Насекомые реферат по экологии

Обновлено: 02.07.2024

Задачами экологии насекомых является познание формирования их морфологических и физиологических особенностей образа жизни в зависимости от условий среды, изучение влияния среды на численность особей данного вида, на характер распределения их по территории и на формирование сообществ организмов, населяющих ту или иную территорию. Экология находится в тесной связи со многими другими науками, поскольку она синтезирует данные, полученные физиологами, биохимиками, генетиками, систематиками, анатомами, гистологами, морфологами, биогеографами, климатологами, почвоведами, гидробиологами. Знание образа жизни вредных насекомых в различных условиях среды создает возможность профилактических мероприятий, препятствующих их размножению. При определении очень многих агрономических мероприятий, таких, как сроки и методы вспашки, севообороты, поливы, подбор более устойчивых сортов и других, очень важное значение имеют экологические особенности вредных видов насекомых. Есть такие вредители сельского хозяйства, которые могут быть искоренены почти полностью рациональными приемами агротехники. Экология помогает определить не только способы, но и наилучшие сроки и места проведения тех или иных защитных мероприятий по борьбе с вредными насекомыми. Без знания экологии вредителей и их паразитов, хищников и возбудителей заболеваний не могут быть применены биологические методы борьбы с вредителями, основные на использовании антагонистических организмов.

Вследствие изменчивости экологических факторов соответствие организма и среды постоянно нарушается и восстанавливается. Важнейшим и непосредственным результатом воздействия изменяющихся факторов среды является изменение численности особей вида, фауны и группировок организмов, или биоценозов, происходящее во времени и пространстве. Показателем изменения численности особей у насекомых во времени являются массовые появления вредных видов в те или иные годы, например, хлебных клопов-черепашек, саранчи, капустной белянки и др. Примерами изменения численности особей в пространстве могут служить изменение границ распространения колорадского жука, залет стай саранчи и пр.

Основной общей задачей экологии является разработка проблемы численности организмов. Численность эта непостоянна, всегда находится в динамике, что в конечном итоге приводит к изменению общей биологической массы, продуцируемой тем или иным видом или тем или иным биоценозом. Следовательно, познание закономерностей динамики численности видов, воздействий среды на изменение фауны и биоценозов и биологической продуктивности биоценозов составляют основную общую задачу экологии.

В связи с тем, что насекомые очень быстро растут и невероятно плодовиты, влияние их на окружающую среду трудно преувеличить. У них больше всего форм жизни, которые участвуют в круговороте веществ в природе.

О значении насекомых для поддержания экологического равновесия на Земле достаточно подробно говориться в различных учебниках, учебных пособиях и научно-популярной литературе. Мы здесь рассмотрим лишь некоторые его стороны.

Например, казалось бы, какая польза может быть от гнуса – комаров, мошек и других подобных им насекомых. Однако в природе все предусмотрено. Эти двукрылые насекомые чрезвычайно плодовиты и размножаются в лужах, болотах, на заливных лугах. На 1 м2 залитой водой площади может приходиться свыше 20 тыс. их личинок. Эти личинки служат кормом для рыб, кроме того, что они способны накапливать в организме множество ценных микроэлементов, которые со стоками воды попадают в водную среду из почвы. Это – кобальт, марганец, йод, железо и даже золото. Появившиеся из личинок имаго разлетаются и разносят повсюду накопленные микроэлементы, удобряя собой сушу. И таким образом досаждающий нам гнус способствует круговороту многих микроэлементов, столь необходимых для почвообразования и всего живого. Подсчитано, что на 1 км2 примыкающих к водоему лугов и лесов, приходится до полутонны этого удобрения. А поскольку общая биомасса таких двукрылых насекомых, живущих на Земле, огромна, то это является очень важным экологическим фактором.

Какова роль фитофагов?

Экологическая система представляет собой взаимосвязанное целое, и насекомые выполняют в ней важную роль. Они несомненно наделены собственной полезностью для биоценоза, возможно, не всегда понимаемой нами. Например, распространено мнение, что насекомые, повреждающие деревья в лесу или культурные растения, наносят им вред. Но ведь одно из предназначений растений – потребление их в пищу, то есть участие в пищевой цепи. Поэтому деревья образуют больше листьев, чем необходимо. Примерно каждый четвертый лист на дереве является запасным, чтобы существовала возможность питания фитофагов. Во многих случаях незначительные повреждения не только не вредят растению, но и стимулируют его рост, повышая продуктивность. Поэтому фитофаги способны увеличивать урожай, естественно, при оптимальной их численности. Это говорит о том, что в наследственной программе развития растения заложены потери некоторой его части. А генетическая программа фитофагов обеспечивает их таким организмом и поведением, которое позволяет употреблять растения в пищу. Все предусмотрено и целесообразно.

Насколько опасно массовое размножение насекомых?

Экологическая цепь насекомых и растений

Деревья обмениваются информацией

При массовом нашествии гусениц на рощу, казалось бы, шансов у деревьев сохранить листву почти нет. Однако во многих случаях деревьям дана возможность успешно обороняться. Так, при активном размножении тутового шелкопряда в роще, пораженной гусеницами, сильно страдают лишь некоторые деревья. Остальные же остаются невредимы. Оказывается, деревья обмениваются информацией, выделяя в воздух феромоны особого химического состава. Они помогают общаться между собой не только деревьям одного вида, но и различным видов – тополю, клену, дубу, буку. Деревья, оказавшиеся под угрозой, посылают своим собратьям сигнальную информацию. При нападении насекомых в организме первых на их пути деревьев автоматически включается сигнал опасности. Под руководством генетической программы повреждаемые листья начинают синтезировать и активно выделять в воздух вещества тревоги. Установлено, что прежде чем насекомые успевают перебраться с пораженных деревьев на соседние, те уже готовы к обороне. Большинство деревьев начинает активно вырабатывать целую серию ядов, одни из которых обеспечивают листьям несъедобность, а другие – убивают насекомых. Некоторые деревья обеспечены технологиями синтеза до восьми различных ядов одновременно, причем состав этих ядов из года в год меняется. Значит, в уникальнейшей врожденной программе защиты растений учтена и целесообразная особенность привыкания насекомых к ядам.

Изменение экологического равновесия

Иногда в природных условиях равновесие между насекомыми и растениями может временно сдвигаться в ту или иную сторону. Например, если растения какого-то вида из-за погодных или иных факторов среды появляются на неделю раньше или позже обычного срока, то это может драматическим образом ограничить развитие тех насекомых, которые зависят от этого растения. Зачастую на такое равновесие может влиять и деятельность человека. Активно выращивая определенные сельскохозяйственные культуры, он на свою беду резко увеличивает и количество их насекомых-потребителей. Так, постоянное искусственное поддержание концентрации посевов картофеля и других пасленовых вызывает чрезмерное распространение колорадского жука. В естественных условиях при отсутствии человека концентрация растений меньше, и экологическое равновесие не нарушается.

Неутомимые почвообразователи

Многие насекомые благодаря способности перерабатывать мертвую растительность являются замечательными почвообразователями. Экспериментами установлено, что листья, которые подвергались разложению микроорганизмами, сохраняли свою структуру в течение трех лет. Но стоило грибному комарику отложить на них свои яйца, как листья за три дня превращались в перегной. А там, где нет разрушителей опада, как, например, в зоне хвойных лесов, происходит накопление волокнистых торфообразных неплодородных слоев.

Некоторые группы насекомых быстро уничтожают мертвые стволы деревьев, поддерживая круговорот веществ в природе. В тропиках практически единственными насекомыми-почвообразователями являются влаголюбивые термиты, перерабатывающие в лесах всю отмирающую древесину и растительные остатки. Кроме того, термиты принизывают почву своими многочисленными ходами и перемещают ее в различных направлениях, перемешивая слои. Пропуская растительную пищу и почву через кишечник, они активно влияют на происходящие в почве процессы. Сами же термиты представляют собой достаточно калорийный источник питания для многих животных. Несмотря на то что с деятельностью термитов сталкиваются интересы человека (насекомые разрушают деревянные постройки людей), роль термитов в жизни тропической природы, несомненно, огромна.

Трудолюбивые санитары

Насекомые предназначены и для быстрого уничтожения трупов животных. Трудно переоценить огромную работу по очистке почвы от скоплений остатков организмов, которую выполняют, например жуки-могильщики. Наследственная программа обеспечивает им ряд целенаправленных действий. Жуки определенным способом подрывают грунт под падалью, предавая тела погибших животных земле, и неподалеку в почве откладывают яйца. В результате получается двойной эффект: вышедшие из яиц личинки получают необходимое им питание, а Земля постоянно очищается от трупов животных.

Не менее важная экологическая роль принадлежит личинкам мух. Они тоже должны выполнять на Земле специальные санитарные функции, вызывая ускоренный распад животных останков. Карл Линней подсчитал, что в тропиках потомство всего лишь трех мух способно уничтожить труп лошади быстрее, чем это сделает лев. Кроме того, личинки мух несут санитарную службу по уничтожению различных нечистот. Без их полезной работы органические остатки долго бы отравляли воздух и служили источником опасных заразных болезней.

Великая роль насекомых-опылителей

Огромное количество зоофильных растений (опыляемых животными) не может быть оплодотворено без их помощи. Около 80% диких и культурных растений нуждается в насекомых-опылителях – бабочках, пчелах, шмелях, жуках, мухах, комарах. А потому цветки растений обладают целым рядом способов привлечь опылителей и специальных устройств для автоматического захвата пыльцы насекомыми. Они влекут к себе опылителей своими красками, рисунком, формой строения цветка, запахами, обилием пыльцы и нектара. Даже пыльцу зоофильные растения производят особую – обычно она крупная с неровной и часто липкой поверхностью. Это помогает пыльце удерживаться на теле животного. А насекомые, в свою очередь, нуждаются в нектаре и пыльце. Перелетая при их сборе с цветка на цветок, они осуществляют перекрестное опыление растений. Для этого насекомые обеспечены не только определенным строением организма, взаимосвязанным с процессами опыления, но и целесообразным пищевым, репродуктивным и другими видами поведения. И все это существует с целью создания просто уникальнейшего содружества насекомых-опылителей и растений.

Им не жить друг без друга

Обычно насекомые ради нектара и пыльцы посещают множество самых различных растений. Но представители отдельных видов насекомых опыляют согласно своей врожденной программе только растения определенных видов. Поэтому циклы жизнедеятельности этих насекомых тесно связаны с ритмом роста посещаемых ими растений. Например, осы бластофаги опыляют исключительно инжир. При этом периоды развития этой крошечной осы идеально рассчитаны и совпадают с цветением и плодоношением инжира. Кроме того, организм осы специально создает целый ряд устройств для сбора пыльцы – различные карманы, корзиночки, щеточки. Это содружество настолько крепкое, что растение инжира не может завершить свой жизненный цикл без осы, а жизнедеятельность осы полностью зависит от инжира. Гибель растения неминуемо влечет за собой гибель насекомого, и наоборот.

Мимикрия для привлечения опылителей

Механизмом мимикрии наделены и многие виды орхидей, не выделяющих нектара и излишков пыльцы. Для привлечения опылителей они обеспечены уникальными по своей сути устройствами. Лепестки цветков орхидей сходны по форме, цвету и рисунку с самками некоторых видов перепончатокрылых, например длиннорогих пчел. Самец, движимый инстинктивным репродуктивным поведением, пытается спариться с цветком, внешне напоминающим самку, касаясь при этом головой липких мешочков с пыльцой. Приклеившись к голове насекомого, пыльца попадает на пестик другого цветка, также заманивающего самца видом самки.

Экология насекомых ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Платяная вошь локализуется в основном в нательном белье, а также может селиться в верхней одежде, обуви, постельном белье.

Блохи и вши являются переносчиками таких заболеваний: сыпного и возвратного тифа, бубонной чумы.

Как только температура на улице становится выше 10 градусов, мы можем увидеть этих надоедливых насекомых — комаров. Наибольшая их активность проявляется с заходом солнца. Человека кусают только самки, но при этом многими видами комаров переносятся опасные заболевания. Всего существует около 400 таких видов, при этом исследования показали, что ими переносятся такие заболевания, как желтая лихорадка, энцефалит и даже сердечные собачьи черви.

Таким образом, соседство с отдельными видами членистоногих бывает крайне нежелательно, так как одни из них могут быть переносчиками болезней человека и животных, а другие загрязняют и во многих случаях повреждают продовольственные запасы, промышленные изделия и материалы (включая строительные), различное сырье.

Вместе с тем некоторые виды членистоногих сами приспосабливаются к новым условиям существования и могут занимать не свойственные им экологические ниши. Например, в связи с резким сокращением численности мух в Москве в последние годы в результате санитарных мероприятий и дезинсекции пищевой их субстрат привлекает теперь многочисленных ос, проявляющих свою всеядность. В этом отношении следует учитывать, что экологические ниши не пустуют и на урбанизированных территориях, если выбит тот или иной вид ["https://referat.bookap.info", 22].

В экосистеме нет ничего лишнего: всё, что в ней производится, полностью используется её обитателями; экосистема существует без посторонней помощи как угодно долго; обитатели экосистемы полностью приспособлены к совместной жизни; человек должен научиться сосуществовать с другими живыми организмами с меньшим вредом друг для друга.

В заключении хотелось бы прочесть стихотворение Карла Фриша: Ничтожных в мире нет существ, Коль труд познанья сладок. Везде и всюду — волшебство, И тайный скрыт порядок. От еле видной тли до звёзд Исполнен мир загадок.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Акимушкин, И. Насекомые. Пауки. Домашние животные. — М.: Мысль, 2011. — 462 с.

Чернышев, В. Б. Экология насекомых: Учебник / В. Б. Чернышев . — М.: Изд. МГУ, 1996 — 304 с.

Экология насекомых — наука о том, как насекомые, индивидуально или в сообществе, взаимодействуют с окружающей средой или экосистемой.

Насекомые — это самая крупная по видовому разнообразию группа животных (их не менее двух миллионов видов, что численно больше, чем всех прочих животных и растений вместе взятых). Согласно расчету К. Б. Уильямса (С. В.Williams), насекомые и самые многочисленные по количеству особей: на планете их не менее 1018 особей. Суммарная биомасса лишь одной стаи саранчи по массе может превосходить 10 000 тонн.

Абиотические факторы

Воздействие света на насекомых многообразно. Некоторые мелкие насекомые, такие как тли и мелкие наездники, могут погибнуть от вспышки яркого света при фотографировании, по-видимому, из-за возникающего нервного шока. Постоянная темнота может быть благоприятной даже для некоторых дневных насекомых, например, таких как трихограмма или дрозофила. Степень предпочтения ими определённой освещенности называется фотопреферендумом.

Ориентация в полёте

Фототаксис

Отрицательный фототаксис возникает чаще всего при воздействии высокой температуры и низкой влажности и усиливается в ночное время. Для почвенных насекомых он особенно типичен. В случае опасности многие жуки также стремятся в темноту, что проявляется в заползании в укрытие или в падении с кормового растения на землю. Для хорошо летающих насекомых характерна противоположная реакция — стремление в случае опасности к свету как к признаку открытого пространства, то есть положительный фототаксис. Последний также характерен для выходящих из укрытия/куколки, готовых к расселению и/или активному поиску партнёра насекомых.

Широко известно явление лёта всевозможных насекомых на свет, особенно в ночное время. Реакция идёт как на точечный источник, так и на экран. Вблизи источника насекомые дезориентируются, но через некоторое время могут улететь восвояси. Особо привлекателен ультрафиолет. Это не удивительно, так как в природе ультрафиолетовая окраска присутствует на цветках растений, на крыльях бабочек, на колониях дрожжей (что важно для дрозофил), в небе и отражении неба на воде.

В 1917 году В. Будденброк предложил гипотезу о том, что лёт на свет — это сбой менотаксиса. В естественных условиях насекомые ориентируются на солнечные/лунные лучи, которые параллельны друг другу у поверхности Земли. Однако лучи от точечного источника, например, лампочки, расходятся радиально. Очевидно, что прежний тип ориентации в такой ситуации приводит к движению по спирали к источнику. Гипотеза не объясняет лёт насекомых на экран и способность улететь обратно.
В 1924 году Ж. Лебу выдвинул гипотезу о тропотаксисе — неотрывном следовании за источником света. Очевидно, что в природе тропотаксис наблюдается далеко не всегда и с его помощью нельзя объяснить лёт большинства насекомых, однако заслуга Ж. Лебу в том, что он объяснил возможный механизм тропотаксиса. От более сильного освещения одного из глаз противоположная сторона тела приходит в тонус и её ноги движутся более интенсивно, происходит поворот тела и коррекция направления к источнику. Был даже построен небольшой робот, способный ехать по парку за человеком с фонариком, руководствуясь этим принципом.
Лёт на свет отчасти объясняется положительным фототаксисом на открытое пространство.
Лёт на свет отчасти объясняется положительным фототаксисом на благоприятную освещённость.
Лёт на свет отчасти объясняется положительным фототаксисом в качестве реакции на опасность. В отличие от естественного света, искусственный усиливается при приближении, возникает положительная обратная связь. Интенсивность света увеличивается, вызывая шок насекомого, реакция на шок — бегство к свету, в результате которого интенсивность света ещё более увеличивается.

Явление лёта на свет используется для получения фаунистической информации в энтомологии. С помощью светоловушек нельзя получить достоверных количественных данных (численность, биомасса, половая структура популяции, соотношение численности видов в сообществе и т. д.). Лов насекомых на свет неоднократно применялся как средство борьбы с нежелательными насекомыми. Однако борьба таким способом с лесными и полевыми вредителями, во-первых, малоэффективна, во-вторых, неэтична, так как подспудно гибнут невредные и редкие насекомые. Лампы, особенно ультрафиолетовые, для борьбы с насекомыми в жилищах человека, напротив, эффективны и широко представлены в продаже.

Температура

Температура — один из главных факторов, определяющих жизнь насекомых, так как они являются холоднокровными животными. Скорость процессов в организме насекомых напрямую зависит от температуры окружающей среды. В частности, описаны случаи гибели от голода насекомых с кишкой, заполненной глюкозой, при низких температурах — из-за сильного замедления всасывания.

Слишком высокая и слишком низкая температуры в целом снижают активность насекомых. Клопы, жуки, цикадки и крылатые муравьи более чувствительны к понижению температуры, чем двукрылые и бабочки. В арктических условиях, где активность возможна лишь в течение короткого интервала времени, температура может почти полностью определять поведение насекомых; в условиях умеренной зоны — зимой, весной и поздней осенью, в отдельные дни и летом, а в пустынной зоне — почти ежедневно в летнее время.

В мире насекомых существует несколько способов регуляции температуры тела:

Активное перемещение в зону с более благоприятной температурой, например, вертикальные миграции почвенных животных;
Отражающие покровы;
Мохнатые покровы;
Использование тепла, выделяемого при высокой мышечной активности;
Угол крыла.

Последние три способа хорошо проиллюстрированы в отряде бабочек. Многие дневные греются на солнце, соответствующим образом располагая крылья, а активные в ночное время бражники сберегают тепло, выработанное при интенсивной работе полётных мышц, при помощи густых волосков, покрывающих тело.

Некоторые насекомые приспособились к переживанию мороза. Как и для хордовых, для насекомых основная проблема здесь — изранивание клеток кристалликами льда. Готовящиеся к зимней диапаузе насекомые по максимуму избавляются от воды в теле, удаляют содержимое пищеварительного тракта и по возможности все вещества, способствующие кристаллизации, при этом накапливают жиры, гликоген, аминокислоты и т. д.

Повышение температуры значительно за 40 градусов, также как и у хордовых, вызывает смерть от денатурации белков. Основной способ спасения — активные миграции, например, закапывание пустынных чернотелок в песок. Основная опасность умеренно высоких температур — уменьшение влажности (см. Влажность). Так как при росте температуры увеличивается скорость реакций организма насекомого, в более тёплых условиях происходит уменьшение размеров насекомого. У водомерок возрастает доля мигрирующих (длиннокрылых) особей в популяции, так как очевидно, что водоём будет пересыхать.

Влажность

Насекомых наземно-воздушной среды от высыхания хранит наружный воскоподобный слой кутикулы — эпикутикула. Однако при высоких температурах им приходится мигрировать, закапываться, искать источники воды или активизировать дыхание для получения метаболической.

Не имеют эпикутикулы водные и почвенные личинки. Водная и почвенная — это среды избыточной влажности, но недостатка воздуха. Таким образом, эпикутикула как защита от высыхания была бы полезна лишь в исключительных случаях, а препятствовала кожному дыханию, которому отчасти способны личинки, бы всегда. Как результат, почвенная мезофауна очень чувствительна к почвенной влажности. При её недостатке активно мигрирует, впадает в диапаузу или гибнет. Для проволочников известно явление дополнительного повреждения корней и молодых побегов в целях утоления жажды. Через свои проницаемые покровы почвенные личинки не только отдают, но и впитывают воду.

Избыток или недостаток влаги в пище может быть восполнен с помощью особых механизмов пищеварительной системы. Получающие с пищей избыток воды (Sternorrhyncha) имеют так называемую фильтрационную камеру, покрывающую первый отдел средней кишки, связанную с задней кишкой или концом средней. Здесь лишняя вода отсасывается сразу же, минуя петли пищеварительного тракта. Прямая кишка может иметь специальный слепой вырост — ректальную ампулу, направленную к фильтрационной камере. (Однако в других отрядах ректальная ампула используется в регуляции объёма и плотности тела для изменения плавучести или линьки). Экономии получаемой из пищи влаги способствует явление криптонефрии (см. Мальпигиевы сосуды).

Электричество

Кутикула является изолятором, а для мелких насекомых при трении статическое электричество может являться серьёзным неудобством. Возможно, шипы некоторых насекомых — это приспособления для сброса заряда. Известен факт предпочтения насекомыми металлической сетки другим поверхностям, то есть выбора места, где они будут избавлены от накопления заряда.

Питание

Насекомые, благодаря своей многочисленности и большому разнообразию, играют важнейшую роль в пищевых цепях экосистем мира (антофилия, энтомофагия, энтомофилия, энтомохория, санитарная роль трупоедов некрофагов, участие в почвообразовании). Насекомыми питаются многие животные: рыбы, земноводные (у лягушки — до 95 % рациона), пресмыкающиеся (ящерицы поедают до 10-20 насекомых в сутки), птицы, млекопитающие (чисто насекомоядными являются землеройки, кроты, летучие мыши, муравьеды, броненосцы, как дополнение к основной пище насекомые служат многим другим видам). Среди беспозвоночных, употребляющих в пищу насекомых — скорпионы, фаланги, сольпуги, сенокосцы, пауки, сколопендры, костянки и огромная армия насекомых-энтомофагов (хищников и паразитов). Более 80 % растений опыляются насекомыми (пчёлы, бабочки, шмели и др.), и можно с уверенностью сказать, что цветок — результат совместной эволюции растений и насекомых.

Пищевая специализация I порядка — приспособление к постоянному питанию каким-либо из видов органики. Так, очень многие виды являются растительноядными, или фитофагами, другие составляют группу хищников и паразитов, а остальные представлены всякого рода потребителями мертвой органики: сапрофаги питаются гниющими веществами, некрофаги — трупами животных, копрофаги — помётом, детритофаги — растительными остатками на поверхности почвы. При использования каких-либо отдельных тканей, органов или частей животного возникают дальнейшие подразделения рассмотренных специализаций: среди фитофагов появляются потребители листьев — филлофаги, плодов — карпофаги, древесины — ксилофаги, корней — ризофаги, а также галлообразователи; среди хищников и паразитов могут быть кровососы, эктопаразиты, эндопаразиты.

Пищевая специализация II порядка — появление избирательности уже внутри вышеназванных основных источников пищи. Так, среди фитофагов, хищников и паразитов есть одноядные монофаги, ограниченноядные олигофаги и многоядные полифаги. Хищники и паразиты других насекомых (например, трихограммы) нередко обозначаются термином энтомофаги.

Места обитания

Практически все места Земли на суше заняты в той или иной степени насекомыми. Насекомые обитают в подавляющем большинстве известных наземных биотопов, заняв такие негостеприимные экосистемы, как высокогорье, глубокие пещеры, а также зарождающиеся экосистемы недавно образовавшихся островов вулканического происхождения. Известны и морские насекомые, относящиеся к особому семейству водомерок из отряда полужесткокрылых.

Инвазивные насекомые

Большую проблему в последнее время представляют инвазивные виды насекомых, то есть такие, которые были случайно завезены человеком в новые места и там прижились. Инвазивные виды отрицательно влияют на местную фауну и флору. Известные примеры: колорадский жук, аргентинский муравей, красный огненный муравей.

Для контролирования ввоза инвазивных видов существует Федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору (Россельхознадзор).

ББК 28.681 Экология насекомых. Краткий курс лекций. – Краснодар, 2009. – 184 с., ил.

Предназначено в основном для самостоятельной подготовки студентов очной формы обучения (занимающихся по образовательным программам подготовки специалистов и бакалавров), но также может быть использовано как материал для написания контрольных работ заочниками.

Ил. – 16, табл. – 1, библ. – 39 назв.

Рекомендовано Методической комиссией факультета защиты растений. Протокол № 10 от 22 июня 2009 года.

Рецензент – д.б.н., профессор ^ В.П. Сокирко

УДК 591.5: 595.7(078)

Насекомые – крупнейшая группа живых организмов, населяющих нашу планету. Некоторые ученые оценивают биоразнообразие насекомых в несколько миллионов видов, что превышает таковое всех остальных животных и растений вместе взятых. Ежегодно систематиками описываются сотни неизвестных еще науке видов, многие роды и таксоны более высокого ранга. Только в Краснодарском крае и Республике Адыгея по предварительным оценкам обитает около 10000 видов насекомых (Щуров, Замотайлов, 2006). Такому разнообразию соответствует широчайшее распространение этих животных, обитающих на суше от тропиков до субарктики, поднимающихся на высоты свыше 5 км, встречающихся в океанах в сотнях километров от побережья. Чрезвычайно широк круг заселяемых насекомыми местообитаний, разнообразны их трофические связи. В результате они являются важнейшими компонентами всех биоценозов планеты, обеспечивая их природное равновесие (гомеостаз).

Насекомые играют важную роль в жизни человека. Они имеют большое фитосанитарное, санитарно-эпидемиологическое и даже промышленное значение. Аграриям они известны, прежде всего, как вредители сельскохозяйственных культур и продовольственных запасов, вызывающие ежегодно огромные экономические потери. Этот аспект жизнедеятельности насекомых вызывает необходимость разработки отдельных защитных мероприятий и систем защиты растений, направленных на снижение вредоносности, обеспечивает работой селекционеров, производителей химических и биологических средств защиты растений. Однако организация грамотной и эффективной борьбы с вредителями невозможна без знания закономерностей развития их популяций, пространственного распределения, основ их взаимодействия с различными элементами окружающей среды, как неживой, так и живой. Этими вопросами занимается экология насекомых.

Авторы выражают искреннюю благодарность рецензенту В.П. Сокирко за критический анализ рукописи и высказанные замечания.

Тема 1. ВЗАИМООТНОШЕНИЯ НАСЕКОМЫХ СО СРЕДОЙ

1. Содержание экологии и ее значение;

2. Понятие о биосфере;

3. Среда обитания насекомых;

^ 4. Совместное действие факторов среды.

§ 2. Насекомые, как и другие организмы, населяющие нашу планету, обитают в оболочке Земли, называемой биосферой. Понятие о биосфере было введено австрийским ученым Э. Зюссом в 1875 г. Позже стройное учение о биосфере было развито русским ученым В.И. Вернадским, положившим начало ее геохимическому изучению. Биосфера (рис. 1) – земная оболочка, занятая совокупностью организмов, населяющих Землю.

Рисунок 1 – Пределы биосферы (по Воронову, 1987):

а – верхняя граница стратосферы (граница жизни); б – верхняя граница сущест-ования спор, бактерий и друих зародышей; в – верх-яя граница тропосферы; г – верхняя граница полета орлов; д – верхняя граница полета насекомых; е – верхяя граница существования грибков; ж – верхняя граница миграций птиц; з – верхняя граница полета птиц; и – уровень моря; к – нижняя граница жизни в гидросфере (Марианская впадина, 11034 м); л – нижняя граница существования микроорганизмов в подземных водах (2600 м); м – нижняя граница жизни в литосфере (3000 м, 100°С)

Эта оболочка включает: 1) нижнюю часть воздушной оболочки (атмосферы), так называемую тропосферу, где активная жизнь может существовать до высоты 10 – 15 км; перенос покоящихся зачатков (пропагул) происходит до высоты свыше 20 км, т.е. уже в стратосфере; 2) всю водную оболочку (гидросферу), в которой жизнь проникает до наибольших глубин Мирового океана, превышающих 11 км; 3) верхнюю часть твердой оболочки (литосферы) – кору выветривания, имеющую мощность обычно 30 – 60, иногда 100 – 200 м и более. Корой выветривания называют совокупность геологических отложений, образованных продуктами разложения (окисления, гидратации и гидролиза) и выщелачивания горных пород различного состава, оставшуюся на месте ее возникновения или перемещенную на небольшое расстояние, но не утратившую связь с материнской породой. За пределами коры выветривания жизнь может быть обнаружена лишь в отдельных случаях. Так на глубине более 4500 м в нефтеносных водах были найдены микроорганизмы. Если включить в биосферу и слои атмосферы, в которых возможен перенос покоящихся зачатков организмов, то ее пределы по вертикали составят 25 – 40 км.

Под биосферой лежит область осадочных пород, достигающая предельной мощности 5 – 6 км, но не образующая сплошного покрова. Эта область была названа стратисферой. Стратисфера создана биосферой, поскольку в образовании осадочных пород огромную роль играют организмы. Эти породы возникают в водной оболочке Земли – гидросфере. Таким образом, главными агентами, создающими стратисферу, являются организмы, вода и ветер, перерабатывающий и перемещающий осадочные породы после их поднятия над уровнем воды. В пределах биосферы существуют области, в которых активная жизнь невозможна. Так, в верхних слоях тропосферы, а также в наиболее холодных и жарких районах земного шара организмы могут существовать лишь в покоящемся состоянии. Совокупность этих областей биосферы называется парабиосферой. Но и в тех областях биосферы, в которых организмы могут существовать в активном состоянии, жизнь распределена неравномерно. Непрерывный слой живого вещества, как его называл В.И. Вернадский, занимает водную толщу и узкой полосой простирается по границе литосферы и тропосферы, где он включает почву и подпочву с находящимися в них корнями растений, грибами, микроорганизмами и почвенными животными, и приземную часть тропосферы, в которой располагаются надземные части растений и переносится основная масса их пыльцы, спор и семян. Этот слой В.Б. Сочава назвал фитосферой, а Е.М. Лавренко – фитогеосферой, так как в нем основными накопителями энергии являются растения. Мощность фитосферы велика только в области океанов, где она достигает несколько более 11 км, на суше она измеряется метрами или десятками метров, лишь в отдельных небольших по размерам регионах возрастая до 100 – 150 м. При этом в литосфере и гидросфере, а также на границах с тропосферой, организмы осуществляют весь цикл развития, в то время как в тропосфере, в отрыве от жидкой и твердой оболочек, живые существа могут находиться лишь временно, так как некоторые функции, например размножение, не могут быть здесь осуществлены. Тропосфера представляет среду, в которой совершается передвижение организмов, нередко при помощи специально приспособленных для этого зачатков.

Для биосферы характерно не только присутствие живого вещества. По Дж. Хатчинсону, она обладает также следующими тремя особенностями: во-первых, в ней в значительных количествах содержится жидкая вода; во-вторых, на нее падает мощный поток энергии солнечных лучей; в-третьих, в биосфере находятся поверхности раздела между веществами, находящимися в трех фазах – твердой, жидкой и газообразной. В связи с этим для биосферы характерен непрерывный круговорот вещества и энергии, в котором активнейшую роль играют организмы.

Хотя точные подсчеты количества живого вещества в биосфере отсутствуют, но примерный порядок его величин известен. Биомасса растений заметно превышает биомассу животных и составляет по одним данным 1019 г, по другим – 1019 – 1021 г, в то время как биомасса животных по одним данным равна примерно 1016 г, по другим – меньше биомассы растений на 4 – 5 порядков. По подсчетам И.А. Суетовой, все живое вещество суши составляет 6,4 · 1018 г, а живое вещество океана 29,9 · 1015 г. Таким образом, биомасса океана примерно на три порядка меньше биомассы суши. На суше биомасса растений составляет 6,4 · 1018 г, а биомасса животных – 0,006 · 1018 г, в океане же на долю биомассы растений приходится 1,1 · 1015 г, а на долю биомассы животных – 28,8·1015 г. Таким образом, на суше биомасса растений примерно на три порядка больше биомассы животных, в океане же биомасса животных примерно в 28 раз выше биомассы растений. Последнее представляется на первый взгляд парадоксальным: растения служат пищей для животных, и как же может быть, что их биомасса в океане значительно меньше биомассы животных. Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что основную биомассу растений в океане составляют планктонные организмы, микроскопические водоросли, (пассивно передвигающиеся в толще воды, очень быстро размножающиеся и дающие поэтому весьма значительную продукцию. Независимо от методов подсчета существуют некоторые общие закономерности распределения биомассы организмов на суше и в океане: в океане общая биомасса организмов значительно ниже, чем на суше, основная биомасса растений сосредоточена на суше, биомасса животных в океане несколько больше биомассы животных суши, на суше биомасса растений на несколько порядков превышает биомассу животных. Значительные скопления биомассы на суше наблюдаются в лесах, на долю которых приходится 1017 – 1018 г; биомасса травянистой растительности земного шара в 5 – 10 раз меньше биомассы растительности лесов.

Поток солнечной энергии на верхней границе атмосферы, включая волны любой длины, составляет в среднем 700 ккал/см2 сут. Около 55 ккал/см2 в год энергии видимой части спектра достигает земной поверхности и используется организмами. Способность накапливать энергию солнечного света в органическом веществе называется продуктивностью живых организмов. Различают: 1) валовую первичную продукцию – общее количество органического вещества или связанной с ним энергии, обычно определяемое на 1 м2 в год. Подавляющую часть этой продукции составляет продукция хлорофиллоносных растений. Продукция, получаемая в результате хемосинтеза бактерий, играет значительно меньшую роль; 2) чистую первичную продукцию – количество органического вещества или связанной в нем энергии за вычетом расходов на дыхание; 3) вторичную продукцию – продукцию организмов, потребляющих или перерабатывающих биомассу, полученную в результате первичной продукции, т. е. продукцию животных и сапробов (сапробионтов) – потребителей мертвого органического вещества. Согласно Р. Уиттекеру, общая чистая продукция на земном шаре составляет 1,7 · 1017 г/год, т.е. примерно в 11 раз меньше суммарной биомассы. Продукция животных составляет 3,9 · 1012 г/год при их биомассе 2,0 · 1012 г, т. е. несколько превышает биомассу.

Роль различных групп организмов в создании и переработке продукции различна. Выделяют три основные группы организмов: продуценты – зеленые растения, осуществляющие фотосинтез, и бактерии, осуществляющие хемосинтез, т. е. организмы, дающие первичную продукцию; консументы – организмы, потребляющие первичную или вторичную продукцию, т.е. потребляющие готовое органическое вещество и переводящие его в другие формы органического вещества (животные, паразитические растения и др.); редуценты (деструкторы) – организмы, живущие за счет мертвых органических веществ и разлагающие их до минеральных веществ (многие бактерии, грибы и простейшие животные) (рис. 2). В свою очередь, консументы подразделяются на три подгруппы: консументы первого порядка – растительноядные организмы, фитофаги, потребители органического вещества, доставляемого растениями (в т.ч. огромное число насекомых – фитофагов); консументы второго порядка – хищники и паразиты, питающиеся растительноядными организмами (также весьма распространенные у насекомых); консументы третьего порядка – хищники и паразиты, питающиеся хищными животными и паразитами (известны у насекомых); представители последних двух групп называются зоофагами (организмы, питающиеся насекомыми, называются энтомофагами). Это подразделение в известной степени условно: имеется значительное количество животных

Рисунок 2 – Круговорот вещества в биосфере (по Воронову, 1987):

стрелки – фазы круговорота вещества, пунктирная линия – вещества, выходящие из круговорота

всеядных, эврифагов (или миксофагов), питающихся и растительной, и животной пищей. Кроме того, животные, как указывает М.С. Гиляров, не только переводят органическое вещество из одного вида в другой, но и выделяют значительное количество минеральных или органических легкоминерализующихся веществ, т.е. являются не только консументами, но и в некоторой степени редуцентами.

§ 3. Средой для насекомых являются все неорганические и органические тела и климатические условия тех мест, в которых они обитают. Все разнообразные элементы среды принято разделять на биотические и абиотические. Биотическую среду составляет живое окружение – комплекс животных и растений; абиотической средой являются метеорологические и почвенные условия, последние обычно называют эдафическими. Различают также антропогенные, или антропические факторы – деятельность человека. Экологические факторы действуют на организмы по-разному – одна часть этих факторов создает для них необходимые условия существования, а другая часть не является необходимой для организмов. Учитывая это, А.С. Мончадский подразделил все факторы на две основные группы:

1. Факторы, изменяющиеся закономерно, периодически. К ним относится суточные и сезонные воздействия света, тепла, влаги, растительной пищи, а также взаимодействия особей одного и того же вида между собой. Это главным образом абиотические, гидро-эдафические (водно-почвенные) и частью биотические факторы. Их воздействие вызывает у организмов приспособительные реакции, нередко совершенные

2. Факторы, изменяющиеся без закономерной периодичности. К их числу относятся такие воздействия, как влияние естественных врагов - паразитов, хищников и возбудителей болезней, а также деятельность человека. Это в основном биотические и антропические факторы. Вследствие слабой приспособленности к воздействию этих факторов или полного ее отсутствия роль их может сильно сказываться на условиях существования организмов и динамике их численности.

Виды по своим требованиям к среде неодинаковы и часто резко различаются друг от друга. Одни из них, например, более требовательны к теплу, т.е. являются теплолюбами, или термофилами, другие же относятся к холодолюбам, или криофилам. Различают также влаголюбов – гигрофилов и сухолюбов – ксерофилов, обитателей растительного покрова – фитофилов и обитателей поверхности или толщи почвы – геофилов и т.д.

Потребность вида в тех или иных условиях окружающей среды называется экологическим стандартом, им определяется распределение видов по определенным участкам территории и отчасти их географическое распространение. Степень приспособленности насекомых к колебаниям отдельных элементов окружающей среды называют экологической пластичностью или экологической валентностью вида. Виды, обладающие высокой экологической пластичностью, называют эврибионтными; виды требовательные к определенным условиям обитания – стенобионтными.

Большую экологическую пластичность по отношению к отдельным факторам внешней среды обозначают соответствующим термином с прибавлением в начале слова частицы эври-, малую пластичность – прибавлением в начале слова частицы стено- (по-гречески, соответственно, – широкий и узкий). По отношению к температуре, например, виды насекомых могут быть эвритермными или стенотермными. Малотребовательные к условиям освещения виды называются эврифотобионтами, другие виды, наоборот, являются стенофотобионтами и т.п.

При определении влияния отдельных факторов среды на насекомых различают следующие основные градации в силе раздражений: минимум, ниже которого данная фаза развития существовать не может, пессимум, когда насекомое хотя и не погибает, но находится в угнетенном состоянии, оптимум – обеспечивающий наиболее благоприятные условия жизни, и максимум, выше которого насекомое погибает.

§ 4. Все факторы среды находятся во взаимодействии друг с другом и действуют на насекомое не изолированно, а как единое целое, точно так же, как и насекомые оказывают влияние на весь комплекс окружающей среды. Общий комплекс взаимосвязанных условий среды называется голоценным фактором, или фактором единства. Весь комплекс факторов внешней среды – биотических и абиотических, при всем многообразии их действия на популяции того или иного вида, в настоящее время обычно называют экосистемой этого вида.

На каждую популяцию воздействуют самые разнообразные факторы, насекомые являются, как правило, подвижными животными, поэтому численность популяции зависит от скорости размножения, способности к выживанию в различных условиях и от способности к миграции. Численность популяции в результате есть величина непостоянная, и если бы можно было выделить вклад каждого фактора в наблюдаемые изменения, можно, вероятно, было бы гораздо точнее сосредоточить внимание на исследовании стадий, определяющих изменение плотности популяции и их стабильность. А затем строить на этом, например, методы борьбы с вредителями.

Анализ ключевых факторов основан на использовании k-значений, которые отражают среднюю силу воздействия различных факторов смертности, указывая, какой ключевой фактор вызывает изменение популяции и какие факторы скорее регулируют, а не просто определяют численность. Анализ выживания насекомых определенного вида на разных стадиях развития может быть представлен как таблица выживания (табл. 1).

Читайте также: