Лето: Секреты выживания растений и животных в сезон изобилия - Бернд Хайнрих

22 июня 2007 года. Листья на деревьях наконец полностью распустились, выросли новые ветки, и, что более любопытно, там, где они недавно развились из почек, у некоторых видов уже заготовлены почки на будущий год. А у красного дуба часть этих новых почек уже лопнули и выпускают свежую листву на год раньше, чем их соседи по ветке. Теперь пышная листва повсюду, а некоторые бабочки семейства павлиноглазок отложили яйца. Я подобрал в лесу мертвую сатурнию луну. Чисто-белый «мех» на ее теле выделяется по сравнению с зелеными в голубизну крыльями, которые придают бабочке сходство с молодым листом. Один из двух «хвостов» у нее отломался, а края нежных крыльев обтрепались за неделю беспокойных ночных полетов – именно столько отведено жить этой бабочке на стадии имаго. Эти роскошные создания можно встретить в очень короткий промежуток времени. Брюшко бабочки было сморщено – ей удалось отложить яйца, – и, вероятно, где-то уже вылуплялись зеленые гусеницы, чтобы поедать свежие листья дуба, клена и березы.

В своей дипломной работе студент Фрэнк Марш писал: «Примерно в середине марта 1933 года автору случилось обнаружить в пределах Юго-Западного Чикаго место», где на каждом дереве можно было видеть десятки коконов цекропии (кокон – это защитная оболочка из шелковых нитей, которую сплетает гусеница и где затем находится куколка, – у взрослых бабочек кокона нет). Поговорив с несколькими старожилами, Марш узнал, что коконы «всегда столь же обильны». Но студента удивило, почему они не встречаются еще чаще, ведь каждая самка откладывает от 200 до 400 яиц. Марш предположил, что в популяции мотыльков возникло устойчивое равновесие, при котором рождается столько же особей, сколько умирает. Он стал исследовать возможные механизмы, которые поддерживают это равновесие, и сосредоточился на том, чтобы попробовать установить причины смерти по содержимому 2741 собранного им кокона. Такой проект я бы даже представить себе не мог: эти коконы стали очень редкими, и я радуюсь, когда нахожу хотя бы один. За последние пять лет я, может быть, видел их штуки три.

Гусениц в северных лесах очень много, и легко забыть, что большинство из них становятся мотыльками (в основном семейств Noctuidae и Geometridae). Не только потому, что мотыльки встречаются реже, чем их личинки – на 100 личинок в среднем приходится 1 имаго, – почти все эти насекомые ночные. Мотыльки и светлячки – хозяева летней ночи. Разница в том, что светлячков видно. Мотыльков я «вижу» только мысленным взором – особенно люблю представлять себе крупных особей из семейства Saturniidae, гигантских павлиноглазок, которых легко принять за летучих мышей, когда они порхают в темноте. Мы знаем, что они рядом, потому что находим летом их гусениц, а у нескольких видов, таких как Hyalophora cecropia и Callosamia promethea, еще и коконы зимой.

В лесах Новой Англии водится (или водилось) множество великолепных бабочек-павлиноглазок полудюжины видов. Все они ярко и причудливо раскрашены и одеты в тонкий, хотя и густой бархатистый «мех» (это измененные чешуйки, строго говоря, пух): из него не только получаются яркие замысловатые цветные узоры, он еще и обеспечивает теплоизоляцию после того, как насекомое разогрелось перед полетом с помощью дрожания.

Бабочка-цекропия, Hyalophora cecropia, – самая крупная из местных диких павлиноглазок. У нее коричневый мешковатый кокон в форме веретена. Гусениц этих бабочек пытались использовать в коммерческом производстве шелка, но более успешное применение им нашлось в качестве лабораторных животных во множестве работ, которые позволили раскрыть секреты нейронных и гормональных физиологических связей, воздействующих на поведение, развитие и метаморфоз. Гарвардские биологи Кэрролл Уильямс, Джим Трумэн и Линн Риддифорд – легендарные ученые, а мне они кажутся настоящими волшебниками благодаря их невероятно искусным и результативным экспериментам, глубоко проникшим в загадки перерождения гусеницы в бабочку, а может быть, и метаморфоза любого насекомого при переходе из личинки в имаго. В частности, эти ученые открыли, что паттерны поведения прописаны в нейронах мозга и проявляются под влиянием гормонов. Их исследования также показали, что внутренние и внешние (пришедшие из окружающей среды) стимулы, пропущенные через центральную нервную систему, оказывают глубокое влияние на тело. Наша линия – позвоночных животных – отделилась от линии насекомых на очень давнем этапе эволюции, но у нас по-прежнему много общих базовых механизмов, включая те, что были найдены у этих бабочек. Эти механизмы отличаются не столько по сути, сколько по степени проявления и по тому, где они применяются.

Взрослые цекропии выходят из куколок, скинув «кожицу» (строго говоря, экзоскелет), и в один прекрасный майский день, около полудня, выползают через «аварийный люк» в коконе. Только что вышедшая из куколки бабочка некоторое время висит неподвижно, расправляя мягкие вялые зачатки крыльев (их контуры видны на твердом экзоскелете куколки) и наполняя их гемолимфой, от чего они растягиваются до полного размера. Затем мозг бабочки, чье тело все еще свежее и мягкое, вырабатывает гормон, который запускает отвердевание, и крылья застывают в окончательной форме. Когда процесс выхода из куколки – которым тоже управляют гормоны – закончен, бабочка очищает кишечник. Она выбрасывает оттуда меконий, где содержатся фекальные и мочевые отходы, накопленные на стадии куколки (которая длится больше десяти месяцев); у самок меконий также содержит половой аттрактант[14].

Самцы ищут самок по одному только запаху и, двигаясь к ним, могут пролететь много километров против ветра. Спаривание у цекропий начинается перед восходом солнца и продолжается около 15 часов. Бо́льшую часть этого времени на самом деле занимает охрана партнера, когда самец не дает другим самцам спариться со своей самкой. Сразу после спаривания самка начинает откладывать яйца: около недели она каждую ночь летает и оставляет кладки в разных местах. Кладки покрыты клейким веществом и приклеиваются к нижней поверхности листьев нескольких видов лесных деревьев.

Личинки вылупляются примерно через 12 дней, около 1 июня, и проходят в своем развитии пять стадий. Каждый из этих так называемых возрастов отделен от предыдущего линькой. Личинка первого возраста черная и покрыта оранжевыми и черными бугорками. Второго – желтая с яркими оранжевыми и черными пятнами. Третьего – желто-зеленая с черными пятнами и голубыми бугорками. Четвертый возраст по расцветке светло-зеленый с широкой голубой и желтой полосой бугорков по спине, коралловыми и черными бугорками спереди. Пятый личиночный возраст тоже светло-зеленый, но полосы бугорков на спине в основном голубые. После каждой линьки личинка съедает свою старую, сброшенную шкурку, оставляя только щетинки и бугорки.

К середине июля зрелая личинка перестает питаться, и начинает активно действовать перистальтика кишечника, освобождая его. Гусеницы становятся беспокойными, бродят, часто покидают кормовое растение. Наконец они останавливаются и в течение следующей недели или около того непрестанно трудятся, свивая кокон. Сначала личинка делает внешнюю оболочку, оставляя люк, через который в конце концов выйдет бабочка. Затем она прядет в коконе внутренний слой, быстро качая головой туда-сюда и перекрывая все, кроме выходного люка, – этот слой ложится параллельно длинной оси кокона. Личинка постоянно поворачивается от одного конца кокона к другому, сначала укладывая шелк, а потом пропитывая все сооружение целиком слюной, которая цементирует нити между собой и делает кокон жестким и водонепроницаемым. Коконы этого вида уникальны тем, что в них два слоя, внешняя и внутренняя часть[15], а на одном конце также есть аварийный люк, через который следующим летом выйдет бабочка. Двойная упаковка, вероятно, помогает защитить беспомощную куколку от хищников: желающему полакомиться ею придется приложить значительные усилия, чтобы пробить хотя бы первую наружную стенку, но, если у него это получится, он сразу наткнется на вторую и может бросить эту затею.