Горбатки: очаровательные минимонстры

 

На этой фотографии вы видите дружное семейство горбаток вида Adippe histrio из нескольких взрослых особей и нимф разных возрастов, счастливо попивающее через рты-трубочки растительный сок где-то в тропическом лесу Южной Америки.

Горбатки (Membracidae) — это семейство мелких насекомых из отряда полужесткокрылые (Hemiptera), который также включает клопов, тлей, цикад и цикадок. Для представителей отряда характерно развитие с неполным превращением. Из созревших яиц появляются юные особи (нимфы), которые не претерпевают метаморфоза — быстрой и кардинальной перестройки организма, — а просто растут, периодически линяют и с каждой следующей линькой постепенно становятся всё более и более похожими на взрослых особей, пока не достигнут половозрелой стадии — имаго. Вторая общая особенность полужесткокрылых — колюще-сосущий ротовой аппарат, который большинством этих насекомых используется для протыкания и высасывания сока из мягких тканей растения. Именно так питаются и горбатки.

Известно более 3200 видов горбаток, в составе более 400 родов, они встречаются на всех континентах, кроме Антарктиды. Распределено это разнообразие очень неравномерно: в Европе известно всего три вида горбаток, в то время как в джунглях Амазонии в Южной Америке проживает около 80% всех известных видов. В английском языке этих насекомых называют «treehoppers» — «древесные прыгуны». Они действительно живут на деревьях и могут совершать быстрые высокие прыжки, так же, как это делают более обычные в наших широтах цикадки. Горбатки схожи с цикадками также по размеру и форме тела, однако у горбаток на спинной стороне имеется довольно массивная надстройка, за которую они, собственно, и получили свое русское название.

Рогатая, или обыкновенная, горбатка (Centrotus cornutus) — вид, обитающий на территории России. Фото с сайта macroid.ru

«Горб» представляет собой необычное разрастание переднеспинки — части экзоскелета (хитинового покрова) со спинной стороны первого членика грудного отдела насекомого. Форма этого выроста бывает простая, а бывает весьма причудливая. По размеру вырост иногда превосходит размеры тельца животного, так что кажется удивительным, как оно носит на себе такой груз. Но на самом деле эти структуры пустотелые и вовсе не тяжелые. Кроме того, было замечено, что они достаточно легко отламываются у основания, если неаккуратно схватить насекомое за спинку. Возможно, эта способность в каких-то случаях спасает: например, птице, которая неловко схватит горбатку, может достаться только кусочек хитина, а насекомое получит дополнительный шанс спастись от хищника.

 

Ассорти из разных видов горбаток, позволяющее оценить разнообразие морфологии этой группы насекомых. Вырост южноамериканской Cyphonia clavata имитирует муравья и служит для защиты от хищников. Фотографии первого и второго ряда — с сайта gallery.kunzweb.net, третий ряд фотографий — bugguide.net, нижний ряд — flickr.com

Цвет и форма покрова горбатки во многих случаях выполняют маскировочную функцию, делая насекомое похожим на шипы, сучки или семена растения-хозяина (большинство горбаток имеют 1–2 предпочитаемых вида деревьев или кустарников в качестве места питания и размножения). Но иногда, наоборот, делают насекомых более заметными — возможно, чтобы отпугивать хищников или привлекать партнеров для спаривания. Впрочем, не исключено и сочетание обеих функций.

«Живые шипы» на стебле растения — горбатки Alchisme grossa из Южной Америки. Фото с сайта kaul.livejournal.com

В 2011 году группа ученых опубликовала интересное исследование, касающееся хода развития выроста переднеспинки горбаток. Развитие начинается с закладки на первом грудном сегменте у нимф парных зачатков, причем при участии тех же самых генов, которые участвуют и в развитии крыльев, — тоже парных образований, располагающихся на втором и третьем сегментах груди насекомых. Дальнейшее же развитие этих зачатков происходит уже по специфической программе, создавая те или иные формы, свойственные конкретному виду насекомого.

Для эволюционных биологов горбатки предоставляют хороший пример случая появления новообразования, которое оказывается чрезвычайно пластичным с эволюционной точки зрения и принимает множество разнообразных форм по мере диверсификации группы. Стимулами для этой диверсификации форм и видов служат, во-первых, процессы адаптации к новым кормовым растениям, а во-вторых, процессы, ассоциированные с половым отбором. Свидетельством того, что такой отбор у горбаток действительно имеет место, служат некоторые виды, демонстрирующие половой диморфизм в морфологии переднеспинки (например, Umbonia crassicornis).

 

Самец (слева), самка и нимфа (крайняя справа) горбатки Umbonia crassicornis. В морфологии этого вида наблюдается половой диморфизм. Фото с сайта pinterest.com

Горбатки, как и другие представители полужесткокрылых, часто демонстрируют социальность. Материнские особи после откладки яиц не улетают прочь, а остаются со своим потомством, охраняя сначала кладку, а затем подрастающих нимф от хищников и откладывающих яйца в тела других насекомых наездников, а также участвуя в их вскармливании. Часто самки стараются отложить яйца около кладок других самок — для более эффективной защиты потомства. Горбатки защищаются от непрошеных гостей активно: брыкаются ногами, вращаются вокруг собственной оси и встряхивают крылышками. Нимфы тоже могут совершать встряхивания крылышками, обороняясь и одновременно передавая друг другу сигнал тревоги. Вибрации, производимые при помощи быстрых ритмичных движений крылышек и брюшка, проходят по стеблю растения и воспринимаются чувствительными лапками насекомых, даже располагающихся на расстоянии несколько десятков сантиметров, что позволяет им заранее подготовиться к возможной атаке хищника. Сигналы тревоги, кроме того, передаются и по воздуху при помощи летучих химических соединений — феромонов.

Вместе с тем, те же виды сигналов — вибрации и феромоны — используются и для ухаживания. У каждого вида горбаток самцы, садясь на ветви неподалеку от самок, привлекающих их своими феромонами, исполняют особенную вибро-песню, соблюдая правильный ритм, длительность и частоту. На сайте treehoppers.insectmuseum.org можно послушать песни самцов разных видов горбаток. Самка прислушивается, и, если ей нравится песня какого-то из самцов, она начинает петь с ним в унисон — для самца это знак, что она готова принять именно его. Чем активнее самка отвечает, тем больше у самца шансов на благожелательный прием. Частотные характеристики песни каждого вида в ходе эволюции подгоняются под механические свойства растения-хозяина.

Горбатки-«подковы» (Spongophorus ballista) перед спариванием совершают танец, особое изящество которому придает форма их тела в виде тонкой дуги. Фотографу посчастливилось оказаться в нужное время в нужном месте. Фото с сайта projectnoah.org

Любопытно, что на предпочтения самок может влиять и среда: предпочитаемые частоты зависят отчасти от того, какие звуки слышат молодые особи, прежде чем достигнут половозрелости. В то же время оказалось, что и самцы, слушая, как отвечает им самка, могут несколько изменять частотные характеристики своей песни, стараясь добиться наилучшего результата. Это один из примеров пластичности поведения, которую могут демонстрировать не только высокоинтеллектуальные животные, но и «такие простые» мелкие насекомые.

Колония горбаток Spongophorus sp. со взрослыми особями и нимфами. Самки горбаток за свою жизнь спариваются единственный раз с единственным самцом, после чего делают в течение благоприятного сезона несколько кладок. Вот почему в колониях можно видеть нимф разных возрастов. Срок жизни взрослой самки всего несколько месяцев — этого как раз достаточно, чтобы дети «стали на ноги», или, вернее, «на крыло», и разлетелись на новые веточки или деревья. Горбатки обычно не улетают дальше чем на несколько метров от родного гнезда. Впрочем, кажется удивительным, что они вообще могут летать — с такими-то украшениями за спиной! Фото с сайта oganiok.livejournal.com

Наконец, еще одна занятная деталь: многим видам горбаток свойственны симбиотические отношения с муравьями. Так же, как и привычные нам тли, эти насекомые могут производить сахаристые выделения, которые нравятся муравьям, и муравьи готовы за эту подкормку выполнять функцию охранников для горбаток. Муравьи научились распознавать сигналы тревоги, которые производят горбатки при нападении врагов, и являются на поле брани по мере необходимости. Интересно также, что Cyphonia clavata, показанная на третьей фотографии, использует воинственность муравьев в целях самозащиты необычным образом. Ее «горб» очень похож на муравья, причем «задом наперед»: когда горбатка идет вперед, импровизированный муравей как бы пятится, показывая свой агрессивный настрой. Хищнику остается только держаться подальше.

Фото © Andreas Kay с сайта flickr.com.

Татьяна Романовская

Источник: elementy.ru