Меню

Экологические связи насекомого с растениями

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Взаимоотношения растений и насекомых

Растения, животные и микроорганизмы, обитающие в почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Данные взаимоотношения сложны и многообразны. Животные и бактерии потребляют растительные углеводы, жиры и белки. Благодаря этим взаимоотношениям и в результате коренных изменений физических, химических и биохимических свойств горной породы в природе постоянно происходят почвообразовательные процессы. В среднем почва содержит 2 — 3 кг/ м2 живых растений и животных, или 20 — 30 т/га. При этом в умеренном климатическом поясе корни растений составляют 15 т/га, насекомые — 1 т, дождевые черви — 500 кг, нематоды — 50, ракообразные — 40, улитки, слизни — 20, змеи, грызуны — 20 кг, бактерии — 3 т, грибы — 3 т, актиномицеты — 1,5 т, простейшие — 100 кг, водоросли — 100 кг на 1 гектар.[ . ]

Взаимоотношения человека и живых организмов сложны и разнообразны. В общем случае воздействие человека на живую природу можно свести к трем основным направлениям. Во-первых, растения и животные служат для человека источником пищи, одежды (включая меха и волокна), технического сырья, топлива, предметов роскоши, и человек постоянно добывает их, уменьшая их численность и биомассу. В ряде случаев растения, животные, а также микроорганизмы оказываются нежелательными, являясь сорняками в сельском хозяйстве, переносчиками или возбудителями заболеваний или вредителями. Достаточно вспомнить эпидемии чумы и холеры или массовые размножения некоторых насекомых (саранчи, колорадского жука, сибирского шелкопряда и др.), после которых имели место потери урожая сельскохозяйственных культур и древесины.[ . ]

О взаимоотношениях насекомых с водными растениями отчасти уже было сказано выше. Здесь отмечаются те же категории закономерностей, которые уже были освещены в 10 главе. На водных растениях откладывают яйца многие насекомые, которые в личиночном состоянии могут и не иметь прямых связей с ними, таковы, например, некоторые стрекозы, висло крылки (Megaloptera), многие клопы и жуки.[ . ]

Насекомые-опылите-ли, питаясь за счет растений, переносят пыльцу с одного цветка на другой, причем часто на большие расстояния. Существует два основных направления развития М. растений и насекомых: узкая и широкая специализация. При узкой специализации эволюция идет в направлении ограничения числа опылителей: происходит такое усложнение строения цветка, что нектар становится доступным только для насекомых с определенным типом строения (в особенности ротового аппарата). Высшее достижение этого варианта эволюции — взаимоотношения опылителей и некоторых представителей орхидных, которые привлекают самцов насекомых-опылителей, имитируя половые феромоны самок.[ . ]

Некоторым растениям в период цветения необходимы насекомые-опылители, которых им нужно привлечь. Однако в иное время эти растения должны защищаться от тех же насекомых. Этот двойственный характер взаимоотношений растения с насекомым иногда проявляется в изменении равновесия биосинтеза гексенола (12) и гексеналя (13): первое из этих веществ является аттрактантом, а второе — репеллентом насекомых. Привлечение насекомых душистыми веществами цветов, способствующее опылению, является классическим примером межвидовых химических взаимодействий.[ . ]

Энтомофильные растения (от греч. — насекомые и люблю) — растения, опыляемые насекомыми. Так, в европейской флоре покрытосеменных насекомыми опыляется около 80% видов. Это один из примеров межвидовых биотических факторов, характеризующих взаимоотношения между растениями и животными. Энтомофильные растения в отличие от анемофильных (ветроопыляемых) имеют крупные яркие цветы, обладающие запахом, и около 90% видов содержат нектар. Огромную роль в опылении растений влажнотропических лесов играют птицы (нектарницы, колибри, летучие мыши и пр.), насекомые (жуки, пчелы). В бассейне Амазонки растет «королевская лилия» (виктория амазонская) с гигантскими круглыми листьями (в диаметре до 4 м), которая опыляется жуком (длина тела всего около 3 см). Многие виды орхидей опыляются пчелами (из семейства эвглоссов).[ . ]

Очень любопытный тип взаимоотношений между растениями и насекомыми наблюдается у плотоядных («хищных») растений. Известно около 450 видов этих растений, произрастающих в различных климатических зонах и использующих самые разнообразные типы ловушек. Добыча привлекается к ловушкам запахом душистых веществ или капельками нектара; в ее переваривании могут участвовать как собственные ферменты растения, так и симбиотические бактерии. У тропических растений Nepenthes на внутренней поверхности конусовидной ловушки находятся специализированные пищеварительные железы (до 6000 желез на 1 см2), выделяющие протеолитические ферменты. Секрецию этих ферментов вызывает прикосновение насекомого к внутренней поверхности ловушки.[ . ]

Известна устойчивость растений к вирусам, бактериям, грибам, нематодам и насекомым. Природа устойчивости растений лежит в структурных особенностях или биохимических процессах, которые препятствуют внедрению патогенных организмов или ослабляют их стойкость. Одни растения устойчивы к целым группам патогенов; другие имеют лишь специфическую устойчивость к отдельным видам или расам патогена. Если растение и патоген приспособлены друг к другу, возникает тесное взаимоотношение: растение вырабатывает генетическую устойчивость, а организм приспосабливается к снятию или преодолению этой устойчивости. Спонтанное возникновение новых рас патогенов является одной из основных проблем, стоящих перед селекционерами, которые пытаются передать генетическую устойчивость улучшаемому материалу.[ . ]

Читайте также:  Характеристика царств живых организмов растений животных

Косвенные трансбиотические взаимоотношения между растениями (через животных и микроорганизмы). Важная экологическая роль животных в жизни растений состоит в участии в процессах опыления, распространения семян и плодов. Опыление растений насекомыми, получившее название энтомофилии, способствовало выработке ряда приспособлений как у растений, так и насекомых. Назовем здесь такие интересные адаптации энтомофилъных цветков как узоры, образующие «путевые нити» к нектарникам и тычинкам, нередко видимые только в ультрафиолетовых лучах, доступных для зрения насекомых; различие окраски цветков до и после опыления; синхронизация суточных ритмов раскрывания венчика и тычинок, обеспечивающие безошибочное попадание пыльцы на тело насекомого, а с него — на рыльце другого цветка, и т. д. (рис. 6.16).[ . ]

Совместная эволюция животных и растений выработала у них сложнейшие информационно-химические взаимоотношения. Приведем лишь один пример: многие насекомые по запаху различают свои кормовые породы, жуки-короеды, в частности, прилетают только к умирающему дереву, распознавая его по составу летучих терпенов живицы.[ . ]

В литературе обычен отрицательный ответ на этот вопрос, основанный на хорошо известном факте, что соотношение между числом видов насекомых-фитофагов и растений уменьшается по направлению на Север (Downes, 1964; Danks, 1986). Иными словами, “кормовые растения идут на Север дальше, чем их характерные фитофаги” (MacLean, 1983, с. 447). Возникает представление, что фитофаги в Арктике ограничены факторами, не связанными с кормовыми растениями (Downes, 1964). Однако уже проникновение фитофага в низкоширотную Арктику (низовья Оби) может ограничиваться только отсутствием там его кормового растения либо низкой плотностью кормовых растений в подходящих биотопах (Богачева, 1997а). В первом случае этим фитофагом была крапивница, во втором — капустница. Распространение чешуекрылых на Север, вероятно, ограничивается и низким качеством их кормовых ресурсов, хотя виды, питающиеся ими, зимуют на стадии личинки уже на юге лесной зоны. Тот неожиданный факт, что виды, связанные с плохо усваиваемыми вечнозелеными растениями, проникают в Субарктику довольно хорошо, возможно, объясняется факультативным характером этой связи. Определенную роль может играть также высокая плотность вечнозеленых растений на тундровых площадках.[ . ]

Хорошо известно явление фотопериодизма й у растений. Цветение и формирование плодов, подготовка к сбрасыванию листвы к зиме, смена циклов развития у растений средних и высоких широт регулируются также длиной светового дня. В тропической и субтропической зонах, где длина дня почти не меняется в течение года, сигнальная роль этого фактора в регуляции сезонных явлений в жизни животных и растений не проявляется или почти не проявляется. Суточный цикл освещенности не менее важен в жизни , животных и растений. В зависимости от эволюционно сложившихся взаимоотношений в экосистемах одни животные характеризуются дневной активностью (большинство птиц, многие млекопитающие, пресмыкающиеся и земноводные, многие насекомые), другие — ночной (большинство хищных млекопитающих, ночные насекомые), третьи — сумеречной (совы, летучие мыши).[ . ]

Взаимодействие между природными стрессами и Загрязнением атмосферы находится в сложном взаимоотношении, и его влияние на экосистемы еще слабо изучено. Но результаты уже выполненных научных исследований установили не только существование такой проблемы, но и выявили целый ряд негативных последствий такого взаимодействия. Загрязнение атмосферы влияет на выживаемость растений, подверженных морозу, изменяет их ответные реакции, а также их взаимоотношения Ь паразитами и болезнями. Эксперименты показали, например, что воздействие Огна растения ослабляет их сопротивляемость морозу, что сказывается на их росте, размножении, развитии и продуктивности. Причем проявление такого воздействия зимой более глубокое, нежели в летнее время. Хотя некоторые загрязнители (сера, азот) могут играть роль питательных веществ всасываясь через корни или листву), это не всегда приносит пользу. Например, действие МОгможет стимулировать рост растений, но при этом уменьшает их сопротивляемость морозу и, улучшая вкусовые качества, способствует их поеданию насекомыми. Такое влияние сильнее всего проявляется у растений полу природной системы (что характерно для тундровой зоны), где уровень насыщения питательными веществами низок. Газовые выбросы в атмосферу на объектах месторождений Севера в основном состоят из N0 . СО, Ш и частично сажи. Все они практически являются активными участниками в фотолитическом цикле и в фотохимии атмосферы с последующим образованием вторичных загрязнителей окружающей среды, а по своим воздействиям на нее более опасных, чем первичные.[ . ]

Известно, что некоторые вирусы, распространяемые тлями., сохраняются в насекомом дольше, чом это характерно для типичных вирусов, передаваемых с помощью стилета. Схода относятся вирус желтухи свеклы (переносчик М. persicae), вирус мозаики цветной капусты (переносчики М. рег-sicae и В. brassicae) и вирусы крапчатости и окаймления жилок земляники (переносчик Pentatrichopus jacobi Hille Ris Lambert;). Имеются данные о том, что эти вирусы теряются переносчиком после линьки [440, 557, 757]. Однако доказать это весьма трудно, поскольку время до и во время линьки, в течение которого тля не питается, ие удается точно измерить, а между тем оно приближается но продолжительности к времени, в течение которого вирус сохраняется в переносчике между линьками. Если вирус утрачивается после линьки, то его, вероятно, следует относить не к группе циркулирующих вирусов, а к группе вирусов, передаваемых с помощью стилета. Брэдли и Сильвестер [256] обнаружили, что облучение концов стилетов М. persicae не приводит к утрате инфекционное™ при передаче вируса желтухи сахарной свеклы. В то же время У-вирус картофеля инактивируется после подобной обработки. Если считать, что оба вируса инактивируются сходными дозами ультрафиолета, то вирус желтухи сахарной свеклы должен отличаться от У-вируса картофеля и других типичных вирусов, передаваемых стилетом, по характеру взаимоотношений с насекомым. Что касается «полуперсистент-ных» вирусов, то предварительное выдерживание насекомых без пищи может и не приводить к усиленной передаче инфекции, а при удлинении периода предварительного питания на больном растении эффективность передачи увеличивается. Таким образом, хотя эти вирусы, по-видимому, не-являются циркулирующими, они в некоторых отношениях отличаются от типичных вирусов, передаваемых с помощью стилета.[ . ]

Читайте также:  Корень растения выполняет механическую функцию

Хороший пример детритной пищевой цепи — подробно изученная Хелдом (1969) и У. Одумом (1970) пищевая цепь, базирующаяся на листьях мангровых деревьев. В солоноватоводной прнбрежной зоне на юге Флориды листья растущих здесь красных мангров Rh.izoph.ore mangle) падают в неглубокие теплые воды, заросшие мангровыми деревьями, в количестве 9 т на 1 га за год (около 2,5 г, или 11 ккал на 1 м2 в день). Оказалось, что до опадания листьев только 5% их вещества используют растительноядные насекомые, а большая часть годовой чистой продукции мангровых зарослей разносится приливно-отливными и сезонными течениями по обширной территории заливов и эстуариев. Л, ключевая группа мелких животных, состоящая из огромного числа особей немногих видов, потребляет большие количества детрита высших растений с развивающимися на нем микроорганизмами и меньшие количества водорослей. Размер частиц, поглощаемых потребителями детрита (детритофагами или сапрофагами), варьирует от довольно крупных фрагментов листа до мельчайших иловых частиц, на которых сорбирована органика. Эти частицы последовательно проходят через кишечники многих особей и видов (в процессе копрофагии), причем на них повторно развиваются микробные популяции, пока субстрат не будет исчерпан. В ходе исследования было детально изучено содержимое желудков более ста видов рыб. А). Исследование показало, что мангровые заросли, обычно считавшиеся малоценными в хозяйственном отношении, на деле вносят существенный вклад в пищевую цепь, поддерживая важные для экономики Южной Флориды рыбные промыслы (Хелд и Одум, 1970). Тил (1962) составил детальную диаграмму потоков энергии для эстуарного засоленного марша в Джорджии, основанную на координированных исследованиях нескольких ученых. Ключевое звено, находящееся в этой экосистеме между первичной продукцией и продукцией рыбы, — группа детритофагов, живущих на водорослевом детрите. Это мелкие крабы, нематоды, полихеты, травяные креветки и брюхоногие моллюски. Как часто бывает, настоящая природа экологических взаимоотношений в этой сложной системе ускользает от поверхностного взгляда.[ . ]

Помимо играющих очень важную роль трофических связей, в биоценозе существуют и другие взаимоотношения. Одни организмы становятся субстратом для других (например, деревья и лишайники на них), создают для других организмов необходимый микроклимат, обеспечивают нормальное размножение (опыление цветковых растений насекомыми) или расселение организмов (например, распространение кедровкой семян сибирской кедровой сосны).[ . ]

В природе на основе трофических связей широко распространены паразитические взаимоотношения между животными и растениями. Многие насекомые и клещи высасывают соки у растений, другие, внедряясь в стебли и листья, паразитируют как эндопаразиты.[ . ]

Хотя аллилизотиоцианат на большинство млекопитающих действует раздражающим и отпугивающим образом, он является специфическим аттрактантом для бабочек рода Р1еп [7]. Вопрос о взаимоотношениях насекомых и растений очень сложен, и мы к нему еще вернемся. Здесь накладываются два эффекта: растение-хозяин или все растения этого семейства привлекают данное насекомое, а другие растения — его отпугивают. Такая адаптация помогает насекомым избежать ядовитых химических ловушек. Одни и те же вещества помогают личинкам распознать необходимую им пищу и привлекают самок, собирающихся отложить яйца; таким образом, жизненный цикл замыкается.[ . ]

Для того чтобы рассмотреть сообщество в целом, включая входящих в его состав млекопитающих и пресмыкающихся, растения и насекомых, бактерии и грибы и т. д., мы должны были бы привлечь много дополнительных осей ниши, отражающих поведение этих многочисленных видов. Мы можем в этом случае генерализовать понятие ниши и пространство ниши, заменив двух- или трехмерные изображения /г-мерными. Принципиальная основа концепции остается той же. Наше обсуждение вопроса о характере взаимоотношений видов в сообществе позволяет заключить: 1) связи между нишами видов в сообществе могут быть интерпретированы как п-мерное пространство ниши, в котором 2) каждый из видов имеет свою собственную позицию, или нишу, с центром, положение которого отличается от положения центров других видов, а 3) эволюционные процессы, включая ослабление конкуренции, ведут в направлении к разбросу, или рассеянию, позиций видов в пространстве ниши.[ . ]

Читайте также:  Симулятор выращивания растений на пк

Вирусы, по-видимому, не обладают способностью проникать через неповрежденную кутикулу листа растения. Возникающую при этом проблему можно преодолеть, либо избежав необходимости проникать через кутикулу (например, передача вирусов с помощью семян или при вегетативном размножении), либо используя некоторые методы, обеспечивающие эту возможность, связанные с повреждением кутикулы, что можпо наблюдать при механической инокуляции и передаче вирусов с помощью насскомьтх-ггере-носчиков. Наши знания о способах передачи вирусов еще далеко не достаточны. Так, в отношении многих из них, для которых в настоящее время известны лишь 1—2 способа передачи, можно почти с полной уверенностью сказать, что будут найдены и другие способы. Многое еще предстоит выяснить о взаимоотношениях между вирусами и насекомыми, вирусами и грибами, а также о возможности переноса вирусов (или отсутствии этой возможности) через завязь и пыльцу.[ . ]

В природных условиях бактериальные виды подвергаются воздействию не одних только физических и химических факторов. В процессе своей жизни они постоянно приходят во взаимодействие как с другими видами микробов, так и с растениями, насекомыми, амфибиями, рептилями, птицами, млекопитающими — со всем многообразным миром живых существ. С этим миром у различных видов бактерий складываются антагонистические, симбиотические (основанные на обоюдной пользе) и нейтральные взаимоотношения.[ . ]

Как показано на рис. 3.11, А, две отдельные субсистемы пищевых цепей приурочены в основном к наземным или мелководным экосистемам; это зерновые пищевые цепи, начинающиеся с семян, которые представляют собой высококачественные источники энергии и составляют важную часть рациона людей и многих животных, и нектарные пищевые цепи, начинающиеся с нектара цветущих растений, которым для опыления требуются насекомые или другие животные. Сложные и мутуалистические взаимоотношения, развившиеся в эволюции между растениями и опылителями и растениями и зерноядными животными, обсуждаются в гл. 6.[ . ]

Вирус мозаики люцерны передается тлями при проколе растительной ткани, так что представляется весьма сомнительным, чтобы распределение генетического материала между несколькими частицами было связано с какой-то специальной функцией в организме насекомого. Что касается вирусов группы ногремковости табака, которые передаются нематодами, то здесь взаимоотношения вируса с переносчиками не до конца ясны. Вирусы этой группы представляют собой жесткие палочки, диаметр которых значительно превышает диаметр частиц ВТМ. Палочкообразные частицы вирусов группы ногремковости табака очень лабильны и разламываются в организме нематоды или в растении. В данном случае наличие двухкомпопептной системы можно рассматривать как приспособление, позволяющее избежать последствий многочисленных беспорядочных поломок вирусных частиц.[ . ]

Перенос заразного начала от больных животных к здоровым может быть либо механическим, либо биологическим. При механическом переносе микроорганизмы находятся на (в) теле переносчика, не вступая с ним в биологические отношения. Перемещаясь с больного животного на здоровое, переносчик при укусе заражает его. Примером может служить перенос кровососущими насекомыми бациллы сибирской язвы — возбудителя тяжелой болезни животных и людей. Слепни, мухи-жигалки, другие насекомые-кровососы, паразитируя на заболевших сибирской язвой животных, высасывают кровь и находящиеся в ней бациллы. Инфицированные сибиреязвенными бациллами насекомые-кровососы перелетают на других животных, в том числе здоровых, и, паразитируя, заражают их сибирской язвой. При биологической передаче возбудитель болезни, будучи связанным с переносчиком, вступает с ним в сложные биологические взаимоотношения, проходит определенный путь индивидуального развития и становится болезнетворным для сельскохозяйственных животных. В качестве примера можно привести заражение животных плоскими червями — фасциолами — возбудителями заболевания, называемого фасциолезом (рис. 18). Фасциолы поражают животных всех видов и человека. Половозрелые фасциолы, паразитирующие в желчных ходах печени животных, выделяют яйца, которые попадают в кишечник, а оттуда с фекалиями во внешнюю среду. При благоприятных условиях из яйца выходит зародыш (мирацидий). Он плавает в воде, но сохраняется в ней недолго. Дальнейшее его развитие возможно только в теле промежуточного хозяина — биологического переносчика фасциол — моллюска (малого прудовика), обитающего в лужах, заросших травой. Плавая в воде, мирацидий контактирует с моллюском, внедряется в его тело, проходя дальнейшие стадии своего индивидуального развития. Затем зародыш выходит из тела промежуточного хозяина, превращается в адолескария, прикрепляется к листьям и стеблям растений, плавает в воде. Когда животные поедают траву и пьют воду, они заглатывают адолескариев и заражаются фасциолезом. Интенсивность распространения энзоотий фасциолеза на пастбищах определяется ареалом промежуточных хозяев фасциол — малых прудовиков.[ . ]

Источник