NG: Как гусеница превращается в бабочку: объяснение метаморфоза

Это невероятное превращение имеет цель: позволить насекомым на разных стадиях жизни избегать конкуренции за пищу.

Куколка бабочки-стеклянницы тигровой висит в Саду бабочек и инсектарии Одюбона в Новом Орлеане. Фотография: Джоэл Сарторе, коллекция National Geographic Image Collection

Бабочки, пожалуй, наиболее известны процессом, в ходе которого пухлая маленькая гусеница превращается в крылатое произведение искусства. Но они не уникальны в этом кардинальном жизненном изменении, называемом полным метаморфозом, или голометаболией.

Огромные 75 процентов известных насекомых — среди них пчелы, жуки, мухи и мотыльки — развиваются в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка и взрослая особь. Самое поразительное в полном метаморфозе — это то, насколько личинка отличается по внешнему виду и поведению от взрослой особи. (Посмотрите видео ускоренной съемки превращения гусеницы в бабочку.)

Другие виды, такие как кузнечики и стрекозы, испытывают неполный, или простой, метаморфоз, который включает три жизненные стадии: яйцо, личинка или нимфа, и взрослая особь или имаго. Нимфы выглядят как крошечные взрослые особи, питаясь и сбрасывая шкурки, пока не достигнут взрослого состояния.

Личинки медоносных пчел развиваются во взрослых особей внутри ячеек сот. Фотография: Ананд Варма, коллекция National Geographic Image Collection

Яйца и личинки

Почти все насекомые начинают свою жизнь как яйца, а затем вылупляются в личинок. Гусеницы — это тип личинок, с которыми многие люди знакомы, но другие напоминают червей или крошечных насекомых, как это происходит у божьих коровок (также известных как божьи коровки).

Основная задача личинки — расти и линять, процесс, запускаемый гормонами. Каждая стадия линьки называется возрастом, и некоторые насекомые линяют до пяти раз, прежде чем перейти к следующей стадии. (Прочитайте о ядовитой гусенице с токсичным «париком».)

Личинки едят так, как будто завтра не наступит, потому что, в некотором смысле, его и нет. Метаморфоз меняет почти всё.

У насекомых, которые проходят неполный метаморфоз, личинки называются нимфами. Многие, такие как кузнечики, выглядят и ведут себя почти как крошечные версии взрослых насекомых. Другие, например цикадки, выглядят немного иначе, чем взрослые особи, с маленькими зачатками крыльев. Но эти насекомые едят ту же пищу, что и взрослые, и передвигаются так же, проходя через несколько линек, пока не созреют. Цикады могут ждать 17 лет, чтобы превратиться во взрослую особь, проводя большую часть этого времени под землей.

Окукливание

После сбрасывания последнего возраста насекомые, испытывающие полный метаморфоз, становятся куколками. В некоторых случаях куколки заключают себя в твердый кокон или куколку, которые бабочки и мотыльки делают из собственного шелка. Завершив это, они повисают вниз головой на шелковой нити.

Другие используют разные методы. После почти двухлетней червеобразной личиночной стадии жуки-геркулесы из американских тропиков накапливают достаточно фекалий, чтобы сформировать прочные коконы.

Странно, что эти гигантские жуки вообще делают кокон, объясняет Ричард Джонс (Richard Jones), автор и энтомолог из Великобритании, не связанный с каким-либо университетом или организацией.

«Большинство жуков не делают кукольную камеру или кокон», — говорит Джонс. «Они просто выползают из своей последней личиночной шкурки и окукливаются. Божьи коровки делают это, прикрепившись к листу» — спальный мешок не требуется.

Другие жуки, такие как восточный светлячок из Соединенных Штатов, устраиваются в почве.

Некоторые ручейники строят домики из камней и ракушек из своих родных рек и ручьев и окукливаются внутри, запечатав их. Личинки медоносных пчел напоминают белых личинок, окукливаясь внутри запечатанных ячеек сот.

Взрослая жизнь

После выхода из куколки новоиспеченная бабочка может выглядеть увядшей — ее крылья влажные, и им нужно пару часов, чтобы расправиться, прежде чем взлететь. Жуки-геркулесы появляются со своими впечатляющими рогами, а ручейники прорезают себе путь из своих найденных творений и всплывают на поверхность для последней линьки перед тем, как улететь.

Как правило, взрослые насекомые живут недолго — стрекозы, например, живут всего около месяца, но до этого они находятся в личиночном состоянии около трех лет.

Посмотрите фотографии красивых узоров бабочек

1 из 10

Бабочка «Неглектед Эйти-Эйт»

Бабочка «неглектед эйти-эйт» (Diaethria neglecta) в бразильском Пантанале демонстрирует рисунок из линий и точек, который дал ей необычное общеупотребительное название. Фотография: Джоэл Сарторе

Многие насекомые — такие как светлячки и комары-долгоножки — вообще не едят в течение своей короткой взрослой жизни, проводя драгоценное время в поисках партнеров. У лунного мотылька даже нет рта или пищеварительной системы.

Это не значит, что взрослые насекомые — всего лишь тени своих прежних «я». В 2008 году исследователи из Джорджтаунского университета в Вашингтоне, округ Колумбия, научили гусениц табачного бражника не любить — и избегать — определенный запах. Будучи бабочками, они также избегали этого запаха — что позволяет предположить, что взрослые особи могут помнить опыт из своего времени в качестве гусениц.

Почему такой сложный жизненный цикл?

Метаморфоз в конечном итоге является успешной стратегией, потому что молодые и взрослые особи едят разную пищу. Гусеницы жуют богатые питательными веществами листья, чтобы обеспечить все эти изменения в развитии, а бабочкам нужно только пить нектар (по сути, сладкую воду).

Для видов с такими разными формами развития «вы внезапно создаете свободное от конкуренции пространство», — говорит Кэти Прудик (Katy Prudic), энтомолог из Университета Аризоны в Тусоне. Родители и потомство не конкурируют за ресурсы, что позволяет обеим жизненным стадиям развиваться независимо. (Прочитайте о бабочке, которая может пролететь 2500 миль.)

«Это замечательный процесс настоящего переосмысления себя», — добавляет Прудик. «Когда насекомые проходят метаморфоз, они могут исследовать и добираться до мест, которые были недоступны им в качестве личинок, гусениц и червей».