Бабочки — крылатые насекомые из подотряда чешуекрылых Rhopalocera , характеризующиеся большими, часто ярко окрашенными крыльями, которые часто складываются вместе в состоянии покоя, и заметным порхающим полетом. Группа включает в себя надсемейства Hedyloidea (бабочки-мотыльки в Америке) и Papilionoidea (все остальные). Самые древние окаменелости бабочек датируются палеоценом , около 56 миллионов лет назад, хотя они, вероятно, возникли в позднем меловом периоде , около 101 миллиона лет назад. [1]
У бабочек четырехстадийный жизненный цикл , и, как и другие голометаболические насекомые, они проходят полный метаморфоз . [2] Крылатые взрослые особи откладывают яйца на кормовое растение, которым будут питаться их личинки , известные как гусеницы . Гусеницы растут, иногда очень быстро, и, когда полностью развиваются, окукливаются в куколке . Когда метаморфоз завершается, кожа куколки лопается, взрослое насекомое вылезает, расправляет крылья, чтобы высохнуть, и улетает.
Некоторые бабочки, особенно в тропиках, имеют несколько поколений в год, в то время как другие имеют одно поколение, а некоторым бабочкам в холодных местах может потребоваться несколько лет, чтобы пройти весь свой жизненный цикл. [3]
Бабочки часто полиморфны , и многие виды используют камуфляж , мимикрию и апосематизм , чтобы уклониться от хищников. [4] Некоторые из них, такие как монарх и расписная леди , мигрируют на большие расстояния. Многие бабочки подвергаются нападению паразитов или паразитоидов , включая ос , простейших , мух и других беспозвоночных, или становятся добычей других организмов. Некоторые виды являются вредителями, потому что на личиночных стадиях они могут наносить вред домашним культурам или деревьям; другие виды являются агентами опыления некоторых растений. Личинки некоторых бабочек (например, жнецов ) питаются вредными насекомыми, а некоторые являются хищниками муравьев , в то время как другие живут как мутуалисты в ассоциации с муравьями. В культурном отношении бабочки являются популярным мотивом в изобразительном и литературном искусстве. Смитсоновский институт утверждает, что «бабочки, безусловно, являются одними из самых привлекательных существ в природе». [5]
Оксфордский словарь английского языка напрямую выводит слово из древнеанглийского butorflēoge , бабочка; схожие названия в древнеголландском и древневерхненемецком языках показывают, что название древнее, но современные голландский и немецкий языки используют разные слова ( vlinder и Schmetterling ), и общее название часто существенно различается между в остальном близкородственными языками. Возможным источником названия является ярко-желтый самец серной мухи ( Gonepteryx rhamni ); другим является то, что бабочки летали на лугах во время весеннего и летнего сезона масляной мухи, пока росла трава. [6] [7]
Самые ранние окаменелости Lepidoptera датируются границей триаса и юры , около 200 миллионов лет назад. [8] Бабочки произошли от моли, поэтому, хотя бабочки монофилетичны (образуют одну кладу ), моли — нет. Самая старая известная бабочка — Protocoeliades kristenseni из палеоценовой формации Фур в Дании, возраст которой составляет около 55 миллионов лет, и которая принадлежит к семейству Hesperiidae (прыгуны). [9] Оценки молекулярных часов показывают, что бабочки возникли где-то в позднем мелу , но значительно диверсифицировались только в кайнозое, [10] [1] причем одно исследование предполагает североамериканское происхождение этой группы. [1] Самая старая американская бабочка — позднеэоценовая Prodryas persephone из ископаемых слоев Флориссанта , [11] [12] возраст которой составляет около 34 миллионов лет. [13]
Бабочки научно классифицируются в подотряде макролепидоптерановых клад Rhopalocera из отряда Lepidoptera , который также включает молей . [ требуется ссылка ] Традиционно бабочек делят на надсемейство Papilionoidea, исключая более мелкие группы Hesperiidae ( шкиперы) и более похожих на моль Hedylidae Америки. Филогенетический анализ показывает, что традиционная Papilionoidea является парафилетической по отношению к двум другим группам, поэтому их обе следует включить в Papilionoidea, чтобы сформировать единую группу бабочек, тем самым синонимичную кладе Rhopalocera . [14] [15]
Взрослые бабочки характеризуются четырьмя крыльями, покрытыми чешуйками, которые и дали название Lepidoptera ( древнегреческое λεπίς lepís, чешуя + πτερόν pterón, крыло). Эти чешуйки придают крыльям бабочки цвет: они пигментированы меланинами , которые придают им черный и коричневый цвет, а также производными мочевой кислоты и флавонами , которые придают им желтый цвет, но многие из синих, зеленых, красных и переливающихся цветов создаются структурной окраской, производимой микроструктурами чешуек и волосков. [16] [17] [18] [19]
Как и у всех насекомых, тело разделено на три части: голову, грудь и брюшко . Грудь состоит из трех сегментов, каждый с парой ног. У большинства семейств бабочек усики булавовидные, в отличие от усиков моли , которые могут быть нитевидными или перистыми. Длинный хоботок может быть скручен, когда не используется, для сбора нектара из цветов. [20]
Почти все бабочки ведут дневной образ жизни , имеют относительно яркую окраску и держат крылья вертикально над телом в состоянии покоя, в отличие от большинства мотыльков, которые летают ночью, часто имеют криптическую окраску (хорошо замаскированы) и либо держат крылья плоско (касаясь поверхности, на которой стоит мотылек), либо складывают их плотно над телом. Некоторые дневные мотыльки, такие как бражник колибри [21] , являются исключениями из этих правил. [20] [22]
Личинки бабочек , гусеницы , имеют твердую ( склеротизированную ) голову с сильными челюстями, используемыми для разрезания пищи, чаще всего листьев. У них цилиндрические тела с десятью сегментами на брюшке, как правило, с короткими ложноножками на сегментах 3–6 и 10; три пары настоящих ног на груди имеют по пять сегментов каждая. [20] Многие хорошо замаскированы; другие апосематические с яркими цветами и щетинистыми выступами, содержащими токсичные химикаты, полученные из их кормовых растений. Куколка или хризалида, в отличие от куколки моли, не завернута в кокон. [20]
Многие бабочки половой диморфизм . Большинство бабочек имеют систему определения пола ZW , где самки являются гетерогаметным полом (ZW), а самцы — гомогаметными (ZZ). [23]
Бабочки распространены по всему миру, за исключением Антарктиды, насчитывая в общей сложности около 18 500 видов. [24] Из них 775 являются неарктическими ; 7 700 неотропическими ; 1 575 палеарктическими ; 3 650 афротропическими ; и 4 800 распространены в объединенных восточных и австралийско - океанических регионах. [24] Бабочка - монарх родом из Америки, но в девятнадцатом веке или ранее распространилась по всему миру и сейчас встречается в Австралии, Новой Зеландии, других частях Океании и на Пиренейском полуострове . Неясно, как она распространилась; взрослые особи могли быть разнесены ветром, а личинки или куколки могли быть случайно перенесены людьми, но наличие подходящих растений-хозяев в их новой среде было необходимостью для их успешного укоренения. [25]
Многие бабочки, такие как расписная леди , монарх и несколько данаин, мигрируют на большие расстояния. Эти миграции происходят в течение нескольких поколений, и ни одна особь не завершает весь путь. Восточно-североамериканская популяция монархов может путешествовать на тысячи миль на юго-запад к местам зимовки в Мексике . Весной происходит обратная миграция. [26] [27] Недавно было показано, что британская расписная леди совершает круговое путешествие протяженностью 9000 миль в несколько этапов, в течение которых сменяется до шести последовательных поколений, от тропической Африки до Полярного круга — почти вдвое больше знаменитых миграций, совершаемых монархом. [28] Впечатляющие крупномасштабные миграции, связанные с муссоном, наблюдаются на полуострове Индия. [29] Миграции изучались в более позднее время с использованием меток на крыльях, а также с использованием стабильных изотопов водорода . [30] [31]
Бабочки ориентируются, используя компенсированный по времени солнечный компас. Они могут видеть поляризованный свет и, следовательно, ориентироваться даже в облачных условиях. Поляризованный свет вблизи ультрафиолетового спектра, по-видимому, особенно важен. [32] [33] Многие перелетные бабочки живут в полузасушливых районах, где сезоны размножения короткие. [34] Жизненные циклы их растений-хозяев также влияют на поведение бабочек. [35]
Бабочки на взрослой стадии могут жить от недели до почти года в зависимости от вида. Многие виды имеют длительные стадии личиночной жизни, в то время как другие могут оставаться в состоянии покоя на стадии куколки или яйца и, таким образом, переживать зимы. [36] Мелисса арктическая ( Oeneis melissa ) зимует дважды в качестве гусеницы. [37] Бабочки могут иметь один или несколько выводков в год. Количество поколений в год варьируется от умеренных до тропических регионов , при этом тропические регионы демонстрируют тенденцию к мультивольтинизму . [38]
Ухаживание часто происходит в воздухе и часто включает феромоны . Затем бабочки приземляются на землю или на насест для спаривания. [20] Совокупление происходит хвост к хвосту и может длиться от нескольких минут до нескольких часов. Простые фоторецепторные клетки, расположенные на гениталиях, важны для этого и других видов поведения взрослых особей. [39] Самец передает сперматофор самке; чтобы уменьшить конкуренцию за сперму, он может покрыть ее своим запахом или, у некоторых видов, таких как Apollos ( Parnassius ), затыкает ее генитальное отверстие , чтобы помешать ей снова спариваться. [40]
Подавляющее большинство бабочек имеют четырехстадийный жизненный цикл: яйцо , личинка (гусеница), куколка (куколка) и имаго (взрослая особь). В родах Colias , Erebia , Euchloe и Parnassius известно небольшое количество видов, которые размножаются полупартеногенетически ; когда самка умирает, из ее брюшка выходит частично развитая личинка. [41]
Яйца бабочек защищены жестким ребристым внешним слоем оболочки, называемым хорионом . Он покрыт тонким слоем воска, который не дает яйцу высохнуть до того, как личинка успеет полностью развиться. Каждое яйцо содержит несколько крошечных воронкообразных отверстий на одном конце, называемых микропиле ; цель этих отверстий — позволить сперме проникнуть и оплодотворить яйцо. Яйца бабочек сильно различаются по размеру и форме между видами, но обычно они вертикальные и имеют тонкую скульптуру. Некоторые виды откладывают яйца поодиночке, другие — партиями. Многие самки производят от ста до двухсот яиц. [41]
Яйца бабочек прикрепляются к листу с помощью специального клея, который быстро затвердевает. По мере затвердевания он сжимается, деформируя форму яйца. Этот клей легко увидеть окружающим основание каждого яйца, образуя мениск. Природа клея мало изучена, но в случае Pieris brassicae он начинается как бледно-желтый гранулированный секрет, содержащий ацидофильные белки. Он вязкий и темнеет при контакте с воздухом, становясь нерастворимым в воде, резиноподобным материалом, который вскоре затвердевает. [42] Бабочки рода Agathymus не прикрепляют свои яйца к листу; вместо этого недавно отложенные яйца падают к основанию растения. [43]
Яйца почти всегда откладываются на растения. Каждый вид бабочек имеет свой собственный диапазон растений-хозяев, и в то время как некоторые виды бабочек ограничены только одним видом растений, другие используют ряд видов растений, часто включающих членов общего семейства. [44] У некоторых видов, таких как большой рябчик , яйца откладываются близко к пищевому растению, но не на него. Это, скорее всего, происходит, когда яйцо зимует перед вылуплением и там, где растение-хозяин теряет свои листья зимой, как это делают фиалки в этом примере. [45]
Стадия яйца длится несколько недель у большинства бабочек, но яйца, отложенные ближе к зиме, особенно в умеренных регионах, проходят стадию диапаузы (покоя), и вылупление может произойти только весной. [46] Некоторые бабочки умеренного региона, такие как красавица Камбервелла , откладывают яйца весной и вылупляются летом. [47]
Личинки бабочек, или гусеницы, питаются листьями растений и проводят практически все свое время в поисках и поедании пищи. Хотя большинство гусениц травоядны, несколько видов являются хищниками : Spalgis epius питается щитовками , [48] в то время как гусеницы, такие как Liphyra brassolis , являются мирмекофилами , поедая личинок муравьев. [49]
Некоторые личинки, особенно Lycaenidae , образуют взаимные ассоциации с муравьями. Они общаются с муравьями с помощью вибраций, которые передаются через субстрат , а также с помощью химических сигналов. [50] [51] Муравьи обеспечивают некоторую степень защиты этим личинкам, а те, в свою очередь, собирают выделения медвяной росы . Большие синие ( Phengaris arion ) гусеницы обманывают муравьев Myrmica , заставляя их вернуться в колонию муравьев , где они питаются яйцами и личинками муравьев в паразитических отношениях. [52]
Гусеницы созревают, проходя ряд стадий развития, известных как возрасты . Ближе к концу каждой стадии личинка проходит процесс, называемый аполизисом , опосредованный высвобождением ряда нейрогормонов . Во время этой фазы кутикула , жесткий внешний слой, состоящий из смеси хитина и специализированных белков , отделяется от более мягкого эпидермиса под ним, и эпидермис начинает формировать новую кутикулу. В конце каждой стадии личинка линяет , старая кутикула разделяется, а новая кутикула расширяется, быстро затвердевая и развивая пигмент. [53] Развитие узоров крыльев бабочки начинается с последней личиночной стадии.
У гусениц короткие усики и несколько простых глаз . Ротовые органы приспособлены для жевания с мощными мандибулами и парой максилл, каждая с сегментированным щупиком. К ним примыкает губа-гипофаринкс, в которой находится трубчатая прядильная железа, способная выдавливать шелк. [16] У гусениц, таких как представители рода Calpodes (семейство Hesperiidae), на 8-м сегменте имеется специализированная трахейная система, которая функционирует как примитивное легкое. [54] У гусениц бабочек есть три пары настоящих ног на грудных сегментах и до шести пар ложноножек, выходящих из брюшных сегментов. Эти ложноножки имеют кольца крошечных крючков, называемых крючками, которые зацепляются гидростатически и помогают гусенице захватывать субстрат. [55] Эпидермис несет пучки щетинок , положение и количество которых помогают идентифицировать вид. Также есть украшения в виде волосков, бородавчатых выступов, роговидных выступов и шипов. Внутри большую часть полости тела занимает кишечник, но также могут быть большие шелковые железы и специальные железы, которые выделяют неприятные или токсичные вещества. Развивающиеся крылья присутствуют на более поздних стадиях развития, а гонады начинают развиваться на стадии яйца. [16]
Когда личинка полностью вырастает, вырабатываются гормоны, такие как проторакальнотропный гормон (ПТГ). В этот момент личинка прекращает питаться и начинает «бродить» в поисках подходящего места для окукливания, часто это нижняя сторона листа или другое скрытое место. Там она плетет пуговицу из шелка, которую использует для прикрепления своего тела к поверхности, и линяет в последний раз. Хотя некоторые гусеницы плетут кокон для защиты куколки, большинство видов этого не делают. Голая куколка, часто известная как хризалида, обычно висит головой вниз на кремастере, колючей подушечке на заднем конце, но у некоторых видов может быть сплетен шелковый пояс, чтобы удерживать куколку в положении головой вверх. [41] Большая часть тканей и клеток личинки разрушается внутри куколки, поскольку составной материал перестраивается в имаго. Строение трансформирующегося насекомого видно снаружи: крылья сложены плоско на брюшной поверхности, а хоботок разделен на две половины, между ними находятся усики и ноги. [16]
Превращение куколки в бабочку посредством метаморфоза имело большую привлекательность для человечества. Чтобы превратиться из миниатюрных крыльев, видимых снаружи куколки, в большие структуры, пригодные для полета, крылья куколки подвергаются быстрому митозу и поглощают большое количество питательных веществ. Если одно крыло хирургическим путем удалить на ранней стадии, остальные три вырастут до большего размера. В куколке крыло образует структуру, которая становится сжатой сверху вниз и складчатой от проксимального до дистального конца по мере ее роста, так что она может быстро разворачиваться до своего полного взрослого размера. Несколько границ, видимых в цветовом узоре взрослой особи, отмечены изменениями в экспрессии определенных факторов транскрипции в ранней куколке. [56]
Репродуктивная стадия насекомого — крылатая взрослая особь или имаго . Поверхность бабочек и моли покрыта чешуйками, каждая из которых является выростом из одной эпидермальной клетки. Голова маленькая и доминирует над двумя большими сложными глазами . Они способны различать форму цветка или движение, но не могут четко видеть удаленные объекты. Цветовое восприятие хорошее, особенно у некоторых видов в сине-фиолетовом диапазоне. Усики состоят из многих сегментов и имеют булавовидные кончики (в отличие от моли, у которой сужающиеся или перистые усики). Сенсорные рецепторы сосредоточены на кончиках и могут обнаруживать запахи. Вкусовые рецепторы расположены на щупиках и на ногах. Ротовые части приспособлены для сосания, а мандибулы обычно уменьшены в размере или отсутствуют. Первые максиллы удлинены в трубчатый хоботок , который сворачивается в состоянии покоя и расширяется при необходимости питания. Первые и вторые максиллы несут щупики, которые функционируют как органы чувств. У некоторых видов хоботок или верхнечелюстные щупики редуцированы, и они не питаются во взрослом возрасте. [16]
Многие бабочки Heliconius также используют свой хоботок для питания пыльцой; [57] у этих видов только 20% аминокислот, используемых в размножении, поступают из питания личинок, что позволяет им быстрее развиваться как гусеницам и обеспечивает им более длительную продолжительность жизни в несколько месяцев в качестве взрослых особей. [58]
Грудь бабочки предназначена для передвижения. Каждый из трех грудных сегментов имеет две ноги (у нимфалид первая пара редуцирована, и насекомые ходят на четырех ногах). Второй и третий сегменты груди несут крылья. Передние края передних крыльев имеют толстые жилки для их укрепления, а задние крылья меньше и более округлые и имеют меньше жилок жесткости. Передние и задние крылья не сцеплены вместе ( как у моли ), а координируются трением их перекрывающихся частей. Передние два сегмента имеют пару дыхалец , которые используются при дыхании. [16]
Брюшко состоит из десяти сегментов и содержит кишечник и половые органы. Передние восемь сегментов имеют дыхальца, а конечный сегмент модифицирован для размножения. У самца есть пара органов захвата, прикрепленных к кольцевой структуре, и во время спаривания трубчатая структура выдавливается и вставляется во влагалище самки. Сперматофор откладывается в самке, после чего сперма попадает в семенной приемник, где она хранится для последующего использования. У обоих полов гениталии украшены различными шипами, зубами, чешуйками и щетинками, которые действуют, чтобы предотвратить спаривание бабочки с насекомым другого вида. [16] После того, как она выходит из стадии куколки, бабочка не может летать, пока крылья не развернутся. Недавно появившейся бабочке нужно потратить некоторое время, надувая свои крылья гемолимфой и давая им высохнуть, в это время она чрезвычайно уязвима для хищников. [59]
Красочные узоры на крыльях многих бабочек говорят потенциальным хищникам, что они ядовиты. Таким образом, генетическая основа формирования рисунка крыльев может пролить свет как на эволюцию бабочек, так и на биологию их развития . Цвет крыльев бабочек происходит от крошечных структур, называемых чешуйками, каждая из которых имеет свои собственные пигменты . У бабочек Heliconius есть три типа чешуек: желтые/белые, черные и красные/оранжевые/коричневые чешуйки. Некоторые механизмы формирования рисунка крыльев в настоящее время решаются с помощью генетических методов. Например, ген , называемый кортекс, определяет цвет чешуек: удаление кортекса делает черные, а красные чешуйки — желтыми. Мутации, например, транспозонные вставки некодирующей ДНК вокруг гена кортекса , могут превратить чернокрылую бабочку в бабочку с желтой полосой на крыле. [60]
Когда бабочка Bicyclus anynana подвергается многократному инбридингу в лабораторных условиях, наблюдается резкое снижение вылупления яиц. [61] Считается, что эта тяжелая инбридинговая депрессия , вероятно, вызвана относительно высокой скоростью мутаций рецессивных аллелей со значительными разрушительными эффектами и редкими эпизодами инбридинга в природе, которые в противном случае могли бы устранить такие мутации. [61] Хотя B. anynana испытывает инбридинговую депрессию при принудительном инбридинге в лабораторных условиях, она восстанавливается в течение нескольких поколений, если ей позволяют свободно размножаться. [62] Во время выбора партнера взрослые самки не избегают и не учатся избегать братьев и сестер врожденно, что подразумевает, что такое обнаружение может не иметь решающего значения для репродуктивной пригодности. [62] Инбридинг может сохраняться у B. anynana , поскольку вероятность встречи с близкими родственниками в природе редка; то есть экология передвижения может маскировать пагубное влияние инбридинга, что приводит к ослаблению отбора для активного поведения избегания инбридинга.
Бабочки питаются в основном нектаром цветов. Некоторые также получают питание из пыльцы , [63] древесного сока, гниющих фруктов, навоза, разлагающейся плоти и растворенных минералов во влажном песке или грязи. Бабочки важны как опылители для некоторых видов растений. В целом, они не переносят столько пыльцы, как пчелы , но они способны переносить пыльцу на большие расстояния. [64] Постоянство цветка наблюдалось по крайней мере у одного вида бабочек. [65]
Взрослые бабочки потребляют только жидкости, поглощаемые через хоботок. Они пьют воду из влажных участков для гидратации и питаются нектаром из цветов, из которого они получают сахара для энергии, а также натрий и другие минералы, жизненно важные для размножения. Некоторым видам бабочек нужно больше натрия, чем обеспечивается нектаром, и их привлекает натрий в соли; иногда они садятся на людей, привлеченные солью в человеческом поту. Некоторые бабочки также посещают навоз и роются в гниющих фруктах или трупах, чтобы получить минералы и питательные вещества. У многих видов это поведение , связанное с лужей грязи, свойственно только самцам, и исследования показали, что собранные питательные вещества могут быть предоставлены в качестве брачного подарка вместе со сперматофором во время спаривания. [66]
В hilltopping самцы некоторых видов ищут вершины холмов и хребтов, которые они патрулируют в поисках самок. Поскольку это обычно происходит у видов с низкой плотностью популяции, предполагается, что эти точки ландшафта используются как места встреч для поиска партнеров. [67]
Бабочки используют свои антенны для восприятия воздуха на предмет ветра и запахов. Антенны бывают разных форм и цветов; у геспериид антенны имеют заостренный угол или крючок, в то время как у большинства других семейств антенны имеют узелковые формы. Антенны богато покрыты сенсорными органами, известными как сенсиллы . Чувство вкуса бабочки координируется хеморецепторами на лапках или ногах, которые работают только при контакте и используются для определения того, сможет ли потомство яйцекладущего насекомого питаться листом до того, как на него будут отложены яйца. [68] Многие бабочки используют химические сигналы, феромоны ; у некоторых есть специализированные обонятельные чешуйки ( андроконии ) или другие структуры ( корематы или «волосяные карандаши» у данаид). [69] Зрение у бабочек хорошо развито, и большинство видов чувствительны к ультрафиолетовому спектру. Многие виды демонстрируют половой диморфизм в узорах отражающих УФ-излучение пятен. [70] Цветовое зрение может быть широко распространено, но было продемонстрировано лишь у нескольких видов. [71] [72] У некоторых бабочек есть органы слуха, а некоторые виды издают стридуляционные и щелкающие звуки. [73]
Многие виды бабочек сохраняют свои территории и активно преследуют другие виды или особей, которые могут забрести на них. Некоторые виды греются или сидят на выбранных насестах. Стили полета бабочек часто характерны, и некоторые виды демонстрируют брачные полеты. Бабочки могут летать только при температуре выше 27 °C (81 °F); когда прохладно, они могут расположиться так, чтобы подставить нижнюю часть крыльев солнечному свету, чтобы согреться. Если температура их тела достигает 40 °C (104 °F), они могут ориентироваться, сложив крылья ребром к солнцу. [74] Греться — это занятие, которое чаще встречается в прохладные утренние часы. У некоторых видов развились темные основания крыльев, чтобы помочь собирать больше тепла, и это особенно заметно у альпийских форм. [75]
Как и у многих других насекомых, подъемная сила, создаваемая бабочками, больше, чем может быть объяснена стационарной, непереходной аэродинамикой . Исследования с использованием Vanessa atalanta в аэродинамической трубе показывают, что они используют широкий спектр аэродинамических механизмов для создания силы. К ним относятся захват следа , вихри на краю крыла, вращательные механизмы и механизм Вайса-Фога « хлоп-и-бросок ». Бабочки способны быстро переходить из одного режима в другой. [76]
Бабочки подвергаются угрозе на ранних стадиях со стороны паразитоидов , а на всех стадиях — со стороны хищников, болезней и факторов окружающей среды. Бракониды и другие паразитические осы откладывают яйца в яйца или личинки чешуекрылых, а паразитоидные личинки ос пожирают своих хозяев, обычно окукливаясь внутри или снаружи высушенной шелухи. Большинство ос очень специфичны в отношении видов своих хозяев, и некоторые из них использовались в качестве биологического контроля бабочек-вредителей, таких как большая белая бабочка . [77] Когда маленькая белокочанная капуста была случайно завезена в Новую Зеландию, у нее не было естественных врагов. Чтобы контролировать ее, были импортированы некоторые куколки, на которых паразитировала оса-хальцида, и таким образом был восстановлен естественный контроль. [78] Некоторые мухи откладывают яйца на внешней стороне гусениц, и недавно вылупившиеся личинки мух прогрызают себе путь через кожу и питаются так же, как личинки паразитоидных ос. [79] Хищниками бабочек являются муравьи, пауки, осы и птицы. [80]
Гусеницы также подвержены воздействию ряда бактериальных, вирусных и грибковых заболеваний, и только небольшой процент отложенных яиц бабочек достигает взрослой особи. [79] Бактерия Bacillus thuringiensis использовалась в спреях для уменьшения ущерба, наносимого посевам гусеницами большой белой бабочки, а энтомопатогенный гриб Beauveria bassiana оказался эффективным для той же цели. [81]
Птицекрылка королевы Александры , найденная в Папуа-Новой Гвинее , является крупнейшей бабочкой в мире. Вид находится под угрозой исчезновения и является одним из трех насекомых (два других — тоже бабочки), включенных в Приложение I СИТЕС , что делает международную торговлю незаконной. [82]
Черная бабочка-дротик (Ocybadistes knightorum) — бабочка семейства Hesperiidae . Является эндемиком Нового Южного Уэльса . Имеет очень ограниченное распространение в районе Боамби .
Бабочки защищаются от хищников разными способами.
Химическая защита широко распространена и в основном основана на химических веществах растительного происхождения. Во многих случаях сами растения вырабатывали эти токсичные вещества в качестве защиты от травоядных. Бабочки выработали механизмы, чтобы изолировать эти растительные токсины и использовать их вместо этого для собственной защиты. [83] Эти защитные механизмы эффективны только в том случае, если они хорошо рекламируются; это привело к появлению ярких цветов у несъедобных бабочек ( апосематизм ). Этот сигнал обычно имитируется другими бабочками, обычно только самками. Бейтсовский имитатор имитирует другой вид, чтобы воспользоваться защитой апосематизма этого вида. [84] У обычного мормона из Индии есть женские морфы, которые имитируют несъедобных краснотелых ласточков, обыкновенную розу и малиновую розу . [85] Мюллеровская мимикрия происходит, когда апосематические виды эволюционируют, чтобы походить друг на друга, предположительно, чтобы снизить частоту отбора хищниками; бабочки Heliconius из Америки являются хорошим примером. [84]
Камуфляж встречается у многих бабочек. Некоторые, такие как бабочка дуболистная и осенний лист, являются замечательной имитацией листьев. [86] Будучи гусеницами, многие защищают себя, замирая и выглядя как палки или ветки. [87] Другие имеют дейматическое поведение, такое как вставание на дыбы и размахивание передними концами, которые отмечены глазными пятнами, как если бы они были змеями. [88] Некоторые гусеницы мотыльковых, такие как гигантский ласточкин хвост ( Papilio cresphontes ), напоминают птичий помет, чтобы хищники их обходили. [89] Некоторые гусеницы имеют волоски и щетинистые структуры, которые обеспечивают защиту, в то время как другие являются общительными и образуют плотные скопления. [84] Некоторые виды являются мирмекофилами , образуя мутуалистические ассоциации с муравьями и получая их защиту. [90] Поведенческая защита включает в себя сидение на насесте и наклон крыльев, чтобы уменьшить тень и не быть заметными. Некоторые самки бабочек -нимфалид охраняют свои яйца от паразитоидных ос . [91]
Lycaenidae имеют ложную голову, состоящую из глазных пятен и маленьких хвостов (ложные антенны), чтобы отклонить атаку от более важной области головы. Они также могут заставить хищников, устраивающих засаду, таких как пауки, приблизиться с неправильного конца, что позволяет бабочкам быстро обнаружить атаку. [92] [93] У многих бабочек есть глазные пятна на крыльях; они также могут отклонить атаку или могут служить для привлечения партнеров. [56] [94]
Также может использоваться слуховая защита, которая в случае седого шкипера относится к вибрациям, создаваемым бабочкой при раскрытии крыльев в попытке общения с хищниками-муравьями. [95]
У многих тропических бабочек есть сезонные формы для сухих и влажных сезонов. [96] [97] Они переключаются гормоном экдизоном . [98] Формы для сухого сезона обычно более скрытны, возможно, предлагая лучшую маскировку, когда растительности мало. Темные цвета у форм для влажного сезона могут помочь поглощать солнечную радиацию. [99] [100] [94]
Бабочки без защиты, такой как токсины или мимикрия, защищают себя с помощью полета, который более ухабистый и непредсказуемый, чем у других видов. Предполагается, что такое поведение затрудняет их поимку хищниками и вызвано турбулентностью, создаваемой небольшими водоворотами, образованными крыльями во время полета. [101]
Сокращение популяций бабочек было отмечено во многих регионах мира, и это явление согласуется с быстрым сокращением популяций насекомых по всему миру . По крайней мере, на западе США, этот коллапс численности большинства видов бабочек был определен как вызванный глобальным изменением климата , в частности, более теплыми осеньями. [103] [104]
Бабочки появились в искусстве 3500 лет назад в Древнем Египте . [105] В сценах охоты бабочки иногда включались таким образом, что это предполагало жизнь, свободу и силу избежать плена, создавая баланс со сценами, связанными со смертью и поддержанием маат . Они также предполагали регенерацию или возрождение и защиту. Некоторые бабочки, такие как тигровая бабочка , могли быть связаны с солнечными божествами, особенно с Ра . Тигровая бабочка также имела особое сходство с анкхом из-за своего черного тела и кончиков крыльев, что, вероятно, было отмечено древними египтянами. Бабочки также могли пониматься как одни из проводников умершего в загробной жизни. [106]
В древнем мезоамериканском городе Теотиуакане ярко раскрашенное изображение бабочки было вырезано на многих храмах, зданиях, ювелирных изделиях и украшало курильницы . Бабочка иногда изображалась с пастью ягуара , а некоторые виды считались реинкарнациями душ погибших воинов. Тесная связь бабочек с огнем и войной сохранялась в цивилизации ацтеков ; свидетельства похожих изображений ягуара-бабочки были найдены среди цивилизаций сапотеков и майя . [107]
Бабочки широко используются в предметах искусства и ювелирных изделиях: вставлены в рамки, залиты в смолу, выставлены в бутылках, заламинированы в бумагу и используются в некоторых произведениях искусства и мебели, выполненных в смешанной технике. [ 108] Норвежский натуралист Кьелл Сандвед составил фотографический алфавит бабочек, содержащий все 26 букв и цифры от 0 до 9 с крыльев бабочек. [109]
Сэр Джон Тенниел нарисовал знаменитую иллюстрацию встречи Алисы с гусеницей для «Алисы в стране чудес » Льюиса Кэрролла , около 1865 года. Гусеница сидит на грибе и курит кальян ; изображение можно интерпретировать как показывающее либо передние ноги личинки, либо как предполагающее лицо с выступающим носом и подбородком. [6] Детская книга Эрика Карла «Очень голодная гусеница» изображает личинку как необычайно голодное животное, а также обучает детей счету (до пяти) и дням недели. [6]
Бабочка появилась в одном из рассказов Редьярда Киплинга « Просто так» , « Бабочка, которая топнула ». [110]
Одной из самых популярных и наиболее часто записываемых песен шведского барда XVIII века Карла Михаэля Беллмана является « Fjäriln vingad syns på Haga » (Бабочка с крыльями появляется в Haga), одна из его песен Фредмана . [111]
«Мадам Баттерфляй» — опера Джакомо Пуччини 1904 года о романтической молодой японской невесте, которую бросает ее американский муж-офицер вскоре после того, как они поженились. Она основана нарассказе Джона Лютера Лонга , написанном в 1898 году. [112]
По словам Лафкадио Хирна , бабочка считалась в Японии олицетворением души человека, будь он живой, умирающий или уже мертвый. Одно японское суеверие гласит, что если бабочка влетает в вашу гостевую комнату и садится за бамбуковую ширму, то человек, которого вы больше всего любите, придет к вам в гости. Большое количество бабочек считается плохим предзнаменованием . Когда Тайра-но Масакадо тайно готовил свое знаменитое восстание, в Киото появился огромный рой бабочек . Люди были напуганы, думая, что это явление было предзнаменованием грядущего зла. [113]
В « Энциклопедии» Дидро бабочки упоминаются как символ души. Римская скульптура изображает бабочку, вылетающую изо рта мертвеца, что представляет римское верование в то, что душа покидает тело через рот. [114] В соответствии с этим, древнегреческое слово «бабочка» — ψυχή ( psȳchē ), что в первую очередь означает «душа» или «разум». [115] По словам Мирчи Элиаде , некоторые наги Манипура утверждают , что произошли от бабочки. [116] В некоторых культурах бабочки символизируют возрождение . [117] Бабочка является символом трансгендерности из - за превращения из гусеницы во взрослую крылатую особь. [118] В английском графстве Девон люди когда-то спешили убить первую бабочку года, чтобы избежать года неудач. [119] На Филиппинах задержавшаяся черная или темная бабочка или моль в доме считается признаком надвигающейся или недавней смерти в семье. [120] Несколько американских штатов выбрали официальную государственную бабочку . [121]
«Коллекционирование» означает сохранение мертвых особей, а не содержание бабочек в качестве домашних животных. [122] [123] Коллекционирование бабочек когда-то было популярным хобби; теперь его в значительной степени заменили фотография, запись и выращивание бабочек для выпуска в дикую природу. [6] [ сомнительно – обсудить ] [ необходима полная цитата ] Зоологический иллюстратор Фредерик Уильям Фрохоук преуспел в выращивании всех видов бабочек, встречающихся в Британии, со скоростью четыре в год, что позволило ему нарисовать каждую стадию каждого вида. Он опубликовал результаты в справочнике размером с фолио « Естественная история британских бабочек» в 1924 году. [6]
Бабочек и мотыльков можно выращивать для развлечения или для выпуска на волю. [124]
Изучение структурной окраски чешуек крыльев бабочек-парусников привело к разработке более эффективных светодиодов [ 125] и вдохновляет нанотехнологические исследования для производства красок, не использующих токсичные пигменты, и разработки новых технологий отображения информации. [126]
-летняя трансгендерная женщина щеголяет татуировкой бабочки — трансгендерного символа, обозначающего трансформацию