи которых орхидеи опыляются насекомыми» (1862) Дарвин предположил, что на Мадагаскаре должны обитать бражники с хоботками длиной от 10 до 11 дюймов (25,4–27,9 см).
Мадагаскарский бражник Xanthopan morganii praedicta. Слева — самец (A, B) и самка (C), выведенные в неволе. D — cамец с расправленным хоботком, пойманный в природе. E — cвернутый хоботок самца. F — cвернутый хоботок бразильского бражника, изображение которого было опубликовано в журнале Nature в 1873 году. Длина масштабного отрезка — 10 см. Изображение из статьи: J. Arditti et al., 2012. ‘Good Heavens what insect can suck it’ — Charles Darwin, Angraecum sesquipedale and Xanthopan morganii praedicta
Предсказание Дарвина блестяще сбылось, когда в 1903 году Лайонел Ротшильд (да-да, представитель той самой знаменитой династии банкиров, а по совместительству энтомолог-любитель) представил описание нового подвида бражников Xanthopan morganii praedicta с Мадагаскара. Длина хоботка этого бражника (22 см) соответствовала длине шпорцев дарвиновской орхидеи, поэтому предположили, что бражник питается ее нектаром. Однако напрямую подтвердить это не удавалось вплоть до 1992 года, когда с помощью приборов ночного видения наконец удалось снять на видео, как X. morganii praedicta подлетает к орхидее A. sesquipedale и засовывает в нее свой хоботок.
Сложности изучения длиннохоботковых бражников связаны с их ночным образом жизни и труднодоступностью районов, где они живут. По этой же причине на просторах интернета невозможно найти красивые фотографии X. morganii praedicta в условиях дикой природы.
Среди дневных бабочек рекордсменом по длине хоботка является семейство толстоголовок (Hesperiidae). Абсолютный лидер среди толстоголовок — бабочка Damas immaculata с длиной хоботка 52 мм, что в 2,4 раза длиннее, чем ее тело. Но и по абсолютной, и по относительной длине хоботка дневным бабочкам до бражников далеко. Почему? Вероятно, это связано с различиями в поведении, а также в строении куколки. Бражник, когда пьет нектар, висит в воздухе, и ему ничто не мешает развернуть хоботок настолько, насколько необходимо. Дневная бабочка же, питаясь, садится на цветок, и, чтобы привести хоботок в готовность, ей надо распрямить ноги и откинуть назад тело. Кроме того, у куколок дневных бабочек развивающийся хоботок лежит прямо вдоль брюшной стороны, и нет ничего хорошего в том, что эта нежная структура сильно выступает за пределы тела. У бражников хоботок развивается под защитой специального загнутого чехла, напоминающего хобот слона.
Куколка вьюнкового бражника (Agrius convolvuli). Фото с сайта ru.wikipedia.org
Длинный хоботок — это универсальное «оружие», которое позволяет его обладателю эксплуатировать цветы самого разного строения, не только глубокие, но и мелкие. Было показано, что чем длиннее хоботок, тем менее бражник ограничен в своих пищевых предпочтениях. Почему же все бабочки не обзавелись в ходе эволюции максимально длинным хоботком? Оказалось, что у этого «супероружия» есть свои ограничения. Чем длиннее хоботок, тем медленнее бабочка с ним управляется — время, потраченное на один и тот же цветок, в зависимости от относительной длины хоботка может различаться троекратно. Это примерно как прийти в бар с трубочкой для коктейля в четыре или хотя бы в два своих роста. Так что для многих бабочек куда более выигрышным вариантом является быстро перелетать с одного цветка на другой, оставив орхидеи и прочие труднодоступные источники нектара немногим длиннохоботковым «монстрам».
Дарвин предполагал, что к экстремальному удлинению хоботков могла привести эволюционная гонка между растениями и насекомыми-опылителями. Несмотря на наличие симбиоза (нектар в обмен на помощь в опылении), они преследуют прямо противоположные интересы. Чтобы эффективно питаться нектаром, насекомое заинтересовано в хоботке, который превосходит по длине венчик цветка. Напротив, растение должно иметь венчик, превосходящий по длине хоботок, поскольку в этом случае насекомое вынуждено максимально глубоко засовывать голову в цветок и при этом цеплять на себя пыльцу. Слишком длинный хоботок привел бы к тому, что насекомое выпивало бы нектар, но не участвовало в опылении. Такая черная неблагодарность характерна для тех же длиннохоботковых бабочек-толстоголовок. Вот почему в процессе эволюции опылители постепенно удлиняли хоботок, а растения, чтобы не остаться в накладе, в свою очередь, шаг за шагом удлиняли венчики и шпорцы.
Бражники: A — Panogena, пьющий нектар из цветка, на котором сидит паук. B — Xanthopan morganii praedicta, опыляющий орхидею Angraecum sesquipedale. С — Coelonia brevis, ставший добычей паука. D — X. morganii praedicta, подлетающий к орхидее A. sesquipedale. E — стробоскопическая фотография вьюнкового бражника (Agrius convolvuli), раскачивающегося в воздухе из стороны в сторону во время высасывания нектара. Изображение из статьи J. Arditti et al., 2012. ‘Good Heavens what insect can suck it’ — Charles Darwin, Angraecum sesquipedale and Xanthopan morganii praedicta
Впрочем, не так давно была сформулирована несколько иная гипотеза на этот счет. Биологи заметили, что опылителей на орхидеях нередко поджидают пауки и другие хищники. Чтобы не попасть к ним на обед, гораздо безопаснее питаться нектаром на расстоянии, то есть с помощью длинного хоботка. Предполагается, что бражники обзавелись длинным хоботком именно с этой целью. Интересно, что бражники, зависая над цветком, раскачиваются из стороны в сторону — возможно, это еще одна дополнительная мера безопасности на случай нападения. Если верить классической дарвиновской модели, то удлинение венчиков и хоботков происходило синхронно в тесной взаимосвязи. Согласно же альтернативному объяснению, длинные хоботки у бражников возникли раньше, чем флоральные структуры соответствующей длины. Появление последних было вынужденным ответом растений, пытавшихся избежать кражи нектара со стороны незваных гостей с длинными хоботками, заставляя их участвовать в опылении.
О насекомых с длинными хоботками см. также:
1) Это не язык колибри! (картинка дня).
2) Пчелы-парфюмеры (картинка дня).
Строение бабочки
Тело взрослой бабочки состоит из трех отделов: головы, груди и брюшка.
На голове хорошо заметны крупные, почти полусферические сложные глаза и пара длинных членистых антенн (усиков), отходящих от лобной части между глазами.
На нижней стороне головы располагается ротовой аппарат. У дневных бабочек это скручивающийся в спираль хоботок, образованный соединенными между собой, но не сросшимися наружными лопастями нижних челюстей (две его половинки можно легко разъединить булавкой). Через хоботок бабочка высасывает нектар с помощью похожего на кузнечные мехи глоточного насоса.
Почти всегда по сторонам хоботка располагаются 3-члениковые густо покрытые чешуйками сенсорные органы – нижнегубные щупики.
Грудь состоит из трех сегментов: передне-, средне- и заднегруди. Каждый несет по паре ног. Членистые ноги состоят из пяти сегментов: тазик, вертлуг, бедро, голень и лапка.
У бабочек ноги служат в основном для закрепления на определённом месте и только потом — для передвижения, поэтому лапки оснащены целым набором приспособлений для фиксации на разных поверхностях. У некоторых бабочек на ногах расположены вкусовые рецепторы: до того, как такая бабочка коснётся конечностью сладкого раствора, она не развернёт хоботок и к еде не приступит.
Средне- и заднегрудь несут по паре крыльев. Как и у других насекомых, они укреплены системой трубчатых образований, называемых жилками. Жилки выполняют двоякую функцию: во-первых, каркасную, во-вторых, в полости трубок проходят трахеи и нервные волокна. По форме крыльев и расположению жилок в основном происходит распознавание видов и дифференциация.
Брюшко примерно цилиндрическое и состоит из 10 сегментов, из которых два или три последних преобразованы в наружные половые придатки (гениталии). Форма последних широко варьирует и часто используется в качестве диагностического признака при определении видов бабочек.
Тело бабочки и придатки снаружи покрыты твердым защитным слоем (кутикулой), который в свою очередь состоит из трех слоев. Первый, тонкий и нежный — эпикутикула, второй — экзокутикула — более твердый и слит с внутренним слоем эндо-кутикулой. Последние два слоя состоят из плотной ткани, образованной хитином и полибелковыми структурами, связанными между собой химическими соединениями.
Хитин — уникальное изобретение природы, при поражающей легкости он очень прочен, нерастворим в органических растворителях и даже в щелочах. Все тело, за исключением сложных глаз, целиком покрыто волосками и щетинками.
Крылья бабочки
У
бабочек две пары крыльев — именно в них красота этих хрупких созданий. У бабочек обе пары крыльев летательные; надкрыльев, характерных для жуков и прямокрылых, нет. По природе своей крыло двухслойно и образовано верхней и нижней боковыми складками тела.
Крылья иссечены продольными и поперечными жилками, трубковидными расширениями пластинки крыла. Жилки выполняют двоякую функцию: во-первых, каркасную, во-вторых, в полости трубок проходят трахеи и нервные волокна.
По форме крыльев и расположению жилок в основном происходит распознавание видов и дифференциация.
На рисунке представлена схема жилкования крыла: Sс — субкостальная жилка, R — радиальные, М — медиальные, Сu — кубитальные, А — анальные жилки.
Крылья покрыты чешуйками, образующими на их поверхности пыльцу, — этого нет ни у каких иных представителей животного мира. Это видоизменённые волоски, имеющиеся на крыльях многих насекомых. Количество чешуек может быть очень велико — несколько сотен тысяч у некоторых видов!
Форма и назначение чешуек различны. Прежде всего существуют пигментные и оптические чешуйки, определяющие окраску крыльев. Первые содержат красящее вещество меланин и отвечают за основную расцветку. А вторые, пропуская лучи света сквозь собственную структуру, преломляют их, вызывая явления интерференции (по принципу призмы). Вот почему под разными углами освещения крылья бабочки приобретают новые цвета и оттенки. Благодаря этому крылья бабочек делаются металлически-блестящими и переливающимися — особенной красотой отличаются они у тропических бабочек.
Чешуйки, уложенные на крыле бабочки, подобно черепице на крыше дома, часто ярко окрашены и образуют линии, пятна, полосы, разводы — всё то, что называют «рисунком крыла» (см. схему ниже). Количество и расположение деталей рисунка различно даже у близких видов. Глазки, лунки, пятна и перевязи могут менять своё расположение, смещаться в несвойственные им места или просто исчезать. Таким образом в основном и определяют бабочек — ведь рисунок каждой бабочки неповторим.
Окраска крыльев самцов и самок бабочек часто совершенно различна. Это явление биологи называют половым диморфизмом в окраске. Более того, редко, но встречаются особи, сочетающие в себе крылья обоих полов: слева — с расцветкой самца, справа — самки, или наоборот. Такие генетически искажённые экземпляры носят название «гинандроморфы».
Удивительны пахучие, или андрокониальные, чешуйки. Чтобы молекулы душистого вещества легче испарялись с поверхности крыла, кончики этих чешуек заканчиваются кисточкой волосков. В период брачных церемоний одни бабочки при встрече ищут усиками пахучие чешуйки и по их аромату выбирают своего партнёра. И расстояние не преграда: самцы находят подруг по запаху за несколько километров! Иногда запах бабочки настолько сильный, что его может ощутить и человек.
Каждое правило в природе имеет исключения. Существуют виды, у которых чешуйки остались только по краям крыльев и вдоль жилок. К таким бабочкам относятся, например, стеклянницы и бражники-шмелевидки. Их брюшко раскрашено яркими черно-жёлтыми полосами и в сочетании с прозрачными узкими крыльями делает этих насекомых похожими на ос или шмелей.
Есть, наконец, бабочки, совсем лишённые способности летать. Так бескрылыми являются самки пяденицы-обдирало, одноцветной и улиткообразной мешочниц, кистехвостов, некоторых коконопрядов. Они очень мало похожи на бабочек, скорее напоминая червячков. Поэтому встречу полов у этих видов обеспечивают крылатые самцы.
Внутреннее строение
1- органы выделения, 2- средний отдел кишечника, 3- зоб, 4- сердце, 5- передний отдел кишечника, 6- толстый кишечник, 7- половые органы, 8- нервный узел, 9- мозг
Нервная система, как и у всех членистоногих, состоит из окологлоточного кольца и брюшной нервной цепочки. Внутри головы, защищенной толстым слоем хитина, находится нервный узел, утолщение нервной трубки, именуемое головным мозгом.
Пищеварительный канал берет свое начало с хоботка, разделенного на две половинки (правую и левую). Зоб служит в основном для временного хранения пищи. Иногда его называют сосательным желудком. Средний отдел состоит из желудка, насыщенного особыми железистыми клетками, продуцирующими различные ферменты, благодаря которым происходит переваривание пищи. Мышечный желудок иногда имеет особые хитиновые выросты, дополнительно измельчающие пищу. После переваривания остатки пищи поступают в заднюю кишку, передняя часть которой носит название тонкой, а из нее — в прямую кишку.
Дыхательная система представляет собой густую сеть разветвленных внутренних трубочек — трахей, по которым воздух, попадая через наружные дыхальца, доставляется непосредственно ко всем внутренним органам и тканям.
Выделительная система — это пучок тонких трубочек, так называемых мальпигиевых сосудов, расположенных в полости тела. Они на вершинах замкнуты, а основаниями открываются в кишечник.
Половая система самок состоит из двух яичников, в которых происходит образование яиц. Яичники, переходя в трубчатые яйцеводы, основаниями сливаются в единый непарный яйцевод, по которому зрелые яйца выводятся наружу. В половой системе самки имеется семяприемник — резервуар, куда поступают сперматозоиды самцов. Зрелые яйца могут оплодотворяться этими сперматозоидами. Органы размножения самца — это два семенника, переходящие в семяпроводы.