какие глаза у бабочки
Хорошо ли видят бабочки?
Глаза у бабочек расположены по бокам ее головы. Это огромные, выпуклые органы, с помощью которых насекомое видит не только окружающие его предметы, но и их цветовую палитру. Причем диапазон воспринимаемых бабочкой цветов намного шире, нежели у человека. По этой причине, возникающая в ее глазах картина становится невероятно красочной и яркой.
Можно с уверенностью утверждать, что бабочки и мотыльки могут отчетливо видеть лишь предметы, расположенные в непосредственной от них близости. Удаленные объекты они воспринимают как силуэты, и могут лишь фиксировать их перемещение. Вместе с тем, у этих чешуйчатокрылых прекрасно развито цветное зрение. Мы уже говорили, что они способны видеть большое количество цветов, за исключением красного, который, в силу определенных причин, им недоступен.
У бабочек фасеточные глаза. С их помощью насекомые способны воспринимать ультрафиолет, отчетливо видеть мигание световых лучей, которое происходит с частотой до 300 Гц. Глаз состоит из множества структурных единиц (фасеток), каждая из которых воспринимает определенную зрительную картинку. В конечном итоге отдельные фрагменты складываются в общий пазл, и насекомое видит полное изображение предмета. Что — то подобное мы можем наблюдать в детском калейдоскопе. Отдельные зрительные образы обрабатываются мгновенно, так что никакой информационной задержки в приоре быть не может. Бабочка видит окружающую ее обстановку в реальном времени.
Фасеточное зрение позволяет бабочке не только видеть предметы, но также: определять до них расстояние, оценивать форму, цвет, направление их движения и скорость. Те же бабочки, относящиеся к ленточницам, с помощью фасеточного зрения способны увидеть хищника, находящегося от них на расстоянии более тридцати метров. Кроме того, чувствительность глаз у насекомых при слабом освещении значительно возрастает.
С точки зрения бабочки
Бабочки, или чешуекрылые, – древний и отличающийся огромным видовым разнообразием отряд насекомых с так называемым полным превращением. Жизненный цикл бабочек состоит из нескольких фаз, включая стадии гусеницы и куколки. Продолжительность жизни взрослых особей относительно невелика и может составлять всего лишь несколько часов. Их предназначение – встретить потенциального партнера, чтобы оставить потомство, и в этих поисках бабочки-самцы демонстрируют невероятно широкий набор поведенческих реакций: они могут идти по следу, защищать свою территорию от конкурентов и даже объединяться в группы для достижения цели. Как бабочке удается реализовывать столь сложное, на первый взгляд, поведение, используя весьма простые сенсорные и интегративные возможности, до сих пор остается неясным
Фасеточные глаза бабочек составлены из отдельных шестиугольных линз (фасеток или омматидиев*) со световодами и сенсорными датчиками, которые направлены в разные стороны и обеспечивают широкий диапазон. Каждый омматидий имеет постоянный угол обзора, составляющий примерно 1,5°, и собирает информацию о разнообразных световых сигналах по своему полю зрения, преобразуя ее в некое изображение, близкое к точечному. Информация со всех фасеток передается в мозговые центры, где и суммируется.
Хорошей аналогией такого зрительного восприятия служит грубо оцифрованный, видеоролик, снятый с помощью мутноватого объектива типа «рыбий глаз» – своего рода панорамное кино из цветного «кружева». Чтобы смоделировать такой взгляд на мир, нужно просто посмотреть на шестиугольный массив плотно сгруппированных крошечных отверстий через короткофокусную линзу. Это, конечно, довольно упрощенная модель, однако она позволяет убрать многие мелкие детали, не воспринимаемые бабочками из-за недостаточной разрешающей способности их глаз, и, напротив, выделить наиболее главные, которые для человека могут быть погребены в хаосе подробностей.
Выяснилось, что бабочки гораздо лучше нас воспринимают расположение и геометрию элементов рельефа и предметов в целом, а также мозаику из света, тени и различных цветов. Такое «зрение» не позволяет рассмотреть детали предметов на большом расстоянии, но предметы, расположенные на разном удалении, воспринимаются совершенно по-разному при их перемещении или повороте глаза.
Так с помощью простого оптического устройства удалось найти ключ к разгадке большой тайны. Оказывается, бабочки могут четко определять границы своих местообитаний, а также «окна», через которые они могут попасть на другие подходящие участки. Территориальные виды способны обнаруживать непрошеных гостей по их движениям, даже если изображение чужака попало в поле зрения единственного омматидия. Групповым видам такой тип зрения позволяет точно определить местонахождение пищи или возможного партнера.
Очень интересно применить такое модельное устройство для поиска другой бабочки и проследить, как меняется ее изображение по мере приближения. В качестве модели возьмем перламутровку Кибела (Speyeria cybele, Nymphalidae), отличающуюся яркой оранжево-черной раскраской крыльев.
На расстоянии около 2 м бабочка воспринимается как едва видимый предмет, практически на грани видимости. Это расстояние близко к максимальному, на котором летящая перламутровка изменит курс, устремившись по направлению к другой особи.
При приближении к бабочке на расстояние в диапазоне 25—6 см мы встречаемся с удивительным явлением: если «глаз» или бабочка будет передвигаться с небольшой скоростью, то значительная часть поля зрения «вспыхивает» то оранжевым, то черным цветом. И именно на таких расстояниях у этого вида потенциальные партнеры начинают брачные ухаживания. В этом случае фасеточный глаза работает как специальный фильтр для восприятия упорядоченного узора пятен на крыльях бабочки, давая в результате высокоселективный видоспецифичный сигнал.
Г. С. Хорн (почетный профессор экологии и эволюционной биологии Принстонского университета, США)
* Подробнее о строении фасеточного глаза читайте в статье д. б. н. В. В. Глупова
Какое зрение у бабочек?
Основные органы зрения бабочек – два крупных фасеточных глаза, занимающие почти всю верхнюю часть головы. Такие глаза, характерные для большинства насекомых, состоят из множества одинаковых независимых друг от друга элементов – омматидиев. Каждый из них представляет собой простой глазок с хрусталиком, светочувствительной сетчаткой и иннервацией. Шестиугольные хрусталики нескольких тысяч омматидиев одного фасеточного глаза ночных бабочек образуют его выпуклую многогранную поверхность. Для детального описания строения и работы таких органов зрения здесь потребовалось бы слишком много места, и важно отметить лишь одно: каждый омматидий независимо от других воспринимает часть общего изображения, которое в итоге оказывается мозаичным.
Острота зрения бабочек, как и у других насекомых, на близком расстоянии хорошая, но удаленные предметы они скорее всего видят довольно расплывчато. Однако благодаря независимой работе множества омматидиев движения попавших в их поле зрения объектов, вероятно, воспринимаются даже «в увеличенном масштабе», поскольку вызывают возбуждение сразу сотен или даже тысяч рецепторных нервных клеток. Следовательно, напрашивается вывод, что глаза такого типа предназначены прежде всего для регистрации движений.
Зрение у бабочек хорошо развито и большинство видов чувствительно к ультрафиолетовому спектру. Цветное зрение может быть широко распространено, но его демонстрируют только некоторые виды.
Ночные мотыльки Deilephila elpenor в темноте «переключают» свое зрение на цветное. Во время эксперимента насекомое в полной темноте находило желтые и голубые искусственные цветки, выбирая их из восьми других оттенков серого цвета. Вторая серия экспериментов проводилась при лунном освещении. Мотылек ошибался лишь в 10% случаев. Было выяснено, что насекомое не может отличить между более ярким оттенком цвета и более темным. Это означает, что оно использует именно «спектральный анализ» для зрения, т.е. говоря другими словами, мотылек видит в цвете.
Эти мотыльки обитают в Европе и Азии, вылетают в мае-июне, размножаются в конце августа.
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.
Описание строения
Тело бабочки разделяется на 2 больших отдела — тело и крылья. В состав тела входит голова, достаточно жестко соединенная с туловищем. Она имеет круглую форму с приплюснутым затылком. Большие глаза, которые занимают бо́льшую часть головы, имеют круглую или овальную форму, и сложное строение, которое позволяет насекомым различать некоторые цвета и хорошо воспринимать движущиеся предметы.
У многих видов имеются дополнительные глаза, которые расположены за усиками. Значение усиков состоит в том, чтобы помогать насекомым ориентироваться в пространстве, воспринимать изменения потока воздуха и улавливать некоторые запахи. Длина и строение изменяются от вида к виду.
Грудь состоит из трех частей. Первая, самая маленькая, включает в себя три пары лапок, на которых расположены шпоры, обеспечивающие чистоту усиков. Брюшко цилиндрической формы состоит из десяти сегментов в виде колец и расположенных в них дыхальцев. Крылья бабочки покрытыми мелкими чешуйками, это хорошо видно на картинке, созданной при макросъемке. Размер крыльев, цвет, строение изменяются в зависимости от принадлежности к виду.
Красота крыльев бабочки привлекает своей красотой, но окрас служит не только для привлечения внимания людей и противоположного пола среди насекомых, а еще и для защиты от хищников. Цвет крыльев позволяет слиться с окружающей средой, поэтому в зависимости от места обитания окрас будет меняться.
Виды представителей
Науке известно о 158 тысячах представителей различных видов бабочек. Только беглянки, это один из подвидов, разделен на несколько типов, отличающихся внешне рядом других особенностей:
Семейство коконопряды
Насекомые, входящие в это семейство, имеют большой или средний размер с крупным телом, которое покрыто волосками. Они больше похожи на мотыльков, их усики имеют щетинки, а передние крылья намного больше задних. К основным представителям относят:
Обычно селятся группами на деревьях. Некоторые представители этого семейства являются вредителями.
Семейство голубянки
В природе известны пять тысяч видов этого семейства, некоторые из которых на грани исчезновения и занесены в Красную книгу. Имеют средний размер и яркий окрас, но в зависимости от вида цвет может меняться. Отличительной чертой голубянок является цветной узор на нижних крыльях в виде глазков. Не являются вредителями, наоборот, приносят пользу в виде отпугивания насекомых-вредителей.
Яркие пестрянки
Включает в себя около 1200 видов, большинство из которых обитают в тропиках. Имеют размер, варьирующийся от среднего к большому, и яркую окраску с радужным узором. Он нужен, чтобы предупредить о том, что насекомое ядовито, и при угрозе жизни будет защищаться, выделяя ядовитую жидкость, имеющую резкий запах. Среди основных представителей выделяют:
В качестве пищи предпочитает листья бобовых растений, что является отличительной характеристикой.
Особенности питания
В основном насекомые предпочитают употреблять в пищу пыльцу, нектар цветов, древесные соки, переспевшие фрукты, но есть и особые виды, являющиеся привередами в пище. Так, например, бражник — любитель мёда, проникает в улей и наслаждается любимой пищей. Некоторые представители семейства нимфалидов восполняют потерю влаги, употребляя в пищу мочу и пот диких и домашних животных. Некоторые тропические бабочки в качестве влаги предпочитают крокодильи слезы.
Насекомые, вовсе не имеющие ротового аппарата и живущие крайне мало, используют припасы, которые были сделаны в момент нахождения гусеницей. Некоторые виды бабочек являются настоящими вампирами. Они восполняют потерю сил за счёт употребления крови животных.
Стадии развития
Сложный жизненный цикл бабочки удивляет. Он состоит из 4 фаз. Последовательность такова:
Об этих удивительных насекомых написано масса рассказов, они увлекательны за счет описания красоты. А также есть ряд интересных фактов о бабочках:
Изучением бабочек занимаются лепидоптерологи, существует целый раздел в энтомологии, который посвящен этим прекрасным созданиям.