как узнать пол божьей коровки
Как отличить божью коровку мальчика от девочки
Как выглядят божьи коровки женского пола? А мужского?
Божьи коровки давно привлекают людей своим внешним видом. Есть даже поверье, что они божье создание и поднимаясь к небу улетают к своему создателю, потому так и прозвали. Наверняка отличить пол можно только у божьих коровок, под названием сибирской хармонии. У самца этого вида головка белая, а у самки черная с белым пятном. Вот так они выглядят:
У европейских божьих коровок по внешнему виду пол отличить нельзя, только при совокуплении можно с уверенностью сказать, что та, которая сверху,-самец.
Божья коровка (лат. Coccinellidae) относится к семейству жуков, типу членистоногих, классу насекомых. При виде насекомого у человека поневоле возникает реакция – поскорее его прихлопнуть, но божья коровка вызывает симпатию практически у каждого, даже у женщин. Одни вспоминают про детскую песенку, связанную с ней, другие вспоминают, что она очень выручает их на дачном участке – спасает огород от вредителей.В чем же секрет всеобщей симпатии к этому жуку? В некоторых культурах запрещено убивать божью коровку, а в западной части она вообще считается символом удачи. Рассмотрим особенности и образ жизни этого насекомого, а так же пользу и вред, которые оно может принести.
Как выглядит божья коровка?
Сегодня на планете изучено не более 200 образований насекомых, количество же видов безгранично. Божья коровка – представитель семейства кокцинеллид, имеет свыше 4000 типов и 360 родов, относится к отряду жесткокрылых типа членистоногих. Отличительной чертой от остальных сородичей являются кажущимися трехсоставными лапки. Это из-за малого третьего членика, который визуально скрыт с половиной четвертой ножки в пазухе двулопастного отростка.
Размер божьей коровки в среднем от 4 мм до 10 мм. Строение тела округленной, яйцевидной формы, снизу приплюснутое, а сверху выпуклое. Иногда поверхность покрыта тонкими ворсинками. Состоит из головы, переднеспинки, грудки, которая разделена на три части:
Головка монолитно соединяется с переднегрудью, выглядит все как увеличенная головогрудь. Она составляет основную часть длины тела, иногда встречается вытянуто-овальной формы. Глаза сравнительно большой величины. Хорошо гибкие усики, состоят из 8-11 члеников.
Имеет жесткие выразительные надкрылья. По сути это передние летательные органы. Со временем крылья божьей коровки преобразовались. На земле они выполняют защитную функцию. С помощью двух задних отростков она летает, получается совсем неплохо. Интересным фактом является то, что различные птицы и многие позвоночные животные не решаются охотиться на нее. Не успевают поймать, ведь насекомое делает около 85 взмахов в секунду.
Почему божья коровка так называется?
Откуда получила свое название, остается вопрос открытым по сегодня. Научная терминология – кокцинеллида, само слово происходит от латинского значения «алый». У многих этносов есть свои версии имен, например:
Сохранились давние легенды о том, почему божья коровка так называется, рассмотрим некоторые из них.
Она олицетворялась с небесным стадом Перуна, связывала всесильных богов и смертных людей, ей приписывали магические способности влиять на погоду. Католическая вера считала ее посланником Божьей Матери. Англичане также свои названия ассоциируют с Девой Марией.
Древние славяне считали ее посланницей солнца. Нельзя было прогонять небесное создание, чтобы не отвратить фортуну. Залетевший жук в жилище, считался приносившим мир и благодать, поэтому назвали именно так – «Солнышко». Само слово «божья» символизировала у русского этноса доверчивого верующего человека. Жука сравнивали с безвредным существом.
Но вероятнее слово «коровка» связано с физиологической особенностью насекомого. Оно выделяет молочко, но далекое от обычного – рыжую агрессивную жидкость, образующуюся в спорах конечностей. Выделения крайне неприятные, в больших количествах смертельно опасны для тех, кто решил полакомиться им.
Виды божьих коровок
Божья коровка необязательно красная, а ее раскраска в виде точек. Они вообще могут отсутствовать, на панцире бывают полоски, узорные пятнышки, запятые. Самым распространенным типом считается семиточечный жук. Он обитает практически по всей Европе, его габариты достигают 7 мм, надкрылья бордовые, у основания размещены два пятна светлого цвета, одно темное виднеется на переднеспинке, на надкрылье есть по три крапинке.
По количеству точек и окраске также разделяют:
Яркая предупреждающая окраска божьей коровки
Божья коровка наделена яркой окраской, которая помогает в борьбе за существование и нагоняет страх на врагов, чаще всего птиц. Это один из примеров мимикрии, как зеленый цвет кузнечиков либо способность хамелеона сливаться с окружающей средой с целью самосохранения.
Броские краски для природного дикого мира служат предупредительными сигналами о токсичности и несъедобности наблюдаемой жертвы. Существует теория, что чем ярче цвет жука, тем меньше вероятность быть атакованными недругами. Выразительный цвет различных видов божьей коровки говорит о смертельной опасности. С возрастом особей он тускнеет.
Где живут божьи коровки?
Божьи коровки обитают практически по всему миру кроме северных широт. Их жизненный цикл зависит от наличия пищи. Активный этап припадает на время истребления тли, основной рацион этих насекомых, т.е. с весны до осени. Проживают они от пары месяцев до одного года, изредка протягивают до двух.
Им приемлем одиночный образ жизни, поселяются группами на зимовку либо для спаривания. Комфортно чувствуют себя на открытых местностях с травянистой растительностью на:
Как и где зимуют божьи коровки?
Оседлые разновидности божьих коровок при наступлении похолодания собираются в большие группы порой до миллионов особей. Зимой они подыскивают укромные местечка, прячутся под остатки листопада, сухую древесину, камни, где ожидают прихода тепла. Могут залетать в помещения, укрываться между оконными рамами, складок штор, устраивать гнездовья среди деревьев.
Есть виды жуков, улетающих стайками на зимовку в южные широты. В последнее время чертами приспособленности к среде обитания стала не только яркая окраска или выделяемая при опасности токсическая жидкость. Все больше наблюдаются их групповые скопления. Это пока необъяснимо, но зрелище красочное.
Если обнаружатся «сонные колонии», не стоит мешать им. А лучше подумать о том, сколько в будущем уничтожится вредителей. Переместить их в комфортное место, предварительно собрав в банку, пусть спокойно закончат свою спячку.
Чем питаются божьи коровки? Хищники ли они?
Характерной чертой насекомых отряда жесткокрылых является грызущий тип ротового аппарата. У божьей коровки подобные анатомические характеристики. Строение пищеварительной системы берет начало с ротового отверстия головы и завершается на брюшке анальным проходом. Между ними пролегает кишечный канал. Это позволяет при питании насекомого употреблять сложномоллекулярную пищу, обладающую высоким запасом энергии.
Проще говоря, кокцинеллида является хищником, она ест себе подобных. Предпочтения в рационе отдаются:
Существуют также вид, который питается растительной пищей: пыльцой, цветками и листьями, грибницей, плодами.
Размножение божьих коровок
По несколько раз в год происходит размножение божьей коровки, весной или осенью. На территории умеренных широт – это начало мая. Половозрелой женская особь становится в возрасте 3-6 месяцев. Как правило, после холодного периода, она способна выделять едкий запах, который притягивает самцов. После кладки яиц умирает.
Самка размещает яйца на растительности с обилием тли, что обеспечивает заранее пропитание будущему потомству. Они имеют вытянутую форму, суженную к концу, окрашены в желтовато-оранжевые цвета. Одна кладка может насчитывать от нескольких до 400 штук, располагаются ровными рядами, вплотную друг к другу. Иногда их могут поедать свои же сородичи, так называемые личинки-каннибалы.
Личинки божьей коровки – как они выглядят?
Дальнейшее развитие происходит в продолжение 4-7 дней, имеет несколько стадий. Личинки бывают овального вида. Они пестро выглядят за счет желто-оранжевых пятен, образующих некий рисунок. Поверхность тела с щетинками, своеобразными выростами. Новорожденные божьи коровки, питающиеся червецами, покрыты белесыми восковидными нитями. Растут все 2-4 недели.
После данного этапа наступает момент окукливания. Для перехода в него особь крепится задней частью тела к листовой пластине, сворачивается в полусогнутую позицию. По окончанию внутренней трансформации, с куколки слезает шкурки, чулком сползая к концу брюшка. Она не теряет яркую окраску с черными, желтыми крапинами. Далее от 7 до 10 дней образуется взрослая особь.
Польза и вред божьей коровки
Безграничная прожорливость этого хищного жука приносит огромную пользу приусадебным хозяйствам, сельскохозяйственным посевам, ведь он поедает тлю. Находясь в стадии личинки, кокцинеллида поглощает добычу до 50 штук на день. Взрослое насекомое съедает до 100 тлей. Они помогают растениям, очищая культуры от вредителей. Поэтому их даже разводят на специализированных предприятиях, а затем при помощи авиации распространяют над полями.
Но вред могут нанести растительноядные виды этих жуков, ареалы их проживания находятся в Азии. Там они наносят весомый ущерб посевам. В наших краях некоторые вредят овощам: картофелю, сахарной, свекле, помидорам и огурцам.
Враги божьих коровок
Сколько видов божьих коровок, исчисляемых тысячи не существовало бы, насекомое давно размещено на страницах Красной книги не только России, но и планеты. Они не имеют много врагов. Их пытаются поедать птицы, лягушки, ящерицы, однако врожденные эффективные средства защиты не позволяют стать пищей для многих.
Косвенными факторами исчезновения является человеческое воздействие на природную среду. Происходит массовое уничтожение тли, от популяций которой зависит существование жука. Всеобщее загрязнение экологии также губительно для всех животных.
Божья коровка – древнее насекомое. Закон оберегает его от истребления не лишь поэтому. Массовые исчезновения приведут к ухудшению состояния не только культурной растительности, но и всей природы. Для поддержания баланса человечеству необходимо внимательнее относиться к данной проблеме.
Среди многочисленных насекомых, обитающих на нашей планете, именно божья коровка пользуется наибольшим почетом и уважением. И в отличие от большинства других жучков и паучков она не вызывает желания поскорее ее прихлопнуть. Напротив, это насекомое представляет определенную ценность для человечества, а в некоторых культурах даже считается символом удачи. Какие виды божьих коровок существуют? В чем их польза и вред для человека?
Как выглядит?
Насекомое имеет закругленное туловище яйцевидной формы, приплюснутое снизу и выпуклое в верхней части.
Молодые особи чаще всего имеют яркую красную окраску (но бывают и другие расцветки).
На спине божьей коровки имеются черные точки диаметром 1–2 мм. При этом их количество бывает разным и зависит от вида насекомого.
Размер туловища составляет от 4 мм до 1 см (максимально). Также имеются гибкие многочленистые усики и жесткие выразительные надкрылья.
Происхождение вида и популяция
Божья коровка — членистоногое насекомое из отряда жесткокрылых. Свое научное название (Coccinellidae) этот жучок получил благодаря алой раскраске туловища. Существует множество разновидностей божьих коровок, и все семейство насчитывает более 4–000 видов.
За последние пару десятков лет популяция божьих коровок уменьшилась на фоне активной борьбы с тлей. И, как итог, маленьким красным жучкам стало нечем питаться.
Ситуация стала совсем печальной, когда ученые совершили одну непоправимую ошибку (разумеется, руководствуясь благими намерениями). В целях поддержания популяции в естественную среду выпустили миллионы искусственно выращенных особей, которые из-за имеющихся генных мутаций резко изменили рацион, избрав в качестве пищи своих же сородичей. Это повлекло гибель огромного числа полезных жучков, поэтому во всех европейских странах их популяция заметно сократилась.
Разновидности, их названия, описание и фото
Ниже рассказано, какими бывают божьи коровки, приведено подробное описание самых интересных разновидностей; также вы сможете увидеть их фото, в том числе фотографии крупным планом.
Двухточечная
Длина туловища двухточечной божьей коровки достигает порядка 5 мм. Окрас — темно-красный с двумя параллельно расположенными черными точками на спине (отсюда и характерное название). Тело имеет продолговато-овальную, умеренно выпуклую форму.
Семиточечная
Семиточечная коровка — один из самых распространенных видов на территории Европы. Размер туловища составляет около 8 мм. Цвет — красный, а по бокам располагаются по 3 черных пятнышка. Седьмое пятно находится возле головы.
Двенадцатиточечная
Двенадцатиточечная коровка в длину достигает 6 мм. Она имеет красный или розовый окрас. На каждом из надкрылий расположено по 6 черных точек. Насекомое обитает преимущественно в Северной Америке и питается пыльцой сельскохозяйственных растений.
Тринадцатиточечная
Тринадцатиточечная коровка имеет 13 пятен на поверхности. Цвет — красно-коричневый или кирпичный. При этом некоторые пятна могут сливаться друг с другом. Насекомое распространено в Европе, Азии и Северной Америке.
Азиатская
Азиатская коровка или Арлекин достигает в длину 7 мм. Она имеет либо желто-черную окраску, либо черно-оранжевую. Насекомое обитает в Азии и питается тлей.
Глазчатая
Коровка глазчатая считается одной из самых крупных и достигает в длину примерно 1 см. Цвет — красный или желтый. При этом каждое из пятнышек окружено более светлым ореолом. На спинке насекомого располагается 20 таких «глазков».
Бесточечная
Бесточечная коровка — один из самых редких видов, характеризуется полным отсутствием темных пятен. Туловище насекомого имеет красный или коричневый окрас и покрыто едва заметными ворсинками. В длину насекомое достигает нескольких миллиметров.
Синяя
Синяя коровка — самый необычный представитель данного семейства. Отличительная особенность насекомого — синий цвет надкрыльев с характерным металлическим блеском. Темные пятна на спине отсутствуют (или просто не видны, т. к. сливаются с темно-синим окрасом).
Сколько они живут?
Продолжительность жизни божьей коровки зависит от ее вида и количества пропитания (некоторые особи погибают в молодом возрасте из-за недостатка пищи). Но в среднем они живут 1–2 года.
Какой ведут образ жизни?
Независимо от вида божьи коровки ведут уединенный образ жизни, являя яркий образ индивидуалистов. Эти насекомые собираются только для продолжения рода. Также они сбиваются в стаи для перелетов в теплые места (т. к. не любят холод).
Но существуют и оседлые особи, которые на время зимы кучкуются в каком-нибудь укромном, заброшенном месте (под опавшей корой, листвой деревьев и др.). С наступлением тепла они покидают свое убежище, разбегаясь по лугам и полянам.
Почему так называется?
Вот некоторые из версий происхождения названия:
- В древние времена насекомое олицетворялось с богом-громовержцем — Перуном.
Божьей коровке приписывали способность влиять на погоду и воспринимали ее как связующее звено между смертными людьми и богами.
Но самая оптимальная и правдоподобная версия о том, почему жучка так назвали, состоит в том, что насекомое выделяет ядовитую жидкость белого цвета (т. н. «молочко») для отпугивания хищников. А «божья», вероятно, потому, что помогала бороться с тлей и другими сельскохозяйственными вредителями и в том числе не причиняла вреда человеку.
Что означает яркая предупреждающая окраска?
Божья коровка не случайно наделена яркой окраской — она помогает выживать в суровых природных условиях и отпугивает различных врагов (хищных насекомых, птиц и т. д.). Это тоже своего рода мимикрия, как у хамелеона способность подстраиваться под цвет окружающей среды (листва, деревья, песок и пр.) в целях самосохранения.
А яркие краски — предупредительные сигналы для дикого мира, указывающие на несъедобность и, возможно, токсичность потенциальной жертвы. В научном мире даже существует теория, которая гласит примерно следующее: «Чем ярче цвет насекомого, тем меньше вероятность быть атакованным хищником». Поэтому красная окраска выглядит примерно как знак «Стоп» для всевозможных недругов. Однако с возрастом алый цвет тускнеет.
Где обитают?
Божьих коровок можно встретить практически в каждом уголке мира, за исключением северных широт (Антарктида и прочие полярные области).
Активный период их жизнедеятельности приходится на весенне-летний период, когда полно тли и других мелких насекомых, которыми могут вдоволь полакомиться красные жучки.
Что касается конкретных мест обитания, то комфортнее всего они чувствуют себя на открытых местностях с пышной растительностью (лужайки, поляны, лесные опушки и т. д.). Другие предпочитают жить в зарослях тростника (вдоль водоемов). Оптимальная температура для жизнедеятельности насекомого должна быть не менее +10 градусов.
Как и где зимуют?
Как уже упоминалось ранее, с наступлением осени часть насекомых кучкуется в большие группы, каждая из которых насчитывает до миллиона особей. Первоначально они подыскивают себе укромные места (древесину, сухие листья, камни, заброшенные здания и т. д.), затем перебираются туда и ожидают прихода весны. Другие виды, напротив, предпочитают на зиму покидать привычные места обитания, подобно птицам перелетая в южные уголки планеты.
Чем питаются?
Божьи коровки, безусловно, хищники, т. к. питаются они различными мелкими насекомыми (паутинные клещи, тля, мелкие гусеницы, яйца бабочек и др.). Однако для человека эти жучки безвредны, ведь они употребляют в пищу т. н. паразитов, уничтожающих полезную растительность (картофель, томаты, яблоки и т. д.). А некоторые виды божьих коровок питаются еще и зеленью и плодами (разными овощными культурами и фруктами).
Как размножаются, рождаются и развиваются?
Насекомые достигают половой зрелости примерно на 3–6 месяц жизни (в зависимости от вида). Брачный период у них наступает с приходом весны.
Самка вырабатывает характерный запах, благодаря которому ее находит будущий избранник. Далее происходит спаривание, и самка откладывает яйца (чаще всего рядом с колониями паразитов, чтобы обеспечить потомству пропитание).
Яйца имеют овальную форму со слегка зауженными концами. Цвет — желто-оранжевый. За одну кладку самке удается отложить порядка 400 яиц. Через 1–2 недели на свет появляются личинки.
Божья коровка проходит следующие стадии развития:
Как выглядят личинки?
Личинки божьей коровки имеют пеструю окраску, поверхность их тела покрыта множеством тонких ворсинок. В первые дни после появления на свет они поедают оболочку своего яйца, а затем и соседние яйца (и не только пустые). Далее, окрепнув и набравшись сил, насекомые нападают на тлю.
Всё о пользе и вреде
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о божьих коровках:
В древние времена с помощью красных жучков людям удавалось предсказывать погоду.
Так, если коровка быстро улетала с ладони, в будущем это предвещало яркую и солнечную погоду. Если же насекомое, напротив, никуда не улетало и продолжало сидеть на руке — ожидались дожди и грозы.
В этом видео увлекательно и со знанием дела приведут интересные факты о божьих коровках, которые, возможно, кого-то удивят и помогут лучше «понять» этих маленьких красных жучков.
Враги этих жучков
Врагами для божьих коровок в дикой природе являются динокампусы (семейство бракониды). Они не боятся яркой окраски и потому смело нападают на жертву. Меньшую угрозу для насекомых представляют лягушки, птицы, ящерицы и др.
Охрана
Божья коровка уже занесена в Красную книгу во многих странах, в том числе и в России.
Если это насекомое совсем исчезнет, человечество ждет нарушение равновесия в природе и активное размножение опасных вредителей, которых придется уничтожать химическим путем.
Поэтому сегодня божьих коровок успешно разводят в лабораторных условиях, после чего выпускают на поля. Но, чтобы сохранить баланс, необходимо отказаться от химического уничтожения тли и направить всеобщие усилия на улучшение экологической обстановки окружающей среды.
Божьи коровки — удивительные создания природы, приносящие людям огромную пользу (за исключением растительноядных видов). Они защищают посевы от разного рода паразитов, благодаря чему сохраняют урожай и позволяют человечеству обходиться без химикатов. Однако за последние годы количество этих полезных насекомых заметно сократилось, поэтому их занесли в Красную книгу и пытаются восстановить популяцию искусственным путем.
Удивительная жизнь божьих коровок (очень много букв)
Оказывается в своей сексуальной жизни божьи коровки отличаются беспримерной удалью. Майкл Марджерус, американский исследователь, только что завершивший 16-летний труд о жизни этих насекомых, утверждает, что божья коровка способна заниматься любовью по 9 часов кряду (испытывая за это время несколько полуторачасовых оргазмов), и меняет за год до тридцати партнеров.
Но за все хорошее приходится платить. Божьи коровки страдают от эпидемии венерической болезни, которую разносит паразит по имени Cocipoliphus hippodamiae, обитающий под крылышками сексуальных шалунов. Заболев, самки становятся бесплодными, поэтому поголовье коровок под угрозой. Коровки ни в чем себя не ограничивают, так что эпидемия захватывает все новые и новые регионы. В Восточной Европе она стала настоящим бедствием.
Речь пойдет о насекомых, а именно о тех ярко окрашенных и симпатичных жуках, которых называют божьими коровками. Это народное название очень старое, повторяющееся в разных вариантах на нескольких европейских языках и санскрите и отражающее какие-то древние верования. Поведение божьих коровок при размножении хорошо изучено; порой оно сходно с поведением других насекомых, отдельные же из описываемых ниже явлений совершенно своеобразны.
Встреча полов, ухаживание и спаривание. У некоторых видов божьих коровок, например у сибирской хармонии, самцы и самки легко различимы: голова самца белая, самки — черная с белым пятнышком. Самцов и самок европейских видов внешне отличить трудно или даже невозможно. Для этого их приходится умерщвлять и вскрывать, а то и дожидаться момента спаривания, когда самец занимает определенную позицию — сверху, на спинке самки.
Если самцов и самок на несколько дней изолировать, а потом соединить, поместив в прозрачную чашку Петри, спаривание может произойти в течение нескольких секунд. Распознавание партнера происходит почти мгновенно, и если самка зрелая, уже имевшая сексуальный опыт, то сколько-нибудь продолжительного «ухаживания» не требуется. Напротив, при встрече готового к спариванию самца и молодой, еще девственной самки разыгрываются душещипательные сцены обольщения, преследования, борьбы и, наконец, лишения невинности.
Опишем, как это происходит у наиболее часто встречающейся в Европе и особенно хорошо изученной двуточечной божьей коровки (Adalia bipunktata).
При встрече с другим жуком самец адалии старается забраться на спину. Если под ним оказался жук иного вида или не женского пола, самец немедленно слезает. Если же это самка, он делает попытку спариться с ней.
Во время спаривания самка не занимается активными поисками пищи, хотя и не отказывается от нее. Самец адалии во время спаривания обычно не двигается, а если он относится к более крупным видам (например, семиточечным коровкам), ведет себя темпераментно, «страстно», периодически резко раскачиваясь слева направо, так что наблюдать за этими парами малолетним детям не рекомендуется.
Адалии — чуть ли не единственный вид животных, самцы которого способны во время одного спаривания эякулировать два-три раза. Спаривание у них, как и у других божьих коровок, продолжается исключительно долго — от одного до нескольких (чуть ли не до восьми-девяти) часов. Адалии в благоприятных условиях способны спариваться ежедневно и, вероятно, даже по нескольку раз в день.
Каков биологический смысл такой длительной, многочасовой копуляции? Казалось бы, она вредна: жуки, во всяком случае самцы, при этом не питаются, пары малоподвижны и на них могут напасть хищники. Почему же эволюция растянула процесс спаривания на столь длительное время? На этот вопрос сейчас можно дать только один ответ: это выгодно самцу; он препятствует спариванию самки с другими жуками и тем самым увеличивает шансы на передачу своих генов потомству. Если самцы млекопитающих обычно придерживаются активной тактики, отгоняя конкурентов от своей избранницы или своего гарема, то тактика самцов божьих коровок пассивная — просто долго сидеть на самке, не прерывая с ней контакта и тем самым лишая конкурентов возможности спаривания.
Запаса спермы, который получает самка адалии, хватает для откладки около 550 оплодотворенных яиц. При обычном размере кладки в 15–20 штук (максимально — до 40) однократно оплодотворенная самка оставляет способные к развитию яйца в течение примерно месяца. При повторных спариваниях за сезон она может отложить более 1000 штук.
Если спермы, полученной от одного самца, хватает на оплодотворение большого числа яиц в течение длительного времени, то каков биологический смысл повторных и многократных спариваний божьих коровок? Выгода для самца очевидна — он реализует свое стремление передать гены как можно большему числу потомков. Для самки ответ не столь ясен; вероятно, оставляя от каждого самца потомство, она разнообразит ту «генетическую среду», в которую будут включены ее гены. Один из многих партнеров может оказаться особенно хорошим производителем, и именно от него появится наиболее удачное потомство, которое в свою очередь сохранит и воспроизведет ее гены.
Выбор партнера. Для биолога вид Adalia интересен тем, что он — полиморфный: в одной и той же местности обитают жуки совершенно разной окраски, образующие единое сообщество. В европейских популяциях встречаются два типа окраски надкрыльев — красный с двумя черными точками и черный с четырьмя или шестью красными пятнами. В разных местах численно преобладают либо красные (например, в Москве более 90%), либо черные (в Петербурге 80%). Если в Ялте, например, черных в популяции 60% и жуки спариваются случайно, не обращая внимания на окраску партнера, то следует ожидать образование пар: красная самка и красный самец в 16% случаев, черная самка и черный самец в 36% случаев и с разной окраской партнеров в 48% случаев. Как происходят спаривания адалий в природе, впервые изучили еще в начале прошлого века в Германии, а в 1961 г. советский зоолог и генетик Янис Янович Лусис опубликовал результаты обширных наблюдений, полученные им в Москве и в Риге. Его данные свидетельствовали о неслучайном образовании пар.
Наилучшее место для проведения таких исследований — морская набережная Ялты. На несколько сотен метров вдоль берега моря тянется полоса кустарника тамариска, на котором в июне в солнечные дни образуется великое множество пар. Согласно нашему учету, смешанные пары с участием красных и черных жуков здесь возникают значительно чаще, чем ожидается, — не в 48% случаев, а в 62%.
Помимо этого был получен еще один интересный результат. Мы изучили образование пар не только в Ялте, но и в Севастополе, где черных жуков в популяции значительно меньше — 25%. Оказалось, что в обоих городах наиболее часто спариваются жуки более редкой окраски: в Ялте — красные, в Севастополе — черные. Иными словами, более редкая для данного сообщества внешность пользуется большим успехом.
Английские исследователи в серии работ тщательно изучили формирование пар как в природе, так и в лаборатории. Они выявили, что, независимо от собственной окраски, самки адалии предпочитают спариваться с черными, а не красными самцами. Степень такого предпочтения удалось измерить и выразить количественно. Для самок, собранных в природе, она оказалась равной примерно 20%. Далее проводился отбор на большую склонность спариваться именно с черными самцами. К десятому поколению предпочтение возросло до 60%. Успех искусственного отбора по такому сложному поведенческому признаку показал, что влечение самок к черным самцам определяется их генами. Из этих опытов также следует, что коровки различают цвета партнеров. Удалось экспериментально смоделировать ситуацию полового отбора — важного, открытого Ч. Дарвином механизма эволюции, который действует в разных группах организмов, создавая такие украшения особей, как пышные хвосты или яркую окраску самцов у птиц, рога у оленей, бороды у мужчин и пр.
Сколько же нужно самцов. Если один самец может оплодотворить несколько десятков самок, то сколько же нужно самцов в популяции? При рождении их обычно появляется 50%, так как у жуков, как и у человека, пол определяется половыми хромосомами, X и Y, и такой хромосомный механизм обеспечивает соотношение полов 1:1, т. е. равную долю самцов и самок. При избытке ресурсов самцы не конкурируют за пищу с самками и их присутствие в значительном числе для сообщества не вредно. Однако при ограниченности ресурсов самцы на всех стадиях жизни конкурируют с самками, от количества и плодовитости которых зависит появление в достаточном числе особей следующего поколения. Учитывая высокую сексуальную активность самцов, можно предположить, что в неблагоприятных условиях их доля могла бы быть значительно меньше 50%, например 10%. В действительности надо учитывать еще один фактор: при малом числе самцов резко увеличивается вероятность их спаривания с сестрами и дочерьми, а в таких кровосмесительных браках потомство оказывается нежизнеспособным, что и было показано для двуточечной божьей коровки в многочисленных экспериментах.
Таким образом, оптимальная доля самцов в сообществе определяется наличием ресурсов, их половой активностью и вредными последствиями близкородственных скрещиваний. От экологических условий явно должен зависеть первый фактор. И действительно, изучение полового состава популяций адалии в различных точках Европы показало, что и в Западной и в Восточной Европе доля самцов уменьшается с юга, более богатого ресурсами, к северу. Если на юге Франции и в Крыму соотношение самцов и самок 50:50, то в Петербурге самцов 30%, а в Стокгольме их всего 18%!
Каким образом регулируется соотношение полов? Большая часть самок оставляет в потомстве равное число самцов и самок в соответствии с хромосомным механизмом определения пола. Однако, как писал еще в 1947 г. Лусис, часть самок производит чисто женское потомство. Эта особенность оказалась наследственной, дочери и внучки исключительных самок также дают однополое потомство, спариваясь с самцами из нормальных семей.
Открытие Лусиса не привлекало особого внимания до начала 90-х годов, когда работающая в Кембридже группа английских исследователей не только воспроизвела его наблюдения, но и определила действующий фактор, вызывающий появление чисто женского потомства. Оказалось, что в цитоплазме клеток адалии обитают бактерии, для самок — безвредные симбионты, а для самцов — убийственный патоген. Как бактерии узнают пол зародышей, в клетки которого они попадают, до сих пор не известно, как не ясен и механизм, посредством которого они умерщвляют самцов.
Обнаруженные в Англии бактерии относятся к риккетсиям, которые широко известны (к риккетсиям принадлежит и возбудитель такой страшной болезни человека, как сыпной тиф). Риккетсии божьих коровок, однако, никакой опасности для теплокровных, в том числе и для мужчин, не представляют.
Проводившиеся нами начиная с 1994 г. исследования соотношения полов у адалий России дали совершенно неожиданный результат — тот же самый эффект, т. е. передающаяся в поколениях способность производить чисто женское потомство вызывается совершенно другими, чем в Англии, бактериями. Риккетсия, правда, тоже была найдена, но встречается она очень редко, а преобладают две другие бактерии — спироплазма и вольбахия. В Москве одной из этих бактерий заражена каждая десятая самка адалии; в Санкт-Петербурге примерно 40% самок заражены спироплазмой, а в Стокгольме спироплазма обнаружена не менее чем у половины самок. Понятно, что если половина всех самок производит только дочерей, а другая половина — и дочерей, и сыновей, то соотношение полов в популяции окажется сдвинуто: действительно, как уже говорилось, в Стокгольме нашли только 18% самцов. Инфицированность андроцидными (убивающими мужской пол) бактериями и есть тот способ, которым регулируется в оптимальном направлении соотношение полов. На севере, где условия существования адалии хуже, зараженность встречается чаще и соотношение полов в пользу самок сдвигается сильнее, чем в средней полосе или на юге. Заметим, что андроцидные бактерии известны и у ряда других насекомых. Однако их нет у позвоночных: все болезнетворные бактерии, например у человека, одинаково действуют и на мужской, и на женский пол.
Извращения. Без них не обходятся и божьи коровки. В лабораторных условиях нередко можно наблюдать некрофилию: самцы спариваются с умершими самками (а иногда и с мертвыми самцами). Спаривание в этом случае может продолжаться долго, столь же долго, как и с живым партнером.
Содомию (скотоложество) изредко можно заметить у божьих коровок в природе. Самцы одного вида могут спариваться с самками другого. В некоторых случаях результат такого извращения бывает трагическим — из-за несоответствия формы половых органов партнеры пытаются, но не могут разойтись, травмируя друг друга. Межвидовые скрещивания не дают потомство, и спаривание самца с самкой другого вида может считаться биологически бессмысленным и даже вредным.
Божьим коровкам, несмотря на их название и их симпатичную внешность, свойственна склонность к каннибализму. Особенно она проявляется у личинок. Но и взрослые особи не брезгуют себе подобными, нередко поедая яйца своего вида. Яйца съедаются даже отложившей их самкой, если она не находит другой пищи. Как следует трактовать такое поведение? Нехватка пищи свидетельствует о том, что ее может не найтись и для личинок, которые вылупятся из яиц и без корма скоро погибнут. Съедая яйца, самка пополняет свои ресурсы, необходимые для откладки последующих порций яиц, в более удобном месте или в более подходящее время. У голодающей самки возможна задержка яйцекладки, и она не сможет воспользоваться более благоприятной для ее потенциального потомства ситуацией. Таким образом, материнский каннибализм имеет больше биологического смысла, чем склонность самцов к содомии или некрофилии.
Венерическая болезнь. Половая распущенность, как оказалось, наказуема не только у людей, но и у божьих коровок: у адалии обнаружена чрезвычайно редкая в мире беспозвоночных венерическая болезнь.
При изучении адалий, собранных на стенах Института общей генетики в Москве во время их осеннего лета на зимовку, выяснилось, что почти половина жуков заражена клещами. Клещи находятся на внутренней поверхности надкрылий. Они желто-оранжевого цвета, имеют крестообразную форму и неподвижны. К активному передвижению способны только личинки. Сидящие под надкрылиями самки клещей обычно окружены скоплением беловатых яиц. На одном жуке можно насчитать до 20 взрослых клещей. Ранее подобные паразиты были найдены на тропических божьих коровках и получили название «кокциполипус».
При изучении московских клещей в Кембридже (в Англии их почему-то нет) выявилось два важных факта. Во-первых, среди коровок клещи распространяются в основном половым путем, чему чрезвычайно благоприятствует длительная копуляция: подвижные личинки клещей переползают с самца на самку или с самки на самца во время спаривания. Во-вторых, хотя клещи заметно не влияют на поведение жуков и продолжительность их жизни, они радикально изменяют физиологию самок: оплодотворенная и ранее плодовитая самка начинает откладывать неспособные к развитию яйца. Передача клещей при спаривании и патологические изменения у зараженных самок позволяют рассматривать отношения паразита (кокциполипуса) и хозяина (адалии) как случай передающейся половым путем (венерической) болезни. Такие хорошо известные у человека болезни почти совсем не встречаются у низших организмов. Свойственные адалиям массовые и беспорядочные спаривания, несомненно, способствуют распространению клещей. В отдельные сезоны почти 100% адалий может быть заражено клещами.
Возможно, что-то из рассказанного о личной жизни божьих коровок напомнит читателю некоторые проявления сексуальной жизни людей. Такому сходству можно дать два объяснения. Половое размножение у всех животных преследует одни и те же цели и осуществляется в форме взаимодействия двух функционально различных партнеров. Вероятно, те или иные черты сходства полового процесса у совершенно разных организмов возникали в эволюции независимо и повторно, поскольку Природа с ограниченным набором средств решала одни и те же задачи. Однако возможно и другое объяснение. При прочтении генома человека оказалось, что значительная часть его генов имеется и в уже расшифрованных геномах беспозвоночных — мухи-дрозофилы и червя-нематоды. Не общие ли гены программируют сходное поведение как насекомых, так и высших позвоночных?
У самых разных животных пол обусловлен генетически: системой половых хромосом, при которой самка обладает двумя Х-хромосомами, а самец — X- и Y-хромосомами. Именно так происходит и у млекопитающих, в том числе у человека, и у двукрылых насекомых (многих мух и комаров). Среди насекомых наряду с этим механизмом известны и другие способы выбора пола: у бабочек две одинаковые половые хромосомы имеет самец, а не самка; у комнатной мухи и комара-пискуна пол определяется не хромосомным набором, а одним геном; у перепончатокрылых организмы женского и мужского пола могут отличаться плоидностью, т. е. числом хромосом. К тому же многие насекомые из самых разных отрядов способны размножаться без оплодотворения (партеногенез).
В ряде случаев биологи научились управлять половым размножением некоторых насекомых. Впечатляющие успехи были достигнуты отечественными генетиками Б. Л. Астауровым и В. А. Струнниковым. Используя повышенную температуру и ионизирующую радиацию, они смогли регулировать размножение тутового шелкопряда: получать партеногенетическое потомство от неоплодотворенных самок или же бабочек отцовского происхождения из яйцеклеток с инактивированным ядром.
Последние 10 лет принесли биологам новые и достаточно неожиданные наблюдения. Оказалось, что внутриклеточные симбиотические (или паразитические?) бактерии, живущие в цитоплазме различных видов насекомых, манипулируют половым размножением своего хозяина.
Цитоплазматические бактерии. В клетках многих насекомых, обычно в цитоплазме, под микроскопом обнаружены бактерии, которые не живут на искусственных средах. Своим хозяевам вреда, по крайней мере значительного, они не приносят, а для некоторых видов, напротив, просто необходимы. Однако такие бактериальные симбионты могут быть опаснейшими паразитами для теплокровных животных. Наиболее известна риккетсия (Rickettsia typhi), живущая в цитоплазме клеток вшей; попадая в организм человека, она вызывает сыпной тиф.
Увидеть цитоплазматические бактерии в клетках хозяина можно в электронном микроскопе. Их можно обнаружить и с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) — наиболее мощного метода современной молекулярной биологии. Специфические для бактерий участки генома (обычно это фрагменты гена, кодирующего рибосомальную РНК) многократно умножают, амплифицируют. Затем проводят биохимический анализ и определяют последовательность нуклеиновых оснований, что позволяет выяснить таксономическую принадлежность микроорганизма. Оказалось, что большинство цитоплазматических бактерий, влияющих на половое размножение насекомых, принадлежит к двум неродственным группам: риккетсиям и близким к ним видам (эти бактерии обычно имеют палочковидную или округлую форму) и спироплазмам, лишенным оболочки бактериям, разнообразной морфологии, нередко принимающим спиралевидную форму.
Такие цитоплазматические бактерии выработали своеобразный способ существования в популяциях насекомых. Это — передача бактерий от зараженной матери через яйцо ее потомкам, т. е. трансовариальная передача. Наличие бактерий в клетке как бы наследуется, но это не настоящая, генная, наследственность, а некий «парагенетический» феномен, обусловленный попаданием при делении многочисленных бактерий в каждую из дочерних клеток.
В отличие от переноса тем или иным способом паразитов между неродственными («горизонтальная» передача) организмами трансовариальная передача называется «вертикальной», так как бактерии передаются потомству от самки. Поскольку в мелких мужских гаметах почти нет цитоплазмы, то у большинства животных цитоплазматические бактерии от отца не передаются: они обречены на гибель со смертью своего хозяина. Это значит, что мужской пол «не перспективен», и не удивительно, что в ходе эволюции цитоплазматические бактерии выработали различные способы уменьшить в потомстве зараженных самок долю самцов.
У ряда насекомых и некоторых ракообразных нормальный ход полового размножения нарушается вследствие заражения цитоплазматическими бактериями. Обычно этот факт устанавливают, скармливая хозяину антибиотики. Так, добавление в пищу тетрациклина нередко сильно меняет характер размножения насекомых.
Известны разные типы отклонений от нормального полового размножения: цитоплазматическая несовместимость, феминизация, партеногенез и андроцид.
При цитоплазматической несовместимости потомство получается только тогда, когда и самец, и самка инфицированы одним и тем же штаммом бактерий. Так, если разные популяции комаров вида Culex pipiens заражены разными штаммами бактерий, скрещивания между ними бесплодны. Такой же результат получается, когда «излеченная» от бактерий самка спаривается с инфицированным самцом — отложенные яйца не развиваются.
Андроцид у божьих коровок. В 1947 г. Я. Я. Лус, советский генетик, работавший в Ленинграде, Москве, а последний период жизни в Риге, открыл явление бессамцовости у двуточечной божьей коровки (Adalia bipunctata). Это был один из первых описанных случаев цитоплазматически наследуемой бессамцовости, тогда наиболее детально изученный. Из разных популяций двуточечной коровки Лусу удалось выделить самок, которые давали однополое, чисто женское потомство. Их дочери, скрещенные с самцами из других семей, сохраняли эту особенность: потомство опять было только женским. То же самое наблюдалось и в последующих поколениях. Таким образом, признак бессамцовости передавался по материнской линии.
Однако Лус отметил, что около половины яиц, отложенных самками из бессамцовых семей, не развивались. Из этого важного наблюдения следовало, что из этих яиц должны были появиться самцы и что однополость потомства есть следствие гибели эмбрионов мужского пола на ранней стадии развития. Впоследствии в англоязычной литературе подобные явления получили название «male-killing», т. е. «убийство самцов». В биологии принято употреблять термины греческого или латинского происхождения; мы соответственно будем говорить об андроциде («убийстве мужского пола»).
Двуточечная божья коровка чрезвычайно широко распространена в областях с умеренным климатом как Старого, так и Нового Света. Лучше, чем какие-либо другие виды адалий, она приспособилась к обитанию в крупных городах, где использует щели в стенах зданий как убежища на зиму. В Москве, например, двуточечные божьи коровки численно составляют 80–90% от всех коровок, которых здесь можно встретить.
Английские исследователи воспроизвели наблюдения Луса; скармливая коровкам антибиотики, они показали, что бессамцовость — эффект симбиотических бактерий. Эти бактерии удалось определить: ими оказались риккетсии, весьма близкие к тем, которые вызывают тяжелые заболевания у человека — сыпной тиф и марсельскую лихорадку.
При изучении адалий, собранных в крупнейших городах России, мы столкнулись с двумя пока не разрешенными загадками, связанными с распространением среди жуков андроцидных бактерий. Одна из них относится к московской популяции, в которой примерно 10% самок дают чисто женское потомство. С помощью анализа ДНК выяснили, что они инфицированы не риккетсиями, а двумя другими родами — Spiroplasma и Wolbachia. Андроцидные свойства спироплазмы уже были известны. Именно такие бактерии вызывают гибель мужских зародышей у тропических видов дрозофил. Однако спироплазмы адалий и спироплазмы дрозофил — не близкие родственники. Нуклеотидная последовательность гена рибосомальной ДНК показала наибольшее сходство спироплазмы адалий и спироплазмы, ранее найденной в иксодовых клещах Америки. Такую же спироплазму мы нашли и в Туве — у центральноазиатского подвида двуточечной божьей коровки.
Другая из обнаруженных в Москве бактерий — вольбахия — широко распространена среди насекомых и некоторых других членистоногих. Известно, что эти бактерии вызывают цитоплазматическую несовместимость, партеногенез и феминизацию, но их способность к андроциду до недавнего времени не отмечалась. Наши исследования показали, что вольбахия — настоящий универсал: у разных хозяев она вызывает весь спектр модификаций полового размножения.
Проблема же заключается в том, как сложилась такая ситуация, что в одной и той же популяции адалий за андроцид ответственны две (а может быть, и три — последние наблюдения требуют дополнительной проверки) разные бактерии. Проявления признака бессамцовости, его наследование во всех случаях одинаковы, и только молекулярный анализ позволяет показать, что разные семьи жуков заражены различными бактериями.
Есть ли между этими бактериями конкуренция? Не вытесняет ли вольбахия спироплазму или наоборот? Вероятно, только многолетние наблюдения за московской популяцией позволят ответить на эти вопросы.
Вторая загадка связана с петербургской популяцией адалий. В северной столице также обнаружена «русская» андроцидная бактерия — спироплазма. Удивительным же оказалось то, что ею заражена примерно половина всех самок. Несмотря на такую массовую инфекцию, популяция адалий Петербурга не кажется угнетенной и в некоторые годы достигает очень большой численности. Поскольку значительная часть самок оставляет только женское потомство, в популяции соотношение самцов и самок сдвинуто в сторону последних (примерно 1:2, а не 1:1, как должно было бы быть). Во всех до сих пор описанных случаях андроцида зараженными оказывалось около 10% самок. С чем связана массовая инфицированность популяции Петербурга? Ответить на этот вопрос пока невозможно.
Петербургская популяция отличается от всех прочих российских еще в одном отношении: доля черных особей в ней составляет 80–85% (в Москве и в большинстве других городов — 5–10%). Это явление можно связать с двумя факторами, действующими, видимо, совместно: морским климатом и индустриальным загрязнением. Не те ли же факторы ответственны и за массовое заражение спироплазмой?
Такое предположение можно проверить, изучая другие северо-западные популяции. В Выборге, например, доля черных адалий невелика, около 10%. Наблюдение за местными жуками могло бы определить, существует ли связь между накоплением черных особей и инфицированностью самок в Петербурге, или это результат независимо протекающих процессов.
Поскольку в Западной Европе симбиотические бактерии представлены риккетсиями, а в России — спироплазмой и вольбахией, интересно выяснить границу ареалов этих бактерий, и узнать, существуют ли популяции, в которых можно найти все три вида андроцидных бактерий.
Цитоплазматически наследуемым бактериям «выгодно» сокращение доли самцов в популяции — ведь они не обеспечивают сохранение и распространение бактерий. В сравнении с партеногенезом андроцид — «грубый» способ регуляции соотношения полов: самка расходует свои ресурсы на производство мужских яиц, которые погибнут, но какое-то количество самцов в популяции обязательно должно оставаться, иначе самки не будут оплодотворены и не оставят потомства.
Английские исследователи М. Межерес, Г. и Л. Херсты рассматривают андроцид и другие формы регуляции полового размножения как реализацию эволюционной стратегии цитоплазматических бактерий — обеспечить максимальное число особей в популяции, которые несут в себе и могут передать потомству данный штамм бактерии. При такой трактовке роль хозяина пассивна.
Вместе с тем, если бы андроцидные бактерии были вредны для хозяина, эволюционно должны были появиться механизмы защиты от них. Но такие механизмы неизвестны; ни у дрозофил, ни у адалий устойчивость к андроцидным бактериям не обнаружена. Можно предположить, что андроцид безвреден или даже полезен популяциям насекомых.