Я попытаюсь здесь провести такое исследование группы явлений, демонстрируемых рисунками личинок, с особым вниманием к таковым у Sphingidae. Альтернативы, по которым мы должны принять решение, следующие: являются ли рисунки гусениц чисто морфологическими признаками, произведенными полностью внутренними причинами? или же они являются просто ответом организма на внешние влияния?
Решение этих вопросов будет достигнуто путем попытки отнести все присутствующие 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, они должны быть приписаны действию естественного отбора.
Если бы я здесь сразу приступил к установлению биологической ценности рисунков личинок — и особенно таковых у Sphingidae — чтобы прийти таким образом 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, чтобы сделать себя в некоторой мере безопасными от своих врагов.
Острые шипы, которые встречаются у гусениц многих бабочек (Vanessa, Melitaea, Argynnis), и волоски у гусениц многих молей служат защитным целям. Среди других средств защиты — хотя и в ином смысле — у всех видов большого семейства Papilionidae 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 молей Harpyia, щупальца которых могут быть внезапно выдвинуты подобным же образом. Адаптивные цвета и формы в сочетании с определенными привычками, однако, гораздо более распространены, чем защитное оружие. Так, гусеницы совок (Noctuae), 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 так совершенно по цвету 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 молей со щепками дерева хорошо известно, и к этому добавляется привычка, которая помогает их маскировке, а именно: оставаться жесткими и неподвижными при приближении опасности, точно как щепка, выступающая из ветки. Среди молей, подпадающих под эту категорию, можно упомянуть Cucullia verbasci и, в частности, виды 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, которые не обладают другими средствами защиты или обороны, адаптивно окрашены. Эти факты теперь хорошо известны; так же как и объяснение разнообразных и поразительных цветов многих гусениц, данное Уоллесом. Однако есть новизна в доказательстве, содержащемся в вышеприведенных 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 представленную двойную адаптацию, хотя и не совсем того характера, который я ранее допускал на гипотетических основаниях. Во-первых, из истории развития следует вывод, что все личинки бражников, которые во взрослом состоянии являются ди- или полиморфными, являются одноцветными в молодом возрасте. Так, гусеницы Chaerocampa elpenor все остаются зелеными до четвертой стадии, когда они по большей части становятся светло- или темно-коричневыми и лишь очень редко сохраняют свой зеленый цвет. Chaerocampa porcellus ведет себя точно таким же образом; как и Pterogon oenotherae, который обитает в тех же местностях и встречается на том же кормовом растении, но не очень близко связан с Chaerocampa. У этого вида (P. oenotherae) коричневая форма также более распространена, чем зеленая, во взрослом состоянии, обе разновидности демонстрируют сложный рисунок. Молодые личинки обладают только светло-зеленым цветом и чисто белой субдорсальной 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 сам. 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 запутанных листьев и ветвей. Я наблюдал, что Sphinx convolvuli имеет точно такую же привычку, по причине чего его трудно получить даже в местностях, где он встречается очень часто.
В окрестностях Базеля я однажды нашел в полдень коричневую гусеницу Pterogon oenotherae на изолированной мертвой ветке Epilobium rosmarinifolium, и мне сообщил герр Риггенбах-Шехелин — 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 о том, какое из них было первичным изменением.
Если взгляд, здесь принятый, что более поздняя коричневая окраска является адаптивной, верен, вид должен был сначала приобрести привычку скрываться днем на земле и среди мертвой травы, прежде чем исходный зеленый цвет мог быть изменен на коричневый путем естественного отбора. Это должно представлять собой фактическое положение дел.
Близкородственные виды, которые в зрелом возрасте не являются диморфными, а темно окрашены у всех особей, особенно пригодны для пролития некоторого света на этот пункт. 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.
Самый поучительный случай, однако, — это Deilephila hippophaes, 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, прячась 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 вышеприведенных фактов и соображений можно справедливо заключить, что привычка прятаться 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, поскольку они кажутся идеально защищенными своим сходством по цвету с зелеными листьями? Ответ на этот вопрос легко дать, когда 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. euphorbiae, galii, nicaea 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 большими листьями или с 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 не значительно превышает размер листа или веточки их кормового растения. Когда они становятся значительно крупнее, они должны становиться заметными, несмотря на их адаптивный цвет, 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. hippophaes, которая остается зеленой на протяжении всего своего личиночного существования; и не менее из зеленых форм взрослых личинок Sphinx convolvuli, Chaerocampa 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 приводил, — которые живут на низких мелколистных растениях и которые, тем не менее, не прячутся днем. Это случай с молочайным D. euphorbiae, столь обычным во многих частях Германии. Эту гусеницу, однако, следует отнести к тем, которые из-за своей неприятности на вкус или по другим причинам, которые будут рассмотрены позже, отвергаются птицами и другими более крупными врагами и которые, как показал Уоллес, извлекают выгоду из того, что окрашены как можно ярче. Я вернусь к этой теме позже, когда буду рассматривать биологическое значение специальных рисунков.
С другой стороны, легко представить, что из условий жизни гусениц, живущих на деревьях или кустарниках с густой листвой, привычка отдыхать днем и спускаться с дерева для укрытия не была бы приобретена. Такие личинки достаточно защищены своим зеленым цветом среди больших и многочисленных листьев; и у меня будет случай показать впоследствии, что их рисунки усиливают это защитное сходство.
Ди- или полиморфизм личинок Sphingidae, следовательно, зависит не от одновременной двойной адаптации, а от замены старого защитного цвета новым и лучшим, и, следовательно, от последовательной двойной адаптации. Взрослые гусеницы C. elpenor не бывают иногда коричневыми, а иногда зелеными потому, что некоторые особи приспособились к листьям, а другие — к почве, а потому, что древнеунаследованный зеленый цвет еще не был полностью заменен вновь приобретенной коричневой окраской, причем некоторые особи все еще сохраняют старый зеленый цвет.
Когда в другом месте я ранее заявлял, «что вид может приспособиться тем или иным образом к данным условиям жизни и что ни в коем случае не может быть допущена только одна наилучшим образом приспособленная форма для каждого вида», это утверждение теоретически верно, говоря в общем, но не в своем применении к настоящему классу случаев. Сравнение друг с другом тех гусениц, которые отдыхают днем, отчетливо показывает, что все они обладают тенденцией оставлять зеленый цвет и принимать тусклый цвет, но что этот процесс замены продвинулся дальше у одних видов, чем у других. Будет небезынтересно проследить эту операцию в некоторых детальных случаях, поскольку мы можем таким образом получить представление о процессах, посредством которых возник полиморфизм, а также о связи между этим явлением и простой изменчивостью.
У D. hippophaes процесс либо еще не начался, либо находится еще в своих первых рудиментах. Если мы можем доверять заявлениям авторов, вместе с обычной зеленой формой встречается, редко, серебристо-серая разновидность, которую можно рассматривать как начало процесса замещения цвета. Среди тридцати пяти живых экземпляров этого редкого вида, которые мне удалось достать, серая форма не встречалась, не находил я ее и в коллекциях.
У Macroglossa stellatarum мы видим процесс трансформации в полном действии. Большое количество 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 есть около девятнадцати процентов переходных форм, показывающих все возможные оттенки между светло-зеленым и темно-черно-коричневым или коричневато-фиолетовым, и даже, у одиночных особей, чисто фиолетовым (см. рис. 3–12, табл. III). Относительно небольшое число промежуточных форм, взятое в связи с тем фактом, что все 140 экземпляров, использованных в моем исследовании, были получены от одной самки, ведет к заключению, что эти формы обязаны своим существованием скрещиванию. Было бы излишним пытаться доказать этот последний вывод в отношении вышеупомянутого случая, в котором гусеница была в полоску коричневого и зеленого цветов (рис. 9, табл. III).
Процесс трансформации, как уже упоминалось, продвигается таким образом, что промежуточные формы уменьшаются относительно темных особей. Это оказывается так в случае с Sphinx convolvuli и почти в той же степени с Chaerocampa elpenor, в обоих из которых зеленые гусеницы являются самыми редкими. Формы, действительно промежуточные по цвету между зеленым и коричневым, больше не встречаются, а по-видимому, только различные оттенки светло- и темно-коричневого, переходящие в коричневато-черный.
Процесс снова сделал дальнейший шаг вперед у Chaerocampa porcellus и Celerio, а также у Pterogon oenotherae. У всех этих видов зеленая форма встречается, но так редко, что очень немногие коллекционеры видели ее. Коричневая форма, следовательно, в этих случаях почти стала преобладающим типом, и одиночные зеленые экземпляры, которые иногда встречаются, могут рассматриваться как возвраты к более старой филетической стадии.
Deilephila livornica, по-видимому, достигла сходной стадии, однако гусеница этого вида была изучена настолько неполно, что трудно определить, даже приблизительно, относительную долю коричневых особей по сравнению с зелеными. Я видел лишь одну особь последней формы в коллекции д-ра Штаудингера (сравните рис. 62, табл. VII).
У Deilephila vespertilio, euphorbiae, dahlii, mauritanica, nicaea и galii зеленая форма полностью исчезла. Черновато-оливково-зеленую окраску, свойственную многим гусеницам двух последних видов, можно рассматривать как слабое сохранение светло-зеленого цвета, которым они обладали ранее и который оба вида демонстрируют в настоящее время на ранних стадиях развития.
Начиная с появления отдельных более темных особей, мы переходим, во-первых, к большей изменчивости окраски, а от нее, вследствие значительного уменьшения промежуточных форм, — к полиморфизму; полное истребление этих форм завершается диморфизмом. Весь процесс трансформации происходил следующим образом: поскольку новая окраска всегда преобладала над старой, последняя в конечном итоге была полностью вытеснена, и гусеницы, которые поначалу были просто изменчивыми, стали полиморфными, затем диморфными и, наконец, вернулись к мономорфизму.
Таким образом, мы видим, что процесс трансформации продолжается, и не может возникнуть никаких сомнений относительно его побудительных причин. Когда признак можно с уверенностью приписать адаптации, мы не можем объяснить его происхождение иначе, как действием естественного отбора. Если, как я полагаю, можно показать и было показано, что не только гусеницы в целом обладают адаптивной окраской, но и что эта окраска может изменяться в течение жизни одного и того же вида в соответствии с внешними условиями, мы, безусловно, должны составить очень высокое представление о силе, которую естественный отбор оказывает на эту группу живых форм.
V. Биологическое значение особых отметин.
Теперь возникают следующие вопросы: имеют ли отметины гусениц какое-либо биологическое значение, или же они в некоторой степени являются лишь игрой природы? Можно ли считать их частично или полностью результатом естественного отбора, или же этот фактор не принимал участия в их возникновении?
Проблема здесь встает более отчетливо, чем в любой другой группе живых форм, поскольку она представляет собой альтернативу без третьей возможности. Другими словами, если невозможно показать, что личиночные отметины имеют отчетливое биологическое значение, для их объяснения остается только предположение о филетической силе, поскольку прямого воздействия окружающей среды недостаточно для объяснения такой регулярности развития во всем ряду форм. Объяснение посредством полового отбора исключается ab initio, поскольку мы имеем дело с личинками, а не с репродуктивными формами.