Тема: Экология насекомых.

План

1. Содержание и задачи экологии.

2. Абиотические факторы.

3. Почвенные или эдафические факторы.

4. Биотические факторы.

5. Антропические факторы.

6. Жизнь насекомых в биоценозе.

Литература основная

Осмоловский Г.Е., Бондаренко Н.Г. Энтомология. – Л.: Колос,1980

Дополнительная

Бей-Биенко Г.Я. Общая энтомология. – М.: Высшая школа,1980.

Яхонтов В.В. Экология насекомых. – М.: Высшая школа,1969.

1. В 1869 г. Э. Геккель впервые предложил термин «экология». Она изучает взаимосвязь и взаимоотношения живых организмов со средой их обитания и последствия этих взаимоотношений (айкос – жилище, местопребывание, логос – учение). Взаимоотношения могут быть дружественными и враждебными. Численность организмов зависит, в первую очередь, от плодовитости и выживаемости вида. Плодовитость насекомых очень велика, но не все особи выживают. Изучение воздействия различных факторов среды на плодовитость и выживаемость организмов, а следовательно, их влияние на изменение численности является одной из важных задач экологических исследований. Познание закономерностей изменения численности организмов в природе даёт возможность прогнозировать эти изменения, с одной стороны, и искать пути изменения условий существования в неблагоприятные для размножения вредных организмов направлений – с другой.

Для расшифровки взаимоотношений между организмами их экологическое изучение проводится на 3 уровнях:

1. путём изучения экологии отдельных особей (аутэкология),

2.экология популяции (т.е. совокупность особей одного вида, заселяющий определённый участок территории - популяционная экология);

3. экологию сообществ или биоценозов, т.е. совокупности всех видов организмов, заселяющих участок территории с более или менее однородными условиями существования.

Задачи экологии:

1. Изучить уровень численности особей в популяции;

2. Познать образ жизни насекомых в зависимости от условий внешней среды;

3. Изучить влияние среды на численность особей данного вида на характер распределения особей данного вида;

4. Выяснить основные взаимосвязи насекомых с условиями внешней среды и человеком.

Содержание экологии:

1. Изучение видовых приспособлений к условиям существования;

2. Изучение закономерностей образования и развития популяций;

3. Изучение закономерностей формирования и роль биоценозов.

Центральный объект экологии - жизнь вида в природных условиях биоценоза.

2.Экологические факторы делятся на следующие: абиотические, почвенные или адафические, биотические и антропические.

К абиотическим факторам (неорганические) относятся климатические (влияние температуры, влажности, света, ветра и пр.). Большинство вредных организмов относится к животным с непостоянной температурой тела. Температура тела насекомых изменяется при изменении внешней температуры. Активная жизнедеятельность насекомых возможна лишь в пределах определённого диапазона температур, специфических для каждого вида. При понижении и повышении температурной среды за эти пределы наступает холодовое или тепловое оцепенение, а затем смерть. Соответственно сказанному эти границы получили название верхнего и нижнего порогов развития – биологический 0 (ноль) развития. Верхние и низкие границы t, в пределах которых возможно развитие того или иного вида, называют порогами развития, а диапазон t, не выходящий за эти пределы – эффективными t. Сумму эффективных t можно определить по формуле С = (Т – t) n, где

T – наблюдаемая температура,

t – нижний порог развития,

n – продолжительность развития в днях.

По порогу развития и сумме эффективных t можно для поливольтинных видов подсчитать количество поколений и сроки появления отдельных фаз развития. Но при расчетах по методу эффективных t необходимо учитывать влажность воздуха, высокие дневные t, летнюю диапаузу, поправку на t в будке и приземном слое воздуха.

Важно влияние температуры на выживаемость организмов при значительных похолоданиях. Холодостойкость зависит от того, с какого климата обитают виды в данной местности, от места зимовки (кора деревьев или почва), физиологической подготовленности организма (максимум в период зимней диапаузы). Подготовка организма заключается в связывании свободной воды гидрофильными коллоидами, накоплении резервных веществ в виде углеводов и жиров, снижении обмена веществ.

Влажность среды. Вредные организмы (насекомые, клещи, нематоды) обладают малыми размерами и большой испаряющей поверхностью и очень зависят от влажности среды. Особенно чувствительны к изменению влажности насекомые, которые живут в открытой воздушной среде, так как относительная влажность редко достигает 100%, и насекомые испаряют воду. Удерживание в организме влаги в нужных пределах требует специальных механизмов- приспособлений для поддержания равновесия между организмом и средой. Такими приспособлениями являются: морфологические, физиологические и экологические адаптации. Морфологические приспособления: развитие на покровах водонепроницаемой эпикутикулы, образование на теле воскового налёта (тли, червецы), строение дыхалец, строение куколок, образование кокона.

Физиологические приспособления: в процессе питания насекомые пополняют запасы воды, отсасывая её из непереваренных остатков пищи, находящейся в заднем отделе кишечника, а в период зимнего покоя используют метаболическую воду, образующуюся при окислении углеводов и жиров.

У питающихся соком насекомых имеются приспособления и для быстрого удаления из организма избыточной воды – фильтрационные камеры, которые позволяют выводить избыток жидкости из переднего отдела кишечника в задний, минуя среднюю кишку.

Экологические: изменение местообитания почвы (вертикальные миграции у проволочников). Перед зимовкой перемещаются на новые места (черепашки, яблонная плодожорка, златогузка).

По степени требований к влажности среды различают гигрофилов, мезофилов и ксерофилов. Гигрофилы (слизни, стеблевой мотылёк, нематоды) растительноядные. Мезофилы (умеренная влажность) - озимая совка, луговой мотылёк. Ксерофилы - чернотелки, саранча пустынная.

Особенно сильно сказывается на жизнедеятельности насекомых совместное действие температуры и влажности. Для оценки влияния температур и осадков на насекомых в природных условиях применяют методы графического анализа этих показателей в виде климограмм и биоклимограмм. Соотношение температуры и влажности имеет существенное значение и при выборе видами для своей жизни соответствующих местообитаний.

Свет регулирует годичный жизненный цикл насекомых, длинный фотопериод способствует беспрепятственному развитию видов, короткий ( наступает в конце лета – начале осени) способствует переходу в состояние диапаузы. Короткий фотопериод означает, что скоро наступят неблагоприятные осенне - зимние условия, что нужно производить физиологическую перестройку организма. Короткодневный тип развития характерен для тутового шелкопряда, волнянки, краснохвоста, совки - треугольной. Большинство насекомых относят к длиннодневному типу развития.

Прямая и рассеянная солнечная радиация сказывается на изменении температуры тела и поведении насекомых. В тёмную и светлую часть суток изменяется активность различных видов организмов. Среди насекомых различают дневные, сумеречные и ночные группы. Группа дневных бабочек (белянки, нимфалиды, парусники) летает, питается, откладывает яйца днём. Сумеречные насекомые – (бражники, пластинчатоусые), ночные – совки.

Насекомые реагируют на различный спектральный состав света, обычно лучше воспринимая коротковолновую часть спектра и в том числе ультрафиолетовые лучи. На свет летят совки, яблонная плодожорка, хуже сетчатокрылые, божьи коровки. Ветер также оказывает влияние на насекомых. Мелкие насекомые переносятся ветром (расселение - американская белая бабочка, непарный шелкопряд), летят с потоком ветра. Вертикальное расселение – тёплый воздух поднимается вверх, и вместе с насекомыми попадает в высокие горизонты, с понижением температуры опускаются на другом участке с некоторым количеством насекомых.

3. Большинство крылатых насекомых в фазе имаго относятся к числу обитателей воздушной среды, но в неактивных фазах (яйцо, куколка) являются обитателями почвы. Почва отличается большим своеобразием и состоит из 3 систем - твёрдой, жидкой и газообразной. Твёрдая фаза образует структурную основу почвы, которая всегда удерживает в себе то или иное количество воды и воздуха.

Почва является местом, по которому животная жизнь смогла перейти из водной стихии в воздушную. Большинство видов почвенных беспозвоночных участвует в процессе минерализации органических веществ. В почве встречаются хищники и паразиты, уничтожающие вредителей с.-х. культур. В настоящее время разрабатываются пути усиления полезной деятельности почвенной фауны, повышения плодородия почвы и использования отдельных видов беспозвоночных для диагностики почв.

К почвенным факторам, наиболее сильно влияющим на изменение численности почвенной фауны, относятся: механический состав, температура, влажность, воздухопроницаемость.

Механический состав почвы может оказывать прямое влияние на избирательность отдельных видов животных (личинки хрущей сильнее вредят на лёгких, песчаных почвах, а виноградная филлоксера там существовать не может, уплотнённые почвы заселяют хрущи, кравчики, а рыхлые жужелицы).

С температурой почвы связаны суточные и вертикальные миграции насекомых. Температура почвы на поверхности подвержена резким колебаниям в течение суток, а на глубине 15-20 см эти колебания сглаживаются.

Ещё более важное значение имеют сезонные миграции. Личинки щелкунов зимуют на глубине 25-30 см, хрущи – 120-180 см.

Избыточная высокая влажность почвы, особенно в сочетании с пониженной температурой, неблагоприятна для жизни насекомых в связи с развитием патогенных микроорганизмов и ухудшением аэрации. Низкая влажность почвы в условия засухи приводит к миграциям в более глубокие горизонты подвижных фаз развития обитающих в почве насекомых и к повышенной гибели куколок и яиц.

Почвенный воздух в верхних слоях почвы содержит О₂ больше, чем СО₂ , а с увеличением глубины содержания кислорода уменьшается и СО₂ увеличивается. Чем влажнее почва, тем хуже происходит обмен воздуха и выше содержание углекислоты. При ухудшении аэрации насекомые вынуждены мигрировать к поверхностности почвы.

Реакция почвенного раствора также связана с влажностью и аэрацией почвы. На кислых почвах развивается род Agriotis, а на щелочных – лимониус.

Насекомые слабо реагируют на концентрацию почвенного раствора. В почвах, богатых растительными остатками, наблюдается более многочисленная почвенная фауна, так как органические вещества сами по себе служат источником питания для многих видов насекомых, клещей, нематод. При более высоком содержании органических веществ в почве несколько ослабевает вредоносность фитофагов, так как они частично используют эти вещества для питания.

4. Важную роль в жизни насекомых играют их взаимоотношения с различными живыми организмами – животными и растениями в процессе жизнедеятельности. Все эти живые силы природы выступают в качестве биологических факторов среды, взаимодействующих на каждый отдельный организм и его совокупность популяцию и вид. Основу взаимоотношений насекомых с биотическими факторами среды составляют пищевые или трофические взаимоотношения и связи. Потребление пищи является физиологической необходимостью, что и вызывает появление разнообразных приспособлений, направленных к использованию тех или иных источников пищи. Избирательное отношение отдельных групп насекомых и других организмов к различным источникам органического вещества называют специализацией 1 порядка. Источники пищи насекомых разнообразны: живые организмы (растения и животные); продукты их жизнедеятельности (не переваренные остатки пищи в виде помёта, отмершие и опавшие части растений, умершие животные и растения).

Специализация видов насекомых на этих источниках пищи способствовала возникновению разнообразных пищевых режимов. Насекомые, которые питаются растениями (фитофаги), животными (зоофаги), если питаются насекомыми – то это энтомофаги, а клещами- акарифаги. Если питаются растительными остатками – это сапрофаги (подуры, панцирные клещи, а если животного происхождения то это - некрофаги (мертвоеды, падальные мухи) питаются навозом – капрофаги. Пищевая специализация II порядка характеризует степень избирательности внутри каждого из перечисленных источников питания. Среди фитофагов различают монофагов (зерновка гороховая, филлоксера, малинный клещ), питающихся на одной культуре; олигофагов (клубеньковые долгоносики, капустная белянка, гороховая плодожорка) питаются растениями одного семейства; полифаги или многоядные (совки подгрызающие, проволочники, слизни) питаются многими видами растений из различных ботанических семейств.

Пантофаги или всеядные питаются многими растениями и животной пищей (тараканы, уховертки).

Питание животных связывает их с другими организмами более или менее прочными пищевыми связями. Особенно стойки эти связи у монофагов и олигофагов. Однако эти связи не ограничиваются только парой компонентов: потребителем и поставщиком пищи. Большинство потребителей может в свою очередь быть поставщиком пищи для других организмов. Цепи питания начинаются от растения или мёртвых органических веществ и заканчиваются животными хищниками или паразитами. Так, тля питается на растениях, тлю уничтожают кокцинеллиды, их уничтожают птицы, птиц уничтожают лисы и т.д. Для цепей питания характерно также и то, что они обычно имеют ответвления, эти ответвления создаются другими хищниками или паразитами, живущими за счёт хозяев, входящих в основную цепь питания. Тлю уничтожают златоглазки, их поедают другие насекомые или птицы. Так пищевые связи и цепи питания объединяют собой различные организмы и создают между ними систему сложнейших и прочных взаимоотношений.

Взаимоотношения между растениями и насекомыми различны: опылители растений, вредители растений, переносчики болезней растений.

Типы повреждений в зависимости от ротового аппарата вредителей различны:

1. повреждения растений без их предварительной подготовки вредителем для питания;

а) повреждение листьев (грубое объедание, дырчатое выедание, фигурное объедание, скелетирование, минирование, изменение окраски, деформация листьев);

б) повреждение стеблей, ветвей и корней, подгрызание стебля, выедание ходов;

в) повреждение генеративных органов, выедание бутонов, минирование плодов, белоколосость злаков;

2. повреждения с подготовкой растения вредителем для питания:

а) повреждения с механической подготовкой субстрата для питания (листовые трубки и сигары, листовые гнёзда);

б) повреждения с физиологической подготовкой субстрата для питания (галлы: листовые, стеблевые, побеговые, почковые корневые).

Естественные враги насекомых: патогенные микроорганизмы, паразитические черви, хищные и паразитические насекомые, хищные позвоночные. Они играют роль в ограничении размножения и распространения насекомых, некоторых используют для биологической борьбы с вредителями. Патогенные организмы - это грибы, бактерии, вирусы и простейшие. Они вызывают различные заболевания у насекомых. Из грибных организмов вызывающих болезни насекомых наибольшее значение имеют энтомофторовые и мускардиновые грибы.

Бактерии служат для изготовления препаратов (выделяют из разных видов погибших насекомых) для производства битоксибациллина и лепидоцида.

Из вирусных патогенов известны полиэдрозы и гранулёзы. Полиэдроз изучен у тутового шелкопряда - тело гусениц покрывается жёлтыми пятнами. Гранулёз отмечен у гусениц яблонной плодожорки. У больных гусениц тело приобретает беловато-жёлтую окраску. Они становятся вялыми и погибают. Протозойные болезни вызывают одноклеточные животные, относящиеся к простейшим (поземотоз пчёл).

Паразитические черви очень многообразны: стационарные паразиты живут в теле насекомых длительное время, даже всю жизнь – нематоды; промежуточные, которые переходят от насекомых к животным и человеку. К основным формам взаимоотношений между различными организмами относятся симбиоз, хищничество и паразитизм. Симбиоз - различные формы сожительства свободных организмов (казарка - плодовая гниль). Хищничество - форма отношений, при которой более сильный организм – хищник – питается другим - жертвой, приводя её к гибели в течение короткого времени. Хищники принадлежат к различным группам животных: хищники - энтомофаги: божьи коровки, златоглазки, жужелицы, муравьи. Паразитизм характеризуется тем, что одни особи – паразиты – живут за счёт других организмов - хозяев длительное время, постоянно приводя хозяев к гибели или сильно их ослабляя (наездники, бракониды, тахины). Паразиты бывают наружные (эктопаразиты) и внутренние (эндопаразиты). Наружные паразиты характерны для насекомых, ведущих скрытый образ жизни, из внутренних - наиболее ценны яйцееды (трихограмма, теленомус). На паразитических насекомых в свою очередь могут паразитировать другие виды насекомых, называемые сверхпаразитами или паразитами 2 порядка.

Из млекопитающих питаются вредителями: еж, крот, летучая мышь. Из птиц наиболее эффективны дятлы, ласточки, стрижи, синицы, скворцы, грачи.

Естественные враги играют важную роль в ограничении распространения и размножения вредных видов. Применение естественных врагов положило начало биометоду.