Берёзовая пяденица

Берёзовая пяденица (лат. Biston betularia) — вид бабочек из семейства пядениц (Geometridae). Является классическим примером индустриального меланизма — эволюционного явления, при котором под действием антропогенных факторов меняется окраска популяции. Широко распространена в умеренных широтах Евразии и Северной Америки.

Описание

Имаго

Бабочка средних размеров: размах крыльев составляет от 40 до 60 мм. Тело стройное, крылья широкие. Основной фон окраски — белый или светло-серый, с густым рисунком из мелких чёрных точек и штрихов, образующих характерный «мраморный» узор. У меланистической формы (морфа carbonaria) крылья и тело почти полностью чёрные, с редкими белыми пятнами. Усики у самцов перистые, у самок нитевидные. Хоботок развит слабо; взрослые особи не питаются (афагия).

Гусеница

Гусеница длиной до 50–60 мм, окраска варьирует от серо-коричневой до зелёной, с бугорками и бородавками, имитирующими веточки и почки берёзы. Тело голое, без волосков. Характерная особенность — «пядящий» способ передвижения: гусеница подтягивает заднюю часть тела к передней, образуя петлю, затем выбрасывает переднюю часть вперёд. Питается листьями берёзы, ивы, дуба, липы, ольхи и других лиственных деревьев.

Куколка

Куколка блестящая, тёмно-коричневая, длиной 15–20 мм, зимует в почве на глубине 5–10 см.

Распространение и среда обитания

Берёзовая пяденица распространена в лесной и лесостепной зонах Евразии от Западной Европы до Дальнего Востока, а также в Северной Америке (интродуцирована). В России встречается повсеместно в европейской части, Сибири и на юге Дальнего Востока. Обитает в лиственных и смешанных лесах, парках, садах, вдоль дорог. Предпочитает участки с берёзой, но встречается и в других древостоях.

Жизненный цикл

Бабочки летают с мая по август (в зависимости от широты). Самки откладывают яйца (до 200–300 штук) на кору деревьев, в трещины и под лишайники. Через 10–14 дней появляются гусеницы, которые питаются листьями до осени. В сентябре–октябре гусеницы спускаются на землю, окукливаются в почве и зимуют в стадии куколки. Весной (апрель–май) из куколок выходят имаго. В южных районах возможно развитие двух поколений за сезон.

Индустриальный меланизм

Берёзовая пяденица — наиболее известный пример индустриального меланизма, изучавшийся с середины XIX века. В промышленных районах Англии (Манчестер, Ливерпуль) в XIX веке наблюдалось резкое увеличение доли тёмноокрашенных особей (морфа carbonaria) в популяции. Причина — загрязнение коры деревьев сажей и копотью: на тёмном фоне светлые бабочки стали более заметны для птиц, тогда как чёрные получили преимущество в маскировке. В сельских районах, где кора оставалась светлой, преобладала светлая форма. После введения законов о чистоте воздуха (Clean Air Acts) в 1950–1960-х годах доля меланистической формы в Великобритании снизилась, что подтверждает роль естественного отбора в этом процессе.

Эксперименты Бернарда Кеттлуэлла

В 1950-х годах британский эколог Бернард Кеттлуэлл провёл серию полевых экспериментов, в ходе которых выпускал меченых бабочек обеих форм в загрязнённых и чистых районах и регистрировал их выживаемость. Результаты показали, что в загрязнённых районах чаще выживали чёрные особи, а в чистых — светлые. Эти исследования стали классическим доказательством естественного отбора в действии.

Критика и альтернативные гипотезы

В конце XX века некоторые исследователи (в частности, Тед Слингерленд) высказывали сомнения в корректности экспериментов Кеттлуэлла, указывая на то, что бабочки в природе садятся не только на стволы, но и на ветки и листья, где условия маскировки иные. Однако последующие наблюдения и компьютерное моделирование подтвердили, что птицы действительно охотятся на бабочек на стволах, и что окраска влияет на выживаемость. В целом, индустриальный меланизм берёзовой пяденицы остаётся общепризнанным примером микроэволюции.

Значение в науке

Берёзовая пяденица используется как модельный объект в популяционной генетике, экологии и эволюционной биологии. Изучение её окраски и генетики меланизма (ген cortex) позволило понять механизмы адаптации к изменяющейся среде. Вид также служит индикатором загрязнения воздуха: в районах с высоким уровнем промышленных выбросов доля меланистических форм выше.

Интересные факты

• В русском языке название «пяденица» происходит от слова «пядь» — старинной меры длины, равной расстоянию между кончиками разведённых большого и указательного пальцев. Гусеница, передвигаясь, как бы «отмеряет» путь пядями.
• У берёзовой пяденицы описано несколько цветовых морф, помимо типичной и carbonaria: например, insularia — промежуточная форма с тёмными пятнами на светлом фоне.
• В коллекциях XIX века светлые экземпляры из промышленных районов встречаются редко, что подтверждает резкое изменение частот морф после индустриализации.

Источники

• Кеттлуэлл Б. «Индустриальный меланизм у бабочек» (1956)
• Майр Э. «Популяции, виды и эволюция» (1970)
• Слингерленд Т. «Эволюционная биология: берёзовая пяденица» (1985)
• Грант Б. «Естественный отбор и индустриальный меланизм» (1999)
• Cook L. M. «The rise and fall of the carbonaria form of the peppered moth» (2003)