VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Превращение в бабочку
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Однажды осенью, когда мы с мамой собирали урожай в саду, я увидела, что листья растений сильно повреждены. Я спросила у мамы: «Кто обгрыз эти листья?». Мама объяснила, что это гусеницы.
«Наверное, это гусеницы, которые могут превратиться в бабочку» - подумала я.
Так появилась тема моей работы и ее цель: вырастить из гусеницы бабочку.
Гипотеза исследования: бабочку можно вырастить в неволе.
Предмет исследования: выращивание бабочки в домашних условиях.
Методы исследования: изучение литературы, экспериментальное наблюдение.
Задачи, которые я поставила перед собой:
изучить жизненный цикл бабочек;
познакомиться с разными видами бабочек, их сходствами и различиями;
проследить за их поведением в разное время года;
понаблюдать за превращением гусеницы в бабочку.
Жизненный цикл бабочек
Бабочки относятся к насекомым с полным превращением. Их жизненный цикл включает четыре фазы: яйцо, личинка (гусеница), куколка, взрослое насекомое (имаго).
Яйца бабочек покрыты плотной твёрдой оболочкой и могут быть разной формы. В зависимости от рода и вида яйца могут быть круглыми, цилиндрическими, шаровидными, яйцеобразными, угловатыми. Их внешняя поверхность может быть рельефной, образовывая углубления, точки, полоски, бугорки, расположенных, как правило, в симметричном порядке. Окраска чаще всего белая и зеленоватых оттенков, реже — бурая, жёлтая, красная, голубая, тёмно-зелёная, иногда с цветным рисунком.
Самки откладывают яйца на листья, стебли или ветки кормовых растений. Их число в кладке зависит от вида и может быть больше 1000, однако до взрослой стадии выживают немногие. Самки могут покрывать яйца волосками из густого пучка на конце брюшка.
Средняя продолжительность стадии яйца 8—15 дней. У многих видов умеренного пояса отложенные осенью яйца зимой находятся в состоянии диапаузы.
Гусеница является личинкой бабочки. Она обычно червеобразная, с грызущим ротовым аппаратом. Большинство гусениц питаются листьями, цветками и плодами различных растений. Гусеницы некоторых видов питаются воском, шерстью. Немногие виды питаются древесиной, прогрызают ходы в стволах и ветвях древесных растений или корнях травянистых растений. Гусеницы некоторых видов — хищники, питаются тлями, червецами, личинками и куколками муравьёв.
Тело гусеницы состоит из 3 грудных и 10 брюшных сегментов. Кожа гладкая, с редкими бородавками, щетинками или волосками, шипами. Грудные сегменты несут 3 пары членистых ног, брюшные обычно имеют 5 пар более толстых ног, с крючками на подошвах, помогающие гусенице удерживаться на субстрате. Окраска тела гусениц взаимосвязана с их образом жизни. Гусеницы бабочек, живущих в северных широтах, порой не успевают завершить свой жизненный цикл за одно лето, из-за чего вынуждены впадать в зимнюю диапаузу до следующего лета.
Куколка бабочек малоподвижная. Форма куколки от вытянутой цилиндрической, яйцевидной до почти округлой. Окраска преимущественно покровительственная, однотонная от светлой до тёмной или с различным рисунком из точек, пятен и полос. Сразу после окукливания цвет часто бледный, иногда почти белый или зеленоватый, потом он меняется на свойственный данному виду, и куколка превращается, например, из зелёной в коричневую.
У неё хорошо различимы очертания зачатков крыльев, хоботка и ног, брюшко с дыхальцами по бокам, кремастер на конце брюшка — специальное утолщение, часто раздвоенное на вершине, с крючочками для крепления паутинными нитями к субстрату. Иногда располагается открыто на растении, но чаще находится внутри оплетённых свёрнутых и склеенных листьев, либо в поверхностном слое почвы, на стеблях и стволах растений.
Куколка чаще прикреплена к субстрату (различают висячих куколок и подпоясанных), реже лежит свободно на подстилке или земле среди растительных остатков в редкой паутине. Куколки не питаются. У некоторых видов куколка является стадией, впадающей в зимнюю диапаузу.
Из куколки выходит взрослое насекомое — имаго. Примерно за сутки до выхода бабочки, оболочка куколки становится маслянисто-прозрачной. Затем происходит разрыв куколки вдоль головы и переднего края крыльев, а имаго, цепляясь ногами за край разорванной оболочки, выползает наружу. Во многих группах чешуекрылых самцы выходят из куколок раньше самок, поэтому в начале периода лёта бабочек встречаются только самцы, а конце — только самки.
В первые минуты после выхода из куколки бабочка ещё не способна летать. Она взбирается на вертикальные возвышения, где остаётся до расправления крыльев, Расправленные крылья отвердевают и приобретают окончательную окраску. Основная функция данной стадии жизненного цикла — размножение и расселение. Продолжительность жизни имаго колеблется от нескольких часов до нескольких месяцев и в среднем составляет 2—3 недели.
Рис. 1 Жизненный цикл бабочки
2. Виды бабочек
Занимаясь данным проектом, я изучила информацию по трем видам бабочек, за которыми проводила наблюдение. Это бабочка Капустница, бабочка Совка и бабочка Медведица-кайя.
Основные вредители садовых растений – это гусеницы бабочки Капустницы и бабочки Совки.
Бабочка Капустница или Белянка (рис.2) – это дневная бабочка. Основное лакомство для гусениц которой - капуста, от этого и произошло ее название.
Размер имаго от 2,5 до 3,3 см. При этом самки немного крупнее самцов.
Основной цвет бабочки – белый или кремовый. Внешние углы крыльев имеют темную кромку. Внутренняя сторона крыльев бледно-зеленая. Поэтому насекомое, отдыхающее на растении, можно и не заметить.
Обычно бабочка капустница живет в полях и на лугах. Однако не менее комфортно она чувствует себя на лесных опушках, обочинах дорог, в садах, парках и даже на территории населенных пунктов – там, где есть подходящее питание.
Как и у большинства насекомых, развитиебабочки капустницы состоит из нескольких последовательных этапов. Благодаря многочисленности капустных белянок, самцам не приходится совершать долгие путешествия в поисках партнерши. Для привлечения самки, самец издает довольно сильный запах, похожий на аромат герани. Прежде чем перейти непосредственно к спариванию, пара бабочек пролетает вместе около 100 метров, так они знакомятся.
После спаривания самки откладывают яйца. Свои кладки, в каждой из которых может быть от 15 до 100 яиц, бабочки располагают на внутренней стороне листов, чаще всего, на капусте. Здесь яйца хорошо защищены не только от хищников, но и от дождя и ярких солнечных лучей.
Яйца капустных белянок имеют форму конуса с продольными ребрышками. Цвет яиц – насыщенный желтый. Вскоре, через 6-8 дней, из отложенных яиц появляются личинки. Их основная задача – накопить ресурсы, необходимые для дальнейшего развития насекомого.
Поначалу личинка бабочки капустницы совсем небольшая и напоминает маленького червячка. Однако непрерывно питаясь, она быстро набирает вес, превращаясь в гусеницу довольно «солидных» размеров в 4 – 4,5 см.
Период роста гусеницы – 2-3 недели, иногда он затягивается до 40 дней. Здесь все зависит от окружающих условий. Чем они благоприятнее, тем быстрее идет процесс. По его окончании личинка готова окуклиться.
Куколка капустной белянки – наиболее уязвимый период ее жизненного цикла. В этот период она ничем не защищена и не может скрыться от потенциальной угрозы. Поэтому для того, чтобы перейти в следующую стадию развития и превратиться в куколку, гусеница ищет максимально укромное место (это может быть ближайший куст, ствол дерева, либо забор за сараем).
Подобрав подходящий уголок, она сначала крепко прикрепляется к нему нитью, напоминающей шелковую, а затем замирает и начинает медленно окукливаться. Куколка капустницы своим окрасом похожа на гусеницу – тот же желтовато-зеленый оттенок с небольшими черными крапинками. Форма ее немного угловатая.
С пустя 1,5 – 2 недели оболочка кокона трескается, и из него появляется новая бабочка. Если же стадия окукливания приходится на конец лета и погодные условия не благоприятствуют дальнейшему развитию, капустница остается в виде куколки и проводит в анабиозе до самой весны.
Рис.2. Бабочка капустница
Бабочка Совка или Ночница (рис.3) - это ночная бабочка, которая ведет ночной образ жизни.
Всем знакома картина — вечером включается свет на улице и на него слетаются небольшие невзрачные бабочки, которые могут кружиться вокруг лампы всю ночь. Это и есть совки. Эти ночные мотыльки сами по себе совершенно безобидны. Однако, эти милая бабочка совка причислена к самым злостным вредителям. И это неудивительно, ведь одно поколение их гусениц может полностью уничтожить урожай, любовно выращиваемый целое лето.
Имеются крупные виды совок и совсем мелкие. У крупных видов размах крыльев может достигать 13 сантиметров, но встречаются и такие мелкие виды, которые имеют размах крыльев не более 1 сантиметра.
Весной начинается лёт взрослых особей и спаривание. В этот период имаго требуется усиленное питание, которое возможно только при наличии подходящих цветущих растений.
После этого, самка начинает откладывать яйца каждый день и продолжает весь период своей жизни. Яйца имеют шарообразную форму. Окраска чаще всего светлая — может быть белой, кремовой, светло-желтой, зеленоватой, голубой, бледно-коричневой.
Самка прячет яйца, размещая их на земле, в растительном мусоре, на внутренней стороне листьев. Для дополнительной защиты самка прикрывает яйца собственными волосками и чешуйками.
Яйца развиваются за 4-10 суток. В течение недели начинают появляться гусеницы. Они отличаются ночной активностью и сильной прожорливостью.
Гусеницы совок в процессе роста линяют от 3 до 5 раз, в зависимости от вида и условий обитания. Весенняя гусеница окукливается летом, прячась под листьями или в грунте. Окукливание происходит в почве или подстилке из растительных остатков, куколка закрывается коконом из паутины. Куколки преимущественно закрытого типа, окрашены в красновато-каштановый цвет, реже рыжеватый и темно-коричневый. Через некоторое время из куколки выходит взрослая бабочка.
Н а зиму совки прячутся основательно, зарываясь в грунт на глубину до 10 см. Кроме того, они могут обосноваться в кучах растительного мусора, под сеном или соломой.
Рис.3 Бабочка Совка
Еще один вид бабочек, с которым я познакомилась это бабочка Медведица-кайя (рис.4).Это ночная бабочка, которая получила свое название благодаря внешности гусеницы, которая густыми волосками, напоминающими медвежий мех. Бабочки этого вида очень крупные и красивые. Размах крыльев от 5 до 8 сантиметров. На верхних крыльях ломаные белые линии, будто кто-то старался нарисовать кружки, да не сумел и наставил кляксы. Такой рисунок напоминает узор на шкурах ягуара, жирафы. Задние крылья оранжево-красные, на них пятна круглой формы черного или синего цвета.
Самки откладывают яйца большими голубовато-белыми группами на нижнюю сторону листьев. Стадия гусеницы — с сентября по май. Гусеницы длиной около 6 сантиметров. Окраска чёрная, покрыта длинными волосками с белыми кончиками. В момент опасности гусеница медведицы кайя сворачивается калачиком и таким способом защищает свои жизненноважные органы от нападения. На кончиках волосков имеется ядовитая жидкость. Она способна привести к развитию аллергической реакции у человека. Особую опасность представляет для детей. Попадание в глаза волосков гусениц приводит к конъюктивитам, но ядовиты и взрослые бабочки. В брюшках самок обнаружено ядовитое вещество под названием кайин. Он ядовит как для других насекомых, так и для млекопитающих
До того как превратиться в бабочек, гусеницам предстоит проделать немало работы и выполнить важную задачу - наесться впрок. Поэтому они всеядны и прожорливы. Гусеницы едят кустарниковые и травянистые растения, листву деревьев. Это наносит вред насаждениям.
П еред окукливанием гусеница плетет рыхлый шелковистый кокон. В стенки она вплетает собственные выпавшие волоски. Куколка внутри кокона находится неподвижно. Через 2 недели из куколки появляется взрослая бабочка.
Рис.4. Бабочка Медведица-кайя
3. Как рождается бабочка
Осенью мы собрали в саду гусениц бабочек двух видов: бабочки Совки и бабочки Капустницы.
Рис. 5. Гусеница бабочки Совки Рис. 6. Гусеница бабочки Капустницы
Для обитания гусениц мы постарались создать условия близкие к природным, чтобы они не сгнили и не засохли. Мы посадили их в банку, на дно банки положили различные листья, чтобы гусеницы могли питаться.
Горлышко банки закрыли марлей, для того чтобы в банку попадал воздух, отнесли домой и стали вести дневник, куда записывали каждый день изменения, которые происходили с нашими гусеницами.
Рис.7. Банка с гусеницами
Первые дни гусеницы были очень активны и прожорливы. Они постоянно ползали и все время ели.
П рактически каждый день мы клали в банку новые листы капусты и хрена. Мы выбирали для еды листья тех растений, на которых мы нашли гусениц.
Рис.8. Листья капусты, поеденные гусеницами
Ч ерез неделю гусеница бабочки Капустницы поползла к горлышку банки, прикрепила себя к горлышку паутинкой, замерла и начала медленно окукливаться. В течение недели превратилась в куколку желтовато—зелёного цвета, с чёрными пятнышками и бугорком на спине.
Рис.9. Куколка бабочки Капустницы
К ак было отмечено выше, гусеницы постоянно едят. В процессе роста гусеница линяет, то есть сбрасывает кожу. Это связано с тем, что кожа гусениц не растягивается. После «сытного обеда» брюшко увеличивается, и гусенице становится «тесно» в «старой одежке». Необходимо ее сменить и она линяет. Этот процесс мы также наблюдали с нашей гусеницей бабочки Совки. Она сбросила старую кожу и превратилась в куколку.
Рис.10. Линька и окукливание бабочки Совки
Сначала куколка была мягкая и светлого цвета, однако уже к концу дня она стала темно-коричневая и твердая.
Рис. 11. Куколка бабочки Совки
Как правило, через пару недель после окукливания из куколки появляется новая бабочка. Но в конце лета куколки уже не превращаются во взрослую особь. Жизненные процессы куколки переходят в паузу, и она остается ждать весны в этом состоянии.
Так же произошло и в нашем случае. Мы поймали наших гусениц в сентябре, процесс окукливания занял несколько недель, и к началу зимы в бабочку куколки не превратились. Поэтому мы оставили банку с куколками на подоконнике и стали ждать наступления лета, чтоб увидеть возобновление превращения и появления из куколок бабочек.
Однако, с наступлением лета, бабочки из куколок так и не появились и тогда мы начали разбираться, почему это произошло. А случилось это из-за того, что были нарушены несколько условий для нормальной «зимовки» куколок.
Во-первых, в стадии куколок бабочки пребывают в течение нескольких месяцев, поэтому необходимо тщательно следить за температурой окружающей среды и влажностью. Куколки нормально перезимовывают в обыкновенном бытовом холодильнике. Также банку с куколками можно было хранить на застекленном балконе.
Во-вторых, спящие куколки продолжают дышать, поэтому их нельзя закрывать герметично.
В-третьих, куколка бабочки Совки перезимовывают пересыпанные влажными, но не мокрыми опилками.
Не соблюдение данных условий привело к гибели куколок, но так как цель моей работы была недостигнута, пришлось начинать все сначала.
Теперь объектом моего исследования стали гусеницы бабочки Медведицы-кайи.
Обычно лёт этих бабочек отмечается в конце лета, поэтому гусеницы появляются осенью. Черные мохнатые особи отлично зимуют в корягах или сваленных стволах деревьев.
Н аши гусеницы тоже благополучно перезимовали и как только настали теплые деньки, вышли из своего укрытия. Так, в конце весны мы поймали двух гусениц.
Рис. 12. Гусеницы бабочки Медведицы-кайя
Гусеницы были очень красивые. Длиной примерно 5 сантиметров. У этих гусениц был очень густой покров, состоящий из волосков, благодаря ему они напоминали пушистых зверушек.
Рис. 13. Густой волосяной покров гусениц бабочки Медведицы-кайя
Так же как в прошлый раз мы посадили этих гусениц в банку, сверху накрыли марлей. На дно банки положили различных листьев.
Так как Медведица-кайя ночная бабочка, то активный образ жизни гусеницы вели в сумерки или ночью. С наступлением вечера они начинали активно ползать и поедать листья. Тело и ноги гусениц очень мощные, поэтому они очень быстро перемещались. Кроме того, у гусениц очень хорошо развит ротовой аппарат, поэтому листья приходилось класть каждый день. Так как гусеницы Медведицы-кайя всеядны, мы приносили различные листья капуты, малины, сливы и других растений.
К роме того, каждый день мы делали уборку в банке, где они жили, убирали фекалии, мыли и просушивали банку, убирали старые листья, которые гусеницы не успевали съесть.
Рис.14. Недоеденные листья и фекалии в банке к концу дня
Через какое-то время мы заметили, что гусеницы не так активны, как первое время, меньше двигаются, меньше едят, их волоски стали не такие густые и блестящие.
Однажды вечером, когда мы пришли домой, мы обнаружили в банке только одну гусеницу, при том, что горлышко банки было зарыто марлей и перетянуто резинкой. Осмотрев подоконник, на котором стояла банка, мы быстро обнаружили беглянку. Она заползла в угол подоконника и замерла. Мы вернули сбежавшую гусеницу в банку и снова закрыли марлей и резинкой, тщательно проверив, нет ли дырок, чтоб гусеницы больше не сбегали. Тогда мы еще не поняли, что гусеницы готовились к окукливанию.
Н а следующий день, вечером, мы обнаружили в марле, которой была прикрыта банка с гусеницами, достаточно большую дыру. В банке никого не было, на этот раз обе гусеницы сбежали.
Рис. 15. Место побега гусениц
Исследовав подоконник, мы так и не нашли наших гусениц. Несколько часов мы осматривали все места, куда бы они могли заползти. И наконец обнаружили одну из гусениц, сидящую под подоконником.
Рис. 16. Гусеница начала вить кокон
Мы хотели вернуть ее в банку, но вовремя увидели едва заметную паутину вокруг неё. Мы решили не тревожить нашу гусеницу и оставили ее под подоконником.
Каждый день, особенно с наступлением вечера, гусеница начинала свою работу. Она плела вокруг себя кокон. У гусениц нижней губой вырабатывается липкая жидкость, эта жидкость затвердевает на воздухе и превращается в нить.
Вот из таких нитей наша гусеница и плела кокон, кроме того она еще вплетала в него волоски, которые она теряла из своего тела. Каждый день кокон становился все плотнее и плотнее, пока совсем не скрыл от глаз нашу гусеницу.
Рис.17. Кокон, свитый гусеницей
Мы могли только наблюдать, что внутри кокона никто не шевелится, значит наша гусеница окуклилась.
Ровно через 20 дней после того, как наши гусеницы сбежали из банки, мы зашли на кухню и увидели сидящую на шторе очень красивую бабочку.
Рис.18. Первая появившаяся бабочка Медведицы-кайя
Мы решили посмотреть, что стало с коконом и куколкой. Осторожно отодвинув край кокона, мы обнаружили, что куколка внутри целая.
Можно было наблюдать кожу, которую она скинула при окукливании (при линьке). Так мы поняли, что это вылупилась бабочка из гусеницы, место окукливания которой мы так и не нашли.
Рис. 19. Куколка в коконе перед появлением бабочки
М ы очень переживали, что из-за того, что мы разрушили кокон, наша вторая бабочка может не вылупиться, так как предположили, что внутри кокона создается некий микроклимат, благоприятный для данного процесса. Но через день, к нашей большой радости, мы увидели вторую бабочку, которая сидела на стене кухни.
Рис.20. Вторая появившаяся бабочка Медведицы-кайя
О смотрев куколку мы увидели, что крышечка кокона откинута, а благодаря тому, что мы раскрыли кокон, бабочке не доставило труда вылететь из него.
Рис. 21. Кокон после появления бабочки
П осле того, как бабочки вылупятся из куколки, первое время они не могут летать. Они должны найти удобное местечко, например, ветку или палочку, на которой они смогут посидеть и посушить крылышки.
Процесс сушки крыльев мы также наблюдали. А когда бабочки раскрыли свои крылышки, они оказались еще прекраснее.
Рис. 22. Бабочка Медведицы-кайя с раскрытыми крылышками
Бабочки прожили у нас пару дней, а потом было принято решение выпустить их на волю, так как обеспечить питанием бабочек гораздо сложнее, чем гусениц, кроме того, они не могли находиться все время в банке и могли погибнуть. Мы отнесли их на улицу, посадили на кустик, откуда они и улетели.
Заключение.
Мир бабочек удивителен и прекрасен. Бабочки– своеобразное украшение цветущего сада. Основная еда для бабочек – это нектар, который они получают из растений. Бабочки переносят собранную ими пыльцу с цветка на цветок, опыляя, таким образом разные культуры. При этом, гусеницы, из которых появляются эти прекрасные существа наносят огромный вред растениям. Являясь очень прожорливыми личинками, они поедают все растения, попадающиеся им на пути.
В данной работе я решила намеченные задачи и достигла поставленной цели. Я убедилась, что
Во-первых, прежде чем превратиться в бабочку проходит несколько жизненных циклов. Я наблюдала за жизнью гусениц, видела их линьку, окукливание и рождение бабочки;
Во-вторых, окукливание гусениц разного вида отличается друг от друга. Так, гусеницы бабочки Совки окукливаются на земле, бабочки Капустницы – прикрепляя себя к веточкам паутинкой, бабочки Медведицы кайя – вьют кокон;
В-третьих, с наступлением зимнего периода из куколок не появляются бабочки, они впадают в зимнюю диапаузу до следующего лета;
В-четвертых, вырастить бабочку в домашних условиях возможно только при соблюдении определенных условий.
Итак, моя гипотеза о том, что дома можно вырастить бабочку, подтвердилась. Однако, для этого необходимо:
- перед тем, как осуществить дома данный эксперимент изучить литературу о виде бабочек, который собираешься вырастить,
- лучше проводить эксперимент в летний период,
- соблюсти все необходимые условия (питание, температурный режим, условия содержания).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Герасимов А.М., Насекомые чешуекрылые. Гусеницы. – М.: Издательство АН СССР, 1952.
Джейн Элиот, Колин Кинг, Детская энциклопедия. - М.: Росмэн, 1994.
Корнелио М.П., Школьный атлас – определитель бабочек. – М: Просвещение, 1986.
Ламперт К., Атлас бабочек и гусениц. – Минск: Харвест, 2003.
Ландман В., Бабочки. Иллюстрированная энциклопедия. – М.: Лабиринт Пресс, 2002.
Мариковский П., Юному энтомологу. – М.: Детская литература, 1978.
Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б., Ибрагимов А.К., Яовитые животные и растения СССР. – М: Высшая школа, 1990.
Рик Моррис, Тайны живой природы. – М.: Росмэн, 1989.
Стерри П., Бабочки и мотыльки. – Минск: Белакс, 1995.
Уорд Б., Иллюстрированная энциклопедия для любознательных. – М.: Росмэн, 2004.
Интернет ресурсы.