Влияние температурного фактора на проявление фенотипической изменчивости рисунка переднеспинки имаго колорадского жука

ВЛИЯНИ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА НА ПРОЯВЛЕНИЕ ФЕНОТИПИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПЕРЕДНЕСПИНКИ ИМАГО КОЛОРАДСКОГО ЖУКА

Вакуленко Надежда

Краснодарский край Славянский район хутор Галицын Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №39 9 класс

Колорадский жук является одним из самых распространенных представителей  отряда Жесткокрылых. Мигрировав ,колорадский жук акклиматизировался, распространился, стал давать плодовитое, устойчивое к перепадам температур, действию инсектицидов потомство, освоил при этом  новые территории и нашел новые кормовые резервы в виде многочисленных представителей семейства Пасленовых, как культурных, так и дикорастущих. Вред, наносимый жуком исчисляется десятками процентов.  Поэтому изучение морфологии, физиологии и генетических перспектив этого вида представляется наиболее интересным и своевременным.Но в связи с трудностями использования генетических методов изучения внутривидового разнообразия животных организмов, применение в науке получили методы фенетического анализа. В данной работе изучается фенетическое разнообразие рисунков покровов у особей колорадского жука, который является постоянным представителем насекомых-вредителей культурных растений семейства Пасленовых. Для анализа были использованы фены рисунка переднеспинки колорадского жука, который был собран на посадках картофеля в нескольких населенных пунктах Кировского сельского поселения.  В ходе работы был проведен сравнительный анализ фенетической изменчивости исследуемых объектов и получены данные о частоте встречаемости вариаций фенов и их симметричности расположения. Обнаружены существенные различия в изменчивости рисунка на переднеспинке жука и влиянии на разнообразие морф переднеспинки температурного фактора. Результаты подтверждают возможность использования данного вида в дальнейших фенетических исследованиях.

ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА Н ПРОЯВЛЕНИЕ ФЕНОТИПИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПЕРЕДНЕСПИНКИ ИМАГО ОЛОРАДСКОГО ЖУКА

Вакуленко Надежда

Краснодарский край Славянский район хутор Галицын Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №39 9 класс

Научная статья

Колорадский жук, известный как первостепенный вредитель картофеля, является также объектом интенсивных популяционных исследований. Для проведения исследований наиболее интересным является рисунок переднеспинки, благодаря которому можно доказать влияние абиотических факторов на проявление модификационной изменчивости, и которая является наиболее учитываемой в многочисленных современных исследованиях (Кохманюк, Климец, 1976; Кохманюк, 1978, 1987; Фасулати, 1985, 1986, 1987; Гриценко, Соломатин, 1990). Рисунок переднеспинки колорадского жука представляет собой сложную и очень подвижную систему меланированных пятен разной формы и размеров, большинство из которых симметричны (Приложение 1). В типичном рисунке выделяется до 20-22 пятен. По  С.Р.Фасулати выявлены 9 повсеместно распространенных рисунков переднеспинки имаго колорадского жука (Приложение 2). Но при определенной корреляции, группы элементов свободно комбинируют, образуя множество вариантов рисунка. Ведь известно, что любая популяция колорадского жука потенциально способна воспроизводить значительную долю видовой изменчивости. Среди факторов среды, влияющих на изменчивость рисунка, наиболее заметно действие температуры в период развития особей. Исследования проводились на территории Кировского сельского поселения Славянского района в х.Беликов, х.Галицын, с.Погорелово. Данные населенные пункты были выбраны не случайно, т.к. большая часть территории, находящаяся в частном пользовании занята посадками картофеля. Работы проводились в период с мая по сентябрь 2010 года. Отслежены три поколения колорадского жука:  в мае - первое поколение, в конце июня начале июля – второе поколение, в конце августа начале сентября – третье поколение.  

В процессе работы проводился подсчет количества взрослых особей, тщательно изучался и фиксировался рисунок переднеспинки имаго колорадского жука, делался детальный анализ частоты встречаемости особей с определенным рисунком переднеспинки на отведенной для экспериментов территории (Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 291 с.)  Дополнением в работе стал эксперимент по выявлению гастрономических предпочтений к растениям семейства Пасленовые как к культурным представителям, так и к дикорастущим у колорадского жука с определенными типами морф переднепинки.

Для эксперимента в качестве контрольных рисунков были взяты рисунки переднеспинки имаго колорадского жука представленные С.Р.Фасулати. Были определены среднемесячные температуры мая – 310С, июня – 330С, июля – 370С, августа – 350С, сентября – 310С.  Известно, что оптимальная температура для развития всех фаз колорадского жука 20 – 320С, поэтому материал для проведения работы был собран максимально. Общее количество собранных, описанных и изученных взрослых особей колорадского жука за весь период проведения исследований составил 870 особей.

 Количество изученных имаго колорадского жука в мае составило 300 особей. Это были насекомые, благополучно перенесшие зимний период и  изучение рисунка переднеспинки у них дает представление о морфологических особенностях взрослых насекомых предыдущего года жизни. Результаты показали, что из отобранных насекомых жуки с морфами типа 4-5-6 не были обнаружены, а количество особей с морфами 1, 2, 3, 7, 8, 9 составило соответственно 10, 10, 43, 22, 110, 100 насекомых. Кроме того, были обнаружены 5 жуков с совершенно новыми рисунками переднеспинки. На основании сходства в расположении,  соединении, выраженности пятен А, В, Р были выявлены  четыре новых типа морф переднеспинки. В первом случае это были слитые воедино пятна А, во втором –слитые между собой пятна А и присоединенные к ним пятна Р, в третьем -  слитые между собой  и симметрично расположенные пятна А и пятна Р, в четвертом случае рисунок абсолютно несимметричный и описанию не поддается. Обработав результаты, можно сделать вывод, что преобладающими в мае месяце являются особи с морфами типа 8-9, количество которых от общего числа особей составило 36,6 % и  33,3% соответственно.  Далее исследования проводились в июне-июле 2010 года. Общее количество отобранных и описанных насекомых составило 300 особей. Как и в мае, имаго с морфами типа 4,5,6 не были обнаружены, также не обнаружились и жуки с морфой типа 3, которая в мае составила14,3% от общего числа взрослых насекомых. Проведя дальнейшие изучения и подсчет колорадских жуков, обнаруживается, что количество особей с морфами типа 8 и 9 изменилось. Если в мае их было примерно поровну, то в июне-июле наблюдается падение количества жуков с морфой переднеспинки типа8 и бурный подъем количества морф типа 7, с 22 насекомых до 94. Также обнаруживаются 2 жука с новыми типами морф, отличными от уже описанных в мае: первый – слитые воедино пятна А, В, Р и появившееся между ними новое пятно, второй – пятна А слабо выражены. На последнем этапе исследований было отобрано 270 особей. Исследования в августе показали, что количество жуков с морфой переднеспинки типа 8 и 7 примерно сравнялось с показателями мая, а вот количество жуков с типом 9 упало на 13%.  Если отслеживать среднемесячные температурные показатели и  фенотипические изменения, связанные с рисунком переднеспинки взрослого насекомого, то можно проследить прямую зависимость между ними: повышение среднемесячной температуры влияет на проявление фенотипической изменчивости рисунка переднеспинки майского жука(Приложение 3,4,5). Исследование «гастрономических» пристрастий жуков с различными типами рисунка переднеспинки особых результатов не дали. Если в контейнер помещали одновременно растения разных видов семейства Пасленовых (картофель, баклажан, томат, дурман), то независимо от принадлежности к определенным типам морф насекомые в 90% выбирали картофель, 7% баклажанам, 3% томатам, на дурмане жук был не обнаружен.  Однако в отсутствии картофеля, 60% особей отдавали предпочтение баклажанам, 35% томатам и лишь 5% насекомых обнаруживались на дурмане (Приложение 6). Итак, в процессе работы:

1. Проведен анализ рисунков переднеспинки имаго колорадского жука и выявлено процентное соотношение вариаций фенов в собранном материале.
2. Обнаружены различия в изменчивости рисунка у особей, собранных в разные временные промежутки.
3. Повышение температуры до 370С влияет на появление  особей с определенным рисунком переднеспинки майского жука, в данном случае преобладали морфы типа 9, а понижение до 33-350С на появление особей с морфой типа 8. Остальные же особи с морфами типа 1-7 слабо подвержены температурным скачкам Исследования растений-источников пищи колорадского жука показали, что первое место, как пищевому ресурсу, принадлежит картофелю, второе – баклажанам, третье – томатам.
4. Исследования доказали, что колорадский жук это вид, который способен к развитию и обладает очень высокой адаптивной способностью к воздействию факторов среды и освоению новых растений-хозяев.

Исходя из вышеперечисленного:

1. Анализ фенотипических изменений колорадского жука является одним из этапов на пути к научному обоснованию мер по сдерживанию численности и вредоносности насекомого.
2. Данная работа будет продолжена в направлении изучения влияния инсектицидов на  отдельные группы насекомых с различным рисунком переднеспинки.
3. Планируется провести изучение жуков, перенесших влияние низких температур в зимнее время и определить глубину их залегания.

Список литературы

1. Кохманюк Ф. С.  Внутривидовая  дифференцировка  у  колорадского  жука //  Докл. 14-го Междунар. генет. конгр. М.: Наука, 1978. С. 648–649.
2. Кохманюк Ф. С. Изменчивость фенетической структуры популяций колорадского жука в пределах ареала // Фенетика популяций. М.: Наука, 1982. С. 233–243.
3. Кохманюк Ф. С., Климец Е. П., Бибицкая Л. А. Об изменчивости рисунка на переднеспинке у колорадского жука // Физиол. и популяц. экология животных. Саратов: Изд-во СГУ, 1978. Вып. 5(7). С. 141–148.
4. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 291 с.
5. Овчинникова Н. А., Климец Е. Н., Маркелов Г. В. Динамика  генетической структуры популяции  колорадского жука  на  территории Липецкой  области //  Генетика. 1984.  Т. 20.  № 1. С. 140–142.
6. Ушатинская Р. С., Иорковский Г. Г. Экология и физиология  колорадского жука. М.: Наука, 1976. 130 с.