Влияние абиотических факторов на насекомых

Глава 5. ЭКОЛОГИЯ НАСЕКОМЫХ

Экология насекомых изучает образ жизни насекомых в связи с условиями существования и выясняет значение этих условий для размножения, выживания и распространения насекомых.

Любой элемент среды, способный оказывать непосредственное влияние на живые организмы, а также на характер их отношения друг к другу называется экологическим фактором. Все экологические факторы принято делить на абиотические, биотические (биогенные) и антропогенные.

Абиотические факторы – вся совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические, эдафические.

Биотические факторы–совокупность взаимоотношений, возникающих между организмами в процессе их жизнедеятельности. Эти отношения могут быть очень разнообразны: хищничество, паразитизм, конкуренция, симбиоз и т.д. Наряду с прямыми влияниями организмы могут оказывать и косвенное влияние друг на друга, изменяя условия окружающей среды. Антропогенные факторысвязаны с деятельностью человека и его воздействием на окружающую среду.

Температура.Температура - первичный периодический фактор, действующий на живой организм непосредственно и через измене­ния других факторов среды.

Свойства поверхности объекта - его цвет, структура, площадь, определяют интенсивность поглощения и излучения тепла, а масса объектов - их теплоемкость. При уменьшении размеров объекта его теплоемкость меняется быстрее, чем способность к восприятию и передаче тепла. Таким образом, при дефиците тепла в суровых условиях высоких широт более крупные организмы имеют некото­рые преимущества по сравнению с мелкими.

В связи с тем, что насекомые очень малы, они быстрее, чем дру­гие животные, согреваются солнечными лучами, но быстрее и осты­вают в тени. Не имея постоянной температуры тела, они в значи­тельно большей мере зависят от состояния среды, и излучение теп­ла для них существеннее, чем температура воздуха.

Диапазон температур, в котором возможны проявления актив­ной жизнедеятельности насекомых, варьирует у разных видов. Этот диапазон ограничен 15 - 38°С, и за его пределами интенсивность жизненных процессов закономерно снижается.

Температурный оптимум, в зоне которого общие проявления жизнедеятельности наиболее эффективны при наименьших затра­тах энергии, смещен к повышенным температурам. Субоптималь­ные и супероптимальные температурные зоны допускают нормаль­ную активность насекомых, но при дальнейшем изменении темпе­ратурного фактора наступает холодовое или тепловое оцепенение, ведущее к гибели ( рисунок .

При тепловом оцепенении, ставшим постоянным, возврат к активной жизнедеятельности уже невозможен, но окоченение от холода сменяется переохлаждением до критической точки, когда высвобождается скрытая теплота плавления и тело насекомо­го разогревается почти до 0°С. Некоторые насекомые способны пе­реносить весьма длительные и глубокие понижения температуры в состоянии анабиоза. Например, гусеницы кукурузного мотылька оживали после охлаждения до минус 190°С.

При повышении температуры до 45 - 48°С многие насекомые гибнут, но личинки некоторых жуков-златок и нимфы пустынной саранчи сохраняют активность при 52°С, а личинки мух-береговушек активны даже при 65°С.

Температура, при которой начинается жизнедеятельность насекомого и ниже которой жизнедеятельность прекращается, называется нижним порогом развития. Температура, выше которой жизнедеятельность насекомого также невозможна и прекращается, называется верхним порогом развития.

Для расчетов скорости и времени развития насекомого используют сумму эффективных температур.

Сумма эффективных температур –количество тепловой энергии,необходимое для развития насекомого.Определяется она как сумма среднесуточных температур выше нижнего порога развития конкретного вида насекомого. Рассчитывается по формуле:

S= (t – t_o) n (5.1)

где t – среднесуточная температура, t_o – температура нижнего порога развития, n – число дней.

Сумма эффективных температур используется при прогнозировании сроков появления определенных стадий развития насекомых.

Так как сумма эффективных температур – величина постоянная, то можно вычислить время развития насекомого (в сутках) при разной температуре, преобразовав формулу 5.1:

n = S / (t – t_o) (5.2)

Используя знание суммы эффективных температур, необходимое для развития конкретного вида насекомого, можно определить число поколений этого вида, развивающееся в том или ином районе его распространения.

В зависимости от термопреферендума, выражающего биологи­ческие требования вида, и от диапазона переносимых температур насекомые разделяются на стенотермных и эвритермных. Первые выносят лишь ограниченные колебания теплового режима, вторые способны переносить изменения фактора в более широких преде­лах. Паразиты теплокровных животных, как правило, стенотермные и теплолюбивые, так же как и многие представители фауны тропи­ков. Среди стенотермных холодолюбивых видов фауны снегов Ги­малаев выделяются группы ногохвосток и двукрылых, активных в диапазоне температур от 0 до минус 10°С; от 0 до +5°С и, наконец, активных только в солнечные часы дня при температурах от 5 до 10°С. Представители двух первых групп настолько чувствительны к повышению температуры, что гибнут через несколько минут от тепла руки человека.

Примеры эвритермных видов: зеленая падальная муха, бабочка-крапивница, панцирные клещи, обитающие на голых скалах внутриконтинентальных районов и переносящие колебания от 60 днем до 0°С ночью.

Насекомым присуща и собственная терморегуляция. Об этом свидетельствует например то, что мертвые жуки-чернотелки в пустыне нагреваются на 2 - 9°С сильнее, чем живые. У черного таракана (Blatta orientalis L.) за счет испарения с поверхности тела или усиленного потребления кислорода температура либо слегка повышается, либо понижается, но только, если температу­ра среды выходит за пределы 13 - 25°С.

При пониженных температурах длительность жизни отдельных особей значительно возрастает. Так, если при 30°С мухи дрозофилы существуют в среднем 21 день, то при 15°С - не менее 130 дней.

Подвержена влиянию климатических факторов и плодовитость насекомых: она максимальна при оптимальных условиях, но по­жизненная плодовитость самок зависит от сроков их существова­ния. Нередко сокращение числа яиц, откладываемых самкой еже­дневно при пониженных температурах, компенсируется длительно­стью периода их откладки и в конечном счете максимально плодо­витыми оказываются наиболее долгоживущие, а не наиболее актив­ные особи. Так, луговой мотылек максимальное количество яиц в единицу времени откладывает при температуре 25°С.

Свет. Действие света на насекомых проявляется, во-первых, через фо­тосинтез, в процессе которого создается органическое вещество; во-вторых - через изменения других экологических факторов. Наиболее известно воздействие света на поведение и развитие насекомых.

Насекомые по-разному относятся к свету. Одни активны только днем (булавоусые бабочки, ряд жуков, саранчовые), многие жужелицы, сверчки активны ночью. Как ночные насекомые известны бабочки семейства совок или ночниц. Некоторые насекомые, называемые сумеречными, летают только после захода солнца и наступления сумерек. В это время летают и питаются на хоро­шо заметных в сумерки белых цветах табака и других растений бабочки бражники, летают над поверхностью земли жуки июньского и других хрущей.

Значение светового фактора для видов, активных только в ночное время, и обитателей пещер ограничено.

Воздействие света как фактора среды на развитие насекомых связано с температурой, так как солнечное излучение всегда служит источником света и источником тепла. Обогревание солнечным светом повышает температуру тела насекомого на 10⁰ С и более.

Насекомые четко реагируют на изменение длины дня. Длина дня – один из регуляторных сезонных циклов развития. Особенно он сказывается на явлении диапаузы. Как уже было сказано, диапауза - приспособление к переживанию не­благоприятного времени года. Сигна­лом к подготовке и переходу в состояние диапаузы у насекомых является свет. Реакция на изменение длины светового дня называется фотопериоди­ческой реакцией.

У насекомых наблюдается три основных типа фотопериодической реакции - длиннодневный, короткодневный и промежуточный.

В умеренных широтах наиболее част длиннодневный тип фотопериодической реакции, который характерен для хвое – и листогрызущих насекомых. Так, ба­бочка капустница имеет длиннодневный тип реакции. В условиях длинного дня поколения капустницы могут развиваться одно за другим беспрерывно. При сокращении же длины светового дня примерно до 14 часов куколки впадают в диапаузу и дальнейшее развитие приостанавливается, хотя температура и другие условия еще благоприятны для прохождения куколочной фазы и вылета бабочек. Разница в длине светового дня, вызывающая диапаузу, может быть не очень большой - менее часа. Как только длина дня уменьшится до так называемого фотопериодического порога, наступает диапауза.

Насекомые с короткодневным типом фотопериодической реакции в на­шей фауне редки. Примером может служить тутовый шелкопряд, у которого развивается одно поколение за другим без перерыва лишь при коротком свето­вом дне, а при увеличении длины дня до 12 - 16 часов рост начинает замед­ляться и наступает диапауза. В фотопериодической реакции воздействует не просто количество световой энергии, а смена света и темноты.

Свет определяет биологические ритмы развития насекомых:

1. Сезонные биологические ритмы, из которых одни направлены на син­хронизацию циклов индивидуального развития с соответствующими се­зонами, чем обеспечивают совпадение периода размножения с благо­приятным сезоном, а другие вызывают диапаузу в неблагоприятное для активной жизни время года.

2. Циркадные ритмы, период которых равен или близок к 24 часам, под­держиваются внутренними биологическими часами.

3.Лунные ритмы.

Способность насекомых прилетать на свет известна давно, как и попытки ловить насекомых на свет. С тех пор как выясне­на особая привлекательность для насекомых ультрафиолетового излучения, ос­воено применение световых ловушек с ртутными лампами. Светоловушки ис­пользуют для прогноза появления насекомых и для уничтожения вредных насекомых.

Влажность. Отделить влияние влажности от воздействия дру­гих экологических факторов трудно и не всегда возможно. Если имеются доступные источники влаги, насекомые легко переносят сухость воздуха, и лишь формы, постоянно обитающие в водоемах (гидробионты), гибнут на суше.

Влияние влажности на длительность и скорость развития обыч­но определяется воздействиями температуры. У комнатной и зеле­ной падальной мухи обнаружена линейная зависимость между скоростью развития и дефицитом влажности, а у перелетной саранчи скорость развития возрастает при повышении относительной влажности до 70%. При более высокой влажности ее развитие тормозится, и многие особи поражаются грибными и бактериальными болезнями.

У насекомых выработались различные приспособления, уменьшающие испарение и потерю воды организмом. У обитателей сухих и жарких районов, например у различных саранчовых, имеются толстые, водонепроницаемые по­кровы тела. У насекомых, обитающих в более влажных условиях, покровы тоньше, а величина дыхалец больше. У насекомых, пребывающих в неподвиж­ной фазе, влажность сохраняется за счет постройки земляных колыбелек или кокона. Насекомые передвигаются в более сырые участки или, наоборот, ухо­дят из сильно насыщенной водой почвы.

Наконец, приспосабливаясь к переживанию неблагоприятных условий (засуха), многие насекомые могут впадать в оцепенение, спячку или диапаузу.

В зависимости от зоны и места обитания различные насекомые приспо­соблены к тем или иным условиям увлажнения неодинаково и среди них разли­чаются: ксерофилы - сухолюбивые, например чернотелки; гигрофилы - вла­голюбивые (личинки и имаго многих почвенных насекомых); мезофилы - средневлаголюбивые, приспособленные к условиям умеренного увлажнения, например озимая совка; гидрофилы - постоянные обитатели воды (личинки стрекоз, ручейников, поденок, комаров).

Для пополнения запасов воды некоторые насекомые пьют росу (клоп-черепашка) или соки растений, потребляют влагу с пищей или используют метаболическую воду, образуемую при окислении жиров и, других органических веществ.

Снижение содержания воды в организме разные виды насеко­мых переносят неодинаково: колорадский жук выдерживает подсушивание на 50%, жук Catalpa lanigera L. - на 25%, а жук Lachnosterna sp. погибает при подсушивании на 15%. Однако эти данные характеризуют разнообразие реакций насекомых на изменения влажности лишь в эксперимен­тальных условиях.

Механизмы защиты от обезвоживания разнообразны. Их можно разделить на три категории: уменьшение потери воды (водонепроницаемость покровов, на­личие внутренних дыхательных органов, уменьшение потери воды с выделе­ниями), экологические и этологические адаптации.

Влажность влияет на продолжительность жизни насекомого и скорость раз­вития, распространение и выбор биотопов, сезонный диморфизм, поведение и косвенно - на развитие грибных и бактериальных заболеваний насекомых.

В природе влияние влажности опосредуется температурой и другими факторами среды. Поэтому в практике экологических ис­следований обычно рассматривают совместное влияние влажности и температуры, для демонстрации которого используют многооб­разные индексы, коэффициенты и диаграммы. При их расчете и по­строении удобно пользоваться принятыми в метеорологии парамет­рами: усредненными (среднедневными, среднедекадными и т. п.) значениями температуры воздуха и влажности, причем влажность учитывают либо в относительном выражении, либо в виде суммы осадков за тот или иной период.

Располагая метеосводками для территории и сезона массового появления вида, на соответствующем графике можно очертить зо­ну оптимума, контуры которой при наложении на графики, постро­енные для иных территорий и сезонов, сразу выявляют, что и для какой фазы развития служит лимитирующим фактором.

Осадки - один из самых мощных факторов среды. Они влия­ют на насекомых прямо, например, в виде ливня, града, препят­ствуя их лету и вызывая гибель, или косвенно - через изменение влажности тканей растений и почвы, при недостатке зимних осад­ков - вымерзание зимующих в почве насекомых. В годы силь­ных засух нарушается водный баланс растений, что приводит к снижению смоляного и осмотического давления и ослаблению за­щитных функций деревьев, а это способствует их повреждению растительноядными насекомыми. Рост численности многих лес­ных насекомых часто связывают с наступлением засушливой, а для некоторых видов - влажной погоды. Так, появление непар­ного шелкопряда чаще наблюдается после засушливых лет, а мо­нашенки - во влажные годы.

Ветер,как и другие абиотические факторы, может влиять на насекомых прямо и косвенно.Ветер часто определяет погоду и тем самым косвенно влияет на поведение, миграцию и размещение насекомых.

Ветер играет большую роль в распространении насекомых. Насекомые перемещаются на довольно значительные расстояния при помощи воздушных течений, из областей высокого давления в сторону низкого давле­ния. Так перемещаются стадные саранчовые, бабочки и другие насекомые.

Многие мелкие насекомые тли, например, поднимаются токами воздуха на довольно большую высоту, иногда до 2000 м, и переносятся воздушными те­чениями. Для бабочек серой лиственничной листовертки свойствен активный лет, вместе с тем возможен пассивный перенос их скоплений ветром на значи­тельные расстояния. Известны случаи, когда самолеты попадали в скопления бабочек листовертки на высоте 900-1400 м и летели в них в течение 4-5 мин. Отмечен факт нахождения скоплений бабочек на льдах Северного Ледовитого океана.

В Южной Сибири и Забайкалье первые гусеницы непарного шелкопря­да появляются в середине мая. Возникающие над участками яйцекладок, раз­мещенных на скалах, восходящие потоки воздуха поднимают аэрофорных гу­сениц и переносят на большие расстояния. Таким образом могут перемещаться мелкие и крылатые, и бескрылые насекомые.

Ветер, вызывая образование ветровала и бурелома, обусловливает формирование очагов стволовых вредителей

Почва. Подавляющее большинство насекомых так или иначе связаны с почвой. Геобионты обитают в почве постоянно, на поверхность выбираются только в поисках полового партнера, при затоплении ливнями или талыми водами. Таковы многие первичнобескрылые, а также термиты, медведки, эмбии.

Геофилы проходят в почве оп­ределенные фазы жизненного цикла, к ним относятся прямокры­лые, многие двукрылые и жуки.

Геоксены - временные посетители почвы, они лишь укрываются в почвенных порах от врагов или преследуют в них свои жертвы.

Дата добавления: 2014-02-27; просмотров: 2519; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!