Высшие насекомые. Цикл развития бабочек

Те виды насекомых, которые в своем цикле развития проходят четыре стадии (яйцо, личинка, куколка и взрослая особь), являются и самыми высокоорганизованными, и самыми преуспевающими. Они составляют более 2/3 общего числа видов насекомых и включают такие известные группы, как бабочки (более 160000 видов), жесткокрылые (более 350000 видов), перепончатокрылые (около 110000 видов) и двукрылые (около 75 000 видов). В силу их огромной численности и повсеместного распространения они имеют чрезвычайно важное биологическое значение. Для человека они могут быть и полезны, и вредны.

Цикл развития бабочек. Цикл развития бабочек [1] типичен для высших насекомых. После спаривания самка откладывает яйца на выбранную ею пищу (для будущих личинок), которая может быть совершенно непохожа на пищу взрослых.

Бабочка капустница развивается с полным превращением. Самка [А] откладывает кучки по 100 и более яиц [Б] на нижнюю сторону листьев. Из яиц выходит личинка- гусеница [В], которая в ходе своего развития линяет 4 раза. У нее 3 пары настоящих грудных ног [Г, 1], соответствующих ногам будущей бабочки, и 4 пары брюшных [2]. На заднем конце тела находятся лопасти. Рот вооружен грызущими челюстями [5]. Глаза [3] рудиментарны, есть антенны [4].

После пятой линьки [Д] покровы гусеницы затвердевают и образуется куколка [Е]. Внутри жесткого чехла ткани гусеницы перестраиваются, и появляется бабочка [Ж] с типичным для насекомых строением: у нее есть голова, грудь и брюшко. Грудь [6] несет 2 пары крыльев и 3 пары ног. На голове располагаются крупные сложные глаза [7], булавовидные антенны [8] и скрученный хоботок [9].

Строение внутренних органов [3], представленных нервной (красный цвет), кровеносной (желтый) и пищеварительной (голубой) системами, на каждой стадии усложняется. Вскоре после выхода из куколки бабочки спариваются. Самец отличается отсутствием пятен на передних крыльях [10]

Через несколько дней (иногда часов) из яиц вылупляется личинка (гусеница). Именно на этой стадии многие насекомые и наносят ущерб урожаю. Так, гусеницы бабочки капустницы в несколько дней могут оставить от капустных листьев одни только «ребра».

Полный метаморфоз из личинки во взрослую особь проходит через стадию «покоя» - куколку. В куколке личиночные ткани преобразуются в ткани взрослой особи (имаго). Наибольшие изменения касаются крыльев и управляющих ими мышц, а также ротового аппарата: у бабочек, например, жующий ротовой аппарат личинки преобразуется в сосущий аппарат имаго.

Часто жизнь взрослого насекомого бывает очень короткой, эта стадия служит ему лишь для расселения и размножения. Многие взрослые насекомые даже не питаются, а живут за счет запасов, накопленных прожорливыми личинками. Однако некоторые взрослые насекомые, появившись осенью, могут уйти в зимнюю спячку, и откладка яиц задержится до весны. Так ведет себя, например, бабочка павлиний глаз (Inachis io).

Ключ к успеху. Преимуществ, которыми обладают насекомые с полным превращением, немало. Различие в питании между личинками и взрослыми особями позволяет личинкам использовать пищевые ресурсы, недоступные для взрослых. Кроме того, поскольку личинки не участвуют в размножении, они могут быть хорошо замаскированы или жить прямо в источнике пищи (стебле растения или навозе), тем самым надежно спрятавшись от хищников, например птиц. Неподвижная куколка, хотя и нуждается в защите от врагов, необходима для свершения тех огромных изменений, которые сопровождают превращение личинки во взрослую особь, а как покоящаяся стадия она помогает насекомым переживать неблагоприятный период. Эволюция высших насекомых шла в пользу видов, у которых окончание стадии куколки совпадало с наступлением сезона, благоприятного для выживания взрослых особей, а следовательно, и будущих поколений. Способность взрослой особи к полету повышает шансы на успешное спаривание и способствует распространению оплодотворенных яиц по обширной территории.

Насекомые с полным превращением играют исключительно важную роль в поддержании наземных экосистем. Они составляют основу питания многих птиц и летучих мышей, являются главными опылителями растений и вносят важный вклад в почвообразовательный процесс, расщепляя мертвые организмы и конечные продукты жизнедеятельности. Многие виды высших насекомых питаются зелеными растениями, необходимыми для жизни всех животных, а также входят в состав пресноводных цепей питания. Есть среди них и паразиты, и переносчики различных заболеваний [2], особенно в тропических районах.

Ротовой аппарат [Б] мухи [А] представлен хоботком, складывающимся на нижней стороне головы. Когда муха кормится, хоботок вытягивается и нижним расширенным концом накрывает пищу [1]. Выделяющиеся при этом пищеварительные соки растворяют и частично переваривают ее. Улетев, муха оставляет бактерий, которых она разносит. Так распространяется ряд заболеваний

Полезные и вредные насекомые. Польза, которую приносят человеку насекомые, многогранна. Насекомые опыляют многие виды сельскохозяйственных культур, особенно плодовых. Пчелы [8] играют особенно важную роль в опылении растений и, кроме того, делают мед - продукт, который издавна используется человеком. Среди других продуктов, получаемых непосредственно от насекомых, - пчелиный воск, идущий для полировки мебели, и шелк (из коконов шелкопряда).

Крупная колония медоносных пчел (Apis mellifera) может состоять из 80000 стерильных самок -рабочих пчел, плодущей матки [А] и нескольких сотен самцов - трутней. Матка [1] откладывает до 1500 яиц в день: оплодотворенные - в ячейки маток [Б] и рабочих пчел, а неоплодотворенные - в ячейки трутней. Рабочие пчелы кормят личинку [2], а когда она окукливается [3], запечатывают ячейку. Вышедшие из ячеек пчелы [4] 10 дней помогают выбираться из сот рабочим пчелам [В] и трутням [Г]. Затем они начинают строить соты [Д] и, принимая взяток [Ж] у рабочих пчел [Е], раскладывают пыльцу [5] и нектар [6] в соответствующие ячейки. Они чистят соты и выгоняют чужаков [3], в том числе других маток [И]. Пчелы вентилируют улей взмахами крыльев [К], а чтобы сохранить тепло, сбиваются в кучу [Л]. Через 3 недели молодые рабочие пчелы отправляются за взятком

Некоторые высшие насекомые (хищники и паразиты) используются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Так, в Калифорнии удалось справиться с австралийским желобчатым червецом путем распространения хищной австралийской божьей коровки (Rodolia cardinalis). Такие методы борьбы дают устойчивый эффект, мешая потенциальным вредителям превратиться в действительных врагов.

Важную роль играют и насекомые-копрофаги, например навозные жуки [4]. Когда в Австралию впервые завезли крупный рогатый скот, оказалось, что скапливающийся на пастбищах навоз делал эти территории бесплодными, пока на них не расселили навозных жуков-копрофагов. Но насекомые могут наносить и большой экономический ущерб: повреждают значительную часть урожая или запасенных продуктов, переносят возбудителей многих инфекционных заболеваний человека и домашних животных. Среди последних особенно печальной известностью пользуются малярийный комар и муха цеце (Glossina palpalis) - переносчик возбудителей сонной болезни человека и «наганы», поражающей скот.

Навозные жуки (отр. Coleoptera)- представляют насекомых, питающихся экскрементами. Взрослые жуки из рода Onthophagus строят для своих личинок выводковые камеры [А] под коровьим навозом. Самец подрывает навоз снизу [1] и передает его самке, а она заполняет им [2] выводковые камеры. Затем самка откладывает и замуровывает в них яйца [3]. Вырытая почва выносится на поверхность [4]. Вылупившиеся личинки растут, питаясь навозом, затем окукливаются [Б]. Вышедшие из куколки жуки выбираются на поверхность почвы

Потери урожая могут быть очень большими. Хлопковый долгоносик (Anthonomus grandis), например, наносит ежегодный ущерб урожаю хлопчатника в США на 200 млн. фунтов стерлингов, яблонная плодожорка (Cydia pomonella) повреждает до 50% урожая яблок. Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata), питавшийся прежде дикими пасленовыми, переключился на картофель и быстро распространился по всем районам мира, где выращивается эта культура.