Индустриальный меланизм

Содержание:

Крылья.
Иммунная система
Жизненный цикл.
Рубрики
Распространение.
Индустриальный меланизм
Внешний вид и строение бабочек
Меланизм, когда животные чёрные

Крылья.

У типичных бабочек имеется две пары хорошо развитых крыльев, густо покрытых волосками и производными от них чешуйками. Однако строение крыльев весьма варьирует: они могут практически полностью отсутствовать (вследствие эволюционной дегенерации), представлять собой широкие плоскости или же узкие, почти линейные структуры. Соответственно различается и способность разных бабочек к полету. У ряда форм, например некоторых волнянок, крылья редуцированы только у самок, тогда как самцы остаются хорошими летунами. Известны виды как с крылатыми, так и с бескрылыми самками. С другой стороны, существуют виды, у которых крылья внешне нормально развиты, но как летательные придатки нефункциональны; пример тому – дающий коммерческий шелк тутовый шелкопряд: его самцы и самки крылатые, но летать не способны. Вероятно, лучше всего летательный аппарат развит в семействе бражников. Их довольно узкие крылья бьют с такой частотой, что бабочки не только развивают высокую скорость, но и способны, как колибри, зависать в воздухе и даже летать задом наперед.

У ряда ночных бабочек, например некоторых бражников и всех стеклянниц, волоски и чешуйки на плоскости крыльев практически отсутствуют, однако на способности к полету это не отражается. Крылья у этих видов узкие, и дополнительная механическая опора, создаваемая чешуйчатым покровом, им не требуется. В других случаях система жилок у крыльев в значительной мере редуцирована, и опорную функцию выполняют особым образом расположенные на их поверхности чешуйки. У некоторых очень мелких бабочек крылья настолько узкие, что, вероятно, не могли бы обеспечить подъемной силы, если бы не длинные окаймляющие их волоски. Они расположены настолько густо, что увеличивают площадь соприкасающихся с воздухом несущих поверхностей.

Наиболее четкое структурное отличие ночных бабочек от дневных связано с механизмами сцепления передних и задних крыльев, т.е. синхронизации их движения в полете. Этих механизмов у ночных бабочек два. Один из них называется уздечковым. Уздечка – это шиловидный вырост, отходящий от нижней стороны переднего края заднего крыла у его основания. Она вставлена в т.н. ретинакулум на переднем крыле, который у самцов обычно напоминает карман и находится снизу у переднего края крыла на костальной жилке, а у самок выглядит как пучок щетинок или жестких волосков у основания медиальной жилки. Второй механизм обеспечивается цепляющейся за заднее крыло узкой лопастинкой на внутреннем крае переднего крыла у его основания. Такая структура, называемая югум, известна лишь у очень немногих наиболее примитивных форм. У дневных бабочек сцепление обусловлено выростом на задних крыльях, уздечке не соответствующим. Впрочем, известно несколько исключений. У одной примитивной дневной бабочки сохраняется уздечка, а у некоторых ночных бабочек крылья сцеплены, как у дневных.

Иммунная система

Индустриальный дизайн в играх и кино

Меланин играет определенную роль в поддержании здоровья. Например, он участвует в синтезе витамина D. Меланин является первичным определяющим фактором степени пигментации кожи и защищает организм от воздействия вредного ультрафиолетового излучения. Синтез 1,25-дигидроксивитамина D3 в коже, однако, зависит от ультрафиолетового излучения B. Высоко пигментированная кожа, как у людей африканского происхождения, почти полностью нейтрализует синтез 1,25-(OH)2D3, вызванный ультрафиолетом. Различные животные модели и клинические исследования подчёркивают важную роль витамина D в качестве модулятора различных процессов в иммунной системе. Данные показывают, что сывороточные концентрации 1,25-(OH)2D3 и распространенность аутоиммунных заболеваний в некоторых популяциях связаны с широтой, в которой обитают эти популяции.
Гены меланизма у кошачьих могут обеспечить защиту от вирусных инфекций. Распространение вирусов может объяснить высокое количество чёрных леопардов в Яве и Малайзии и относительно высокое количество чёрных леопардов и чёрных сервалей в регионе Абердэра в Африке. Ранее распространение чёрных представителей отряда кошачьих считалось адаптационным механизмом, связанным с высотой, поскольку чёрная шерсть поглощает больше тепла.
Исследования, опубликованные в журнале New Scientist в 2003 году, также предполагают, что меланизм по рецессивным генам связан с резистентностью к болезням, а не с высотой. Меланистичные кошки могут иметь более высокую резистентность, чем кошки «обычного» окраса. Это объясняет, почему рецессивный меланизм сохраняется, даже если меланистичные животные оказываются в невыигрышном положении, если не могут замаскироваться на открытых областях.

Жизненный цикл.

Особенности жизни ночных бабочек

Яйца ночные бабочки откладывают одиночные или в кучках. Самки могут «отстреливать» их на лету, вводить в ткани растений или аккуратно размещать на предварительно выбранных объектах. Из яиц вылупляются червеобразные личинки – гусеницы – с четко обособленной жесткой головой, менее выделяющейся грудью, несущей три пары настоящих членистых ног с концевым коготком каждая, и брюшком, на котором обычно находится пять пар мясистых ложных ножек, последняя – на самом конце тела. Ложные ножки всех бабочек оканчиваются несколькими крючковидными щетинками. Пройдя несколько линек, гусеницы превращаются в куколок, которые у большинства ночных бабочек заключены в сплетаемый личинкой шелковый кокон. Шелк вырабатывается крупными специализированными слюнными железами. Они секретируют богатую белком жидкость, которая при контакте с воздухом застывает в волокно. Это волокно используется для плетения кокона, выстилки подземной камеры, вырытой гусеницей перед окукливанием, постройки убежищ, а также для особых приемов защиты от врагов. Внутри куколки эволюционно продвинутых таксонов придатки развивающейся взрослой особи (имаго) плотно прижаты к туловищу и не могут двигаться. Спустя определенный период времени, зависящий от вида и внешних условий, из куколки выходит взрослая бабочка.

Распространение.

Ночные бабочки встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды, и на большинстве океанических островов. Очевидно, способность имаго к полету стала важнейшим фактором, объясняющим широкое распространение большинства видов. Однако у некоторых таксонов основные способы расселения иные. Так, на больших высотах и в местах, весьма отдаленных от предполагаемых районов вылупления, отловлены молодые гусеницы, путешествующие по воздуху на выделяемых ими шелковых нитях. Распространению видов способствует и прикрепление яиц к бревнам и другим предметам, которые затем переносятся, например, паводковыми водами или ветром. Многие ночные бабочки связаны симбиотическими отношениями с другими видами, и их ареалы практически совпадают с областью распространения «хозяев». Пример – юкковая моль, размножающаяся в цветках юкки.

Индустриальный меланизм

– один из интереснейших феноменов, уже многие годы привлекающий внимание биологов к ночным бабочкам. В популяциях на фоне нормально окрашенных насекомых часто присутствует какой-то небольшой процент более темных особей (меланистов)

Образование пигментов у них идет не так, как у прочих, из-за генной мутации, т.е. передается по наследству. Отмечено, что за последнее столетие доля меланизированных форм в популяциях некоторых видов ночных бабочек значительно возросла, причем произошло это в промышленных районах, главным образом в Европе. Зачастую темные бабочки почти полностью вытесняют светлых, считавшихся ранее видовой нормой. Очевидно, речь идет о каком-то быстро развивающемся эволюционном процессе.

Изучение видов с индустриальным меланизмом показало следующее. Вероятность выживания «нормальных», т.е. светлых, форм в сельской местности выше, чем у меланистов, поскольку именно нормальная окраска является криптической в данном типе среды. Правда, у темных бабочек есть физиологическое преимущество – они выживают в условиях алиментарного дефицита (недостаточности каких-то компонентов питания), летального для их светлых собратьев, но, очевидно, с опасностью нападения хищников насекомые сталкиваются чаще, чем с неполноценным рационом, поэтому меланисты не только не вытесняют нормальных особей, но и остаются в меньшинстве. В промышленных районах многие объекты, на которые обычно садятся бабочки, покрыты сажей, и темная окраска здесь лучше маскирует от врагов, чем нормальная светлая. Кроме того, в условиях, когда кормовые растения страдают от загрязнения, особое значение приобретают пониженные требования меланистов к качеству пищи. В результате они вытесняют нормальных бабочек в индустриальной среде, а если опасность алиментарного дефицита становится важнее нападений хищников, резко повышают свое присутствие и в сельской местности. Таким образом, подтверждается фундаментальное положение современной эволюционной теории: гены, дающие организму какое-либо преимущество, распространяются в популяции, если не приводят одновременно к появлению снижающих приспособленность признаков. Интересно отметить, что меланистическая окраска, распространившаяся среди бабочек в промышленных и соседних с ними сельских районах, наследуется как доминантный признак. Феномен индустриального меланизма еще требует дальнейшего изучения. Являясь прекрасным примером очень быстро идущего на наших глазах эволюционного процесса, он дает возможность глубже понять некоторые основополагающие его механизмы.

Внешний вид и строение бабочек

Ночных бабочек называют разноусым, что связано с анатомическим строением усиков, имеющих вид перьев или нитей.

Как выглядит ночная бабочка? Её тело, как и у других видов этого отряда насекомых, имеет три отдела, брюшко, грудину и головку. Последняя у бабочек не отличается величиной, она украшена глазами и крупными усиками. На груди насекомого расположены 2 пары крылышек, а его тело покрыто мельчайшими чешуйками и волосками.

Ротовой аппарат имеет некоторые особенности:

хоботок, с помощью которого насекомое принимает пищу, представлен в виде плоской спирали, которая сворачивается и разворачивается и открывается прямо в гортань;
когда хоботок не требуется, он скручен и спрятан под чешуйками, покрывающими голову бабочки;
в развёрнутом виде, хоботок идеально приспособлен для поглощения жидкостей;
взрослые особи имеют челюсти (подобные можно увидеть у гусениц и иных разновидностей насекомых), позволяющие им разгрызать необходимые объекты.

Строение крыльев может отличаться у разных подвидов:

бабочка может не иметь крыльев вовсе (такое строение передаётся насекомыми из поколения в поколение и является эволюционным проявлением);
иметь широкую поверхность крыльев;
иметь очень узкие крылышки, практически линейные.

От строения крыльев, зависит и полёт, который может продемонстрировать бабочка. К примеру, самцы волнянки являются отличными летунами, которые великолепно пикируют в ночном небе. А их самки могут быть как с крыльями, так и без них.

С другой стороны, известны виды ночных бабочек, имеющих крылья стандартного размера и формы, которые не позволяют насекомому летать (к примеру, у тутового шелкопряда). Лучше всего летательный аппарат развит у ночной бабочки – подвида бражник, узкие крылья которых имеют высокую частоту взмахов, позволяющих им быстро летать и на некоторое время зависать в воздухе, как делают колибри.

Мелкие особи имеют довольно узкие крылья, которые держат их в воздухе только за счёт расположенных по бокам густых чешуек.

Основным отличием дневных видов бабочек от ночных, считается механизм крепления задних и передних пар крыльев:

Уздечковый: в этом случае от задних крыльев отходит небольшой отросток, который вставлен в отрезок переднего крыла. У самцов он находится на нижней части переднего крыла, у самок – на основании медиальной жилы, он представляет собой скопление ворсинок.
Югум: на переднем крыле находится небольшая лопасть, которая закреплена у его основания. Именно она и скрепляет оба крыла друг с другом.

Бражник тоже активен ночью

Меланизм, когда животные чёрные

Всем известны альбиносы. Альбинизм — генетическая аномалия, которая приводит к очень белой коже — поражает многих животных и характеризуется дефицитом меланина.

Меланизм — это противоположная аномалия: пигмент меланин хорошо выражен, а поражённые животные все чёрные. Самым известным случаем меланизма является чёрная пантера.

Избыток тёмного пигмента меланина в коже или её придатках является противоположностью альбинизму. Слово melanism происходит от греческого μελανός («чёрный пигмент»).

Чёрная «пантера» — это, на самом деле, ягуар. У ягуара есть пятна, которые не очень заметны на тёмной коже, из-за чёрного цвета, если ягуар приобрёл меланизм. Особенно много чёрных пантер (почему-то) водится в Индии.

Примечание: Ягуары и Леопарды — это один и тот же вид кошек, только на американском континенте их принято называть ягуарами, а вот в Африке и Азии — леопардами. И те, и другие имеют в своём составе чёрных пантер. Нет отдельного особого вида зверюшки, называемого чёрной пантерой. Любого крупного члена из семейства кошек, если у него есть чёрное пальто, иногда ошибочно называют «чёрная пантера». При этом жёлтый цвет является общим цветом глаз среди членов семейства кошачьих, но, как и у людей, цвет глаз может варьировать в зависимости от генетики.

Для людей тоже существует и меланизм, и альбинизм (люди-меланисты и альбиносы). Альбинизм и Меланизм, по сути, это особенность кожи и волос.

В некоторых африканских странах на людей-альбиносов идёт настоящая охота. Они подвергаются похищениям и убийствам, из-за суеверия, что потребление их плоти и крови является желанным ингредиентом, которого ищут африканские колдуны. А если в школьном классе есть альбинос, ученики просят у него волосы, ногти или кусочек кожи, чтобы носить это в качестве талисмана на удачу.

Помимо меланизма и альбинизма, существует ещё лейкизм — частичная потеря пигментации. При лейкизме человек может выглядеть, как далматинец. В наружном покрове животных (эпидермисе, оперении, шерсти, чешуе) проявляются белые пятна.

Лейкизм более редкое явление, чем альбинизм или меланизм. При альбинизма клетки-меланоциты не способны синтезировать меланин, а при лейкизме пигментные клетки отсутствуют вообще. Внешне, лейкисты от альбиносов отличаются тем, что у них никогда не теряется пигментация глаз, даже если весь наружный покров у них оказывается белым.

Лейкические животные не так чувствительны к солнцу, как их собратья: у них белый цвет с высоким альбедо — защищает от перегрева.
Меланин (один из самых мощных антиоксидантов) поглощает ультрафиолетовые лучи и, таким образом, защищает ткани меланистического животного от лучевого поражения. А вот альбиносы рискуют сжечь кожу, если окажутся на открытом солнце: они более хрупкие и более беззащитные, чем их сородичи.

Наследственные изменения — Меланизм — фенотип, характеризующийся чёрной или гораздо более тёмной окраской, по сравнению с другими особями одного вида. Пигментация меланинами (закреплённая в поколениях мутация) была «подхвачена» естественным отбором, как наиболее жизнеспособная форма. Есть конкретные регионы проживания, где чёрные доминируют над светлыми. Так, в Малайзии, почти 50 % животных имеют чёрный окрас.