Как выглядит божья коровка под микроскопом
Адгезивные щетинки божьей коровки
На фото запечатлены щетинки, покрывающие лапку (дистальный, или конечный, сегмент) передней ноги семиточечной божьей коровки (Coccinella septempunctata). Щетинки флюоресцируют в свете лазера конфокального микроскопа. Снимок попал в Топ-20 международного конкурса микрофотографии Nikon Small World 2013.
Эти щетинки обеспечивают адгезию, то есть прилипание лапки к поверхности, на которой находится божья коровка, и тем самым позволяют ей удерживаться на поверхностях практически с любым углом наклона — в том числе «вниз головой». Это происходит за счет электростатических и вандерваальсовых взаимодействий. По этому принципу работают «клейкие» лапки у насекомых, паукообразных, гекконов и других животных (см. картинку дня Адгезивные подушечки кускуса).
Сила прилипания зависит не от химических свойств поверхности, а от физических свойств окончаний щетинок. У самок божьих коровок есть два типа адгезивных щетинок: уплощенные на концах S-щетинки (от англ. spatula — «лопатка») и заостренные P-щетинки (от pointed — «заостренный»). Первые встречаются только на кончике лапки, а середина и основание лапки покрыты только вторыми. У самцов помимо этих типов есть также дисковидные щетинки, которые обеспечивают сильную адгезию (за счет большой площади) с гладкими надкрыльями самки во время спаривания.
Лапки семиточечной коровки (a) с разными типами адгезивных щетинок. b–d — лапки самки, h–j — лапки самца. e, f — заостренные P-щетинки; g — уплощенные S-щетинки; k — дисковидные щетинки на лапке самца: они покрывают части T1 и T2 передней (h), средней (i) T2 задней (j) лапок. cw — коготок. Длина масштабных отрезков: b–d, h–j — 100 мкм, e–g, k — 10 мкм. Фото из статьи L. Heepe et al., 2017. Impact of Ambient Humidity on Traction Forces in Ladybird Beetles (Coccinella septempunctata)
Независимо от формы каждая щетинка на своем протяжении, от основания до кончика, демонстрирует два четких взаимосвязанных градиента. Один градиент имеет отношение к материалу, из которого состоят щетинки, и проявляется в том, каким цветом флюоресцируют разные части щетинки. Голубым и синим цветом светится белок резилин, более мягкий и эластичный, чем другие белки (он входит во внеклеточный матрикс, обычно в комплексе с хитином как структурным компонентом). Видно, что резилина много на кончиках щетинок, в то время как в основании щетинок и в их средней части доминируют более «жесткие» материалы (в основном, хитин), которые флюоресцируют зелено-желтыми цветами. У коровок есть также неадгезивные щетинки без резилина — возможно, они нужны для поддержки всей «щётки» и придания ей большей упругости.
Снимки отдельных щетинок самки семиточечной коровки, сделанные различными методами, в том числе с помощью конфокального микроскопа. (a, d, g). Виден градиент распределения резилина по всей длине щетинки с наиболее высокой концентрацией на ее кончике (синий цвет). a–c — адгезивные S-щетинки, d–f — адгезивные P-щетинки, g–i — неадгезивные щетинки. Изображение из статьи H. Peisker et al., 2013. Evidence for a material gradient in the adhesive tarsal setae of the ladybird beetle Coccinella septempunctata
Другой градиент касается упругости разных частей щетинки — их способности сопротивляться деформации. Измеряется он с помощью модуля Юнга: чем выше его значение, тем эта способность больше. На богатом резилином кончике щетинки величина модуля Юнга в среднем составляет 1,2 МПа, в основании — 6,8 ГПа. То есть основание жестче более чем в тысячу раз.
Изменение величины модуля Юнга на всем протяжении свежей (не засушенной) адгезивной щетинки. По оси абсцисс отложено расстояние от кончика щетинки (мкм), по оси ординат — величина модуля Юнга для каждого отрезка в МПа. Изображение из статьи H. Peisker et al., 2013. Evidence for a material gradient in the adhesive tarsal setae of the ladybird beetle Coccinella septempunctata
Резилин критически важен для выполнения щетинкой своей адгезивной функции. Не случайно он сосредоточен на кончике: за счет этого щетинки лучше гнутся и прилегают к поверхности, давая возможность электростатическим и вандерваальсовым силам проявить себя. Помимо мягкости резилина, дающей увеличение пятна контакта лапки с поверхностью, может иметь значение также его способность к гидратации: резилин связывает гораздо больше воды, чем хитин. Лучше всего адгезия работает при средней влажности воздуха (60%), а при низкой (15%) или высокой (99%) прилипание происходит хуже.
Сложенные из других белков основания и средние части щетинок придают им необходимую упругость, чтобы не сгибаться сверх меры: благодаря этому нога насекомого эффективно прилипает даже к неровной поверхности, потому что в местах впадин щетинки расправляются больше. Так общие закономерности строения каждой щетинки в отдельности делают их в комплексе более эффективным инструментом для прилипания к поверхности с любым углом наклона, даже если она не слишком ровная.
Как выглядит божья коровка под микроскопом
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Микрофотография
Фото с конкурса микрофотографии Nikon small world 2012, старейшего и самого уважаемого конкурса такого рода в мире. Это демонстрации красоты, сложности и совершенства природы, наблюдаемой через микроскоп.
Эмбрионы летучей мыши Molossus rufus, «бульдоговой». (Фото Dorit Hockman, Cambridge, United Kingdom)
Цветочные зачатки чеснока. (Фото Dr. Somayeh Naghiloo, Tabriz, East Azarbayedjan, Iran)
Коралловый песок. Покрытые им белые пляжи Маврикия и Доминиканы образовались из мельчайших скелетов морских организмов, выброшенных волнами на берег. 100-кратное увеличение. (Фото Dr. David Maitland, Feltwell, United Kingdom)
Иголочка на жгучей крапиве. 100-кратное увеличение. (Фото CharlesKrebs, Issaquah, Washington, USA)
16 место. Раковина пресноводной улитки в разрезе. 7-кратное увеличение. (Фото Douglas Moore, Stevens Point, Wisconsin, USA)
15 место. Лапка божьей коровки, 10-кратное увеличение. (Фото Andrea Genre, Turin, Italy)
Не вошло в призовые места. Кристаллы витамина C — аскорбиновой кислоты, в поляризованном свете. 4-кратное увеличение. (Фото Rudolf Bauer, Nuremberg, Germany)
14 место. Пестик растения-кустарника Адениум Обесум. 10-кратное увеличение. (Фото Jose R. Almodovar Rivera, Mayaguez, Puerto Rico, USA)
13 место. Простейшие организмы — инфузории. 400-кратное увеличение. (Фото Dr. Diana Lipscomb, Washington, District of Columbia, USA)
12 место. Система лимфатических капилляров. 200-кратное увеличение. (Фото Lausanne, Vaud, Switzerland)
Не вошло в призовые места. Длинная головотрубка жука-долгоносика — тот самый «носик», которому он обязан своим русским названием. 4-кратное увеличение. (Фото Chao Zhang, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China)
11 место. Части кишечника личинки плодовой мушки-дрозофилы. 25-кратное увеличение. (Фото Jessica Von Stetina, Cambridge, Massachusetts, USA)
10 место. Офиура, или змеехвостка — класс донных морских животных типа иглокожих. 8-кратное увеличение. (Фото Dr. Alvaro Migotto, Sao Paulo, Brazil)
Не вошло в призовые места. Мягкие ткани коралла-мозговика Goniastrea, обволакивающие известковый скелет полипа. 25-кратное увеличение. (Фото James H. Nicholson, Dr. Hanian Lang & Dr.Sylvia Galloway, MUSC/NOAA/NOS/NCCOS, Department of Pathology & Lab Medicine, Charleston, South Carolina, USA)
9 место. Муравей, несущий личинку. 5-кратное увеличение. (Фото Geir Drange, Asker, Norway)
8 место. Личинка морского ежа. 500-кратное увеличение. (Фото Gerd A. Guenther, Dusseldorf, Germany)
Не вошло в призовые места. Мышиная лапка под конфокальным микроскопом. 10-кратное увеличение. (Фото Department of Human Genetics, Salt Lake City, Utah, USA)
Не вошло в призовые места. Красные водоросли. 10-кратное увеличение. (Фото Dr. Arlene Wechezak, Anacortes, Washington, USA)
7 место. Глаза плодовой мухи-дрозофилы. 60-кратное увеличение. (Фото Dr. Michael John Bridge, Salt Lake City, Utah, USA)
6 место. Десмидиевая водоросль. 100-кратное увеличение. (Фото Marek Mis, Suwalki, Poland)
Не вошло в призовые места. Так выглядят домашние паучки в большом приближении. 30-кратное увеличение. (Фото Harold Taylor, Kensworth, Dunstable, United Kingdom)
5 место. Какоксен — минерал из группы водных фосфатов. 18-кратное увеличение. (Фото Honorio Cocera-La Parra, Museum of Geology, Department of Geology)
4 место. Зрительная система мушки-дрозофилы. Сетчатка выделена золотистым цветом, мозг- зеленым. (Фото Dr. W. Ryan Williamson, Ashburn, Virginia, USA)
Не вошло в призовые места. Водяная блоха дафния — мелкое ракообразное, представитель планктона. 50-кратное увеличение. (Фото Ian Gardiner, Calgary, Alberta, Canada)
3 место. Так выглядит рак кости человека. Молекулы ДНК выделены голубым цветом. (Фото Dr. Dylan Burnette, Bethesda, Maryland, USA)
Не вошло в призовые места. Скелеты радиолярий, одноклеточных морских организмов. 120-кратное увеличение. (Фото Ralph Claus Grimm, Jimboomba, Queensland, Australia)
2 место. Новорожденные паучки. 6-кратное увеличение. (Фото Walter Piorkowski, South Beloit, Illinois, USA)
1 место. Гемато-энцефалический барьер популярной аквариумной рыбки «Дамский чулок». Гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) — физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. ГЭБ имеют все позвоночные. 20-кратное увеличение. (Фото Dr. Jennifer L. Peters & Dr. Michael R. Taylor, Memphis, Tennessee, USA)
Главный враг тли — божья коровка, стадии её развития
В прошлый раз я рассказывал о тле, и показывал её фото. Сегодняшний рассказ про главного врага тли — божью коровку. Всем знакома внешность этого яркого красного жучка с чёрными точками на спине, но не все знают, как выглядят её личинки, которые не менее важны, и иногда уничтожаются из-за некоторой схожести с личинками колорадского жука. Сегодня я покажу, как выглядит личинка божьей коровки, как она растёт, линяет, как поедает тлю, окукливается, и кто из неё вылупляется. Покажу взрослых жуков божьей коровки разных видов: семиточечную коровку (лат. Coccinella septempunctata) и двухточечную коровку (лат. Adalia bipunctata) и расскажу, чем они отличаются.
Божья коровка, пожалуй, самый широко известный жук. Его знает любой ребенок. И большинство людей вполне устраивает это общее название для довольно разных по внешнему виду десятков видов коровок, которые составляют целое семейство жуков с латинским названием Coccinellidae.
Божьи коровки — мелкие насекомые, хорошо известные благодаря своей яркой окраске и отсутствию боязни перед человеком. Большинству людей известна семиточечная божья коровка, но видовое разнообразие этих насекомых огромно. В мире существует 5200 видов божьих коровок, выделенных в одноименное семейство в отряде Жесткокрылых. Таким образом родственниками божьих коровок являются многочисленные виды жуков.
Как выглядит семиточечная божья коровка
Семиточечная коровка (Coccinella septempunctata L.) Этого почти круглого в плане жука с красными надкрыльями и чёрными точками на них называют в украинских сёлах ласково — солнышком. И действительно, вездесущий обитатель полей, лугов и садов не может не вызвать симпатии. У многих он связан с воспоминаниями детства, многие хоть раз держали его в руках и наблюдали, как, забравшись на палец, жучок расправляет крылья и улетает «на небо». Но энтомологи прекрасно знают, что миролюбие этой божьей коровки – одна видимость. На самом деле это настоящий хищник. Он постоянно находится в поиске всё новых и новых жертв, которых с жадностью поедает.
Надкрылья у неё ярко-красные с чёрными пятнами. Это помнят все. По 3 на каждом надкрылье и одно общее прищитковое – всего семь. При внимательном осмотре мы видим еще два беловатых пятна: они расположены на лбу. Длина тела жуков может быть разной: от 5 до 8 мм. Это отнюдь не значит, что маленький жук – молодой, а крупный – старый. Просто в первом случае личинка, из которого образовался жук, явно не доедала, попросту – голодала. А во втором – ела досыта. Вот и результат получился различный.
Как выглядит двухточечная божья коровка
Отличается от неё по внешнему виду Двухточечная коровка (Adalia bipunctata). Очень изменчивая по окраске божья коровка. Обычно надкрылья красного цвета, каждое с одним чёрным пятном. Могут быть полностью чёрными или чёрными с 2-3 красными пятнами на каждом надкрылья. Переднеспинка у светлых форм жёлтая с М-образным чёрным пятном, у тёмных форм чёрная с жёлтыми или белыми боками. Ноги и грудь чёрные, у светлых форм иногда буро-чёрные. Ротовые части и усики желтовато-бурые. Длина тела 3,5-5,5 мм.
Вид очень распространен в России. Встречается на полях, в садах, парках, лесополосах, реже в лесах. Зимуют жуки в подстилке в тех же местах, где развиваются в летний период. Иногда зимующие жуки встречаются в щелях коры на деревьях. Появляются раньше других видов божьих коровок; уже во второй половине марта его можно встретить в активном состоянии.
В течении сезона у коровки двухточечной происходит изменение биотопов. Весной и в начале лета она встречается преимущественно в садах, где питается яблоневой, персиковой и камышовой тлями, а также поселяется на других породах деревьев. На травянистых растениях этого времени вид встречается очень редко. С середины лета, когда количество тлей в садах уменьшается, жуки в поисках пищи расселяются более или менее равномерно на травах и деревьях. В это время они встречаются на зерновых и других полевых культурах.
Как развивается божья коровка
На нижней стороне листа самка откладывает свои оранжевые яички кучками до полусотни в каждой. Всего одна самка способна отложить до 600 яиц. Через одну — две недели из них выходят проворные черные с желтыми пятнами личинки размером 2-3 мм. Будучи совсем еще малютками, они уже проявляют свой хищный нрав и набрасываются на все живое, что видят вокруг себя. Естественно, в этот период жертвы соответствуют размерам хищника: обычно это яйца тлей или только что родившиеся их личинки.
Спустя месяц, истребив множество тлей и достигнув в длину целого сантиметра, тут же в зоне питания личинка превращается в черную неподвижную куколку. А еще через неделю-полторы из треснувшей вдоль спины шкурки из нее выходит жучок. Немного передохнув и дождавшись чтобы его надкрылья хорошенько отвердели и окрепли, он осознает, что голоден и приступает к поиску пищи.
На фото линька личинки божьей коровки. Она сбрасывает экзувий (старую шкурку) а под ней новая кожица светло-серого цвета. Насекомые имеют внешний экзоскелет и вынуждены сбрасывать старый маленький, наращивая новый большой по мере роста.
Божьи коровки стараются откладывать яйца рядом со скоплениями жертв (тлей). Таким образом личинки божьих коровок с первых минут жизни обеспечены пищей, впрочем, разыскать корм для них не составляет труда, так как личинки подвижны и быстро бегают. Личинки мелкие, с удлиненным членистым тельцем, у некоторых видов могут быть ветвистые выросты. Окраска личинок серая (реже желтая) с желтыми или красными точками. Личинки столь же прожорливы, как и их родители и могут нападать даже на добычу, превышающую их размерами. Их развитие продолжается от 2-4 недель до 3 месяцев, за это время каждая личинка может съесть до 1000 тлей.
Личинки двухточечной коровки камподиеобразной формы. Голова желтая, только боковые части ее черные. Грудные сегменты белые с черными щитками. Тергиты брюшка коричневатые с небольшим белым пятном посередине почти всех сегментов. Срединные парасколии на четвертом брюшном сегменте, а также пространство между ними — оранжевые. Этот признак выражен четко и хорошо характеризует вид. Длина личинок четвертого возраста 5,2-8,2 мм.
Чем питаются божьи коровки
Подавляющее большинство божьих коровок — ненасытные хищники и лишь немногие виды растительноядны. Хищные божьи коровки чрезвычайно прожорливые и могут съесть за сутки до сотни мелких насекомых — тлей, паутинных клещей, червецов, белокрылок, причем они охотятся не только на взрослых особей, но также поедают их личинок и яйца. Изредка божьи коровки могут нападать даже на гусениц бабочек. Жертвы божьих коровок малоподвижны, поэтому охота на них сводится к простому поеданию жертвы.
Враги божьих коровок
Сами божьи коровки имеют мало врагов. Безусловно, они попадают «на зуб» птицам, но у них есть эффективное средство защиты. Из сочленения лапок они выделяют едкую желтую жидкость с неприятным вкусом, поэтому птицы и ящерицы чаще выплевывают пойманного жучка, чем поедают его.
На фото личинка божьей коровки с черными шипами и желтыми пятнами поедает крылатую тлю.
Божьи коровки с давних времен пользовались почетом и любовью людей. У всех народов эти жучки считались символом добра, благополучия, доверчивости. Интересно, что в 55 мировых языках существует 329 названий этих насекомых, так или иначе связанных с понятием Бога! Этих насекомых называют «божьими коровками», «божьими овечками», «божьим скотом» и т.д. Английское название (в дословном переводе «птица Девы») указывает на Деву Марию.
А возникла эта связь благодаря семи точечкам на спинке самого распространенного вида — семиточечной божьей коровки. Англичане толковали красный цвет божьей коровки как напоминание о страстях Христа, а семь черных точек ассоциировали с семью скорбями Божьей Матери. Божьи коровки были излюбленным объектом детского фольклора, ведь они охотно садятся на руки и одежду, и доступны для наблюдения даже самым маленьким натуралистам.
На фото личинка божьей коровки изучает листок на предмет наличия тли. Казалось бы вот она, зелёная, сидит, но личинка божьей коровки что-то ищет на другой стороне листка.
И неспроста. На нижней стороне листка живого места нет от присосавшихся к жилкам растения тлей. Знатный пир предстоит личинке!
Когда личинка божьей коровки достаточно вырастет и запасёт питательных веществ, наступает время превращения. Она в очередной раз сбрасывает шкурку, прикрепляется задней частью тела к какому-нибудь листочку и превращается в куколку. Через некоторое время из неё вылупится знакомый нам красный жук с чёрными точками.
Чем полезна божья коровка
Сейчас эти мирные и красивые жуки продолжают нести службу людям. Божьих коровок используют в промышленных масштабах для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Фермеры всего мира счастливы видеть божьих коровок на своих зеленых насаждениях, более того, существует практика завозов больших партий этих жуков во многие страны в качестве естественного регулятора контроля различных видов тлей. Уничтожение вредителей — главная задача двухточечных коровок, ведь это помогает уменьшить общее число пораженных растений.
С семиточечной коровкой связана одна занимательная история. Зная о поразительной ее прожорливости и огромной пользе, которую она приносит, защищая растения от тлей, американские энтомологи решили завезти (как говорят в таких случаях – интродуцировать) её к себе в Северную Америку. Они справедливо полагали, что если этот вид акклиматизируется, то есть приспособится к американскому климату, начнёт размножаться и самостоятельно расселяться, местные фермеры получат отличного бесплатного помощника в борьбе с вредными насекомыми. Коровок тысячами отлавливали в Европе, помещали в специальные коробки-контейнеры и отправляли в США. Там их повсюду выпускали, полагая, что они сами изберут себя наиболее подходящие места жительства. Так продолжалось много лет. И всё безрезультатно. Надо сказать, что отнюдь не всякая интродукция полезного насекомого, так же как и других животных и растений, удаётся с лёгкостью. Иногда все усилия заканчиваются неудачей, и труды оказываются затраченными напрасно. В иных случаях на акклиматизацию требуются многие годы. Но вот, что произошло, в конце концов, с семиточечной коровкой.
Отчаявшиеся американские энтомологи готовы были уже отказаться от этой затеи, как однажды, один нью-йоркский любитель природы принёс в энтомологический музей пойманного им невиданного дотоле на американском континенте жука. Каково же было удивление специалистов, когда в «найдёныше» они обнаружили того, на чью интродукцию и акклиматизацию были затрачены годы и масса денег. При расследовании истории с поимкой жука выяснилось, что найден он был недалеко от главного аэродрома Нью-Йорка. Начали обследовать его окрестности и быстро обнаружили огромное количество этих жуков. Они прекрасно здесь обосновались и с аппетитом поедали экзотическую для себя пищу — североамериканских тлей. Оказалось, что недалеко от аэродрома как-то была выброшена крупная партия завезённых из Европы рождественских елей, пришедших в негодность за время длительной транспортировки. С ними, вероятнее всего, и были случайно занесены коровки. В одной из европейских стран устроились они на зимовку в гуще этих заранее заготовленных пушистых ёлочек. Но вместо спокойного ожидания прихода весны нежданно-негаданно оказались за океаном. Здесь им ничего не оставалось делать, как проснуться в теплом климате раньше срока и приступить к питанию и размножению.