Краткое введение в основы систематики
Человек испокон веков давал животным и растениям имена и классифицировал их в группы по сходству, а со временем из этого выросла важная дисциплина – биологическая систематика, цель которой зафиксировать и назвать множество организмов с их родственными связями. Важной вехой для этой дисциплины стало введение Карлом Линнеем так называемой биноминальной номенклатуры. Научные названия животных и растений до XVIII века бывали безмерно длинными, а благодаря Линнею стали краткими и понятными: он объединял виды со сходной морфологией в один род и давал ему название, а разные виды обозначал, присоединяя к этому названию видовые эпитеты. Таким образом Линней, например, объединил известных ему на тот момент белянок в род Pieris. Белянку капустную (или капустницу) он назвал Pieris brassicae, репную (или репницу) – Pieris rapae, а брюквенную (или брюквенницу) – Pieris napi.
Род белянки вместе с видами родственных родов, например лимонницей обыкновенной (Gonepteryx rhamni) и зорькой (Anthocharis cardamines), объединили в семейство белянки (Pieridae). Наконец, семейства бабочек в совокупности входят в состав отряда чешуекрылые (Lepidoptera). Окончания в научных названиях этих групп указывают на их ранг.
Традиционно бабочек также делили на дневных и ночных или крупных и мелких[15]. Это деление носит исключительно прагматический характер, не отражает родственных связей и ничего не говорит о размере представителей вида или их суточном ритме.
Вавилонское смешение
Ученые-систематики исследуют родственные связи между видами. Для этого сравнивают различные признаки, например морфологию, биохимические или физиологические свойства. Новые методы, такие как секвенирование ДНК, постоянно приносят открытия. Это касается и систематики чешуекрылых, которую в последнее время пришлось порядком перетряхнуть. В результате устоявшийся порядок кое-где перестал действовать, когда-то образованные группы оказались разбиты, а виды, рода и семейства получили новые названия. Это создает практические неудобства и для простых любителей природы, и для ученых, но зато процесс подчиняется четким правилам, которые разработали биологи. Менять названия необходимо, чтобы отразить родственные связи и избежать путаницы в научной системе названий – номенклатуре. Поскольку крупные группы, например совки, полностью будут исследованы еще не скоро, с появлением все новой информации постоянно меняются названия и систематика, которая за ними стоит. На практике, может быть, разумно придерживаться традиционной классификации, пока не завершены исследования всех еще неизученных аспектов в соответствующей группе бабочек. В определителях и базах данных всегда указывают синонимы, а значит, и старые названия.
Посвященные отдельным семействам разделы этой книги подчиняются систематике не совсем строго. Порой в раздел залетает бабочка совершенно другого семейства, если она делит с описываемыми видами ареал или кормовые растения гусениц. Также некоторые разделы объединяют маленькие семейства, не всегда родственные друг другу.
Кстати говоря, вавилонское смешение в названиях растений и животных коснулось не только научных терминов. В каждом языке для многих видов растений, особенно распространенных, существует множество названий, в основном региональных, которые часто используются очень неоднозначно. Так, немецким словом Butterblume[16] в одних регионах называют виды лютика, а в других – одуванчик (нем. Löwenzahn). Одуванчик, в свою очередь, также называется Kuhblume, Pusteblume, Ackerzichorie, Ramschfädere, Milchblume, Sunnewirbel[17] – это только некоторые из его немецких имен. А кто-то еще недоволен тем, что научных названий слишком много!
Надо отметить, что белянку капустную, белянку репную и белянку брюквенную и сейчас называют теми именами, которые в 1758 году им дал Карл Линней: Pieris brassicae, Pieris rapae и Pieris napi.
Реликты давно ушедших эпох: тонкопряды и древоточцы
Hepialidae, Cossidae
Бабочки порхают над Землей уже около 200 млн лет. Мы не знаем, как выглядели первые из них и какой вели образ жизни, но знаем, что филогенетический возраст отдельных современных групп чешуекрылых очень велик. К таким группам относятся тонкопряды (Hepialidae), которые в числе более 500 видов сегодня распространены по всему миру и отличаются архаичным признаком – очень короткими усиками. Гусеницы тонкопрядов живут в гумусовом слое почвы или строят себе норки и питаются корнями различных видов растений. Многие представители семейства – опасные вредители, уничтожившие не одну культуру саженцев.
Самец тонкопряда хмелевого
Самка тонкопряда хмелевого
Если вы увидите, как в вечерних сумерках после заката над поляной или лугом с высоким травостоем порхает серебристо-белый тонкопряд хмелевой (Hepialus humuli), то сразу поймете, почему по-английски этот вид называется ghost moth, то есть «мотылек-призрак». Мотыльки снуют туда-сюда группами, как поденки. При этом самцы используют специфические для вида половые аттрактанты, или феромоны, чтобы привлечь более крупных самок с желтым узором. Как обычно у тонкопрядов, после спаривания самка от двух до трех часов летает над растениями и откладывает яйца: ненадолго задерживается и просто разбрасывает несколько яиц, затем пролетает чуть-чуть дальше и снова сбрасывает яйца. Только что вылупившиеся крошечные и почти прозрачные гусеницы должны сами найти кормовое растение. Это удается не всем, так что самки этого вида берут количеством и за несколько дней производят 2000–3000 яиц. К сожалению, «пляску духов» в исполнении тонкопряда хмелевого сегодня можно увидеть лишь изредка. Когда-то распространенный вид почти повсюду исчез. Как и у всех представителей семейства, взрослая особь тонкопряда хмелевого не способна питаться. Ее хоботок редуцирован. Мотыльки живут исключительно на тех запасах, которые наели гусеницы. Единственная задача бабочки – обеспечить продолжение рода.
Гусеницы, напротив, живут гораздо дольше, от двух до трех лет. Они неприхотливы в плане питания, главное, чтобы у растения были мощные корни. Список их кормовых растений довольно длинный, как и у родственника тонкопряда хмелевого – тонкопряда лесного (Triodia sylvina), который в августе встречается даже в садах, где летит на свет. Гусениц находят в том числе в злаковых, щавеле, моркови, пастернаке, хмеле, а в горах также в корнях горечавки и чемерицы. Личинка питается и за время жизни вырастает до 4–4,5 см в длину и 5 мм в диаметре, а на зиму скрывается глубоко в незамерзающие слои грунта.
Тонкопряд папоротниковый (или орляковый, или мрачный, Korscheltellus fusconebulosa) летает с конца мая до начала июня. За это время самки откладывают до 500 яиц, не закрепляя их на растениях. Гусеница питается орляком и различными видами ожики и зимует в течение своей двух-трехлетней жизни в маленькой норке. Личинка совершенно бесцветная, поскольку всю жизнь проводит в темноте под землей и ей не нужны пигменты, чтобы защищаться от солнца. Тонкопряд папоротниковый встречается на лугах с бедными почвами, в том числе заболоченных, на просеках, опушках и в горах, в основном на лугах с высоким травостоем.
Совсем не «как деревяшка» – жизнь внутри дерева
Древоточцы далеко не всегда ассоциируются с бабочками. В то же время говорят о них очень часто. Гусеницы данного семейства, Cossidae, которое объединяет более 900 известных видов, точат древесину различных деревьев. Как и у тонкопрядов, личинки древоточцев чаще всего бесцветны.
Древесина – бедная белком пища, которую трудно усваивать. Поэтому неудивительно, что развитие гусениц занимает несколько лет. Некоторые из них образуют симбиоз с бактериями и грибами, чтобы те перерабатывали плохо перевариваемую древесину в источник углеводов[18]. О том, что дерево заражено древоточцем, говорит характерная картина, когда ветви отмирают с одной стороны растения. Здесь гусеницы под корой разрушили проводящие сосуды дерева, поэтому ветви больше не получают воду и питательные вещества.
Большинство древоточцев, распространенных во всем мире, ведет ночной образ жизни. Чаще всего это серые мотыльки с узкими крыльями, причем есть очень крупные тропические виды с размахом крыльев 20 см. Многие бабочки семейства имитируют ветви, древесную кору или листья, днем отдыхают в траве или на стволах деревьев. Самки с помощью яйцеклада целенаправленно откладывают яйца в щели древесной коры или в места, где она повреждена.
Английское название древесницы въедливой (Zeuzera pyrina), leopard moth, как и немецкое название Blausiebs[19], обыгрывает ее равномерный узор из переливчатых темно-синих пятнышек. Широко распространенный в Европе, но нечасто встречающийся мотылек появляется в начале лета. Самки с размахом крыльев почти до 8 см откладывают яйца, не проявляя особой разборчивости. Гусеницы – полифаги, то есть питаются разными видами растений. Их находили более чем на 50 различных видах лиственных деревьев. Сразу после выхода гусеница тут же забуривается в тонкие ветки. Прожорливая личинка проводит в древесине от двух до трех лет, а затем окукливается. К этому времени ветви уже выедены до самой коры и отмирают.
Гусеницы сверлила камышового, или прибрежного (Phragmataecia castaneae), – монофаги, то есть употребляют в пищу растения только одного вида. Они живут и окукливаются исключительно в стеблях тростника южного. Как и это растение, светлый серо-коричневый мотылек распространен широко.
Древоточец пахучий (cossus cossus), неприметный великан
(1) Древоточец пахучий (Cossus cossus)
Несмотря на то что древоточец пахучий (Cossus cossus) со своим размахом крыльев почти до 10 см относится к самым крупным ночным бабочкам Европы и широко распространен в Европе, Северной Африке и умеренных районах Азии, увидеть его можно редко. Днем массивный мотылек сидит на древесной коре, где замечательно маскируется серо-мраморными крыльями с тонкими линиями, потому что очень похож на кусочек серой коры старого дерева. Это прекрасный пример мимикрии: бабочка оптически сливается с окружающей средой, чтобы ее не заметили голодные птицы.
Летом древоточец пахучий летает в пойменных лесах, образованных деревьями с мягкой древесиной, парках, лиственных лесах и садах. Как и у всех древоточцев, имаго живет недолго, потому что не может питаться с помощью своего рудиментарного хоботка. Он черпает энергию из запасов, оставшихся от гусеницы. Единственная его задача – найти партнера противоположного пола и произвести потомство.
Будучи ночными бабочками, древоточцы хорошо видят, что помогает в поиске пары. Партнеры находят друг друга с помощью особых феромонов, которые мы уже упоминали в связи с тонкопрядом хмелевым. У древоточца пахучего феромоны вырабатывает самка. Самец улавливает их специальными клеточными рецепторами на перистых антеннах (усиках) уже в минимальной концентрации и благодаря этому может отыскать пару. После спаривания самка откладывает до 700 яиц на древесной коре и закрепляет их клейким секретом. Бабочки делают кладки на различных видах ивы и многих других лиственных деревьях. В основном они выбирают больные или старые деревья, а хвойными пренебрегают, за исключением лиственницы: на ней обнаруживали гусениц этого вида.
Личинки прогрызают в коре путь внутрь дерева, где проводят около года. Позже с помощью уже окрепших мандибул, как называются их ротовые органы, гусеницы проедают в древесине ходы наверх шириной до 2 см. Гусеница растет 3–5 лет. Затем она покидает дерево и перебирается в почву, где зимует, прежде чем окуклиться следующей весной. Личинка очень крупная, примерно до 10 см, красноватой окраски. Если ее потревожить, она бьется и пытается укусить врага жвалами.
Древоточец пахучий может нанести большой ущерб фруктовому саду. О его присутствии говорят круглые, чернеющие внутри и пахнущие уксусом отверстия на стволе, а также опилки или экскременты, которые оставляют гусеницы. В случае сильного поражения многочисленные ходы угрожают состоянию деревьев. Поскольку гусеницы находятся глубоко в древесине, бороться с ними очень трудно, а на поздних стадиях едва ли вообще возможно. Дерево может быть дополнительно ослаблено грибковыми инфекциями, поскольку прогрызенные ходы служат входными воротами для спор. Кроме того, в природе у гусениц мало врагов. Некоторые наездники-ихневмониды откладывают в них яйца, и тогда гусеницу поедают личинки наездников. Гусениц древоточцев выискивают дятлы – любых, а не только древоточца пахучего. Но это помогает, только если гусеница прячется в древесине не слишком глубоко.
Когда-то древоточец пахучий часто встречался в Центральной Европе. Сейчас он становится все более редким и в некоторых регионах включен в Красный список угрожаемых видов в качестве уязвимого вида.
Stygia australis, редкая незнакомка
Очень большая ошибка – думать, что все европейские чешуекрылые хорошо изучены. Как и другие группы организмов, бабочки, особенно неприметные их виды, таят еще много открытий.
Древоточец Stygia australis – европейский вид, о котором известно мало. Эта бабочка встречается очень редко и распространена локально в Португалии, на юге Испании и Франции, а также в Италии и летает в открытых жарких местах со скудной рудеральной растительностью. Возможно, об этом виде так мало известно из-за времени лёта. Согласно одному из его немногих описаний, датированному 1894 годом, Stygia australis летает исключительно летом в самые жаркие полуденные часы.
Если, несмотря на температуру более 40 °C, вы отправитесь на поиски Stygia australis, действовать вам нужно будет быстро, очень быстро. Коричневые мотыльки снуют зигзагами над самой землей. Это самцы ищут только что вылупившихся самок. Мотылька в стремительном полете поймать невозможно. Лучше набраться терпения и поискать кормовое растение вида. Если очень повезет, можно увидеть, как в покрытых густыми волосками нижних листьях синяка наружу протискивается бабочка и, едва успев расправить крылышки, с шумом уносится прочь. При этом самки летают у самой земли. Из-за их гудения при полете можно подумать, что перед вами жук.
Мы приводим здесь первые изображения гусеницы и куколки этого вида. Светлые гусеницы живут в корнях синяка. Осенью они прекращают питаться, делают кокон и зимуют в нем в состоянии так называемой предкуколки. Весной личинки окукливаются, так и не поев.
Mormogystia brandstetteri, новый вид древоточца
Биологи каждый год открывают около 10 000 новых видов насекомых на планете. Число кажется огромным, но, если учесть, что всего на Земле их около 5 млн, из которых известно лишь около трети, ученые еще не скоро найдут всех представителей этого класса в мире. Как бы те не вымерли раньше.
Чтобы не потерять голову от огромного количества организмов, биологи установили четкие правила, по которым должен быть описан новый вид, будь то животное, растение, гриб или микроорганизм. В частности, о новом виде нужно сообщить в научной публикации. Здесь требуется указать его признаки и продемонстрировать отличия от родственных групп. Описание дополняют рисунки, фотографии, а также данные об области распространения вида, его среде обитания, биологических и экологических свойствах. Кроме того, чтобы дать новому виду название, как минимум один его экземпляр должен храниться в научной коллекции. Научное название в дальнейшем будет прочно закреплено за этим оригинальным, так называемым типовым экземпляром.
Названия тоже даются по четким правилам. Если род, к которому относится новый вид, уже надлежащим образом описан, вид должен носить его родовое название. А вот видовой эпитет автор, описывающий новый вид, как и новый род, волен свободно выбирать. Вид можно назвать по месту, где он впервые был обнаружен, по определенному признаку или в честь другого человека.
(1) Древоточец с острова Сокотра. Йемен
Иоганн Брандштеттер очень обрадовался, когда его друг из Литвы Айдас Салдаитис с коллегами назвали в честь художника новый вид бабочек. Mormogystia brandstetteri обитает в каменистых полупустынях Сокотры, архипелага примерно в 230 км от полуострова Сомали, и больше нигде на планете не встречается. Этот древоточец с размахом крыльев около 3,5 см – один из множества эндемичных видов животных и растений, которые сформировались на архипелаге Сокотра за последние 20 млн лет, то есть с тех пор, как острова отделились от Африканского материка и эволюция животных и растений пошла здесь своим путем, изолированно. На архипелаге Сокотра встречается около 800 видов растений, из которых 30 % – эндемики. Среди насекомых эндемичных видов гораздо больше – 80–90 %.
Богатые эндемичными видами флора и фауна характерны для островов, особенно для удаленных от материка архипелагов. Известные примеры – Галапагосские острова, Гавайи, Сейшелы и Канарские острова. С эволюцией чешуекрылых на Канарах, точнее, на островах Тенерифе, Пальма и Гомера, мы еще познакомимся поближе, когда будем говорить о белянках.