Размещено на http://www.allbest.ru/

«МАТИ» - Российский Государственный Технологический университет им. К. Э. Циолковского

Аутэкологическое исследование по Экологии

Махаон

Студент: Кравцова А. А.

Факультет: Авиатехнологический

Группа: 1ЗОС-2ДС-104

Преподаватель: Атрощенко М. М.

Москва 2009

Махаон

Царство: Животные

Тип: Членистоногие

Класс: Насекомые

Отряд: Чешуекрылые

Семейство: Парусники

Род: Papilio

Вид: Махаон

Систематическое положение

Махаомн (лат. Papilio machaon) -- бабочка семейства парусников или кавалеров (лат. Papilionidae).

Настоящие кавалеры (лат. Papilio) -- род в семействе бабочек-парусников (Papilionidae). Яркие, приметные бабочки, многие из которых обладают своеобразной формой крыльев со «шпорами» на второй паре. Включает более 200 видов, среди которых такие хорошо известные как махаон (Papilio machaon), Papilio homerus, Парусник улисс (Papilio ulysses) и Papilio chikae male.

Местообитание

Широко распространенный вид. Встречается повсеместно в Европе (отсутствует только в Ирландии, а в Англии обитает только в графстве Норфолк), повсеместно от морей Северного Ледовитого океана до побережья Черного моря и Кавказа. Встречается в Азии (включая тропики), Северной Африке и Северной Америке. В горах Европы поднимается до высоты 2000 м над уровнем моря (Альпы), в Азии -- до 4500 м (Тибет).

Обитает в хорошо прогреваемых биотопах, обычно имеющих сырые участки, где произрастают кормовые зонтичные растения. На севере встречается в разных типах тундр. В лесном поясе - предпочитает луга различного типа, опушки, поляны, обочины дорог, берега рек. Нередко встречается в агроценозах. В Каспийской низменности (Астраханская область и Калмыкия в России) встречается также в барханных незакрепленных пустынях и холмистых сухих степях. Одиночные особи при высоких миграционных возможностях могут залетать в крупные урбанизированные центры.

На севере Европы развивается в одном поколении, лет бабочек которого с июля по август, на юге развивается два поколения, в Северной Африке три, где лет бабочек длится с апреля по октябрь. Продолжительность жизни имаго составляет до трех недель.

Морфология

Бабочки первого поколения и особи, обитающие в северной части ареала, обладают бледной окраской, бабочки летнего поколения заметно крупнее и имеют более яркую окраску. У экземпляров первого поколения, сильнее выражен темный рисунок на крыльях. В жаркие годы отмечается появление более мелких бабочек с утонченным черным рисунком. В связи с очень широким ареалом обитания махаон образует множество подвидов. В Восточной Европе представлен номинативным подвидом. На юге Сибири обитает подвид orientis Verity, 1911, хвостики на крыльях бабочек короче и более развита черная окраска вдоль жилок. В Приамурье и Приморье -- подвид ussuriensis Sheljuzhko, 1910 (= race amurensis Verity, 1911), для летнего поколения которого характерны очень крупные размеры -- размах крыльев самцов до 84 мм, а самок до 94 мм. На Сахалине и Курилах обитает подвид hippocrates C. et R. Felder, 1864, - синяя полоска над глазками заднего крыла располагается между двумя черными. Самый выдающийся подвид -- kamtschadalus Alpheraky, 1869. Имеет узкие ярко-желтые крылья с тонкими черными жилками и заметно укороченными хвостиками. В Центральной Европе распространен подвид gorganus Fruhstorfer, в Великобритании подвид brutannicus Seitz, в Северной Америке подвид-- aliaska Scudder.

Голова

Голова малоподвижная, свободная, округлой формы, затылочная поверхность уплощённая. Цервикальные склериты хорошо развиты, треугольные или Г-образные. Тенториум П- или Y-образной формы также с хорошо выраженными дорсальными отростками.

Ротовые аппараты чешуекрылых разнообразны. У ряда примитивных семейств -- грызущий, с функционирующими мандибулами и развитыми жевательными лопастями максилл. У Glossata ротовой аппарат сосущего типа -- хоботок -- образован сильно видоизменёнными нижними челюстями, образующими трубочку, спирально свёрнутую в покое. Хоботок состоит из двух полутрубчатых частей, которые соприкасаются краями, и скрепляются заходящими друг на друга щетинками.

Глаза у бабочек сложные, фасеточного типа, хорошо развитые. Несомненно, бабочки способны различать цвета, но в какой мере -- пока достоверно неизвестно. Наиболее привлекают бабочек два цвета -- сине-фиолетовый и жёлто-красный. Также бабочки способны воспринимать ультрафиолетовую часть спектра, чувствительны к поляризованному свету и способны ориентироваться по нему. Движущиеся объекты различают гораздо лучше неподвижных.

Кроме двух больших фасеточных глаз у некоторых бабочек бывает ещё 2 точечных, или простых глазка.

Усики располагаются на теменной части головы и являются органами чувств, воспринимающими запахи и колебания воздуха, помогают удерживать равновесие при полёте. По своему строению выделяют щетинковидные, нитевидные, булавовидные, крючковатые, гребенчатые, перистые типы усиков. У самцов усики обычно более развиты, чем у самок.

Грудь

Грудь, как и у всех насекомых, состоит из 3-х сегментов -- переднегруди, среднегруди и заднегруди, несущих 3 пары ног и две пары крыльев. Переднегрудь значительно меньше крылоносных сегментов (средне- и заднегруди), её тергит обычно несёт пару обособленных пластинок (патагии), наиболее развитых главным образом у представителей семейства Совки. Тегулы (подвижно сочленённые пластинки в основании крыльев) среднегруди мощно развиты, покрыты чешуйками, почти полностью прикрывают основания передних крыльев и хорошо заметны, в отличие от большинства отрядов насекомых.

Ноги большинства бабочек типичного для насекомых строения, ходильные или бегательные. Тазики крупные, соединение их с грудью малоподвижное, свободная часть ноги включает вертлуг, бедро, голень и лапку (у большинства видов все лапки пятичлениковые с парой коготков на конце). К специфическим особенностям отряда следует отнести характерную формулу шпор (1-2-4) -- подвижно сочленённых с голенями шипов. Как правило, передние голени с одной шпорой примерно посередине, так называемым эпифизом, который используется для чистки антенн, средние голени с одной парой шпор на вершине, задние -- с двумя парами, близ середины и на вершине. В некоторых группах бабочек часть шпор редуцирована.

Крылья

Крыльев две пары, перепончатые, с небольшим количеством поперечных жилок.

Размах крыльев 60-80 мм. Основной цвет фона-- интенсивно-желтый . Передние крылья с чёрными пятнами и жилками, и с широкой чёрной каймой, с жёлтыми лунообразными пятнами у внешнего края крыла. Задние крылья имеют «хвостики» до 10 мм, Окраска задних крыльев с синими и жёлтыми пятнами, красно-бурый глазок, окруженный чёрным, располагается в углу крыла.

У самцов крылья всегда вполне развиты. По участию крыльев и их мускулатуры в процессе полёта чешуекрылых относят к бимоторным и переднемоторным. Бимоторность -- в одинаковой степени развитие обеих пар крыльев и приводящие их в движение мышц. Переднемоторность -- объединение и содружественность в работе передних и задних крыльев. В ходе такого объединения возникает функциональная двукрылость -- обе пары крыльев функционируют как одна. При этом, во время полёта основная нагрузка приходится на переднюю пару крыльев, что порой приводит к ослаблению задней пары.

Крылья как правило полностью покрыты чешуйками, которые представляют собой видоизменённые щетинки. Чешуйки имеют разнообразную форму, но чаще всего бывают плоскими. В их основании находится короткий стебелёк, которым чешуйка прикрепляется в углублении крыла, называемом мешочком чешуйки. На конце стебелька имеется расширение, входящее во внутреннюю часть мешочка. По краю крыла бабочек обычно располагаются узкие волосовидные чешуйки, нередко с разветвлёнными вершинами, образующие так называемую бахромку, в середине крыла -- более широкие. Тонкое строение чешуек играет важную роль в макросистематике бабочек. Чешуйки располагаются не только на крыльях, но и по телу бабочки. Чешуйки, покрывающие ноги, продольные и мелкие. Часто чешуйки имеют продольную полосатость, обусловленную выступающими хитиновыми трехгранными канальцами.

Передвижение

Основной формой передивжения чешуекрылых является полёт, как активный (машущий). Действия крыльев бабочки при активном машущем полёте представляют собой последовательность определённых движений, образующих замкнутый цикл. Каждый цикл состоит из взмаха крыльями, находившимися в крайне верхнем положениях вниз, не ниже корпуса и возвратного взмаха крыльями вверх. При взмахе крыльями вниз бабочка, приобретает некоторый импульс движения вверх, отталкиваясь от воздуха.

Повышение усточивости при парящем полёте достигается благодаря длинным хвостовидным выростам задних крыльев.

Также используется и планирование. Характерным признаком приспособления к планированию служит вытянутость вершин передних крыльев. Разогнавшись, они прекращают движения крыльями и некоторое время планируют благодаря инерции.

Питание

Большинство видов, будучи антофилами, питается цветочным нектаром. Многие виды бабочек питаются соком деревьев, гниющими и перезревшими фруктами. Первичные зубатые моли питаются пыльцой.

Виды с редуцированными ротовыми органами не питаются вовсе и живут исключительно за счёт запасов питательных веществ, накопленных в стадии гусеницы.

Парусникам для жизнедеятельности также необходимы минеральные соли. Они охотно летят на влажную минеральную глину, на экскременты и мочу крупных животных, влажный древесный уголь, человеческий пот -- откуда и добывают влагу и необходимые минеральные соли. Часто самцы таких видов собираются группами на влажном песке и глинистых почвах, по берегам ручьёв, возле луж.

В средней полосе кормовыми растениями служат различные зонтичные, в частности -- борщевик (Heraclium), морковь (Daucus) -- как дикая, так и обыкновенная, укроп (Anethum), петрушка (Petroselinum), дягиль (Angelica), бутень (Chaerophyllum), горчичник (Peucedanum), прангос (Prangos), фенхель (Foeniculum), порезник (Libanotis), гирча (Selinum), горчичник (Thyselium), сельдерей (Apium), тмин (Carum), бедренец (Pimpinella), резак (Falcaria). В других регионах -- представители рутовых: ясенец мохнатоплодный (Dictamnus dasycarpus), бархат амурский (Phellodendron amurensis), различные виды цельнолистника (Haplophillum); сложноцветных: полынь (Artemisia) (в степях и пустынях Средней Азии); березовых: ольха Максимовича (Alnus maximowiczii), ольха японская (A. japonica) (последняя -- на Южных Курилах).

Дыхание

Дыхательная система насекомых ярко отражает их приспособленность к наземному образу жизни. Все большие группы членистоногих, перешедшие к жизни на суше, дышат атмосферным воздухом посредством трахей. Трахеи являются новообразованием и их появление явилось реакцией организма на обитание в воздушной среде. Во всех группах членистоногих трахеи имеют одинаковый план строения и представляют собой трубковидные кожные впячивания, сквозь стенки которых происходит снабжение тканей кислородом.

Функционирование трахейной системы основано на принципе диффузии. Диффузия кислорода совершается быстрее, чем диффузия углекислоты, однако поскольку растворимость углекислоты в воде в 28 раз выше, чем кислорода, ее застоя не наблюдается, так как она выводится и через покровы в местах их наибольшей проницаемости.

Типичная трахея насекомых - это древовидное впячивание кожных покровов, наполненное воздухом. Стенка трахеи состоит из хитиновой интимы, которая является продолжением наружной кутикулы, и однослойного эпителия - непосредственного продолжения гиподермы. Место перехода стенки тела в стенку трахеи называется дыхальцем и часто снабжено сложным фильтрующим и запирательным аппаратом. Каждый сегмент, как правило, несет по паре дыхалец. Характерным свойством трахей является их разветвленность, с каждым ветвлением диаметр трахеи уменьшается, и концевые ветви становятся похожи на капилляры и иногда входят внутрь клеток.

Интима трахей состоит из 3 слоев, как и наружные покровы. Наиболее интересна экзокутикула, которая образует спиральное утолщение, или тенидии. Трахейный ствол часто испытывает давление со стороны внутренних органов и крови, местами подвергается перегибам (например, в ногах). Чтобы эти факторы не препятствовали работе трахей, их стенки должны быть максимально укреплены без ущерба для его гибкости. Эта задача решается посредством развития тенидии, которая представляет собой экзокутикулярную нить, проходящая густой спиралью по стенке трахейного ствола.

Конечные разветвления трахей - трахеолы - лишены спирального утолщения и иногда входят в плазму клеток. Трахеолы отходят от конечной ветки трахеи звездообразно и имеют толщину меньше 1 микрона. Они лежат внутри специальной большой клетки - звездчатой клетки, которая, охватывая трахеолы, сильно вытягивается по каждой из них. От трахеол ответвляются еще тонкие нити, выходящие за пределы клетки. Звездчатые клетки соединяются друг с другом в обширную мембрану, которая таким образом очень богата трахеями и покрывает поверхность различных внутренних органов.

Теоретически стигмы расположены на каждом сегменте, однако практически стигмы и их зачатки найдены лишь на лабиальном, трех грудных и десяти передних брюшных сегментах. При этом у подавляющего большинства насекомых дыхальца на переднегруди также не обнаруживаются, также как и на 9 и 10 абдоминальных. Хорошо развиты дыхальца лишь на первых 8 брюшных сегментах. Формы с полным числом дыхалец (2 грудных и 8 брюшных сегментов) называются голопнейстические, а если происходит недоразвитие части стигм - гемипнейстическими.

Общий план расположения трахей следующий. Первоначально каждый туловищный сегмент имеет свою независимую систему трахей, причем от дыхальца отходит короткая стигмальная трахея, дающая 3 ветви: висцеральную (к кишечнику и другим внутренностям), дорсальную (к спинной мускулатуре и сердцу) и вентральную (к брюшной мускулатуре, конечностям и нервной системе).

На следующем этапе эволюции от стигмальной трахеи и ее главных ветвей отходят ветви вперед и назад: они образуют межсегментные соединения и дают продольные стволы. Последних 3 или 4 пары. Латеральная пара имеет особенно большое значение, так как связывает всю линию дыхалец со своей стороны и является главными вентиляционными путями. Спинной продольный ствол соединяет дорсальные трахеи своей стороны, брюшной продольный ствол - вентральные. Иногда встречаются висцеральные продольные стволы, идущие вдоль кишечника. Правый и левый спинные продольные стволы могут быть связаны поперечными комиссурами в каждом сегменте. То же самое может наблюдаться в брюшных стволах.

Ток воздуха сквозь дыхальца произвольно регулируется насекомым и может быть полностью прекращен; кроме того, дыхальца предохраняют трахеи от засорения. Дыхальца приобретают сложное строение, в них развиваются запирательный и фильтрующий аппараты. Только у примитивных бескрылых и веснянок дыхальца могут представлять простые отверстия. В остальных случаях покровы около трахейного отверстия впячиваются и утолщаются, образуя преддверие - атриум, в который открывается трахея, и стигмальную пластинку - перитрему, которая наподобие рамки окружает отверстие дыхальца. За счет перитремы и атриума развиваются 3 аппарата: наружный и внутренний замыкательные аппараты и фильтрующий аппарат. Следует отметить, что наружный замыкательный аппарат свойственен больше грудным дыхальцам, тогда как внутренний - брюшным.

Наружный замыкательный аппарат состоит из 2 вертикальных губ, разделенных узкой щелью. Их нижние концы соединены небольшой лопастью, к которой прикрепляется мышца - замыкатель дыхальца. ее сокращение закрывают щель. Открывает ее мышца-антагонист.

Внутренние замыкательные аппараты помещаются внутри атриума. Простейший тип напоминает по конструкции пинцет: впереди и позади трахеи расположены 2 стержня, нижние концы которых расходятся и соединены мышцей, а верхние сближены. При сокращении мышцы нижние концы сближаются и пережимают трахею, закрывая ее просвет. Открывание происходит благодаря эластичности трахеи.

Фильтрующий аппарат присутсвует в дыхальцах с внутренним замыкательным аппаратом. Его функция состоит в предохранении дыхательных путей от засорения. состоит из разветвленных волосков, которые отходят от стенок атриума и составляют вентиляционную решетку.

Выделение

махаон бабочка чешуекрылый строение

Главными органами выделения у насекомых являются мальпигиевы сосуды, открытые еще в 1669 г, которые представляют собой адаптивные к условиям дефицита влаги выделительные органы. В эмбриогенезе они возникают как производные пищеварительного тракта и закладываются как выросты на границе среднего и заднего отдела кишечника. Анатомически они связаны с задней кишкой, а гистологически более сходны со средней.

Мальпигиевы сосуды представляют собой трубки, которые заканчиваются слепо в полости тела и впадают в кишечный канал около границы средней и задней кишок.

Мальпигиевы сосуды открываются в кишечник или каждый отдельно, или соединяясь в несколько пучков. Сосуды построены из одного слоя клеток, подостланных базальной мембраной. Нередко имеют собственную мускулатуру. Поверхность сосудов очень велика.

Главной функцией мальпигиевых сосудов является удаление из организма продуктов обмена в виде мочевой кислоты. Как известно, почка позвоночных функционально разделена на кислую и щелочную части. Кислая часть (боумановы капсулы) выводит соли и воду, щелочная (канальцы почек) - мочевину и мочевую кислоту. Выделительная система насекомых также слагается из двух частей, однако они распределены по разным органам, при этом мальпигиевы сосуды являются щелочным компонентам и функционально соответствуют почечным канальцам позвоночных, а кислым компонентом являются перикардиальные клетки.

Функционируют сосуды следующим образом. Водный раствор мочекислых натрия и калия поступает из полости тела в полость концевого отдела сосуда. Оттуда жидкость передвигается в основной отдел сосуда, но по пути имеющаяся в сосуде СО2 вытесняет мочевую кислоту из ее щелочных соединений, в результате чего получаются гидрокарбонаты (KHCO3) и свободная мочевая кислота. В основном отделе сосуда гидрокарбонаты как хорошо растворимые в воде соединения поступают обратно в полость тела, а труднорастворимая мочевая кислота кристаллизуется из раствора, как только его концентрация станет достаточно высокой, и выводится из сосуда в кишечник. Гидрокарбонаты, поступившие из мальпигиева сосуда в кровь, встречают там мочевую кислоту, образуют мочекислые соли и цикл замыкается. Мочевая кислота составляет 80-90% экскректов насекомых.

В основном отделе сосуда во время описанного процесса происходят гистологические изменения. Некоторые из филаментов рабдориума удлинены, и между ними появляются первые кристаллы кислоты. Затем филаменты постепенно удлиняются, заполняя всю полость сосуда, и на них в массе отлагаются кристалы. После этого филаменты укорачиваются, и масса конкреций выносится из сосуда.

Размножение

Спаривание происходит на земле или растении и длится от 20 минут до нескольких часов; всё это время спаривающиеся особи сохраняют неподвижность. Во время спаривания самка получает от самца не только сперматозоиды, но и ряд некоторых белков и микроэлементов, необходимых для формирования и откладки яиц.

Самки парусников после спаривания несут на себе жёсткий хитиновый придаток на нижней стороне брюшка -- сфрагис (лат. -- печать, пломба), образуемый самцом в ходе спаривания. Чаще всего сфрагисы встречаются у парнассиусов, а также родственных видов. Предназначение сфрагиса -- исключение повторного оплодотворения самки другими самцами.

Жизненный цикл

Бабочки относятся к насекомым с полным превращением, или голометаморфозом. Их жизненный цикл включает четыре фазы:

· Яйцо,

· Личинка (гусеница),

· Куколка,

· Взрослое насекомое (имаго).

Яйцо