Факультет

Студентам

Посетителям

Повторный покой (повторная диапауза) колорадского жука

Повторная диапауза части размножавшихся летом жуков в зарубежной научной литературе отмечалась неоднократно.

Однако количественных данных и, тем более, описания экологических условий, в которых повторная диапауза проявляется и ее физиологических характеристик, в иностранной литературе нет.

Джонсон и Баллингер полагали, что в США все однажды перезимовавшие жуки после сезона размножения погибают. В то же время Ерми и Шарингер писали, что в Венгрии часть размножавшихся летом перезимовавших жуков зимует вторично, хотя это явление отмечается не каждый год. Дальнейшая судьба второй раз перезимовавших жуков оставалась неясной. Де Вильде, наблюдавший весенний выход второй раз перезимовавших жуков, не видал их размножения. В окрестностях Берлина, где в природных условиях в вегетационный сезон развивается одна полная и вторая частичная генерация жука, по наблюдениям советских энтомологов, количество вторично зимующих жуков достигает 20—25%, Ковальская, которая изучала плодовитость колорадского жука в зависимости от экологических факторов в условиях Польши, где в природных условиях развивается одна полная и вторая частичная генерация, утверждает, что к концу сезона размножения после одной зимовки, около 50% жуков оставалось зимовать второй раз. Однако за зиму 98% их погибло, а оставшиеся не отложили яиц.

В Закарпатье, сначала равнинном (Мукачевский район), а затем в горном (Межгорский район) сотрудниками лаборатории экологической физиологии беспозвоночных Института эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова АН СССР, в 1960—1975 гг. проведено комплексное изучение повторной диапаузы колорадского жука, результаты которого позволяют характеризовать эту модификацию диапаузы более детально.

Весенний выход впервые перезимовавших жуков в предгорных условиях Закарпатской Украины, начинаясь с апреля, растягивается до конца июня, т. е. на 2,5—3 месяца, а отдельные особи выходят из почвы даже в июле. Уже с середины июля, когда основная масса перезимовавших жуков интенсивно питается, начинается постепенное отмирание отдельных особей, которое продолжается, постепенно усиливаясь в течение всего вегетационного сезона. В 1962 г. к середине октября, когда все жуки генераций текущего года были уже в почве, из прошлогодних дожило до этого времени и ушло на зимовку 38,1% первой генерации и 18,8% второй генерации.

У отдельных жуков повторная диапауза начинается уже в первой половине июля. Массовое зарывание жуков в почву на вторую зимовку происходит с середины августа по середину сентября. К концу вегетационного сезона в равнинном Закарпатье повторной диапаузой охватывается около 25,4% перезимовавших и летом размножавшихся жуков.

Повторно зимующие жуки размещаются на зимовку в более поверхностных горизонтах почвы по сравнению с зимующими впервые. Основная их масса в 1962 г. (83,8%) залегала в песчаной почве на глубине 5—20 см; 6,4% жуков располагались в горизонте 0—5 см и 9,8% жуков легли глубже 20 см. В почвах того же типа горизонтом массового залегания жуков первого года зимовки является 10—30 см. В этой связи среди повторно зимующих жуков в условиях равнинного Закарпатья наблюдается высокая зимняя смертность, которая в опытах Миндер и Петровой зимой 1962—1963 гг. достигала 97,5% от залегших осенью. Особенно высокой смертность жуков была в августе-сентябре, когда погибло 36,6% от залегших зимовать. Она снизилась в ноябре — январе до 27,4% и вновь увеличилась до 34,5% в феврале — апреле, перед выходом жуков из почвы. На высокую смертность среди повторно зимующих жуков обращалось внимание и раньше.

По наблюдениям Миндер и Петровой весеннее пробуждение и выход на поверхность повторно зимовавших жуков в равнинной зоне Закарпатья происходит в апреле — мае, одновременно с жуками, зимовавшими впервые. Через 1—3 дня после выхода из почвы повторно зимовавшие жуки приступают к питанию и через 10—17 дней начинают откладывать яйца, причем некоторые самки без весеннего спаривания.

По сравнению с молодыми жуками, зимующими впервые, плодовитость повторно зимующих в равнинных условиях Закарпатья жуков значительно понижена. Так, если после первой зимовки самки откладывали в природных условиях по 400—800 яиц в сезон, то после второй зимовки число яиц, откладываемых самками при индивидуальном содержании, колебалась от 105 до 404 шт. на самку. Отложенные после второй зимовки яйца дают нормально развивающихся личинок.

Вскоре после выхода на поверхность у повторно зимовавших жуков начинается отмирание и в равнинном Закарпатье, к концу мая, гибель их близка к 50%, а к концу июня — 100% от перезимовавшей второй раз популяции. Этой ранней смертностью в значительной мере и обусловлено отмеченное выше падение плодовитости самок. Последние яйцекладки были отложены 6 июня. Далее часть жуков некоторое время неподвижно сидела на растениях картофеля, не питаясь, и вскоре погибла.

В горной зоне Карпат, где за вегетационный сезон развивается только одна генерация колорадского жука и не каждый год, до осени, после первой зимовки и сезона размножения, доживает до конца лета и охватывается повторной диапаузой в разные годы от 54,4 до 62,8% однажды зимовавших жуков. Их повторная диапауза наступает во второй половине августа — сентябре, т. е. в те же календарные сроки, в которые вступают в диапаузу в той же климатической зоне молодые жуки текущего вегетационного сезона.

Зимняя выживаемость молодых жуков, генерации текущего сезона, в горных условиях в разные годы колеблется от 75,0 до 82,8%, т. е. весьма высокая. Зимняя выживаемость старых, вторично зимующих жуков в горной зоне достигает 28,4—45,0%, т. е. значительно более низка. Сроки весеннего пробуждения вторично зимующих жуков в горной зоне совпадают с календарными сроками выхода из почвы жуков, зимовавших впервые.

Жуки, зимующие второй раз, размещаются в почве в относительно широком диапазоне — от 0 до 50 см, хотя наибольшее их число залегает на глубине 10—30 см. Смертность второй раз зимующих в горных условиях жуков с августа по май, в 1970—1971 гг., достигала 61,2%. При этом половина их, по-видимому, не успевшая хорошо подготовиться к зимовке, погибла в первой половине зимы (33,2%).

В вегетационном сезоне 1971 г. первые яйцекладки повторно перезимовавших жуков наблюдались через 9—14 дней питания. За сезон размножения 1971 г. самки отложили в среднем по 489 яиц, что составляет около 79,4% плодовитости однажды перезимовавших самок, которые за сезон отложили в среднем около 600 яиц на самку. В разные годы, по-видимому, плодовитость второй раз зимовавших жуков не одинакова: так, в сыром, холодном летнем сезоне 1975 г. число яиц на самку в среднем составляло 190,2 шт.

В течение второго сезона размножения 52,0% дважды зимовавших жуков погибло в основном от грибных заболеваний и 36,0% их погибло от холода во второй половине сентября—октябре, не успев подготовиться к наступающей зиме. Остальные 12,0 % зарылись в почву на третью зимовку в состоянии повторной диапаузы (олигопаузы) второго года. Весной 1975 г. из 133 жуков, ушедших в почву на третью зимовку, вышло всего 6 жуков (3 самки и 3 самца), т. е. 4,5% от количества ушедших на зиму. За летний сезон эти жуки дали одиннадцать небольших яйцекладок (113 яиц) и три из них (две самки и самец) в июле—августе погибли. Три оставшихся жука из этой серии опытов (одна самка и два самца) в первой половине октября зарылись в почву на четвертую зимовку, из которой весной 1976 г. не вышли.

До недавнего времени максимальная продолжительность индивидуальной жизни колорадского жука измерялась продолжительностью его суперпаузы (затяжной диапаузы), при которой жуки, зарывшись в почву с наступлением диапаузы, могут не выходить на поверхность до 3 лет. Результаты приведенных опытов позволяют утверждать, что у этого вида в климатической зоне с одной генерацией в сезон индивидуальная жизнь имаго продолжается до 3 лет и часть особей может зимовать в почве три зимы и размножаться три вегетационных сезона, пробуждаясь ежегодно с наступлением весны и зарываясь в почву осенью.

Физиологическое состояние повторно зимующих жуков в момент их зарывания в почву осенью в равнинном Закарпатье заметно отличается от состояния жуков, зимующих впервые. При вторичной зимовке равнинных жуков в их теле в момент зарывания в почву содержится на 3—5% больше воды и на 8—12% меньше жира, чем у жуков, уходящих в тех же условиях на зимовку впервые. У них также отмечено несколько пониженное содержание гликогена и увеличенное количество остаточного азота, что указывает на повышенное количество недоокисленных метаболитов в тканях и гемолимфе. Все это вместе с более высоким потреблением кислорода и выделением углекислоты и с пониженной активностью каталазы свидетельствует о том, что вторично зимующие на равнине жуки начинают зимовку значительно хуже к ней подготовленными, чем молодые жуки, зимующие первый раз.

Физиологический анализ вторично зимующих жуков горной популяции показал, что при наступлении повторной диапаузы содержание воды в их теле в среднем не понижалось за 58,0%, а потребление кислорода упало всего с 845 (активная жизнедеятельность) до 345 мм3 O2 г/час (начало диапаузы), т. е. немногим более чем в два раза. На протяжении большей части зимнего покоя потребление кислорода удерживалось в пределах 200—300 мм3 O2 г/час, тогда как во время диапаузы молодых жуков оно обычно не превышает 100—150 мм3 г/час. С середины августа, когда жуки зарылись в почву, и до начала ноября содержание воды в их теле повысилось до 60%, т. е. до уровня, типичного для олигопаузы. В зимние и весенние месяцы содержание воды в теле жуков продолжало повышаться, и 8 мая, перед выходом из почвы, в теле жуков было в среднем 63,5% воды.

Горные жуки начали повторную зимовку со значительными запасами жира, которые в среднем достигали 35,7% к весу сухих веществ. Расходование жировых резервов в течение зимнего покоя происходило более или менее равномерно с некоторым повышением его осенью и весной. Благодаря большим запасам жира в начале зимовки в ее конце, в начале мая в теле жуков содержалось еще в среднем 22,1% жира, т. е. количество, вполне обеспечивающее успешный переход жуков от зимнего покоя к активной жизнедеятельности — питанию, размножению, расселению. Таким образом, жукам горной популяции, повторная зимовка которых продолжается 8,5—10 месяцев, свойственно осеннее накопление сравнительно больших жировых запасов и их экономное расходование.

Как зимняя, так и повторная диапауза колорадского жука, являясь адаптациями к сезонной периодичности абиотических факторов среды, относятся к модификациям проспективного покоя. По физиологической подготовленности и глубине торможения метаболизма повторную диапаузу можно сравнить с состоянием олигопаузы ( = зимней спячке), которое остается на протяжении зимних месяцев у впервые зимующих жуков после 2—2,5 месяцев глубокой депрессии метаболизма, обусловленной зимней диапаузой. Физиологические различия между повторной и зимней диапаузой в процессе зимовки увеличиваются.

По-видимому, более короткое лето и значительные ночные понижения температуры не способствуют реализации за один вегетационный сезон половой продукции самок, хотя и допускают их нормальное питание и восстановление израсходованных энергетических резервов. Высокий снежный покров в горах защищает жуков от вымерзания. Все это служит предпосылками для удлинения имагинальной жизни особей, которая и достигает трех лет.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: