III. Биологическое значение рисунка в целом.
Описав теперь развитие рисунка личинок, насколько это возможно на основе их внешних проявлений, и проследив отсюда лежащий в их основе закон развития, я могу теперь перейти к главной проблеме — попытке обнаружить те более глубокие побудительные причины, которые породили рисунок в целом.
Здесь возникают те же две возможности, что и в отношении органической жизни в целом: либо удивительно сложные и кажущиеся непостижимыми признаки, которым мы даем название рисунков, обязаны своим происхождением прямому и косвенному постепенному действию изменяющихся условий жизни, либо они возникают из причин, полностью врожденных самому организму, т. е. из филогенетической жизненной силы. Я уже указал во Введении, почему рисунки гусениц кажутся мне такими особенно благоприятными признаками для решения этого вопроса, или, точнее, почему эти признаки, более чем любые другие, кажутся мне делающими такое решение более легко возможным; повторение здесь поэтому излишне.
Все настоящее исследование не было спланировано, когда я присоединился к тем, кто с самого начала признавал всемогущество естественного отбора как статью веры или научную аксиому. Вопрос, который может быть решен только индуктивным методом, никак не может считаться урегулированным, равно как и дальнейшие доказательства не могут считаться ненужными, потому что первые доказательства благоприятствуют принципу. Признание таинственно действующей филогенетической силы кажется весьма неудовлетворительным для тех, кто стремится к знаниям; существование этой силы, однако, не следует считать опровергнутым, потому что сотни признаков могут быть отнесены к действию естественного отбора, а многие другие — к действию прямого влияния условий жизни. Если развитие органического мира должно рассматриваться как абсолютно зависимое от влияния окружающей среды, мы должны были бы не только быть в состоянии здесь и там выбирать по своему усмотрению признаки, которые казались наиболее доступными для прояснения этого момента, но в первую очередь становится необходимым попытаться полностью отнести все признаки, принадлежащие к любой конкретной группе явлений, какой бы малой эта группа ни была, к известным трансформирующим факторам. Мы должны были бы тогда увидеть, возможно ли это, или остались бы остаточные явления, не объяснимые известными принципами и вынуждающие нас признать существование врожденной силы развития в организме. В любом случае от «филогенетической жизненной силы» можно избавиться только путем процесса исключения — доказав, что все признаки, обычно встречающиеся во всей рассматриваемой группе явлений, должны быть приписаны другим причинам, и что, следовательно, ничего не остается для действия предполагаемой филогенетической жизненной силы, которая таким образом была бы опровергнута, поскольку мы не можем предполагать наличие силы, если последняя не оказывает никакого действия вообще.
Я предприму здесь такое исследование группы явлений, демонстрируемых рисунками личинок, с особым вниманием к таковым у Sphingidæ. Альтернативы, по которым мы должны принять решение, следующие: являются ли рисунки гусениц чисто морфологическими признаками, порожденными исключительно внутренними причинами? или же они просто являются ответом организма на внешние влияния?
Решение этих вопросов будет достигнуто путем попытки отнести все имеющиеся рисунки к одному из известных трансформирующих факторов, и успех или неудача этой попытки даст требуемое решение. Первый вопрос, который должен быть атакован, очевидно, таков: являются ли рисунки бражников на самом деле, как они кажутся на первый взгляд, чисто морфологическими признаками. Если можно показать, что все эти рисунки изначально имели биологическую ценность, их необходимо приписать действию естественного отбора.
Если бы я здесь сразу перешел к установлению биологической ценности рисунков личинок — и особенно таковых у Sphingidæ — чтобы таким образом прийти к заключению об их зависимости от естественного отбора, было бы невозможно избежать рассмотрения общей окраски гусениц, поскольку рисунок часто состоит только из локального усиления цвета и не может быть понят без прихода к этому пониманию. Действие рисунков также часто кажется противоположным действию окраски, делая гусеницу снова заметной; так что эти два фактора необходимо рассматривать вместе. Поэтому я начну исследование с цвета в целом, а затем перейду к рассмотрению рисунка.
IV. Биологическое значение цвета.
Общая распространенность защитной окраски среди гусениц уже так часто рассматривалась, что в мои намерения здесь не входит напоминание о конкретных примерах. Однако, чтобы судить о влиянии рисунка, будет полезно помнить, что эти насекомые, будучи в целом беззащитными и, таким образом, нуждающимися в защите, приобрели самые разнообразные средства для обеспечения себя в некоторой мере от своих врагов.
Острые шипы, которые встречаются у гусениц многих бабочек (Vanessa, Melitæa, Argynnis), и волоски у гусениц многих мотыльков служат защитным целям. Среди других средств защиты — хотя и в ином смысле — у всех видов большого семейства Papilionidæ имеются ярко окрашенные (желтовато-красные) испускающие запах щупальца, скрытые возле головы и внезапно выдвигаемые для устрашения врагов; а также раздвоенный рог на хвосте у гусениц рода мотыльков Harpyia, щупальца которых могут быть внезапно выдвинуты подобным образом. Адаптивные цвета и формы в сочетании с определенными привычками, однако, гораздо более распространены, чем защитное оружие. Так, гусеницы Noctuæ, принадлежащие к роду Catocala и его союзникам, питаются только ночью на зеленых листьях различных лесных деревьев; днем они отдыхают в трещинах коры на стволе дерева, которые они напоминают настолько идеально цветом своей своеобразной глянцевой тускло-серой или коричневатой кожи, усеянной небольшими бугорками, что только острые глаза могут обнаружить их, даже когда мы знакомы с их привычками.
Поразительное сходство многих мотыльков со щепками дерева хорошо известно, и к этому добавляется привычка, которая помогает их маскировке, а именно оставаться жесткими и неподвижными при приближении опасности, точно так же, как щепка, выступающая из ветки. Среди мотыльков, подпадающих под эту категорию, можно упомянуть Cucullia Verbasci и особенно таковых из рода Xylina, которые в состоянии покоя близко напоминают сломанную щепку дерева по цвету и рисунку своих передних крыльев, а при прикосновении имеют привычку поджимать ноги и падать, не раскрывая крыльев, как будто мертвые.
То, что простая адаптивная окраска широко распространена среди гусениц, показывает большое количество зеленых видов. Можно справедливо сказать, что все гусеницы, не обладающие другими средствами защиты или обороны, адаптивно окрашены. Эти факты теперь хорошо известны; так же как и объяснение разнообразных и ярких цветов многих гусениц, данное Уоллесом. Однако есть новизна в доказательстве, содержащемся в предыдущих описаниях развития личинок, относительно того, каким образом ди- и полиморфизм гусениц может быть объяснен на основе внешних явлений, которые они представляют, причем эти явления хорошо приспособлены для показа большого значения защитной окраски для личинок. Мы имеем здесь двойную адаптацию, хотя и не совсем того характера, который я ранее допускал на гипотетических основаниях. Во-первых, из истории развития вытекает вывод, что все личинки бражников, которые во взрослом состоянии являются ди- или полиморфными, в молодом возрасте одноцветны. Так, гусеницы Chærocampa Elpenor все остаются зелеными до четвертой стадии, когда они в большинстве своем становятся светло- или темно-коричневыми и лишь очень редко сохраняют свой зеленый цвет. Chærocampa Porcellus ведет себя точно таким же образом; как и Pterogon Œnotheræ, который обитает в тех же местах и встречается на том же кормовом растении, но не очень близко связан с Chærocampa. У этого вида (P. Œnotheræ) коричневая форма во взрослом состоянии встречается чаще, чем зеленая, причем обе разновидности демонстрируют сложный рисунок. Молодые личинки обладают только светло-зеленым цветом и чисто белой подспинной линией в качестве единственного рисунка; они настолько хорошо приспособлены к листьям своих кормовых растений, Epilobium Hirsutum и E. Rosmarinifolium, что их можно обнаружить только с большим трудом. После третьей линьки они становятся коричневыми и их легко увидеть, когда они отдыхают на своем кормовом растении.
Теперь у всех известных гусениц коричневые цвета являются адаптивными, иногда вызывая сходство с почвой, а в других случаях — с мертвыми листьями или ветвями. Как только, следовательно, гусеницы достигают значительного размера, они остаются скрытыми днем. Истинность этого наблюдения не только следует из различных энтомологических заметок, но я часто убеждался в его точности. Я хорошо помню с самых ранних времен, что C. Elpenor, особенно когда личинка взрослая, всегда отдыхает днем среди мертвых ветвей и листьев своего кустарникоподобного кормового растения, Epilobium Hirsutum; и даже когда этот вид живет на низкорослом Epilobium Parviflorum, он скрывается днем на земле, среди спутанных листьев и ветвей. Я наблюдал, что Sphinx Convolvuli имеет точно такую же привычку, по какой причине его трудно получить даже в тех местах, где он встречается очень часто.
В окрестностях Базеля я однажды нашел в полдень коричневую гусеницу Pterogon Œnotheræ на изолированной мертвой ветке Epilobium Rosmarinifolium, и мне сообщил господин Риггенбах-Шелин — коллекционер с большим опытом, который сопровождал меня, — что эти гусеницы всегда отдыхают (днем) на засохших растениях, как только они становятся коричневыми, но до этого изменения их можно найти только на зеленых растениях.
Таким образом, нельзя сомневаться в том, что изменение цвета связано с изменением привычек жизни, и возникает вопрос, какое из них было первичным изменением.
Если взгляд, здесь принятый, что более поздняя коричневая окраска является адаптивной, верен, то вид должен был сначала приобрести привычку скрываться днем на земле и среди мертвой травы, прежде чем первоначальный зеленый цвет мог быть изменен на коричневый естественным отбором. Это должно представлять собой фактическое положение дел.
Близкородственные виды, которые в зрелом возрасте не являются диморфными, а темно окрашены у всех особей, особенно подходят для того, чтобы пролить некоторый свет на этот момент. Например, гусеница Deilephila Vespertilio, которая подпадает под это определение, светло-зеленая в молодости и отдыхает как днем, так и ночью на листьях растения, на котором она питается. Как только она приобретает свой темный цвет — после третьей линьки — она меняет свои привычки, скрываясь днем на земле и питаясь только ночью. По этой причине коллекционеры предпочитают искать ее вечером или с фонарем ночью.
Наиболее поучительным случаем, однако, является случай Deilephila Hippophaës, у которой изменение цвета не связано с возрастом, гусеница на протяжении всей своей жизни остается серовато-зеленой, что точно соответствует цвету листьев ее кормового растения, Hippophae Rhamnoides. Тем не менее этот вид также обладает привычкой питаться только ночью, как только он достигает значительного размера, скрываясь днем у корня своего кормового растения. Коллекционеры прямо заявляют, что эту личинку едва ли можно найти днем, и рекомендуют искать ее ночью с фонарем.
Из вышеизложенных фактов и соображений можно справедливо заключить, что привычка скрываться днем, присущая этим и другим родственным гусеницам, была приобретена, когда они напоминали по цвету листья, и что адаптация к цвету почвы или мертвой листвы и засохших ветвей последовала как вторичное следствие.
Но почему эти гусеницы приобрели такую привычку, если они кажутся идеально защищенными своим сходством по цвету с зелеными листьями? Ответ на этот вопрос легко дать, если мы рассмотрим, у каких видов эта привычка обычно встречается.
Преобладает ли эта привычка только среди видов одного рода Deilephila и у всех видов этого рода? Это отнюдь не так, поскольку, с одной стороны, многие виды Deilephila, такие как D. Euphorbiæ, Galii, Nicæa и Dahlii, не обладают этой привычкой, а с другой стороны, она встречается у видов других родов, таких как Macroglossa Stellatarum, Sphinx Convolvuli и Acherontia Atropos.
Рассматриваемая привычка должна, следовательно, быть результатом определенных внешних условий жизни, общих для всех тех видов, которые отдыхают днем. Образ жизни, общий для них всех, заключается в том, что они живут не на деревьях с крупными листьями или густой листвой, а на низких растениях или мелколистных кустарниках, таких как облепиха. Я полагаю, что не ошибаюсь, когда приписываю привычку, присущую взрослым личинкам, скрываться днем, тому факту, что зеленый цвет является защитным только до тех пор, пока они малы — или, точнее говоря, пока их размер значительно не превышает размер листа или веточки их кормового растения. Когда они становятся значительно крупнее, они должны становиться заметными, несмотря на свою адаптивную окраску, так что для них было бы выгодно скрываться днем и питаться только ночью. Эту привычку они приобрели и продолжают соблюдать, даже когда вторичная адаптация к цвету почвы и т. д. не была достигнута. Мы узнаем это из D. Hippophaës, которая остается зеленой на протяжении всего своего личиночного существования; и не в меньшей степени из зеленых форм взрослых личинок Sphinx Convolvuli, Chærocampa Elpenor и Porcellus, все из которых скрываются днем таким же образом, как и их коричневые союзники.
Можно возразить, что существуют личинки бражников — примеры которых я сам привел, — которые живут на низких мелколистных растениях и которые тем не менее не скрываются днем. Это случай с питающейся молочаем D. Euphorbiæ, столь распространенной во многих частях Германии. Эту гусеницу, однако, необходимо отнести к тем, которые из-за своей несъедобности или по другим причинам, которые будут рассмотрены позже, отвергаются птицами и другими более крупными врагами и которые, как показал Уоллес, получают преимущество от того, что окрашены как можно ярче. Я вернусь к этой теме позже, когда буду рассматривать биологическое значение специальных рисунков.
С другой стороны, вполне можно допустить, что у гусениц, живущих на деревьях или кустарниках с густой листвой, в силу условий их жизни не выработалась привычка отдыхать днем и спускаться с дерева для маскировки. Такие личинки достаточно защищены своей зеленой окраской среди крупных и многочисленных листьев; и впоследствии у меня будет повод показать, что их рисунок усиливает это защитное сходство.
Таким образом, ди- или полиморфизм личинок бражников (Sphingidae) зависит не от одновременной двойной адаптации, а от замены старой защитной окраски новой, более совершенной, и, следовательно, от последовательной двойной адаптации. Взрослые гусеницы C. Elpenor бывают то коричневыми, то зелеными не потому, что одни особи приспособились к листьям, а другие — к почве, а потому, что древняя унаследованная зеленая окраска еще не была полностью вытеснена недавно приобретенной коричневой, и некоторые особи все еще сохраняют старый зеленый цвет.
Когда в другом месте я ранее утверждал, «что вид может приспосабливаться тем или иным образом к данным условиям жизни и что ни в коем случае нельзя допускать существование только одной наилучшим образом приспособленной формы для каждого вида», это утверждение теоретически верно в общем смысле, но не в применении к данному классу случаев. Сравнение между собой тех гусениц, которые отдыхают днем, отчетливо показывает, что все они обладают тенденцией к утрате зеленого цвета и приобретению тусклой окраски, но этот процесс замещения у одних видов продвинулся дальше, чем у других. Будет не без интереса проследить этот процесс на некоторых частных примерах, поскольку так мы сможем получить представление о процессах, посредством которых возник полиморфизм, а также о связи между этим явлением и простой изменчивостью.
У D. Hippophaës этот процесс либо еще не начался, либо находится в зачаточном состоянии. Если можно доверять утверждениям авторов, то наряду с обычной зеленой формой редко встречается серебристо-серая разновидность, которую можно рассматривать как начало процесса замещения окраски. Среди тридцати пяти живых экземпляров этого редкого вида, которые мне удалось добыть, серая форма не встретилась, не находил я ее и в коллекциях.
У Macroglossa stellatarum мы видим процесс трансформации в полном разгаре. Значительное число особей (около тридцати пяти процентов) все еще зеленые; число темноокрашенных особей достигает сорока шести процентов, они, следовательно, преобладают; в то время как между двумя крайностями насчитывается около девятнадцати процентов переходных форм, демонстрирующих все возможные оттенки от светло-зеленого до темно-черно-коричневого или коричневато-фиолетового, и даже, у единичных особей, чисто фиолетового (см. рис. 3–12, табл. III). Относительно небольшое число промежуточных форм, в сочетании с тем фактом, что все 140 экземпляров, использованных в моем исследовании, были получены от одной самки, приводит к заключению, что эти формы обязаны своим существованием скрещиванию. Было бы излишним пытаться доказать этот последний вывод применительно к вышеупомянутому случаю, когда гусеница была в коричневую и зеленую полоску (рис. 9, табл. III).
Процесс трансформации, как уже упоминалось, продвигается таким образом, что промежуточные формы уменьшаются по отношению к темным особям. Это наблюдается у Sphinx convolvuli и почти в той же степени у Chærocampa elpenor; у обоих этих видов зеленые гусеницы являются наиболее редкими. Формы, действительно промежуточные по окраске между зеленой и коричневой, больше не встречаются, а наблюдаются, по-видимому, только различные оттенки светло- и темно-коричневого, переходящие в коричневато-черный.
Процесс сделал еще один шаг вперед у Chærocampa porcellus и Celerio, а также у Pterogon œnotheræ. У всех этих видов встречается зеленая форма, но так редко, что очень немногие коллекционеры ее видели. Таким образом, коричневая форма в этих случаях почти стала преобладающим типом, а единичные зеленые экземпляры, которые иногда появляются, могут рассматриваться как возвраты к более древней филогенетической стадии.