Введение
Отряд чешуекрылые или бабочки (Lepidoptera) - это удивительная группа насекомых. Они по численности занимают третье место, после перепончатокрылых и жуков. Всего на Земле обнаружено 140 000 видов бабочек.
Основной признак бабочек - это наличие на их крыльях мельчайших окрашенных чешуек, расположение которых определяет рисунок крыла. Отсюда название отряда - чешуекрылые, на латинском языке Lepidoptera (lepis - чешуйка и ptero - крыло).
Ротовые органы бабочек в большинстве случаев представлены длинным спирально закрученным хоботком, садясь на цветок бабочки, расправляют хоботок и погружают его вглубь цветка и высасывают нектар. Некоторые бабочки не питаются и хоботка у них нет.
Сбор нектара производится различными видами чешуекрылых в разное время суток. Одни из них летают днем, другие в сумерки или даже ночью.
По характеру активности бабочки делятся на две большие группы.
Дневной образ жизни характерен прежде всего для так называемых дневных или булавоусых бабочек. Эти бабочки летают, питаются, откладывают яйца в светлое время суток, обычно в солнечную, жаркую погоду, а на ночь прячутся в укрытия (парусники, белянки, нимфалиды, гелиокониды, морориды, голубянки). Ночные бабочки наоборот, днем сидят в укрытиях, а активно летают в сумерках и ночью.
Дневных и ночных бабочек можно легко отличить по внешнему виду. Дневные бабочки имеют очень широкие крылья, которые они в покое складывают, отводя вертикально вверх, прижимая, друг к другу внутренней ярко окрашенной стороной. Тело у них стройное, грудь и брюшко тонкое, ушки заканчиваются булавой. При всем многообразии и широте окраски крыльев дневных бабочек обычно их верхняя часть окрашена ярко и пестро, в то время как расцветки нижней стороны часто имитируют окраску и рисунок коры, листьев и т.д.
У ночных бабочек крылья более узкие и складывают он их чаще всего кровлеобразно над брюшком или держат распластанными в сторону. Грудь и брюшко у этих бабочек обычно толстые, усики разнообразного строения, но никогда не бывают булавовидными.
Ночные насекомые обладают иным типом окраски. Верхняя сторона их передних крыльев всегда окрашена под цвет субстрата, на котором они сидят днем. Окраска задних крыльев чаще всего однотонная, неяркая. Однако в ряде случаев, например у совок, ленточниц, медведиц и бражников, она может быть яркой, предостерегающей. Так у красной ленточницы (Catocala nupta) задние крылья кирпично-красные с черными перевязями, у желтой (С. fulminea) - желтые с черной серединной перевязью и таким же внешним краем. У обыкновенной медведицы (Arctia casa) задние крылья красные с большими темно-синими, почти черными пятнами, брюшко с черными пятнами.
В спокойном состоянии днем бабочки сидят на стволах деревьев, сложив крылья и потому незаметны, при угрозе нападения они раздвигают передние крылья и демонстрируют отпугивающий сигнал в виде ярко окрашенных нижних крыльев, а иногда и брюшка.
Полет большинства дневных бабочек медленный, порхающий, у ночных же стремительный, с частыми взмахами крыльев.
Личинок бабочек называют гусеницами, т.о. чешуекрылые - насекомые с полным метаморфозом. Характерный признак гусениц - наличие на брюшных сегментах мясистых, ложных ног, подошвы которых снабжены крючками, позволяющими гусеницам прочно удерживаться на растениях. В отличие от истинных членистых грудных ног ложные брюшные ножки не разделены на членики.
Таким образом, если дневные бабочки в большинстве своем более или менее известны, то ночные бабочки в связи с незаметной окраской и ночным или сумеречным образом жизни достаточно не изучены.
Причины постановки данного исследования: во-первых, привлекла внимание сама группа ночных бабочек, интерес представляет именно приспособления этих насекомых к ночному образу жизни, конечно же, визуальная ориентировка в пространстве, адаптация к температурному режиму (ночью, как известно температура ниже, чем днем) и т.д. Во-вторых: малоизученность данного вопроса и главная цель - это определение видового разнообразия ночных бабочек окрестностей города Семипалатинска. Можно отметить о важности этой работы в перспективе, что нужно выявить категории «полезных», «нейтральных», «редких» и главное «вредных» для человека ночных бабочек. С ухудшающим экологическим состоянием ленточного бора (вырубка, пожары) закономерно будет увеличиваться численность вредителей, среди них злостные вредители сосны - ночные бабочки (сосновый коконопряд, непарный шелкопряд, пахучий древоточец и др.). Поэтому необходимо проводить ежегодно энтомологические исследования именно соснового бора, дабы не допустить массового размножения вредителей.
Целью исследований явилось изучение видового состава, особенностей биологии и экологии ночных бабочек и использование полученных результатов в процессе преподавания биологии в средней школе.
Для реализации поставленной цели были определены следующие задачи:
Освоить методику сбора ночных бабочек.
Изучить видовой состав ночных бабочек.
Определить экологические группы ночных бабочек.
Практическая значимость. Исследования по данной работе могут быть использованы на факультативных занятиях по биологии в средних школах, в 6-7 классах.
Работа выполнена на кафедре биологии Государственного университета имени Шакарима города Семей.
Обзор литературы
Непосредственный сбор ночных бабочек предварила работа по подбору и изучению соответствующей научной литературы. Я думаю, что первую книгу, которую должен прочитать начинающий ученый - энтомолог это книга К. К. Фасулати «Полевое изучение наземных беспозвоночных» (1971 г.). в ней рассматриваются различные методы проведения полевых исследований биоценозов, природных комплексов и отдельных групп беспозвоночных, приводятся общие приемы сбора, фиксирования, обработки материала. Правила упаковки и хранения экспонатов, принципы составлений зоологических коллекций хорошо описаны в книге «Составление коллекций по естествознанию» С. А. Павловича (1947 г). Эти книги важны на начальном этапе работы подлежащей изучению темы. А именно, составление типовой программы исследования, конкретизации задач, определение путей и методики выполнения, подбор необходимого оборудования.
Далее, массу полезной и интересной информации можно подчеркнуть из книги В.Б Чернышева «Экология насекомых» (1996 г.). Здесь рассматриваются влияние различных факторов на насекомых. Особенно интересны в свете моей работы это гипотезы, объясняющие причины лета насекомых на искусственный свет; роли ультрафиолетового излучения в жизни насекомых. В этой книге даны обобщенные подходы к изучению насекомых уже в новом плане - экологическом.
Без знания морфологи, биологии ночных бабочек в их изучении нет смысла. А в этом поможет книга Бей-Биенко Г.Я. «Общая энтомология» (1980 г). Занимательны главы с описанием органов зрения насекомых; сравнение оппозиционного зрения дневных и ночных насекомых. Теперь понятно, что из-за сложно устроенного глазного аппарата ночные бабочки способны ориентироваться при слабом освещении.
В иллюстрированных книгах Н.Н Плавильщикова «Юнному энтомологу» (1961 г.), «Энтомология для учителя» Мамаева, Борукова (1985) можно найти много информации из их богатого опыта наблюдений за насекомыми; получить общие представления о полезных и вредных насекомых.
Более подробно с отдельными семействами можно познакомиться, изучая книги Фауна СССР: чешуекрылые Т4 под ред. Кожанчикова, IV вып. В настоящие моли, ред. Загуляев и т.д. А с отдельными более известными ночными бабочками в энциклопедии «Жизнь Животных» Т3, под редакцией Л.А. Зенкевича.
Замечательная книга М.Н. Корнелио «Школьный атлас - определитель бабочек» (1986) поможет на заключительном этапе работы определении, пойманных за лето насекомых. Это книга красочно иллюстрирована, даны не только краткие описания насекомых (морфологические характеристики, лет, гусеницы) но и понятные к ним рисунки и увеличенные фотографии некоторых видов. Дополнительную помощь можно найти в книге «Определитель насекомых Европейской части СССР» под ред. Мамаева (1987) и книге Н.Н. Плавильщикова «Определитель насекомых».
А также выражаю свою искреннюю благодарность за оказанную помощь в подготовке данной работы преподавателям нашего вуза. Особенно признательна сврему научному руководителю Тусуповой Куляш Сарбаяновне за добрые советы и ценные замечания, Виктору Анатольевичу Хромову, оказавшего помощь в выполнении фотографии, Василию Владимировичу Полевику за предложенную идею создания данной работы.
Зрение насекомых (суперпозиционное зрение ночных и сумеречных насекомых)
Зрение насекомых обладает удивительными возможностями. Органы зрения имеют сложное строение и представлены двоякого рода глазами: сложными и простыми. Сложные или фасеточные глаза в числе двух расположены по бокам головы, нередко очень сильно развиты и тогда могут занимать значительную часть головы. Каждый фасеточный глаз состоит из многих зрительных единиц - сенсилл, которые называются омматидиями, число их в сложном глазу может достигать многих сотен и даже тысяч (рис.1) - А.
Омматидий состоит из трех видов клеток, образующих оптическую, чувствительную и пигментную часть (рис 2). Снаружи каждый омматидий образует на поверхности глаза округлую или шестигранную ячейку фасетку, отчего сложные глаза и получили свое название (рис 1) Б.
Оптическая, или преломляющая часть омматидия состоит из прозрачного хрусталика и лежащего под ним также прозрачного хрустального конуса. Хрусталик, или роговица, является, в сущности, прозрачной кутикулой, обычно имеет вид двояковыпуклой линзы. Хрустальный конус образован четырьмя удлиненными прозрачными клетками и совместно с хрусталиком составляет единую оптическую систему - цилиндрическую линзу; длина ее оптической оси значительно превосходит ее диаметр. Чувствительная часть располагается под оптической, образует воспринимающую световые лучи сетчатку, или ретину, и состоит из серии (6-13) ретинальных клеток. Эти клетки вытянуты вдоль омматидия, располагаются секториально и образуют обкладку его центрального стержня - зрительной палочки или рабдома. У своего основания ретинальные клетки переходят в нервные волокна, идущие к зрительным долям главного мозга. Пигментная часть образована пигментными клетками, которые в совокупности составляют обкладку чувствительной части и хрустального конуса благодаря этому каждый омматидий оптически изолирован от соседнего омматидия. Следовательно, пигментная часть выполняет функцию оптической изоляции.
Дневные насекомые имеют так называемое аппозиционное зрение. Благодаря оптической изоляции с помощью пигментных клеток каждый омматидий превращен в изолированную тонкую трубку, поэтому в него могут проникнуть только лучи, идущие через хрусталик и притом только строго совпадающие с продольной осью омматидия. Эти лучи и достигают зрительной палочки, или рабдома, последний как раз и является воспринимающим элементом сетчатки. Следовательно после зрения каждого омматидия очень мало и он воспринимает только ничтожную часть рассматриваемого предмета. Но большее число омматидиев позволяет резко увеличить поле зрения путем взаимного приложения друг к другу, или аппозиции, в результате из отдельных мельчайших частей изображения образуется как в мозаике единое общее изображение. Таким образом, насекомые обладают мозаичным зрением.
Ночные и сумеречные насекомые обладают суперпозиционным зрением, что связано с морфологическими и физиологическими отличиями их омматидиев. В суперпозиционном глазе чувствительная часть более удалена от оптической, а пигментные клетки изолируют преимущественно оптическую часть. Благодаря этому к зрительной палочке проникают два вида лучей - прямые и косые; первые попадают в омматидий через его хрусталик, а вторые из соседних омматидиев, что усиливает световой эффект.
Следовательно, изображение предмета получается в данном случае не только путем объединения отдельных восприятий, но и путем их наложения, или суперпозиции.
При сильном дневном освещении, суперпозиционный глаз приобретает некоторое физиологическое сходство с аппозиционным глазом. Происходит это потому, что пигмент в пигментных клетках на свету начинает перемещаться и распределяется так, что образует темную трубку вокруг омматидия, благодаря этому омматидии оптически почти изолируются друг от друга и получают лучи преимущественно от своей линзы. Эта способность глаза реагировать на степень освещения может рассматриваться как аккомодация. В некоторой степени она свойственна и аппозиционному глазу, что позволяет дневным насекомым быстро приспособлять глаз к зрению на ярком свету и в тени, например при перелете из открытого места в лес.
С помощью сложных глаз насекомые различают форму, движение, окраску и расстояние до предмета, а также поляризованный свет. Однако больше разнообразие насекомых, их образа жизни и повадок, несомненно, создает и разнообразие особенностей их зрения.
Большинство насекомых слепы к красному цвету, но видят ультрафиолетовое излучение и привлекаются им; диапазон видимых световых волн лежит в пределах 250-800 нм.
Лёт насекомых на искусственный свет
Лет насекомых на искусственный свет - парадоксальное явление. В самом деле, летящее насекомое, увидев лампу, поворачивает к ней и приближается как будто притягиваемое магнитом. Поблизости от источника света у насекомых часто резко нарушается ориентация и координация движений, и насекомое может погибнуть, влетев в огонь.
На свет летят представители почти всех отрядов насекомых с самым различным образом жизни. В основном это насекомые, активные в сумерки и ночью, но иногда у источников света оказываются и типично дневные формы. Прилет дневных насекомых ночью, скорее всего, объясняется тем, что они или остались у источника света с вечера, или же кто-то их побеспокоил.
Если лампа находится недалеко от воды, в большом количестве прилетают насекомые так или иначе связанные с водой: подёнки, ручейники, а также живущие в воде в имагинальном состоянии водные клопы и жуки. Если же источник света поместить под водой или у ее поверхности, то на свет приплывают как имаго, так и личинки водных жуков - плавунцов, водолюбов, личинки комаров, стрекоз и подёнок.
Приход нелетающих форм наблюдается гораздо реже. Имеются сведения о появлении у лампы бескрылых самок ос-тифий, рабочих муравьев, нелетающих жужелиц.
Очевидно, что лет на свет обусловлен какими-то очень общими особенностями экологии и поведения животных, активно перемещающихся в воздушной или в водной среде. Как большинство самых обычных и распространенных явлений лет насекомых на свет трудно поддается, которое на наш взгляд, должно учитывать следующие факты: 1. Лет на свет насекомых с очень разнообразной экологией; 2. Траектория полета насекомого поблизости от источника света обычно представляет собой сложную ломанную кривую; 3. Поблизости от источника света у насекомого часто нарушается координация движения, и оно иногда падает на землю; 4. Радиус действия светоловушки, когда начинается четко направленный лет на свет, различен в зависимости от источника света и вида насекомого, но не превышает 10-30 м.; 5. Насекомое привлекается не только относительно точечным источником, но и освещенным экраном; 6. Насекомые не летят в сторону Луны или Солнца, хотя и возможен лет насекомых в сторону вечерней зари; 7. Особенно высока для большинства насекомых привлекательность ультрафиолетового излучения; 8. Насекомые через некоторое время полета возле лампы может покинуть освещенную зону.
Известен ряд гипотез, объясняющих лет насекомых на свет. Остановимся на некоторых из них. Самая первая из них принадлежит крупнейшему биологу начала прошлого века Ж. Лебу (1924). Этот автор обратил внимание на связь тонуса конечностей и потока света, падающего на глаза. Было показано с помощью экспериментов, что освещение левого глаза увеличивает тонус мышц правой стороны и наоборот. Соответственно, увеличение тонуса приводит к более энергичной работе мускулатуры с неосвещенной стороны, в результате чего насекомое поворачивается в сторону источника света (тропотаксис).