Биоразнобразие наиболее распространенных насекомых-вредителей

9

Введение

В последние годы в системной экологии сместились акценты - с сохранения отдельных видов внутри местообитаний к сохранению сообществ внутри экорегионов. Для анализа биоразнообразия в пространственном масштабе была использована методика, предложенная К. Саммервилем и др., которая предполагает иерархическую структуру выборок трех уровней - точки, местности, экорегионы. Экорегионы различаются по рельефным и геологическим особенностям, типам почв и структуре растительности.

1. Пространственная структура биоразнообразия

Для анализа было использовано 3 экорегиона, 9 местностей и 27 точек. Региональное видовое разнообразие (г-разнообразие) может быть подсчитано как сумма б и в разнообразия, где б - это разнообразие внутри выборки, а в - разнообразие между выборками. Так как б разнообразие любого масштаба - это простая сумма б и в разнообразия предыдущего более низкого уровня масштаба, общее разнообразие видов бабочек в нашем исследовании может быть найдено по формуле: и может быть оценено, таким образом, через пропорциональный вклад в разнообразие каждого масштабного уровня в иерархической структуре выборок.

Как можно видеть из рисунка, компонент в-разнообразия (в3) оказался наиболее значительным (50 %) для видового богатства (S), тогда как для вероятности межвидовых встреч (1-D), который является индексом доминирования, наиболее значительным (90%) оказался компонент б-разнообразия (б1), для индекса Шеннона (H), который чувствителен и к видовому богатству, и к выравненности, наиболее значительным (50%) также является компонент б-разнообразия (б1). Таким образом, наибольший вклад в видовое богатство вносит самый верхний уровень, то есть разница между экорегионами, тогда как для выравненности основное значение имеет самый нижний уровень - отдельные точки. Таким образом, видовое разнообразие и структура сообщества Macrolepidoptera изменяется в различных пространственных масштабах.

Предлагаемая нами стратегия сохранения биоразнообразия Macrolepidoptera Нижегородского Заволжья, территория которого является относительно малонарушенной и нефрагментированной, заключается в создании условий для сохранения редких видов, а именно сохранения целостности экосистем, характерных для данной территории на большой площади, в частности, расширения существующего биосферного резервата на все Нижегородское Заволжье.

2. Опыт создания и ведения электронной библиотеки по семейству вредителей

Божьи коровки - одно из крупных семейств жесткокрылых насекомых, насчитывающее около 6000 видов, из которых 161 вид обитает в России. Коровки имеют важное экономическое значение как объекты биологических методов защиты растений. В связи с этим была поставлена задача создать электронную библиотеку по этому важному семейству. Целесообразность такого проекта обусловлена упрощением поиска разрозненных литературных источников, многие из которых уже в момент их выхода в свет представляют собой библиографическую редкость.

Преимущества электронной библиотеки очевидны - ее можно очень просто копировать в необходимых количествах без потери качества, она занимает мало места, в ней легче осуществлять поиск нужной литературы. При желании электронную библиотеку можно распечатать, создав ее бумажную версию. В рамках этого проекта была осуществлена подборка и систематизация по разделам различных работ по указанной тематике.

На сегодняшний день мы располагаем электронной библиотекой, которая включает в себя картотеку, содержащую ссылки более чем на 3700 работ, полнотекстовые копии более чем 1000 работ, резюме еще более чем к 250 публикациям. Тематика приведенных в библиотеке отечественных и зарубежных работ охватывает вопросы систематики, морфологии, фаунистики, генетики, биологии, экологии, этологии, а также биологического и химического методов борьбы с вредителями. Происхождение электронных копий работ в библиотеке различно. Основную их часть составляют скаченные из Интернета файлы преимущественно в формате PDF. Некоторая часть работ (в первую очередь отечественных авторов) была оцифрована лично автором. Для файлов, скаченных из Интернета, автор по возможности старался указать адрес сайта, с которого файл был скачен, и адрес самого файла на данном сайте. Следует отметить, что еще одной из целей, которую преследует создание этой библиотеки, является борьба с непостоянством Интернета, сайты которого имеют неприятное свойство время от времени исчезать, либо удалять часть своего контента.

Все представленные материалы имеют открытый характер, не препятствующий свободному доступу к ним пользователей, и, что наиболее важно, любой пользователь может вносить в них свои изменения, а также новую информацию. Такую структуру электронной библиотеки автор считает оптимальной для ее практического использования.

3. Особенности развития гороховой зерновки

В настоящее время в Алтайском крае зерновка Bruchus pisorum L. является наиболее опасным вредителем генеративных органов гороха. С 2006 г. нами начато изучение особенностей биологии зерновки в условиях Алтайского края. Для этого в 2006-2009 гг. проводили исследования фенологии и биологии зерновки на полях АНИИСХ. На основании исследований составлен фенологический календарь развития B. pisorum. Начало выхода жуков из семян гороха отмечено 17-20 мая.

Лет жуков на многолетних травах отмечался в третьей декаде мая, средняя численность - 2-3 экз./100 взмахов сачком. Начало заселения посевов гороха жуками происходило во второй декаде июня в период цветения гороха. Большое количество осадков выпавших в июне сдерживали развитие вредителя. В третьей декаде июня и в начале первой декады июля шло нарастание численности вредителя. Это связано с тем, что наиболее пригодным кормом для созревания имаго является пыльца гороха. Этому способствовала и погода.

Первые кладки яиц на створках бобов отмечались в третьей декаде июня во время цветения и образования плодов, когда воздух прогревался до 27-30 ^оС. Откладка яиц продолжалась до третьей декады июля. Максимальное количество яиц на 1 бобе варьировало от 8 до 16. Численность жуков в период яйцекладки составила 2-3 экз./100 взмахов энтомологическим сачком. Эмбриональное развитие длилось 7-11 дней. Вылупление личинок начиналось в конце первой - начале второй декады июля во время формирования бобов и заканчивалось в фазе полной спелости во второй декаде августа. Личиночное развитие (4 возраста) внутри плода длилось 35 - 48 дней. Фаза куколки отмечалась в конце третьей декаде июля и в первых числах августа (во время созревания гороха) и длилась 37 - 45 дней. Имаго появлялись в конце августа и первой декаде сентября. На протяжении всего периода развития зерновки температура (17-21) находилась в пределах биологического оптимума.

4. Фауна жужелиц

В природе жужелицы играют важную роль как регуляторы численности беспозвоночных животных. Лишь немногие виды могут наносить вред растениям и иметь реальное экономическое значение. В Приднестровье экологические и зоогеографические исследования осложняются слабой таксономической и фаунистической изученностью жужелиц, в том числе и в окрестностях г. Тирасполя. Поэтому основной целью исследования является изучение основных зоогеографических и экологогических особенностей фауны жужелиц в окрестностях г. Тирасполя. Основой послужили сборы автора в течение 2004 - 2007 гг в различных биотопах: пойменный лес, луг, берег р. Днестр и агроценозы.

Материал собирали при помощи ловушек Барбера и вручную. Всего было отловлено более 1700 жужелиц. Спектр морфо-экологических жизненных форм проанализирован по системе, предложенной Шаровой. При подготовке систематического списка использована классификация семейства. Крыжановского; объём подсемейств, триб и родов принят по каталогу жужелиц Палеарктики. Показано, что фауна жужелиц окрестностей г. Тирасполя насчитывает 171 вид (47 родов), из которых 58 видов приводятся по литературным данным, а остальные 113 видов - на основании изучения собранного автором материала. Наибольшим видовым богатством обладают роды Harpalus, Bembidion, Amara, Ophonus и Agonum (11 видов). Основное ядро комплекса составляют мезофиллы (65,5%) и гигрофилы (30,4%). В зоогеографическом отношении фауна жужелиц характеризуется доминированием западнопалеарктических - 31%, транспалеарктических - 19,3% и европейско-средиземноморских видов - 13,5%. Выделено 17 групп жизненных форм, из которых 13 относятся к зоофагам, 4 - к миксофитофагам.

Среди зоофагов наиболее многочисленной группой являются стратобионты поверхностно-подстилочные (39,2%), среди миксофитофагов - геохортобионты гарпалоидные (22,2%). По биотопическому преферендому основную долю в фауне составляют луго-полевые (28,7%), степные (18,7%), прибрежные (14,6%) и луго-болотные (12,3%) виды. Таким образом, несмотря на высокий уровень рекреационной нагрузки, фауна жужелиц окрестностей города отличается очень высоким видовым, а, следовательно, зоогеографическим и экологическим разнообразием. Это связано с многообразием биотопов и почвенно-растительных условий.

5. Коммуникация клопов-щитников

Вибрационная коммуникация у отдельных представителей Penthatomomorpha была отмечена относительно давно, однако эти данные носили отрывочный характер, не дававший четкого представления о распространении данного типа коммуникации в отряде в целом. В результате исследований 2004-2009 гг. нами был накоплен значительный материал, показавший широкое, но неравнозначное использование вибрационной коммуникации у представителей 3-х семейств Penthatomomorpha: Pentatomidae, Acanthosomatidae и Coreidae. Методика записи и обработки сигналов подробно описана нами ранее. В этой же работе освещены аспекты влияния субстрата на вибросигналы. У изученных Penthatomomorpha вибрационная коммуникация наиболее ярко выражена у Pentatomidae и Coreidae.

Сигналы представителей этих семейств обладают четкими видоспецифичными параметрами. У Acantosomatidae зарегистрированы только конкурентные сигналы самцов. Наибольшее количество типов сигналов выявлено у Pentatomidae: конкурентные сигналы самцов, конкурентные сигналы самок, призывные сигналы самцов и самок, сигналы ухаживания самцов, сигнал протеста самок. У личинок разных возрастов всех исследованных видов вибрационные сигналы не были обнаружены. Иногда личинки, также как и имаго, потирают голенями ног друг о друга и о хоботок, при этом регистрируются слабые по интенсивности сигналы, что иногда интерпретировалось как стридуляция, но, скорее всего, таким образом, насекомые просто чистятся.

6. Содержание в культуре и выявление ресничных, нервных и мышечных элементов архианнелиды

Последние молекулярные и морфологические исследования, существенно изменившие представления о филогенетическом родстве в группе Bilateria, стимулировали новый интерес к группе Lophotrochozoa. В частности, к поиску среди её представителей новых удобных для изучения модельных организмов. Архианнелиды семейства Dinophilida представляют особый интерес, так как взрослые животные обладают примитивной организацией, и их изучение может помочь в понимании закономерностей филогенеза трохофорных животных. Нами был отработан метод содержания в лабораторной культуре вида группы Dinophilus gyrociliatus. Взрослые особи содержатся в небольших пластиковых емкостях, высота столба воды 1.5-2.0 см, без аэрации, при световом режиме 16:8. Питаются протертой свежезамороженной крапивой. При таких условиях через 3 недели плотность особей достигает 3-5 на см2, регулярно появляются кладки и ювенильные животные. Выявление ресничных, нервных и мышечных элементов проводилось у ювенильных червяков в первый день после вылупления. Использовались антитела к ацетилированному тубулину, нейропептиду FMRFaмиду (FMRFa) и серотонину (5-НТ).

Мышечные элементы выявлялись фаллоидином. Препараты исследовались при помощи флуоресцентного и лазерного сканирующего конфокального микроскопа. На головном отделе расположены два поперечных ресничных шнура: передний изгибается каудально и замыкается на уровне глаз, задний незамкнут на дорсальной стороне, и пара чувствительных пучков ресничек. В туловищном отделе расположены 6-7 ресничных шнуров. Вентрально все шнуры переходят в медиовентральную ресничную полоску, проходящую вдоль всего тела. Несколько десятков FMRFа иммунопозитивных нейронов локализованы по периферии головного мозга, их отростки идут в нейропиль. Выявляются также стоматогастрический комплекс, медиальный и два латеральных брюшных тяжа, каудальное нервное кольцо. Количество серотонин иммунопозитивных нейронов в мозге значительно меньше, тем не менее выявляется мощный нейропиль.

От мозга каудально отходят два вентральных ствола, по ходу которых встречаются скопления нейронов. Под медиальной ресничной полоской и поперечными реcничными тяжами расположена мощная сеть отростков с варикозными расширениями. Фаллоидином выявляются множественные продольные, кольцевые и диагональные мышцы. Особо выделяются мышцы глотки и мышца, расположенная под задней кишкой. Таким образом, нами было показано, что Dinophilus легко содержится и размножается в культуре, является удобным объектом для иммуноцитохимического маркирования, а, следовательно, может с успехом использоваться для зоологических, морфологических и различных экспериментально-биологических исследований, начиная с самых ранних стадий развития.

7. Забота о потомстве у вредителей

Забота о потомстве - одна из форм альтруизма в мире животных, когда, затрачивая время и энергию на уход за детенышами, родитель увеличивает их приспособленность в ущерб своей собственной. В различных группах жесткокрылых заботу о потомстве можно разделить на три основных типа, различающихся длительностью нахождения родителей с потомками.

Первый тип, объединяет насекомых, оставляющих потомство сразу после откладки яиц в заранее выбранное, благоприятное для их развития место.

Ко второму типу относятся насекомые, оберегающие свою кладку в течение всего периода эмбрионального развития, вплоть до выхода личинок.

И, наконец, в третьем типе забота не ограничивается опекой кладки, а распространяется и на вылупившихся личинок.

В разных группах, а тем более, у разных видов насекомых, забота о потомстве имеет специфические, часто уникальные характеристики, помогающие понять эволюцию вида в тех или иных географических условиях. В настоящей работе рассмотрены основные аспекты заботы о потомстве у гигрофильного вида жужелицы Pterostichus anthracinus Illiger. Проведено сравнение заботы о потомстве восточно-европейских и западно-европейских популяций вида. По характеру заботы о потомстве P. anthracinus относится ко второму типу. За один сезон самка делает от 1 до 4 кладок яиц. Кладка, содержащая в среднем 12-17 яиц, в течение 6-7 дней до появления личинок опекается самкой. В ходе эмбрионального развития потомков родительница очищает поверхность кладки от паразитических грибов. В лаборатории неоднократно фиксировали нападение самки на самцов своего вида, пытавшихся приблизиться к кладке.

Такое же поведение она демонстрировала по отношению к другим видам жужелиц. Незадолго до появления личинок самка разделяет кладку на отдельные яйца, что, по-видимому, облегчает выход потомства. Начало выхода личинок служит своеобразным сигналом, по которому самка сразу оставляет кладку.

Заключение

Сравнение полученных данных с данными по западно-европейским популяциям показало сокращение эмбрионального развития яиц в нашем регионе в два раза. Кроме того, нами не отмечено сколь либо длительное совместное пребывание в гнезде самки и личинок (у западно-европейских популяций оно продолжается 1-2 дня). Таким образом, при сокращении длительности ряда этапов в биологии вида, общая схема родительского поведения остается неизменной, обеспечивая устойчивое существование вида в гигрофильных (опасных развитием грибных патогенов) условиях.

Список литературы

1. Summerville K.S., Boulware M.J., Veech J.A., Crist T.O. Spatial variation in species diversity and composition of forest lepidoptera in eastern deciduous forests of North America //Cons. Biol. 2008. V.17.

2. Wagner H.H., Wlidi O., Ewald C.W. Additive partitioning of plant species diversity in an agricultural mosaic landscape //Landscape Ecology. 2009.

3. Гиляров М.С., Стриганова Б.Р. Количественные методы в почвенной зоологии. М. Наука. 2007.

4. Flegg J.J.M. Extraction of Xiphinema and Longidorus species from soil by a modification of Cobb's decanting sieving technique //Ann. Biol. 2007.

5. Seinchorst J.W. A rapid method for the transfer of nematodes from fixative to anhydrous glycerin //Nematologica. 2007. Vol. 4.

6. Шестаков Л.С., 2008. «К изучению вибрационных сигналов клопов-щитников (Heteroptera, Asopinae) европейской части России.//Зоол. Журнал Т. 87. №1. с.36-41.

7. Gogala M., 2007. Vibration producing structures and songs of terrestrial Heteroptera as systematic character. / Biol. Vestn. 32. T. 1. P. 19-36.

8. Ванюшин Б.Ф. (2007) Энзиматическое метилирование ДНК - эпигенетический контроль за генетическими функциями клетки // Биохимия, №70, 598-611.

9. Rocha-Sosa M., et al. (2009) Both developmental and metabolic signals activate the promoter of a class I patatin gene //The EMBO Journal, № 8, р. 23-29.

10. Иванюк В.Г., Банадысев С.А., Журомский Г.К. (2008) Защита картофеля от вредителей, болезней и сорняков. Минск: Белпринт.

11. Смирнов А.Н. (2007) Характеристика мексиканских штаммов Phytophthora infestans из долины Толука. І. Агрессивность //Микология и фитопатология. Том 41, вып. 1.

12. Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации (2007) // М.: Агрорус.

13. Khalil I. Al-Mughrabi (2004) Sensitivity of Jordanian isolates of Alternaria solani to mancothane //Phytopathological Meditterranean, №43, p.14-19.