Бабочки дневные, обширная группа насекомых, характеризующихся наличием двух пар относительно крупных крыльев, покрытых чешуйками (плоскими щетинками). Вместе с ночными бабочками входят в отряд чешуекрылых, или Lepidoptera (от греч. lepid – чешуйка, pteron – крыло). Дневные, или булавоусые, бабочки отличаются от ночных, или разноусых, по многим признакам. Наиболее заметные из них – форма антенн, механизм соединения переднего и заднего крыльев, их окраска и положение в покое, форма тела и время активности насекомого.
У дневных бабочек обычно более или менее длинные тонкие антенны (усики), заканчивающиеся булавовидным утолщением; у ночных видов антенны чаще всего перистые. Для них же характерна особая зацепка (уздечка) из одной или нескольких щетинок у корня переднего края заднего крыла, заходящая под особый вырост или группу чешуек на нижней стороне переднего крыла и в результате скрепляющая крылья друг с другом. У дневных бабочек для этого служит сильно разросшийся передний край заднего крыла, а уздечки нет. Благодаря тому или иному соединительному механизму оба крыла во время полета действуют как единое целое. В состоянии покоя дневные бабочки складывают крылья, вертикально подняв их над туловищем, а ночные либо разводят их в стороны, либо сдвигают на спине домиком. У дневных бабочек туловище относительно стройное, крылья ярко окрашены, а период активности приходится на светлое время суток; многие ночные виды отличаются плотным сложением, неброскими крыльями и летают в сумерках или ночью.
Хотя перечисленные признаки в общем типичны для дневных (булавоусых) и ночных (разноусых) чешуекрылых, существует множество исключений. Известны, например, ночные бабочки с тонкими булавовидными усиками и дневные с антеннами другого типа; уздечка отсутствует у некоторых примитивных разноусых, но есть у самцов одного булавоусого вида рода Euschemon из семейства толстоголовок (Hesperiidae). Встречаются булавоусые, отдыхающие с распростертыми крыльями, обладающие толстым брюшком, тусклой окраской и активные в ночное время и, наоборот, разноусые со стройным телом, яркой окраской и дневной активностью.
Строение. Тело взрослой бабочки состоит из трех отделов: головы, груди и брюшка. На голове хорошо заметны крупные, почти полусферические сложные глаза и пара длинных членистых антенн (усиков), отходящих от лобной части между глазами. На нижней стороне головы располагается ротовой аппарат. У дневных бабочек это скручивающийся в спираль хоботок, образованный соединенными между собой, но не сросшимися наружными лопастями нижних челюстей (две его половинки можно легко разъединить булавкой). Через хоботок бабочка высасывает нектар с помощью похожего на кузнечные мехи глоточного насоса. Почти всегда по сторонам хоботка располагаются 3-члениковые густо покрытые чешуйками сенсорные органы – нижнегубные щупики. Грудь состоит из трех сегментов: передне-, средне- и заднегруди. Каждый несет по паре ног, хотя в большом семействе нимфалид (Nymphalidae) и у ряда других бабочек передняя их пара сильно редуцирована и не используется для локомоции. Средне- и заднегрудь несут по паре крыльев. Как и у других насекомых, они укреплены системой трубчатых образований, называемых жилками. Жилкование крыльев – важный систематический признак, помогающий установить взаимосвязи между различными группами бабочек. Брюшко примерно цилиндрическое и состоит из 10 сегментов, из которых два или три последних преобразованы в наружные половые придатки (гениталии). Форма последних широко варьирует и часто используется в качестве диагностического признака при определении видов бабочек.
Все тело, за исключением сложных глаз, целиком покрыто волосками и щетинками. Некоторые из них сильно уплощены и называются чешуйками. Открытая поверхность каждой чешуйки покрыта миниатюрными продольными бороздками. На крыльях чешуйки уложены, как черепица на крыше, и легко отделяются.
Окраска. Окраску бабочек можно подразделить на два типа: пигментную, обусловленную наличием красящих веществ, и «структурную», зависящую от укладки и строения чешуек. В последнем случае она возникает в результате интерференции и дифракции солнечного света. Многие варианты структурной окраски, например переливчатость или металлический блеск крыльев, объясняются наложением друг на друга тончайших слоев прозрачных пластинок: длина отражаемых ими световых волн зависит от угла падения лучей. Впрочем, несмотря на всю привлекательность такой окраски, пигментная встречается гораздо чаще.
После спаривания самка бабочки откладывает яйца – иногда по одному, иногда кучками – на служащее кормом ее личинкам растение или рядом с ним. После вылупления многие личинки (гусеницы) съедают опустевшую оболочку яйца и лишь затем переходят на вегетарианскую диету. Они очень быстро растут, 4 или 5 раз линяя, т.е. сбрасывая ставшую тесной старую оболочку (экзоскелет), прежде чем достигнут максимальных размеров. Большинство гусениц питается листьями, но некоторые, например из семейства толстоголовок, живут в стеблях, стволах или корнях растений, прогрызая в них ходы. Личинкам ряда голубянок (семейство Lycaenidae) свойствен каннибализм, а очень немногие из них относятся к настоящим хищникам, например североамериканские милетины, которые питаются тлями. Хотя в основном гусеницы живут поодиночке, иногда, например у Euphydryas phaeton, они вместе устраивают обширные паутинные гнезда. У одного из видов мексиканских белянок такое гнездо напоминает тыкву-горлянку. Гусеницы выходят из него по ночам для кормежки, а окукливаются внутри, подвешиваясь вниз головой.
По достижении личинкой максимальных размеров она превращается в куколку. На этой внешне покоящейся стадии в организме насекомого происходят радикальные преобразования, носящие название метаморфоза. Личиночные системы органов распадаются, и формируются имагинальные (присущие взрослым насекомым) структуры. Разноусые бабочки обычно окукливаются внутри кокона, но большинство дневных его не плетет. Они делают из секрета шелковых желез лишь маленькую «пуговку» на ветке или другой опоре, а затем «пристегиваются» к ней с помощью крючочка (кремастера), подвешиваясь вниз головой. В двух семействах – парусников и близких к ним белянок – куколка хотя и прикрепляется к опоре кремастером, но удерживается «стоймя» при помощи пояска из шелковинок, который притягивает ее к вертикальной веточке. Полагают, что этот поясок представляет собой остатки кокона, существовавшего у их предков. Иногда, в основном среди парусников и большинства толстоголовок, окукливание происходит в грубых коконах. Куколки без коконов у бабочек называются хризалидами.
Эта стадия продолжается от недели до нескольких лет. Затем из куколки появляется взрослая бабочка (имаго), которая расправляет крылья, нагнетая в них из полости тела кровеподобную жидкость – гемолимфу. «Трубопроводами» для нее служат жилки. В конечном итоге они утолщаются и затвердевают, превращаясь в опорные элементы крыльев. Когда те подсохнут, гемолимфа из них уходит обратно: теперь бабочка готова к полету.
Продолжительность жизненного цикла различна и сильно зависит от внешних условий. В Арктике, где вегетационный период короток, полное развитие бабочки может занимать несколько лет и включать диапаузу, т.е. период зимнего покоя (спячку) гусениц. И напротив, в умеренных и тропических широтах у многих видов, например желтушки люцерновой, за год сменяются четыре, а то и пять поколений. Вообще бабочки могут впадать в зимнюю спячку на любой стадии жизненного цикла, но у подавляющего большинства чешуекрылых умеренных широт зимуют гусеницы или куколки.
На распространение бабочек влияют многие факторы. Главные из них следующие: 1) географические барьеры (прошлые и современные), такие, как океаны, пустыни, горные хребты и т.д.; 2) ареалы кормовых растений – бабочки встречаются исключительно рядом с ними; 3) «летные характеристики» – при прочих равных условиях сильные летуны распространены шире, чем сравнительно плохо летающие виды; 4) устойчивость к разнообразным физическим факторам окружающей среды.
Ареалы. Бабочки обнаружены на всех континентах, за исключением Антарктиды. Их можно встретить всего в нескольких сотнях километров от Северного полюса, выше лесного пояса в горах, в пустынях (особенно весной или после ливней), в непроходимых джунглях и даже вдали от суши над морем во время миграций. Некоторые виды распространены почти космополитично (всесветно), в то время как ареалы других очень малы по площади; например, бархатница Oeneis semidea встречается только на вершине горы Вашингтон (шт. Нью-Гэмпшир) и на нескольких соседних горных пиках.
Местообитания. Хотя некоторые бабочки, такие, как монарх (Danaus plexippus), прекрасно летают и в США попадаются почти повсюду, большинство видов обычно не выходит за пределы специфических биотопов (местообитаний). Так, болотный червонец встречается только на торфяниках, в то время как северная аподемия приурочена к лесистым местностям.
Миграция. В последние годы миграция бабочек привлекает значительное внимание исследователей. В Северной Америке перелеты монархов изучали, метя отдельных особей, а затем выпуская их на волю. Популяция этого вида к востоку от Скалистых гор мигрирует осенью к месту зимовки в центральной части Мексики. Бабочки, начинающие свое путешествие на юго-востоке Канады, преодолевают за несколько месяцев расстояние более 2900 км. Миллионы их зимуют бок о бок в Мексике, весной спариваются и отправляются обратно на север. По дороге прошлогодние особи обычно погибают, но их потомство, вылупившееся из яиц, отложенных на обратном пути самками, продолжает путь на север. Чтобы вновь заселить США и юг Канады, каждый год необходима смена нескольких таких поколений. Монархи, живущие западнее Скалистых гор, летят к местам зимовки на побережье центральной части Калифорнии. Здесь в их скоплениях лишь изредка бывает по нескольку десятков тысяч особей.