Во времена динозавров бабочки были мелкими и невзрачными

 Ученая ПНИПУ поделилась 7 фактами об этих насекомых

19 июня в России отмечается День бабочек. Ученая Пермского Политеха рассказала, как они выглядели во времена динозавров и чем питались, от чего зависит яркость рисунка их крыльев, как ультрафиолет помогает им находить нектар, почему их запрещено трогать, как вкусовые рецепторы на лапках позволяют им выводить потомство, почему они не могут летать при низких температурах и сколько тонн этих насекомых съедают в Индии ежегодно.

Бабочки появились раньше цветов

Бабочки — настоящие ровесники динозавров, они появились около 190 миллионов лет назад, еще в ту эпоху, когда на Земле не существовало цветковых растений, а господствовали голосеменные, папоротники и мхи.

– Первые их представители были совершенно не похожи на тех ярких и крупных Махаонов или Аполлонов, которых мы вспоминаем, слыша слово «бабочка». Это были мелкие, невзрачные насекомые. Их гусеницы питались листьями или корнями растений, а взрослые особи либо тоже поедали зелень, либо жили столь недолго, что совсем не питались и потому имели недоразвитый ротовой аппарат. Такие примитивные бабочки сохранились до наших дней — это так называемые первичные зубатые моли с размахом крыльев всего от четырех миллиметров до полутора сантиметров, – делится ученый секретарь кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, ведущий инженер Мария Комбарова.

Настоящий расцвет бабочек начался в меловом периоде, когда появились цветковые растения.

– Вместо зеленых частей у культур возникли более питательные пыльцевые зерна, и насекомые переключились на них. Чтобы перенос пыльцы был эффективнее, цветы и бабочки стали приспосабливаться друг к другу: у растений развились нектарники с питательным сладким нектаром и ароматические железы, выделяющие запах для привлечения опылителей. У бабочек сформировались хоботки разной длины — одни могли достать нектар из глубоких нектарников, другие с коротким хоботком специализировались на небольших цветах, – рассказывает Мария Комбарова.

В итоге такого взаимного приспособления сейчас насчитывается до 175 тысяч видов бабочек, которых можно встретить практически в любой географической точке земного шара. И все это огромное разнообразие произошло от тех маленьких невзрачных предков.

Рисунок крыльев бабочки зависит от погоды и места жительства

Крылья одного и того же вида бабочки могут выглядеть совершенно по-разному в начале и в конце лета: такую зависимость от температур и осадков называют сезонным диморфизмом.

– В основе изменений окраски лежит выработка пигмента меланина. У человека он отвечает за цвет кожи, волос, радужки глаз, а у бабочки – за цвет рисунка. При низких температурах его синтез усиливается, что делает крылья более темными для лучшего прогрева на солнце, ведь черные оттенки притягивают его лучи. А при теплой погоде образование меланина, наоборот, снижается, и окраска светлеет, – объясняет Мария Комбарова.

Например, у бабочки Траурницы, распространенной почти во всех регионах России, в холодное дождливое лето крылья становятся почти черными с интенсивным темным рисунком, тогда как в жаркую солнечную погоду черный цвет может смениться на шоколадно-бурый, хотя вид остается тем же самым.

– Особого внимания заслуживает так называемый индустриальный меланизм, при котором бабочки приспосабливаются к жизни в городе. Например, Березовая пяденица– это светлая бабочка, которая маскируются от птиц набелой березе, но в промышленных городах их стволы темнеют из-за выхлопных газов и сажи. На таком фоне насекомое становятся легкой добычей, поэтому естественный отбор заставляет популяцию быстро темнеть: появляются особи, накапливающие много меланина и сливающиеся с загрязненным стволом дерева, – рассказывает Мария Комбарова.

Бабочка видит ультрафиолет – это помогает ей находить нектар

Зрение бабочки устроено иначе, чем у человека, и обладает уникальными особенностями.

– Ее огромные фасеточные глаза охватывают панорамный обзор почти на 360 градусов, позволяя видеть одновременно вперед, назад и в стороны, при этом бабочка хорошо воспринимает движущиеся объекты с расстояния до пяти метров. Если бы у нас были такие органы зрения, то они начинались бы от макушки и заканчивались бы на нижней челюсти. Но самое главное — бабочка видит в ультрафиолетовом спектре, что недоступно человеческому глазу. Именно эта способность помогает ей находить нектар: цветковые растения в ходе эволюции создали на лепестках невидимые для нас ультрафиолетовые «дорожки», указывающие, где расположены нектарники. Бабочка замечает эти ориентиры с достаточно большого расстояния – 2–3 метров, и точно садится туда, где ее ждет питательное вознаграждение, – говорит Мария Комбарова.

Прикосновение к крылу бабочки пережимает его сосуды

Прикосновение человека к крыльям бабочки может нанести ей серьезный вред.Обычно это объясняют тем, что таким образом человек стирает микроскопические чешуйки, которые нужны насекомому, чтобы обеспечивать стабильный полет, – без них легкое тело бабочки беспорядочно бросало бы из стороны в сторону. Однако здесь кроется лишь половина проблемы.

– Дело в том, что крыло пронизано тонкими сосудами, по которым течет гемолимфа — аналог крови у насекомых. Когда мы берем бабочку пальцами, эти хрупкие сосуды пережимаются, а то и рвутся, что приводит к нарушению циркуляции жидкости. Представьте, что вам очень сильно перетянули руку жгутом, так что туда перестала поступать кровь – именно это происходит с бабочкой, когда ее крылья задевает человек. Они перестают получать питание и не могут нормально функционировать. Кроме того, жилки выполняют роль ребер жесткости — при раздавливании этого каркаса крыло деформируется, и бабочка теряет способность полноценно летать. Особенно уязвимы свежевылупившиеся особи: их крылья сложены как скомканная бумага, и только после поступления в них гемолимфы они расправляются — любое вмешательство в этот момент может привести к необратимому повреждению и гибели, – предупреждает Мария Комбарова.

У бабочек есть вкусовые рецепторы на лапках

Вкусовые рецепторы у бабочек расположены на лапках, и это замечательное приспособление природы.

– Такая конструкция нужна вовсе не для того, чтобы пробовать нектар — источник сладкой пищи бабочка и так находит по ультрафиолетовым ориентирам на цветках. Главная функция этих рецепторов — мгновенная оценка листьев, на которые насекомое садится, чтобы отложить яйца. Ей важно за долю секунды определить, пригоден ли лист для гусениц: того ли он вида, достаточно ли молодой и сочный, не старый и не грубый, не поражен ли болезнями, – объясняет Мария Комбарова.

Ошибка здесь фатальна — потомство погибнет на неподходящем корме, поэтому природа сделала механизм предельно быстрым и точным.

– На лапках бабочки есть специальные микроскопические ямки с огромным количеством нервных окончаний. Как только насекомое касается поверхности, эти рецепторы мгновенно анализируют ее химический состав и отправляют сигнал в нервные узлы в головной части. Время реакции исчисляется миллисекундами — это связано с тем, что бабочка живет мало – в среднем от нескольких дней до четырех недель, у нее нет времени на раздумья, ей нужно быстро найти партнера, отложить яйца и завершить жизненный цикл, – рассказывает ученая ПНИПУ.

Человек даже самыми современными приборами не способен так молниеносно и точно провести химический анализ листа, как это делает бабочка одним лишь прикосновением лапки.

Бабочки не могут летать при температуре ниже 15°C

Если температура воздуха опускается ниже 15–20°C, бабочки действительно перестают летать, поэтому в прохладную погоду они сидят неподвижно, стараясь попасть под солнечные лучи.

– Причина такого поведения кроется в том, что бабочки — это холоднокровные насекомые, их обмен веществ напрямую зависит от температуры окружающей среды. При снижении тепла все биохимические процессы в организме замедляются, необходимые гормоны и активные вещества перестают выделяться в нужном количестве, мышцы теряют способность к эффективным сокращениям, и полет становится невозможным. Некоторые ночные виды могут разогревать себя за счет трепетания грудных мышц, что позволяет им летать даже в прохладе, но для большинства дневных бабочек единственный способ поднять температуру тела — это погреться в лучах солнца, расправив крылья. Оптимальный диапазон для активности обычно составляет около 23–24°C, тогда как при 14°C насекомые впадают в оцепенение, – объясняет Мария Комбарова.

Этот температурный порог напрямую влияет на выживаемость вида. В холодное, дождливое или пасмурное лето бабочки не могут летать, а значит, не способны искать нектар для пополнения энергии и влаги, находить половых партнеров для размножения и, самое главное, откладывать яйца на подходящие кормовые растения для гусениц. Таким образом, продолжительные периоды прохладной погоды резко снижают репродуктивный успех популяции и могут приводить к ее локальному сокращению или даже исчезновению в неблагоприятных климатических условиях.

В Индии ежегодно съедают около 20000 тонн бабочек

В культурах многих стран, особенно в Азии, Африке, Индии и даже Австралии, бабочки и их гусеницы являются обычным пищевым продуктом, признанным на государственном уровне.

– Только в Индии ежегодно употребляют около 20 000 тонн этих насекомых, а в Африке объемы, по оценкам, в несколько раз выше. Они считаются высокобелковой, легкоусвояемой пищей: в Таиланде жареных гусениц и их размолотый порошок добавляют в детские смеси и лечебное питание как обязательный компонент для прикорма с раннего возраста; в Китае гусениц, освобожденных от шелка после размотки коконов, в промышленных масштабах используют для приготовления омлетов, соусов и других блюд — это такой же привычный ингредиент, как для нас яйца или хлеб, – поделилась Мария Комбарова.

Такое использование насекомых — устойчивая традиция, обеспечивающая население доступным и питательным белком, особенно в регионах, где традиционное животноводство менее развито или дорого.