Наш разговор неминуемо должен был начаться по шаблону. Вопрос первый: а у вас правда такая фамилия, или это профессиональный псевдоним? Вопрос второй: какая бабочка самая красивая? Энтомолога Сергея Анатольевича Сачкова такими вопросами не удивишь. Зато сам он удивил нас в беседе не раз: оказывается, самое интересное в его науке — не самое крупное или броское. Захватывает дух и от какого-нибудь невзрачного существа, если рассматривать его крупным планом — в прямом и переносном смысле.
С.А. Сачков, доктор биологических наук, заведующий лабораторией систематики животных и фаунистики Самарского госуниверситета
• Сергей Анатольевич, одни из самых знаменитых коллекций в мире — это коллекции бабочек. Наверное, в каждой коллекции есть своя уникальность?
Разумеется. Самое главное в любой научной коллекции — это наличие типовых материалов, т. е. тех эталонных материалов, по которым описывается вид. Такая коллекция приобретает мировое значение. Самое большое хранилище типов — Британский музей в Лондоне (75% типов мировой фауны). Не только насекомых. Там представлены все, начиная от простейших и кончая китообразными. По данным на конец 80-х годов прошлого столетия у них насчитывалось около 25 млн насекомых. Чтобы представить, что это такое, проще взвешивать булавки, на которые они наколоты. Я подозреваю, что это — тонны металла.
Коллекционный материал у энтомологов — это не редкость. Часто приходят дети сотрудников и просят показать бабочек. Одна семилетняя девочка произвела на меня неизгладимое впечатление. Я показал ей коробки с бабочками, и она, в отличие от других детей, смотрела их четыре часа подряд. Но восторгов, обычно свойственных детям, не было — ребенок по окончании просмотра повернулся к маме и сказал: «Мамочка, какое гигантское кладбище!» Я почувствовал себя серийным маньяком. Это десятки тысяч особей... К сожалению, без этого всего не обойтись, хотя теперь нет смысла ловить их ежегодно. Мы устанавливаем только визуальный обзор.
•Наверное, это интересно выглядит: собираются взрослые дяди и обсуждают такие маленькие создания — бабочек...
Чаще всего так и бывает. Энтомология — это мужская специальность, что в первую очередь связано с экспедициями. Среди энтомологов всего несколько процентов женщин. Одни специалисты-энтомологи занимаются систематикой бабочек. Их исследования сводятся к построению филогенетической схемы семейства, рода, отряда. Другие создают перечень видов одной и той же территории.
Бабочки — существа удивительные. У них есть органы чувств, которых нет у нас, людей. Это позволяет бабочкам на огромном расстоянии улавливать запахи, вибрации и звуки, недоступные человеку. Например, слух у бабочек не развит, но они производят и воспринимают звуки. Каждое мгновение масса прямокрылых стрекочет. Звук возникает в результате трения разных частей тела друг о друга: у кого-то — крыльев о брюшко, у кого-то — о лапки. Механизмы существуют самые разные, но издавание таких звуков — это расчет на то, что они будут услышаны. Ушки у насекомых находятся на голенях ног. И есть совершенно уникальные органы — симпанальные, которые располагаются на первых сегментах брюшка. Эти органы могут не только воспринимать определенную частоту звука, но и генерировать ее. Звук бабочки нередко используют в своих дуэлях с летучими мышами. Бабочка вводит мышь в заблуждение, пуская фальшивый сигнал, и та оказывается на какие-то доли секунды в замешательстве. Этого бывает достаточно, чтобы насекомое сделало маневр и ушло.
У бабочек нет социальной организации, как у муравьев, пчел или термитов. Но есть виды, которые нередко собираются в стаи, как правило для миграции. В иных ситуациях это достаточно самостоятельные и автономные особи, практически не объединенные ничем, несмотря на свою высокую скученность.
• Неужели есть перелетные бабочки? Куда же они летают?
Вопрос о том, куда мигрируют бабочки, остается сложным для ученых. Сложен не маршрут, это как раз отслежено. А вот механизмы, которые определяют этот маршрут, — это загадка. У птиц этот механизм до сих пор не понят. Обсуждалась и роль геомагнитного поля, и картинка звездного неба... А может, все это вместе играет решающую роль? У насекомых все еще сложнее, чем у птиц. Парадокс заключается в том, что они проще организованы. И при такой простоте организации очень сложно усмотреть механизмы, которые бы регулировались всеми этими исходными сигналами. Простота бабочек усложняет поиск причины миграций.
• Ухаживают ли бабочки за своим потомством?
Никак не ухаживают. Практически все виды заботятся о потомстве заранее. Их задача — подготовить все необходимое. Некоторые виды очень интересно приспособились. Самки-мешочницы, например, вообще не летают. Иногда они лишены практически всех органов и представляют собой всего лишь мешок, набитый яйцами: ни глаз, ни усиков, ни ног — ничего нет. Из-за этого некоторые виды даже не покидают куколочной оболочки. Крышечка слетела с головы (там, где мешок переходит в голову) — все, самец садится на это место, у него телескопически вытягивается брюшко, и происходит спаривание. Как только гусеницы покидают яйцо (а самка к этому времени погибает), первым делом они съедают яйцевую оболочку и собственную мамашу. Но есть и партеногенетические виды, у которых самцы пока не обнаружены.
• Значит ли это, что такие виды древние?
Нет. Дело в том, что партеногенез как биологический феномен возникал в эволюции многократно в неродственных группах. Этот феномен известен и у позвоночных животных. Такие виды, скорее, — тупиковая ветвь эволюции. До определенной степени это можно рассматривать как предел совершенства. Очень удобно: популяция всегда достаточно высока по численности, самцы не требуются, а следовательно, не требуется статистически достаточно редкой ситуации встречи полов и спаривания. Как только самка готова, она приступает к яйцекладке. Бывает, что у партеногенетических видов в популяции неожиданно возникают самцы. Как показывает наблюдение, такое обычно связано с какими-то критическими для вида событиями: теми, которые требуют генетического подкрепления популяции.
• Сергей Анатольевич, в наших садах пряных трав всегда много бабочек. Что влечет бабочек в сады?
Это можно отнести к трофическому рефлексу. Цветочный аромат ассоциируется с источником пищи. А с момента появления цветковых растений и цветка как органа размножения растений практически началась коэволюция цветковых растений и насекомых, которые являются их опылителями. А как цветки привлекают насекомых? Они бывают большими, яркими, и насекомые видят их. Если цветки мелкие, то нередко они собраны в соцветия, и тогда само соцветие воспринимается насекомым как крупное цветное пятно. Но зрительный раздражитель работает на достаточно близком расстоянии. А это уже статистически не столь вероятная ситуация: а вдруг насекомое не пролетит в пределах видимости цветка. Остается еще один раздражитель — ольфакторный, запаховый. Где есть запах, там ждет насекомого пища: нектар, пыльца, какие-то части цветка, а иногда и более причудливые варианты общения. Например, цветки некоторых орхидей очень удачно имитируют тех же насекомых, причем, как правило, представительниц слабого пола. Самец принимает цветок за самку, делает сидку, пытается спариваться, но быстро обнаруживает, что ошибся. Строение цветка таких орхидных обладает уникальным механизмом, который приводится в движение надавливанием насекомым на «посадочную площадку». Лепесток наклоняется и снабжает самца двумя пыльцевыми зернами. Самец улетает с ними. Обычно, прежде чем самец найдет настоящую самку, он «приземлится» на нескольких таких «аэродромах», выполняя свою основную экологическую роль, связанную с опылением орхидных.
И таких примеров коэволюции очень много. Несколько лет назад на Мадагаскаре был обнаружен и описан новый для науки вид бражника. Хоботок у бражника, с помощью которого он высасывает нектар, редко превосходит 6–8 см. А цветок растения, найденного на Мадагаскаре, обладает удивительно узкой (2–3 мм) воронкой длиной 30 см. Нет таких бабочек, которые могли бы его опылять. Новый вид бражника был обнаружен, когда решили последить с ночной камерой за растением. Прилетело загадочное создание, которое распустило гигантский хоботок. Так был открыт бражник, который может опылять только этот цветок, и нектар именно этого цветка может быть уникальной для него едой. Представьте, что кто-нибудь из этого тандема исчез... По-видимому, и такие эволюционные причуды — вещи тупиковые: высший уровень коадаптации, высший уровень экзотического сочетания функций, и самое главное — морфологии, приводит к невозможности дальнейшего развития. Эволюционное развитие здесь, по-видимому, должно иметь взрывной характер. А вот возникновение таких партнерских взаимоотношений, как правило, идет плавно и медленно, отчего они, собственно говоря, и достигают высшего совершенства в обслуживании друг друга.
• Сергей Анатольевич, бабочки делятся на дневных и ночных. Насколько строго такое разграничение? И спят ли бабочки?
Да, бабочки отдыхают. Но фаза покоя бабочек — это не фаза сна в общепринятом, человеческом смысле. Это состояние, в котором практически невозможен лет. Бабочки становятся вялыми, у них снижается уровень метаболической активности. К концу дня активность одних насекомых снижается, но появляются другие виды, которые находятся во внеактивном состоянии в дневное время: поскольку высокая температура и низкая влажность для них губительны, они отдыхают днем где-нибудь под листочком или корой. А как только появляется набор соответствующих условий, они активизируются. Суточно это совпадает с вечерним временем. Не потому, что они темноту любят. Вы можете обмануть природу, смоделировав условия, и они будут летать при нормальном освещении. Эксперименты, когда «ночные» и «дневные» бабочки вынуждены жить при одних и тех же условиях, ставит сама жизнь. Вот вы идете по траве и вспугиваете виды с заведомо сумеречной активностью. Они же не падают, они перелетают. Но для них это время дискомфорта. Они вновь прячутся, пока их кто-то не потревожит. Можно сказать, что деление бабочек на «дневных» и «ночных» весьма условно.
На освещенность бабочки реагируют в первую очередь. Более того, есть насекомые, которые в этом отношении оценивают уровень освещенности в десятых долях люкса. Убавим освещенность на одну десятую люкса, и они воспринимают это как темноту. Если прибавим столько же — воспримут как свет. Свет как самый стабильный фактор является той сигнальной ракетой, которая запускает механизмы адаптации насекомых к сезонной периодике года, существующей не только в широтах с сезонно-периодичным климатом. В тропических широтах также есть сезоны: сезон дождей, сезон засухи. Если бы не свет, никаких шансов на успех у бабочек не было бы.
• Сергей Анатольевич, бабочки очень красивы. А что ученым известно о рисунке на крыльях бабочек?
Это целая эпопея. С одной стороны, рисунок бабочек — вещь очень информативная. С другой — очень адаптивная. В немалой степени рисунок позволяет выделить сходные таксономические категории, на чем основана существующая система морфологических признаков. Рисунок — сигнал половому партнеру. Причем кроме видимого рисунка бабочка имеет скрытые контуры, которые можно различить только в ультрафиолетовой части спектра. Например, всем известна лимонница — желтенькая бабочка с маленькой оранжевой точкой. Но если посмотреть на ее крылышко в ультрафиолетовом спектре, то в центре видно огромное пятно в полкрыла. Кроме самих бабочек никто этого не видит. Зачем им это нужно? Во-первых, запаховые сигналы работают на дальних дистанциях, а на ближних из-за высокой концентрации они могут быть не очень корректны для окончательной наводки. Тогда решающим оказывается зрительный сигнал — рисунок. Структура рисунка позволяет особям противоположного пола среди миллиона случайных попутчиков отыскивать тех, кто для них представляет интерес. Остальные отвергаются.
Рисунок — это еще и колоссальные возможности для мимикрии. Есть виды, которые имитируют птичьи экскременты, опавший лист. Но рисунок может быть и более частным случаем половой коммуникации. И, наконец, нельзя забывать, что есть элементы рисунка нам непонятные, которые мы считаем функционально неоправданными.
Но и это еще не все. Функция рисунка гораздо многообразнее. Так, мимикрия рисунка крыла бабочек была использована в целях авиамаскировки зданий. Вы знаете маскировочную сетку, имитирующую расчлененность рельефа в виде бликов, контрастных пятен, вроде бы не гармонирующих друг с другом, и т. д.? На самом деле, это создает эффект расчлененности. А с большой высоты скрадывает даже контуры объекта. Впервые такие накидки применялись в Ленинграде во время войны, и немецкая авиация в немалой степени потеряла ориентиры. Казалось бы, совершенно невероятная вещь: рисунок бабочек и война!
Надо сказать еще об одном. Это наличие серебристых бликов, пятен, которые имеют непигментную структуру чешуек. Есть такие значки, открытки, в которых объемность получается за счет гофрированности. На крыльях у бабочек эта интерференция выражается в металлическом отливе, который не вызывается пигментом. Получаются, что элементы рисунка часто создаются чисто физическими эффектами. Более того, они порождают эффект расчленения объекта на субстанции, заведомо непригодные для потенциального хищника. Четкая симметрия здесь может быть сильно нарушена: правое крыло бабочки может быть от самца, а левое от самки. Встречаются мозаичные крылья, когда фрагмент крыла относится к другому полу. Это генетические аномалии, которые, однако, нередки.
• Сергей Анатольевич, сколько видов бабочек открыто?
Я ожидал, что именно с этого и начнется наш диалог. Всегда спрашивают: сколько же видов бабочек? Я вам могу сообщить цифры не только о бабочках, а вообще о насекомых. В мире на сегодняшний день по разным данным существует от 800 тыс. до 80 млн видов насекомых. Есть более щадящие варианты оценок: от 1,5 млн до 10 млн. Откуда такой разброс? Из-за таксономической путницы: разными специалистами один и тот же вид или подвид интерпретируется по-разному. Если более сдержано относиться к систематике, я думаю, что цифра 1,5 млн, которая признается большей частью умудренных опытом специалистов, все-таки ближе к истине. Бабочек из них известно около 150 тыс. видов.
О коллекции бабочек Зоологического музея МГУ им. М.В. Ломоносова рассказывает Елена Михайловна Антонова, м.н.с. отдела энтомологии музея.
Коллекция насекомых Зоологического музея МГУ входит в двадцатку крупнейших коллекций мира. В ней представлены насекомые из самых дальних полярных областей и Чукотки, а также масса тропических экземпляров. Новые, интереснейшие материалы продолжают поступать и в настоящее время. История коллекции Зоологического музея МГУ связана с историей создания самого университета. С 1804 по 1832 г. директором коллекции Зоологического музея был Григорий Иванович Фишер, и именно при нем началась организация и коллекций бабочек. Однако в 1812 г. во время нашествия Наполеона практически все коллекции музея сгорели, все пришлось восстанавливать заново. Сколько экземпляров бабочек сейчас хранится в музее, сказать трудно. Коллекция насчитывает свыше миллиона насекомых. В отделе энтомологии Зоологического музея МГУ изучается несколько семейств бабочек. Исследовать все бабочки, существующие в природе, невозможно из-за их многочисленности. Раньше в нашей стране было популярно изучать полярные регионы, Дальний Восток, а теперь активно изучается центральную часть России, где даже сейчас открываются новые виды бабочек. В частности, в Архангельской области мы обнаружили бабочки, которые раньше были известны только на Дальнем Востоке, в Якутии и в азиатской части России.
Дополнительно:
Перелеты монархов
Классический образец перелетных бабочек — монарх. Весной и осенью эти бабочки совершают дальние путешествия. Осенью монархи со всей Северной Америки летят широким фронтом на юг, преодолевая расстояние в 3000 км. Зимуют они в Мексике, во Флориде, на Кубе и Багамских островах. Из поколения в поколение они зимуют на тех же самых деревьях, покрывая листья и ветви сплошной живой массой. Обычно бабочки сидят неподвижно, лишь когда солнце начинает слишком припекать, они неохотно переползают в тень. К весне они оживают, посещают местные цветы и постепенно откочевывают на север. По дороге бабочки откладывают яйца на молочае и погибают, а путь домой продолжает уже молодое поколение. Осенью вновь прибывшие на север бабочки собираются в стаи и отправляются по дороге предков на юг. Для ученых остается загадкой, как новое поколение узнает путь к тем самым веткам деревьев, на которых зимовали их родители, ведь сами они этих деревьев никогда не видели!
Ночью на свет слетается множество насекомых. Предполагают, что ночные насекомые ориентируются в полете с помощью естественного света Луны, располагая глаза под определенным углом к ее лучам. Поэтому, подлетев по прямой к источнику искусственного света, они начинают описывать круги, «по привычке» глядя на свет как бы искоса.
Где бабочки зимуют
Забравшись в октябре с фонариком на чердак подмосковной дачи, можно увидеть спящих бабочек: дневной павлиний глаз, сложив крылышки, висит, уцепившись ногами за балку. Там же можно будет найти и крапивницу. Бабочки — существа не теплокровные, поэтому зимы не боятся. Лимонницы зимуют обычно под старой корой. С первыми лучами солнца бабочки выпархивают из своих «берлог».
А вот репейница улетает очень далеко, в основном в Южную Турцию, Сирию, Северную Африку, откладывает там яйца и умирает. Как только день начнет удлиняться, репейницы-самки собираются в стаи и летят на север: в Западную Европу, в Россию, делают кладку яиц на только что появившихся растениях (репейнике и других травах) и умирают с сознанием выполненного долга. Новое взрослое поколение репейниц вылетает на юг в августе. Наша репейница — такой же классический пример перелетной бабочки, как и американский монарх. Одно поколение летит в начале осени на юг, другое — в начале весны — на север. Перелетные бабочки летят стаями, потому что стаей лететь легче, а вот кто «команду дает», что пора собираться в стаю, — ученым до сих пор не известно.