C. 20 сентября 18 куколок были помещены в жестяную коробку прямо на поверхность льда, температура в помещении составляла 3°-4° R. Некоторые были помещены в коробку в течение трех часов после трансформации, до того как они затвердели; другие — в течение шести часов, а третьи — в течение девяти часов. Их всех оставили на льду на семь дней, что является самым длинным летним периодом куколки. После извлечения они все выглядели мертвыми, оставаясь мягкими, а когда затвердели, их поверхность оказалась сморщенной. После доставки в Коалберг они не проявляли признаков жизни до 21 октября, когда погода стала жаркой (24°-25° R.), и через два дня вышло 15 бабочек, «каждая — Marcia, ни одной сомнительной формы среди них у обоих полов». Из этих бабочек 10 были самцами и 5 самками; из первых 5 были вар. C, 4 вар. D и 1 вар. B, а из последних 1 была вар. C и 4 вар. D. Остальные 3 куколки погибли. Все бабочки этого выводка были миниатюрными, истощенными холодом, но те, что были на льду, были заметно меньше остальных. Все экземпляры вар. B имели более интенсивную окраску нижней поверхности, чем когда-либо видел мистер Эдвардс в природе, и единственный самец был окрашен так же глубоко, как самки, что также никогда не встречается в природе.
Затем мистер Эдвардс переходит к сравнению поведения выводков из Коалберга с выводками того же вида в Катскилле:
Эксп. 5. — По прибытии в Катскилл 18 июня было замечено несколько летающих самцов Marcia вар. D, но ни одной самки. Это было ровно на месяц позже, чем первые самцы были замечены в Коалберге. Первая самка была поймана 26 июня, другая — 27 июня, а третья — 28-го, все Marcia, вар. C. Таким образом, первая самка появилась на тридцать восемь дней позже, чем первая в Коалберге. Больше самок замечено не было, как и Tharos. Три пойманных экземпляра были помещены на Aster, где двое немедленно отложили яйца, которые были отправлены в Коалберг, где они вылупились 3 июля. Первая куколка образовалась 20-го числа, бабочка вышла 29-го, так что периоды составили: яйцо — шесть, личинка — семнадцать, куколка — девять дней. Пять процентов личинок впали в летаргию после второй линьки. Это было, следовательно, второе поколение бабочки от первой кладки яиц. Все вышедшие бабочки были Tharos, темные участки крыльев были интенсивно черными по сравнению с экземплярами из Коалберга, существовали и другие цветовые различия, но общие особенности формы Tharos сохранялись. Это второе поколение отставало ровно на месяц от второго в Коалберге, и поскольку в 1875 году яйца были получены мистером Мидом 27 июля и в последующие дни, личинки из которых все впали в спячку, это была бы вторая кладка яиц, а получившиеся бабочки — первое поколение следующего сезона.
Таким образом, в Катскилле этот вид является дигонетичным: первое поколение — Marcia (зимняя форма), а второе — летняя форма. Определенная часть личинок первого поколения впадает в спячку, и, по-видимому, все личинки второго поколения.
Обсуждение результатов. — В Коалберге у этой бабочки четыре поколения, первое — Marcia, второе и третье — Tharos. Ни одна из личинок от них не впадала в спячку. Четвертое поколение в исключительных условиях, описанных выше (Эксп. 4), дало некоторое количество Tharos и больше Marcia в тот же сезон, при этом большая часть личинок также впала в спячку. Если бы личинки этого выводка содержались в Коалберге, где температура оставалась высокой в течение нескольких недель после того, как они вышли из яйца, получившиеся бабочки были бы все Tharos, а личинки из их яиц впали бы в спячку.
Высота Катскилла, где находился мистер Эдвардс, составляет от 1650 до 2000 футов над уровнем моря, а высота Коалберга — 600 футов. Перенос личинок из Катскилла в Виргинию (около 48° с.ш.) и наоборот, помимо разницы в высоте, не оказал заметного влияния на бабочек различных выводков, за исключением последнего, в котором климатическое изменение оказало прямое влияние на часть из них как в отношении формы, так и размера. Стадии июньского выводка из Катскилла могли быть в небольшой степени ускорены переносом в Виргинию, но бабочки сохранили свои особенности окраски. (См. Эксп. 5.) Так же сохранилась и привычка к летаргии. Майский выводок, напротив, перевезенный из Виргинии в Катскилл, не претерпел замедления развития. (См. Эксп. 2.) Можно было ожидать, что все личинки этого последнего выводка, перевезенные в горы, впадут в летаргию, но большинство из них сопротивлялось этой смене привычек. Из всех этих фактов можно сделать вывод, «что требуется время, чтобы акклиматизировать чужака, и что привычки и наклонности, даже у бабочки, не могут быть изменены внезапно».
Было показано, что Tharos является дигонетичным в Катскилле и полигонетичным в Западной Виргинии, поэтому на большой высоте или в высоких широтах можно ожидать, что вид будет моногонетичным и, вероятно, ограниченным зимней формой Marcia. Эти условия выполняются на острове Антикости и на противоположном побережье Лабрадора (около 50° с.ш.), где летняя температура этих районов примерно одинакова. Мистер Эдвардс утверждает, со слов мистера Купера, который собирал коллекции на острове, что Tharos является там редким видом, но имеет широкое распространение. Ни одного экземпляра не было замечено позже 29 июля, после чего погода стала холодной, и бабочек любого вида было видно очень мало. Вероятно, ни одна из бабочек Антикости или Лабрадора не дает второго выводка. Все исследованные экземпляры из этих районов принадлежали к зимней форме.
В объяснение данного случая доктор Вейсман писал мистеру Эдвардсу: — «Marcia — это старая первичная форма вида, в ледниковый период — единственная. Tharos — вторичная форма, возникшая в ходе многих поколений под постепенно действующим влиянием летнего тепла. В ваших экспериментах холод заставил летнее поколение вернуться к первичной форме. Реверсия, которая произошла, была полной у самок, но не у всех самцов. Это доказывает, как мне кажется, что самцы сильнее изменяются или подвергаются влиянию летнего тепла, чем самки. Вторичная форма имеет более сильную конституцию у самцов, чем у самок. Как только я прочитал ваше письмо, мне пришло в голову, не появятся ли весной самцы, которые не были бы чистыми Marcia, а были бы летней формы или близко напоминали ее; и когда я дошел до конца письма, я обнаружил, что вы особо упомянули, что так оно и есть! И мне вспомнилось, что то же самое наблюдается у A. Levana, хотя и в менее выраженной степени. Если бы мы подвергли летний выводок Levana воздействию льда, гораздо больше самок, чем самцов, вернулось бы к зимней форме. Этот пол более консервативен, чем мужской — медленнее меняется».
Об экстремальной изменчивости P. Tharos упоминал еще более века назад Друри, который заявлял: — «Короче говоря, природа создает такое разнообразие этого вида, что трудно установить границы или знать все, что к нему относится». Из различных названных разновидностей, по словам мистера Эдвардса, «A, по-видимому, является ответвлением B в направлении, наиболее удаленном от летней формы, точно так же, как у Papilio Ajax разновидность Walshii находится на дальней стороне от Telamonides, вдали от летней формы Marcellus». Вар. C ведет от B через D прямо к летней форме, в то время как A более непохожа на эту последнюю разновидность, чем несколько отдельных видов рода, и никто не заподозрил бы тесную связь, если бы не промежуточные формы. Вар. B считается наиболее близкой к примитивному типу по следующим причинам: — Во-первых, это самая распространенная форма, преобладающая над всеми другими разновидностями в Западной Виргинии, и, кроме того, постоянно появляется у бабочек из куколок, подвергнутых охлаждению. Ее отличительная особенность окраски встречается у родственного вида P. Phaon (штаты побережья Мексиканского залива) и P. Vesta (Техас), оба из которых сезонно диморфны, и оба, по-видимому, ограничены в своих зимних выводках формой, соответствующей B у Tharos. В своем летнем поколении оба этих вида близко напоминают летнюю форму Tharos, и примечательно, что эти два вида, которые являются единственными (за исключением сомнительного Batesii), близкородственными Tharos, должны быть единственными сезонно диморфными из большого числа видов в этом роде.
Мистер Эдвардс так объясняет рассматриваемый случай: — «Когда Phaon, Vesta и Tharos были еще только разновидностями одного вида, единственной окраской была та, что сейчас общая для всех трех. По мере того как они постепенно становились постоянными, или, иными словами, по мере того как эти разновидности становились видами, Tharos давал начало нескольким подразновидностям, некоторые из которых со временем стали четко выраженными, в то время как два других, Phaon и Vesta, оставались постоянными. По мере того как климат становился мягче, а лето — длиннее, каждый вид приобретал летнее поколение; и в них сходство кровного родства все еще проявляется. Поскольку зимние поколения каждого вида были очень похожи, то и летние поколения, происходящие от них, были очень похожи. И если мы будем считать метрополию вида Tharos, или, возможно, его родительского вида, в то время, когда он имел только одно ежегодное поколение, где-то между 37° и 40° на атлантическом склоне, в пределах которых сейчас находятся все разновидности и подразновидности как зимних, так и летних форм Tharos в поразительном изобилии, мы можем понять, как возможно, по мере отступления ледникового холода, что только часть разновидностей зимней формы могла распространиться на север, и лишь одна из них в конце концов достигла субореальных регионов и удерживает позиции по сей день как единственный представитель вида. И в очень ранний период первичная форма, вместе с Phaon и Vesta, проложила путь на юг, где все три встречаются сейчас».
Эксперименты с Grapta Interrogationis. [Communicated by Mr. W. H. EDWARDS, November 15th, 1879.]
Эксперименты с этим видом проводились в июне 1879 года на куколках из яиц, отложенных летней формой Umbrosa второго выводка года, полученных путем помещения самки в мешочек на стебле хмеля. По мере образования куколок, с интервалом от шести до двадцати четырех часов после окукливания (к этому времени все более старые уже полностью затвердели), их помещали в ледник. Проводя этот эксперимент, мистер Эдвардс преследовал три цели. 1-я. Увидеть, является ли существенным, чтобы воздействие происходило сразу после окукливания, чтобы вызвать какие-либо изменения. 2-я. Увидеть, какой короткий период будет достаточен для того, чтобы вызвать какие-либо изменения. 3-я. Вызовет ли воздействие на летние куколки изменение формы получившейся бабочки. Поскольку разведение из яиц Umbrosa в июне в предыдущем году дало как Umbrosa (11), так и Fabricii (6), можно было ожидать, что бабочки из полученных яиц, если их оставить в естественных условиях, будут обеих форм. Поскольку последний, или четвертый выводок года до настоящего времени оказывался Fabricii, а первый весенний выводок, выращенный из яиц Fabricii (отложенных в неволе), оказывался полностью Umbrosa, последняя, вероятно, является летней, а Fabricii — зимней формой. Два промежуточных выводка, т.е. 2-й и 3-й, дали обе формы. Этот вид зимует в стадии имаго.
После того как куколки пробыли в леднике четырнадцать дней, их всех извлекли, кроме 5, которые оставили еще на шесть дней. К концу четырнадцати дней несколько особей погибли. Температура большую часть времени составляла 1°-2° R.; но на несколько часов каждый день поднималась по мере таяния льда и составляла 3°-6° R.
Из партии четырнадцатидневной выдержки было получено 7 бабочек, 3 самца и 4 самки. Из партии двадцатидневной выдержки — 4 самца и 1 самка; все — Umbrosa. Все они изменились в одной поразительной детали. У нормальной Umbrosa обоих полов передние крылья имеют на верхней стороне на костальном крае, непосредственно внутри заднего краевого бордюра, отделенное от него значительным рыжеватым пространством, темное пятно, которое заканчивается немного ниже дискоидальной жилки; внутри того же бордюра у внутреннего угла находится другое темное пятно, лежащее на субмедиальном межжилковом пространстве. Между этими двумя пятнами, поперек всех медиальных межжилковых пространств, основной цвет рыжеватый, очень слабо затуманенный темным.
У всех 4 самок, подвергавшихся воздействию холода в течение четырнадцати дней, появилась широкая черная полоса, пересекающая все крыло, сплошная, равномерного оттенка, покрывающая два пятна и почти сливающаяся от края до края с краевым бордюром, лишь полоска неясного рыжеватого цвета отделяет их друг от друга. В случае самок из куколок, подвергавшихся воздействию в течение двадцати дней, полоса присутствовала, но, будучи широкой и покрывая пространство между пятнами, она была не такой темной, как у других самок, и включала у бордюра серию неясных рыжеватых лунок. Это в точности как у многих нормальных самок, и эта бабочка была по существу неизменной.
У всех самцов пятна были расплывчатыми, то, что на вершине, почти сливалось с бордюром. У 3 особей из куколок, подвергавшихся воздействию четырнадцати дней, эти пятна были соединены узкой темной полосой (очень отличающейся от широкой полосы самок), занимающей то же положение, что и затуманенность нормального самца, но почерневшей и несколько расплывчатой. У 4 экземпляров из двадцатидневных куколок эта соединительная полоса была едва ли такой же глубоко окрашенной и сплошной, как у остальных 3. Помимо этого изменения на подкраевой области, в результате которого создается полоса там, где естественно были бы только два пятна, и легкого затуманивания промежуточных рыжеватых поверхностей, никакой разницы на верхней поверхности между этими экземплярами обоих полов и длинной серией природных особей, помещенных рядом с ними, не было заметно.
На нижней стороне все самцы были одного типа, цвета были очень интенсивными. Красного цвета, как темного, так и бледного, по всей поверхности было значительно больше, чем в серии природных экземпляров, в которых преобладают оттенки коричневого и голубоватый оттенок. Никаких изменений у самок на нижней стороне не наблюдалось.
По-видимому, четырнадцать дней были столь же эффективны для вызова изменений, как и более длительный период. Фактически, наиболее решительные изменения были обнаружены у самок, подвергавшихся воздействию в течение более короткого периода. Также оказывается, что у этого вида холод вызывает изменения, если применяется после того, как куколка затвердела. Те же эксперименты были предприняты в 1878 году с куколками Grapta Comma. Их помещали на лед через время от десяти минут до шести часов после формирования и подвергали воздействию температуры около 0°-1° R в течение восемнадцати-двадцати дней, но каждая куколка погибла. Куколки Papilio Ajax в той же коробке, частично подвергшиеся воздействию очень скоро после окукливания, не пострадали. Именно по этой причине ни одна из куколок Interrogationis не была помещена в коробку до истечения шести часов.
Далее оказывается, что холод может изменять рисунок только на одной части крыла, и в случаях, когда он изменяет темные или тусклые отметины, он меланизирует их; или он может углубить цвета нижней поверхности (как у самок в настоящем эксперименте). Самки в вышеупомянутом эксперименте, по-видимому, были наиболее восприимчивы к холоду, так как в них были произведены наиболее решительные изменения.
Получившиеся бабочки были все одной формы, хотя можно было ожидать появления обеих в естественных условиях.
Замечания доктора Вейсмана по поводу вышеизложенных экспериментов. — Автор настоящей работы по моей просьбе любезно предоставил следующие замечания по поводу экспериментов мистера Эдвардса с G. Interrogationis: —
Интересные эксперименты мистера Эдвардса здесь в основном приведены потому, что они показывают, как много важных вопросов в связи с сезонным диморфизмом еще предстоит решить. Настоящие эксперименты не предлагают прямого, но, самое большее, лишь косвенное доказательство истинности моей теории, поскольку они показывают, что объяснение, противоположное моему, также в данном случае недопустимо. Таким образом, мы имеем здесь, как и у Papilio Ajax, два из четырех ежегодных поколений смешанными, т.е. состоящими из летних и зимних форм, и вывод неизбежен, что эти формы не были произведены постепенным действием тепла или холода. Когда из куколок одного и того же поколения, которые развиваются в точно одинаковых внешних условиях, получаются обе формы бабочки, причина их разнообразия не может лежать в этих условиях. Она должна скорее зависеть от причин, присущих самому организму, т.е. от унаследованных дублирующих тенденций, которые встречаются в одном и том же поколении и в некоторой степени соперничают друг с другом за первенство. Две формы должны были иметь свое происхождение в более ранних поколениях, и нет ничего против того взгляда, что они возникли через постепенное увеличение влияния температуры.
В другом смысле, однако, можно было бы усмотреть в фактах, обнаруженных Эдвардсом, возражение против моей теории.
Под действием холода была получена форма Umbrosa, которая летает в июне. Теперь мы были бы склонны рассматривать вар. Umbrosa как летнюю форму, а вар. Fabricii, которая выходит осенью, зимует в стадии имаго и откладывает яйца весной, как зимнюю форму. Было бы тогда непонятно, почему вар. Umbrosa (т.е. летняя форма) должна производиться холодом.
Но вполне возможно, что вар. Umbrosa, как и вар. Fabricii, является зимней формой. Мы не должны забывать, что у этого вида ни одно из четырех ежегодных поколений не подвергается воздействию зимнего холода в стадии куколки. Когда, следовательно, мы имеем в таких случаях сезонный диморфизм, которому полная достоверность может быть придана только постоянными наблюдениями за этой бабочкой, которая не очень часто встречается в Виргинии, это должно зависеть от того факта, что вид ранее зимовал в стадии куколки. Возникает вопрос: какое из существующих поколений было ранее зимующим — первое или последнее?
Любое из них могло делать это a priori, в зависимости от того, было ли лето раньше короче или длиннее, чем сейчас для этого вида. Если имело место первое, то вар. Fabricii является более старой зимней формой; если имело место второе, то вар. Umbrosa является исходной зимней формой, что сейчас будет более подробно обосновано.