Piękno jako strategia przetrwania, czyli świat owadów bez tajemnic

Owady należą do najważniejszych, a zarazem najbardziej niedocenianych mieszkańców naszej planety. Zapylają rośliny, rozkładają martwą materię, stanowią źródło pokarmu dla wielu zwierząt i tworzą złożoną sieć zależności obejmującą symbiozę, pasożytnictwo i drapieżnictwo. Bez nich nie istniałyby znane nam uprawy, a wiele chorób i szkód rolniczych pozostałoby trudnych do wyjaśnienia

Książka Georgea C. McGavina i Leonidasa-Romanosa Davranoglou Podstawy entomologii ma ambicję uporządkować złożoną wiedzę i pokazać owady, jako klucz do zrozumienia bioróżnorodności. To podręcznik zaprojektowany z myślą o studentach i osobach zajmujących się naukami przyrodniczymi, ale równie dobrze sprawdzi się w rękach nauczycieli, edukatorów i miłośników przyrody. 

Autorzy omawiają, skąd wzięły się owady oraz jakie cechy budowy i fizjologii stały za ich ewolucyjnym sukcesem, a także w jaki sposób przystosowały się one do życia w tak wielu środowiskach. Druga część to starannie opracowany, bogato ilustrowany klucz, który pozwala rozpoznać poszczególne rzędy owadów na podstawie ich cech charakterystycznych. Dzięki temu czytelniczki i czytelnicy mogą samodzielnie poruszać się po świecie insektów.

Najbardziej rozbudowany fragment książki to przegląd wszystkich 28 współczesnych rzędów owadów. Autorzy przedstawiają ich zasięg, liczebność, cechy diagnostyczne oraz rolę, jaką pełnią w środowisku – od gatunków kluczowych dla zapylania po te związane z chorobami i rolnictwem. Całość uzupełnia rozdział poświęcony technikom zbierania i przygotowywania okazów, przydatny w pracy naukowej i edukacyjnej.

Na łamach Academii publikujemy fragment książki.

Lepidoptera (motyle)

Nazwa zwyczajowa: motyle
Przeobrażenie: zupełne (jajo, larwa, poczwarka, osobnik dorosły)
Etymologia: (gr.) lepidos – łuska; pteron – skrzydło
Rozprzestrzenienie: cały świat
Rozmiar: rozpiętość skrzydeł 3-300 mm; w większości poniżej 75 mm
Liczba rodzin: około 141
Liczba znanych gatunków: >180 000 (15,90 proc.)

Cechy charakterystyczne:
• liczne i wszechobecne,
• całe ciało i obie strony skrzydeł pokryte drobnymi, zachodzącymi na siebie łuskami,
• aparaty gębowe ssące, zazwyczaj w postaci trąbki, nazywanej również ssawką (zwiniętej w stanie spoczynku),
• niektóre gatunki są istotnymi szkodnikami upraw,
• trzeci co do wielkości rząd owadów.

Niezwykle bogata różnorodność wzorów i kolorów skrzydeł motyli musi przynajmniej częściowo wyjaśniać ogromną popularność tych owadów. Łuski skrzydeł nadające owadom kolory i wzory mogą być zabarwione lub pokryte drobnymi podłużnymi wypustkami, które załamują padające na nie światło. Olśniewający i opalizujący połysk skrzydeł wielu gatunków wynika właśnie z tego fizycznego zjawiska. Powszechnie wiadomo, że kolory i wzory skrzydeł, niezależnie od tego, czy mają charakter ostrzegawczy, czy kryptyczny, chronią przed atakami drapieżników, takich jak ptaki, a wiele gatunków jadalnych naśladuje kolory i wzory gatunków niejadalnych. Dopóki naśladowca jest wystarczająco rzadki, naiwni drapieżnicy zawsze będą kojarzyć określony wzór kolorystyczny z niejadalnością, a naśladowca przetrwa. Istnieją dwa główne rodzaje mimikry: batesowska i mullerowska.

Skrzydła są również przydatne w regulacji temperatury ciała i podczas zalotów. Niektóre skrzydła motyli mają plamki odbijające lub pochłaniające promieniowanie ultrafioletowe, które służą do sygnalizacji. U niektórych gatunków samce mają specjalne łuski skrzydłowe zwane androkoniami, które są odpowiedzialne za wydzielanie zapachów płciowych. Głowa posiada dobrze rozwinięte oczy złożone, czułki, a czasami dwa przyoczka. Czułki, które zawierają receptory chemosensoryczne zdolne do reagowania na najmniejsze ilości związków lotnych, takich jak zapachy płciowe, są rozgałęzione lub pierzaste u samców motyli, a proste u samic. Tułów posiada trzy pary nóg i dwie pary skrzydeł, które są połączone mechanicznie za pomocą wędzidełka i retinaculum lub nakładają się na siebie podczas lotu.

U samców wędzidełko jest pojedynczą sztywną szczeciną, natomiast u samic składa się z więcej niż jednej. Podstawa tylnych skrzydeł jest powiększona i służy do łączenia skrzydeł podczas lotu, podtrzymując przednie skrzydła. U motyli przyciąganie partnerów i zaloty są bardzo zróżnicowane, ale zazwyczaj obejmują pokazy – pojedyncze lub grupowe – oraz wydzielanie feromonów płciowych. U wielu motyli samice w stanie spoczynku wydzielają feromony z gruczołów odwłokowych. Zapachy te są przenoszone z wiatrem i mogą być aktywne na bardzo dużych odległościach. Chemosensoryczne receptory na czułkach samców wychwytują zapach – często w bardzo niskich stężeniach. Samce lecą pod wiatr, aby zlokalizować samicę, adorować ją i kopulować. Samce niektórych gatunków mogą gromadzić się w małych grupach lub rojach w pobliżu charakterystycznych obiektów, takich jak plamy słońca na liściach, i tańczyć, aby przyciągnąć samice. Wytwarzają również feromony, by przyciągnąć partnerki.

U niektórych motyli z rodziny Arctiidae i Noctuidae samce mogą być wyposażone w nadmuchiwane narządy zapachowe zwane koremą, które mogą być wysuwane podczas zalotów.

Zapach wytwarzany przez te i inne struktury ma kilka skutków: działa on wyraźnie jako silny afrodyzjak, ale także unieruchamia samice.

Istnieją przypadki, w których produkcja feromonów płciowych może być przyczyną zguby samca motyla nocnego. Pająk z grupy pająków bola jest w stanie naśladować zapach samic, dzięki czemu może zwabić samce w zasięg swojej lepkiej pułapki.

Sygnały akustyczne są wykorzystywane w rytuałach godowych niektórych motyli z rodzin Arctiidae, Pyralidae i Sphingidae. W przypadku motyla nocnego barciaka mniejszego (Achroia grisella, rodzina Pyralidae) samce wydają ultradźwięki, aby przyciągnąć partnerki z niewielkiej odległości. Głośniejsze ultradźwięki w celu przyciągnięcia samic wydają samce australijskiego motyla nocnego z rodziny Noctuidae (Hecatesia exultans). Dźwięki te rozchodzą się na odległość do 25 m, a samce wkraczające na terytorium innego samca są przepędzane. Niektóre dźwięki wydawane przez dorosłe motyle mają charakter obronny.

Motyle dzienne w większym stopniu niż większość motyli nocnych polegają na wizualnych pokazach godowych. Samce wielu gatunków są terytorialne i latają po stałej trasie patrolowej, szukając samic do kopulacji lub innych samców, które mogłyby przegonić. Dobrym sposobem na zwabienie jaskrawoniebieskich samców motyli z rodzaju Morpho jest kręcenie wokół głowy kawałkiem błyszczącego, niebieskiego papieru przymocowanego do sznurka z obciążeniem. Terytoria samców mogą być wyznaczane przez obecność roślin stanowiących pożywienie dla larw (a zatem miejsca składania jaj) lub mogą być po prostu łatwo rozpoznawalnymi elementami krajobrazu, takimi jak wierzchołki wzgórz, polany w lesie lub skrawki gołej ziemi. Wykorzystanie feromonów samców, wytwarzanych przez włoski i łuski zapachowe na skrzydłach lub z nadmuchiwanych włosków brzusznych, jest powszechne, a różnorodne manewry powietrzne wykonywane przez samce zapewniają, że samice są obficie pokryte „perfumami”. Po kopulacji samce niektórych gatunków oblewają samice innym zapachem, który ma odstraszyć konkurentów. Częściej jednak, zwłaszcza u motyli z rodzin Nymphalidae i Papilionidae, samiec wprowadza do genitaliów samicy lepką wydzielinę wytwarzaną przez gruczoły dodatkowe. Substancja ta twardnieje, tworząc zatyczkę, która uniemożliwia kopulację innym samcom. Jaja oczywiście mogą być nadal składane, ponieważ motyle posiadają narządy dytryzjalne.

Jaja rozrzucane są podczas lotu, składane pojedynczo lub w grupach w pobliżu lub na pożywieniu larw.

Gatunki minujące liście lub drążące muszą zagłębiać się w roślinę pokarmową. Larwy motyli, czyli gąsienice, są wydłużone i cylindryczne, mogą być gładkie, kolczaste lub owłosione. Wzmocniona głowa posiada aparat gębowy gryzący, bardzo krótkie, trójczłonowe czułki oraz dwie grupy około sześciu bocznych oczek prostych. Istnieją trzy pary odnóży tułowiowych, każda z pojedynczym pazurkiem, oraz zmienna liczba odnóży odwłokowych, czyli posuwek. Odwłok ma zazwyczaj dziesięć segmentów, a odnóża odwłokowe występują zwykle na segmentach 3–6 i 10, ale w niektórych rodzinach może być ich mniej. Końce mięsistych posuwek mają wiele małych haczyków ułożonych w okręgi lub pasma, które pomagają im trzymać się rośliny pokarmowej. Zdecydowana większość gąsienic jest roślinożerna i często specyficzna dla danej rośliny, ale istnieją gatunki, które żywią się grzybami, suszonymi materiałami organicznymi i porostami. Gąsienice motyla nocnego Ceratophaga vastella (Tineidae) drążą rogi martwych zwierząt, takich jak bawoły, i często można spotkać girlandy przepoczwarzających się motyli lub ich puste kokony zdobiące czaszki na afrykańskiej sawannie. W świecie przyrody nic się nie marnuje.

Kilka gatunków motyli wykształciło nawyk mięsożerności.

Gąsienice niektórych gatunków z rodzin motyli nocnych, takich jak Psychidae, Tineidae, Pyralidae i Noctuidae, są drapieżnikami żywiącymi się przedstawicielami gatunków czerwców. Australijska rodzina motyli nocnych Cyclotornidae (Zygaenoidea) obejmuje osobliwy gatunek Cyclotorna monocentra, którego gąsienice w pierwszym stadium rozwoju żywią się ciałami skoczkowatych. Budują one schronienia i przechodzą w stadium drugie. Kolonie skoczkowatych są chronione przez mrówki i, co ciekawe, gąsienice drugiego stadium są z nimi mylone i przenoszone przez mrówki do ich gniazd. Tam gąsienice zjadają larwy mrówek, ale nie są atakowane przez swoich gospodarzy dzięki wydzielanej przez siebie słodkiej substancji.

W nadrodzinie Zygaenoidea występują też i inne osobliwe gatunki z rodziny Epipyropidae. Gąsienice małych motyli z rodzajów Epipyrops i Agamopsyche są pasożytnicze. Około 40 gatunków występuje wyłącznie w tropikach i ciepłych regionach klimatu umiarkowanego półkuli południowej. Ich preferowanymi żywicielami są duże owady z rodziny Fulgoridae, ale pewne gatunki z rodziny Cicadellidae i Cicadidae również służą jako żywiciele dla niektórych gatunków. Zazwyczaj gąsienice są pasożytami zewnętrznymi, żywiącymi się pojedynczo lub w niewielkich grupach płynami ustrojowymi dorosłych (a czasem również nimf) owadów żywicielskich. Gdy młoda gąsienica znajdzie odpowiedniego żywiciela, używa długiego, ostrego aparatu gębowego, aby przebić powłokę ciała. Po osiągnięciu pełnego rozwoju gąsienica w piątym stadium rozwoju odpada i przepoczwarcza się w kokonie. Wpływ na żywiciela jest różny w zależności od wielkości i liczby pasożytów. W skrajnych przypadkach żywiciel może nie wykazywać żadnych objawów chorobowych, a w innych zginąć wkrótce po opuszczeniu go przez gąsienice.

Jeszcze dziwniejsza jest taktyka zasadzki stosowana przez gąsienice niektórych gatunków hawajskich motyli z rodzaju Eupithecia (Geometridae). Te dziwne stworzenia atakują przelatujące owady, głównie małe muchy, takie jak Drosophila, w sposób przypominający atak węża.

Mięsożerne gąsienice mogą być zaskakujące, ale wśród motyli nocnych należących do rodziny Erebidae, zwykle wysysających soki z owoców poprzez ich nakłuwanie, występują także gatunki motyli wampirów. Calyptra eustrigata i niektóre inne gatunki zmieniły dietę z soku owocowego na krew ssaków. Opór skórki pomarańczy jest bardzo podobny do oporu ludzkiej skóry, więc nie ma się co dziwić, że praktykujący lekarze używają jej do ćwiczenia wykonywania zastrzyków.

Motyle nocne mają również inne interesujące powiązania z ssakami. W rodzinie Pyralidae pięć gatunków motyli z dwóch blisko spokrewnionych rodzajów, Cryptoses i Bradypodicola, tworzy ścisłą symbiozę z leniwcami drzewnymi. Od dawna wiadomo, że motyle żyją w futrze leniwców i zakładano, że można znaleźć tam także gąsienice, żywiące się glonami rosnącymi na ich futrze. Leniwce słyną z braku aktywności, ale mniej więcej raz w tygodniu schodzą na ziemię w celu wypróżnienia. Powód, dla którego nie zrzucają odchodów z wysokich drzew lasów deszczowych, ma więcej wspólnego z ich życiem społecznym niż ze zwykłym wygodnictwem. W każdym razie w tym momencie do akcji wkraczają powiązane z nimi motyle. Kopulujące samice opuszczają ssaki podczas defekacji i składają jaja na ich odchodach. Gąsienice są oczywiście koprofagiczne. Samica powraca do swojego dostojnego środka transportu, zanim zniknie ponownie w koronach drzew, a po pewnym czasie nowo wyklute motyle prawdopodobnie znajdą kolejne leniwce odwiedzające latrynę.

• Nauki biologiczne i rolnicze