Циклы развития насекомых для детей

Поколение, или генерация. Цикл развития насекомого от фазы яйца (а при живорождении — от отрождения личинки) до фазы взрослой половозрелой особи получил название поколения, или генерации. Насекомые разных видов развивают в течение сезона различное число поколений. В связи с этим различают виды поливольтинные, моновольтинные и виды с многолетней генерацией.

Поливолыпинные виды (полис — много, вольта — круг) успевают в течение года дать несколько поколений (равнокрылые, трипсы, многие чешуекрылые, мухи).

Моновольтинные виды (монос — один) дают лишь одно поколение в год (саранчовые, блошки, долгоносики, клопы-черепашки и др.).

Виды с многолетней генерацией не успевают развиться в течение года. К ним относятся хлебные жуки и многие виды жуков чернотелок, дающие одно поколение за 2 года, майские жуки — за 4—5 лет и др.

Жизненные и годичные циклы. Жизненный цикл, т. е. цикл развития одного поколения, может совпадать с годичным циклом, как у моновольтинных видов, быть короче годичного, как у поливольтинных видов, и длиннее, как у видов с многолетней генерацией. Однако особенности жизненного цикла не исчерпываются лишь длительностью развития. Необходимо учитывать также и прохождение отдельных фаз развития в течение определенного времени года. Так, даже у моновольтинных видов, например у перелетной саранчи и свекловичного долгоносика, наблюдаются различия в прохождении годичного цикла развития. Перелетная саранча зимует в фазе яйца, личинки выходят из яиц в конце весны в плавнях рек, а взрослые крылатые особи появляются в середине лета. Поэтому наиболее серьезный вред посевам от этого вида можно ожидать в июне от личинок (вблизи мест их отрождения) и в июле от взрослых особей, способных совершать перелеты на значительные расстояния от гнездилищ. У свекловичного долгоносика зимуют взрослые жуки, которые, пробуждаясь ранней весной, наносят наиболее существенный вред всходам сахарной свеклы. Таким образом, каждый вид насекомого характеризуется своим специфическим годичным циклом развития. Поэтому знание особенностей жизненного и годичного циклов вредоносных видов насекомых совершенно необходимо при разработке и проведении мероприятий по защите растений.

Особенности годичного цикла у тлей. Годичный цикл развития у тлей наиболее сложен и характеризуется полиморфизмом, чередованием гамогенеза и партеногенеза, откладки яиц и живорождения, часто встречающейся сменой пищевых растений и связанными с этим миграциями. В зависимости от тесноты связи с пищевыми растениями различают однодомные, разнодомные и неполноциклые виды тлей.

Однодомные, или немигрирующие, виды тлей в зависимости от пищевой специализации в течение сезона живут на одном или нескольких близких видах растений-хозяев. Так, у зеленой яблонной тли (Aphis pomi Deq) зимуют оплодотворенные яйца на яблоне, груше, рябине и других розанных. Весной из яйца выходит бескрылая самка-основательница, рождая партеногенетически около 40 личинок; взрослые особи второго и последующих поколений также бескрылы и размножаются партеногенетически. Начиная с третьего поколения среди бескрылых особей обычно появляются крылатые расселительницы, которые перелетают на другие растения семейства розанные и образуют новые колонии тлей. Осенью из личинок отрождаются полоноски, которые рождают крылатых и бескрылых самцов и бескрылых самок. После спаривания самки на ветвях дерева откладывают яйца, остающиеся зимовать.

Разнодомные, или мигрирующие, виды зимуют и размножаются весной на первичном хозяине, как правило, на древесных, кустарниковых породах или иных многолетних растениях, затем переселяются на вторичного хозяина, а к концу лета вновь возвращаются на первичного хозяина. Так, черемухово-злаковая тля (Rhopalosiphum padi L.) зимует и размножается весной на черемухе, затем мигрирует на пшеницу, ячмень, овес, кукурузу и другие злаки, а к концу лета крылатые полоноски вновь перелетают на черемуху.

Неполноциклые, или анолоциклые, виды тлей характеризуются потерей первичного хозяина, а следовательно, и цикла гомогенетического размножения. Так, неполноциклая для нашей страны кровяная тля (Eriosoma lanigerum Hausm.) в связи с отсутствием первичного хозяина — американского вяза размножается партеногенетически в течение всего сезона и остается зимовать в фазе личинки на корнях и стволах своего вторичного хозяина — яблони.

Диапауза. Диапауза представляет собой длительную остановку в развитии в состоянии более или менее глубокого физиологического покоя. Ее назначение двояко. С одной стороны, диапауза обеспечивает выживание вида в неблагоприятные периоды сезона. В высоких широтах Северного и Южного полушария такими условиями будут низкие температуры осенне-зимнего периода; в тропиках и субтропиках — сухой сезон с высокой температурой и низкой влажностью воздуха. Другой аспект важного значения диапаузы заключается в обеспечении синхронности годичного цикла развития насекомого с фенологией организмов, служащих ему пищей, и климатическими условиями данной местности. Так, личинки жука яблонного цветоеда питаются в бутонах яблони и груши, здесь же окукливаются, и в период сбрасывания избыточной завязи появляются взрослые жуки. Если они продолжили бы развитие, т. е. после спаривания самки отложили яйца и из них вышли личинки, то последние не смогли бы найти в это время года необходимой пищи — тычинок и пестиков бутонов яблони и погибли. Поэтому вскоре после непродолжительного питания на листьях яблони жуки впадают в диапаузу и лишь весной следующего года самки откладывают яйца в бутоны.

По глубине физиологического покоя диапауза отличается от холодового и теплового оцепенения. Если холодовое оцепенение возникает под непосредственным влиянием низкой температуры и прекращается при потеплении, то состояние диапаузы обычно начинается задолго до наступления неблагоприятных условий среды и прекращается не сразу и в большинстве случаев уже под влиянием другого фактора. Так, чтобы вызвать зимнюю диапаузу у куколок капустной белянки, необходимо воздействовать на гусениц укороченным до 14—15 ч «осенним» фотопериодом в течение 10—11 дней. Однако для прекращения диапаузы, т. е. для реактивации куколок, недостаточно поместить их в условия длинного «летнего» дня и оптимальной для развития температуры. Чтобы искусственно прервать диапаузу, у этого вида необходимо имитировать осенне – зимне-весенние условия, для чего продержать куколок определенное время при пониженных положительных температурах — не ниже 0 °С и не выше нижнего порога развития.

Насекомые в активных фазах, впадающие в состояние диапаузы, прекращают питание и теряют подвижность, в яйце приостанавливается развитие зародыша. Диапаузирующий организм потребляет кислорода в 3—5 раз меньше по сравнению с активным. Снижение обмена веществ обеспечивает более экономное расходование энергетических ресурсов, так как диапауза часто длится несколько месяцев, а иногда даже 3—5 лет. Физиологическая подготовка организма, заключающаяся в выведении из организма продуктов обмена и избытка воды, концентрация накопленных энергетических ресурсов, а также резкое снижение обмена веществ повышают устойчивость диапаузирующего организма к низким температуре и относительной влажности воздуха, действию пестицидов и других неблагоприятных факторов среды.

Многообразие форм диапаузы у насекомых классифицируют по трем принципам: в зависимости от сезона, когда наблюдается диапауза, от фазы развития организма, в которой возникает диапауза, и от обязательного или факультативного появления диапаузы в жизненном цикле данной генерации.

В зависимости от сезона различают зимнюю и летнюю диапаузы. Так, в ряде районов степной зоны нашей страны гессенская муха вместо трех — пяти генераций за сезон вследствие летней диапаузы дает лишь две — весеннюю и осеннюю. У зимней пяденицы в годичном цикле встречается как зимняя (в фазе яйца), так и летняя (в фазе куколки) диапаузы. Иногда зимняя диапауза имеет затяжной характер и длится более года. Известна, например, многолетняя диапауза у колорадского жука.

Фазы развития, в которых возникает диапауза, различны, но определенны для каждого вида насекомого. Так, в фазе яйца известна эмбриональная диапауза, которая свойственна многим видам тлей, яблонной медянице, саранчовым и др. Личиночная диапауза характерна для гусениц II и III возрастов боярышницы и златогузки, а в более ранних фазах развития — для яблонной моли и непарного шелкопряда. Куколочная диапауза известна у куколок капустной совки, репной и капустной белянок и др. Имагинальная диапауза свойственна клопам-черепашкам, крестоцветным блошкам, многим видам долгоносиков и листоедов. Она может возникать до половой зрелости или связана с рассасыванием уже образовавшихся яиц; в обоих случаях размножение этого вида до снятия диапаузы невозможно.

Обязательная диапауза характерна для моновольтинных видов, которые в связи с этим могут дать лишь одно поколение в год. Наступление диапаузы, как правило, не связано с внешними условиями и зависит от наследственно закрепленного ритма. Под контролем внешней среды в этом случае остается лишь окончание диапаузы, или реактивация, которая происходит под воздействием на организм низких положительных температур в течение определенного промежутка времени. Наследственно закрепленное моновольтинное развитие насекомых является наиболее простой и надежной формой синхронизации жизненного цикла насекомых с сезонной сменой внешних условий и фенологией растений в тех случаях, когда развитие двух и более генераций невозможно из-за короткого прохладного лета или питание насекомого связано с очень кратковременной фазой развития растений.

Факультативная, или необязательная, диапауза присуща поливольтинным видам. Такие виды в течение одного, двух и нередко более поколений развиваются без диапаузы. При приближении неблагоприятных условий под влиянием какого-то внешнего сигнала насекомое начинает подготовку, а вскоре впадает в состояние диапаузы. Подобным сигналом о приближении неблагоприятных, например осенне-зимних, условий могут служить изменение фотопериода, температуры среды, качества пищи.

Наиболее надежным сигналом по устойчивости и астрономической точности является изменение фотопериода, т. е. изменение длины дня. Реакция насекомых на изменение фотопериода получила название фотопериодической. При продолжительности дня, в зависимости от широты местности 14—17 ч и более развитие вида с факультативной диапаузой будет происходить непрерывно, а при укорочении фотопериода до определенного критического порога возникает диапауза. Понижение температуры и ухудшение качества пищи также могут оказать влияние на появление зимней диапаузы, однако оно больше сказывается при величине фотопериода, близкой к критической, так как изменение указанных факторов зависит не только от смены сезонов, но и от колебаний погодных условий, а на качестве пищи сказываются еще видовые и возрастные особенности растений.

Пороговая освещенность при фотопериодической реакции колеблется у разных видов от 1 до 5 лк, иногда до 10 лк. Это значительно выше максимальной освещенности поверхности почвы лунным светом, который даже в период полнолуния не превышает 0,25 лк и, следовательно, не может влиять на фотопериодическую реакцию. Чувствительной к сигнальному действию фотопериода обычно бывает фаза развития насекомого или возраст личинки, предшествующие диапаузирующим.

Как указывалось выше, реактивация организма, т. е. переход его из состояния зимней диапаузы к активному развитию, происходит под влиянием пониженных положительных температур (1…7°С). Продолжительность периода реактивации зависит как от видовой специфичности, так и от зонально-географических различий местообитания популяций вида. Чем более длителен период осенне-зимних пониженных положительных температур в данной местности, тем более продолжителен период реактивации у обитающей здесь популяции насекомого. И наоборот, в условиях короткой осени и более быстрого наступления устойчивой отрицательной температуры воздуха короче будет и период реактивации.

Кроме температурной, у некоторых насекомых известна и фотопериодическая реактивация. Так, диапауза гусениц соснового шелкопряда в условиях 12-часового дня и температуры 20 °С продолжается около месяца, тогда как при той же температуре и непрерывном освещении их активность возобновляется через 17 дней. Сильное влияние света на скорость реактивации обнаружено также А. С. Данилевским при диапаузе гусениц медведиц кайя и подорожниковой.

Графические схемы развития насекомых. Многолетние наблюдения за годичным циклом развития того или иного вида насекомых позволяют установить календарные даты появления отдельных фаз, и, что особенно важно, связать их с наступлением ряда других природных явлений — со сроками цветения, плодоношения и развития отдельных видов растений, устойчивого повышения или понижения температуры, выпадения осадков и т. д. Такие фенологические наблюдения позволяют установить конкретные, ежегодно повторяющиеся явления в жизни насекомых в зависимости от условий среды, т. е. выяснить фенологию вида.

Наиболее краткой и наглядной формой записи фенологических наблюдений за развитием насекомых является графическая схема их регистрации, получившая название фенологического календаря. Схема представляет собой календарную решетку с разделением каждого месяца на декады или пятидневки. Сведения о развитии отдельных фаз насекомого вносят в соответствующие графы календарной решетки в виде условных обозначений. Составленные на основании многолетних данных фенологические календари можно использовать для прогноза сроков появления и развития вредных насекомых и рационального планирования сроков борьбы с ними.