Жизненный цикл и репродуктивная биология

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Взрослые насекомые раздельнополы, однако самки очень часто численно превосходят самцов. У некоторых Ischnocera самцы встречаются редко или вообще не обнаружены, и т.о. эти виды являются партеногенетическими. Определение пола предполагается хромосомное, но половые хромосомы внешне не дифференцированы.

Оплодотворение внутреннее, сперматофорное. Сперматофор может расходоваться самкой длительное время, пока не будет заменен при следующем спаривании. У самок нет выраженного яйцеклада, но имеются пальцевидныегоноподы, принимающие участие в откладке. Яйца (гниды) крупные, откладываются по 1-10 в день. Определенная забота о потомстве проявляется в том, что самка прикрепляет яйца железистым цементом в основания волос и перьев, часто в трудно доступных для хозяина областях. Из яйца выходит нимфа первого возраста. Нимфа с интервалами от 3 до 12 дней претерпевает последовательные линьки, переходя во второй и третий возраста. У некоторых видов нимфы выглядят внешне, как имаго, в других же случаях различия гораздо более значительны. Нимфа третьего возраста без метаморфоза линяет на имаго. Взрослые стадии живут около месяца.

4. Размножение

Среди тлей широко распространено живорождение, партеногенез (свойствен также червецам), полиморфизм и гетерогония. Огромное большинство полужесткокрылых живет на суше, сравнительно немногие в воде или на воде (последние благодаря тому, что ноги их не смачиваются водою, могут свободно бегать по ее поверхности, например водомерки; сюда же относятся полужесткокрылые, живущие в жарком поясе на поверхности океана — Halobaies, Halobalodes — см. Галобатиды). Некоторые виды живут в земле, муравейниках и т. п. местах. Большинство питается растительной пищей и именно соками цветковых растений, которые они высасывают с помощью хоботка; иногда это вызывает уродливое разрастание ткани растений и ведет к образованию наростов или орешков (галлов; см. Тли); некоторые виды питаются соками грибов, папоротников. Есть формы, питающиеся и растительной, и животной пищей (Podisus, Stiretrus, Rhaphigaster). Многие хищники высасывают соки из других животных, особенно личинок насекомых; некоторые высасывают также трупы насекомых. Наконец, некоторые полужесткокрылые представляют постоянных (вши) или временных (постельный клоп) паразитов. Укусы хищных и некоторых паразитических полужесткокрылых, при которых в ранку попадает едкая слюна, могут быть очень болезненны и даже вредны. Полужесткокрылые распространены во всех частях света, но наибольшего развития эта группа достигает в Америке и особенно Южной: здесь же водятся и наиболее крупные представители отряда (7—9 см длины).

Симбиотические бактерии

4.1. Wolbachia

Вольбахии (Alphaproteobacteria: Rickettsiaceae) — облигатные внутриклеточные симбиотические бактерии, родственные риккетсиям, передающиеся трансовариально (через яйца). Эти бактерии ответственны за многие репродуктивные аномалии у членистоногих, а для некоторых насекомых и нематод-филярий являются необходимыми для развития и жизнедеятельности ^[8].

Все исследованные виды Phthiraptera (представители трех подотрядов) несли вольбахий. Наиболее часто встречаемые супергруппы (клады) — это обычные вольбахии членистоногих — A и B, но также встречается редкая супергруппа F. Один и тот же вид может нести от одной до четырех линий вольбахий, в том числе и из разных супергрупп. Эффект, оказываемый вольбахиями на вшей, неизвестен, однако предполагается, что именно они вызывают преобладание самок в популяциях, а также, возможно, ответственны за появление партеногенетических видов ^[7][9][10].

«Вертикальный» способ передачи вольбахий должен приводить к соответствию эволюции бактерий и их хозяев. Этого, однако, никогда не наблюдается, и, очевидно, существуют способы и горизонтальной передачи. Для вшей это также справедливо, и здесь особенно загадочен вопрос о «переносчиках» вольбахий между ними. Предполагается, что у некоторых птичьих пухоедов определенную роль здесь могут выполнять мухи-кровососки — другие эктопаразиты птиц, с которыми пухоеды входят в непосредственный контакт ^[7].

4.2. Riesia

'Candidatus Riesia' (Gammaproteobacteria: Enterobacteriaceae) — облигатные эндосимбиотические бактерии вшей, родственники которых также являются внутренними симбионтами насекомых, передаются трансовариально. Эти бактерии обнаружены у всех изученных видов Anoplura и, видимо, не встречаются у других вшей и вообще насекомых. Подобно вольбахиям филярий Riesia являются первичными симбионтами, то есть их наличие является необходимым для жизни хозяина. Предполагается, что ризии поставляют вшам некоторые незаменимые вещества, которых, очевидно, не хватает в крови хозяев вшей.

Локализуются Riesia внутриклеточно в т. н. «желудочных дисках». В отличие от вольбахий для достижения ооцитов эти бактерии вынуждены совершать сложные миграции, включающие экстраклеточные стадии ^[11][12].

Симбионты пухоедов

Многие пухоеды так же, как и сосущие вши, несут первичных симбионтов. Бактерии пухоедов, однако, не имеют прямого родства с симбионтами сосущих вшей и имеют другую локализацию в теле хозяина. Симбионты пухоеда Columbicolacolumbae (Ischnocera) относятся к тому же семейству, что и Riesia (Gammaproteobacteria: Enterobacteriaceae), но их ближайшими родственниками являются эндосимбионты мухи-цеце и зерновых долгоносиков. У нимф и самцов эти бактерии располагаются в бактериоцитах по бокам тела, то есть не связаны с пищеварительной трубкой. Передача бактерий происходит от матери ее потомкам, и потому в теле самки они вынуждены в каждом поколении хозяев мигрировать в половые трубки для достижения ооцитов ^[3][13].

Значение этих бактерий для пухоедов неизвестно. Предполагается, что они так же, как Riesia, участвуют в выработке веществ, отсутствующих в диете пухоедов, но необходимых им для жизни.

Патогенность

Пухоеды и вши в норме не являются летальными паразитами. Даже предполагается, что многие пухоеды птиц приносят минимальный ущерб своим хозяевам. Тем не менее, в большинстве случаев отрицательный эффект может быть выявлен. Часто в основе этого эффекта лежит раздражение, вызывающее беспокойство и расчесывания, что приводит косвенно к снижению общей жизнеспособности. Так, например, увеличение времени, необходимого для груминга требует затрат времени и энергии, что, кроме прочего, приводит к повышению доступности для хищников более зараженных особей ^[3][14].

Кожные заболевания часто также являются следствием расчесывания, но могут быть вызваны и самими насекомыми (вши человека в том числе). Некоторые из этих заболеваний являются смертельными для молодых особей хозяина.

Для перьевых паразитов предполагается, что вызванные ими изменения формы перьев могут приводить к ухудшению аэродинамических характеристик, а также к ухудшениям брачного оперения самцов. Те формы, что поедают пух приводят косвенно к истощению, поскольку зараженной птице приходится тратить больше энергии на согревание тела ^[3].

Другой, часто более опасной стороной паразитизма пухоедов и вшей является факт их роли в качестве переносчиков возбудителей опасных болезней хозяев. К этим возбудителям относятся бактерии, круглые и плоские черви, грибы, а также, вероятно, и вирусы ^[3][15]. Среди вшей человека все три вида (Pediculushumanus, P. capitis и Pthiruspubis) могут являться переносчиками опасных бактериальных возбудителей, однако лишь Pediculushumanus в человеческих популяциях играет такую роль. Этот вид переносит три бактериальных агента: Rickettsiaprowazekii, Borreliarecurrentis и Bartonellaquintana ^[16][17].

5.1. Rickettsiaprowazekii

Rickettsiaprowazekii (Alphaproteobacteria:Rickettsiaceae) — возбудитель эпидемического сыпного тифа. Риккетсии заражают вшей перорально и затем поражают клетки эпителия средней кишки. Здесь они активно размножаются, а после — выходят в просвет кишки. Заражение человека происходит фекалиями вшей, попадающими в ранки на коже при расчесывании укушенных мест. Риккетсии являются смертельными для вшей, вызывая разрыв стенки кишки и смешение содержимого кишки и гемолимфы («красные вши»). В настоящее время заболевание является редким, бактерий находят преимущественно у бездомных. Неблагоприятная ситуация остается в Бурунди и среди бездомных, по крайней мере, в России.

5.2. Borreliarecurrentis

Borreliarecurrentis (Spirochaetes: Spirochaetaceae) — возбудительвозвратноготифа. Вши заражаются при питании. Боррелии проникают через стенку кишки в гемоцель, где и задерживаются. Заражение человека происходит при раздавливании вши человеком, когда содержимое гемолимфы попадает на поврежденные участки кожи. В настоящее время заболевание локализовано в Эфиопии.

5.3. Bartonellaquintana

Bartonellaquintana (Alphaproteobacteria:Bartonellaceae) — возбудитель окопной лихорадки. Жизненный цикл сходен с таковым Rickettsiaprowazekii, однако бартонелла размножается не в эпителии, а в просвете кишки, и для вшей эти бактерии не смертельны. Заражение человека происходит так же — с фекалиями паразита. Bartonella обнаружена во вшах по всему свету.

Происхождение

Происхождение Phthiraptera связывают с группой сеноедов (Psocoptera). В пользу этого предположения свидетельствует целый ряд несомненных морфологических синапоморфий. Однако основные споры ведутся относительно исторических взаимоотношений этих двух групп: являются ли они сестринскими или вши произошли от сеноедов. Кладистический анализ морфологических и молекулярных данных свидетельствует в пользу второго варианта. В соответствии с этими сценариями одно из семейств сеноедов — Liposcelidae — является сестринским по отношению ко всем Phthiraptera ^[3]. Недавние исследования с привлечением такого популярного гена в кладистических реконструкциях, как ядерный ген рРНК малой субъединицы рибосомы, показал неожиданные результаты. Liposcelidae и еще одно семейство сеноедов оказываются сестринскими по отношению к Amblycera, а вся эта клада — сестринской по отношению к другим пухоедам (Anoplura в том числе). Таким образом, пухоеды возникают в пределах одной клады сеноедов, но независимо — из двух близких «источников» ^[18].

Вероятный сценарий перехода к паразитизму в этой ветви (один раз или дважды) включает эволюцию от комменсальных форм к облигатным паразитам. Так, многие Psocoptera (среди них — и некоторые Liposcelidae) могут обитать на волосяном и перьевом покровах и в гнездах теплокровных позвоночных. Вопрос о первичности млекопитающих или птиц как хозяев вшей остается пока предметом спекуляций.

В ископаемом состоянии вши хорошо известны с плейстоценовых вмерзших млекопитающих. В балтийском янтаре также находят волосы с гнидами. Самая древняя достоверная находка телеснойPhthiraptera — это эоценовая амблицера Megamenoponrasnitsyni. Из Раннего Мела также известно насекомое Saurodectes, внешне напоминающее вошь. Его облик говорит об эктопаразитическом образе жизни, однако огромные для вшей размеры (17 мм) и некоторые другие черты говорят против фтираптероидной гипотезы ^[19].

Из-за фрагментарности и низкой достоверности древних останков время возникновения Phthiraptera пытаются определить по косвенным данным. Разные методы дают значительно расходящиеся результаты: от позднего Мела до позднего Карбона.

Филогения

Относительно давно появились представления о том, что вши произошли от пухоедов, однако ясность в исторических отношениях подотрядов внесли кладистические реконструкции.

Голофилия отдельных подотрядов Phthiraptera подтверждается хорошими морфологическими апоморфиями (сомнения остаются относительно огромной группы Ischnocera). Это же подтверждают и работы по молекулярным признакам ^{[2][20][21][22][23]}.

Самой базальной группой являются Amblycera. Крону составляют Rhynchophthirina и Anoplura, а Ischnocera является сестринской группой этой последней кладе. При учете последних достижений в области реконструкции истории всей группы Psocodea эта общая схема взаимоотношений групп пухоедов и вшей принципиально не изменяется (см. выше).
RhynchophthirinaAnoplura \ /Ischnocera \ / \ \ /Amblycera \ \/ \ \ / \ \ / \ \ / \ \/ \ / \ / \ / \/ /
Ограниченная подвижность, почти строгая приуроченность к определенной особи хозяина, а для вшей — и соответствие органов прикрепления толщине волос хозяина являются предпосылками для координированной эволюции паразитов и их хозяев — к их коэволюции. Косвенным свидетельством коэволюции является факт распространенной специфичности пухоедов и вшей в отношении выбора хозяев: многие виды заражают лишь один вид хозяев. Однако исключения столь же поразительны: хозяевами Menacanthuseurysternus являются 118 видов птиц из 20 семейств^[3]! На уровне семейств специфичность часто проявляется в выборе хозяев из одной или нескольких групп (см. ниже). Строгий анализ соответствия кладограмм этих паразитов кладограммам их хозяев показал, что значительную долю разнообразия вшей и пухоедов на уровне родов можно объяснить коэволюцией. Тем не менее, заметную роль играют такие явления, как смена хозяев и независимое видообразование у паразита ^[24][25][26].

Система

Система Phthiraptera ранее представляла собой два отдельных отряда: Mallophaga (пухоеды) и Anoplura (сосущие вши). Стремление к отражению филогении в системе приводило к понижению рангов этих двух отрядов до подотрядов в пределах Phthiraptera, а позднее и к уравниванию рангов всех клад пухоедов и вшей. Последнюю ситуацию мы и наблюдаем сегодня, имея четыре подотряда: Amblycera, Ischnocera, Rhynchophthirina и Anoplura. Система семейств внутри подотрядов является довольно стабильной. Однако взгляды на систему Ischnocera не устоялись: некоторые семейства и даже рода предполагаются пара- или полифилетическими, а подавляющее большинство видов сосредоточено в сборном семействе Philopteridae^[21].

Семейства отряда Phthiraptera (в скобках указан круг хозяев) ^[19][21]:

Подотряд Amblycera

Boopiidae (австралийские сумчатые)

Gyropidae (грызуны)

Laemobothriidae (пастушковые, аистовые, ястребиные)

Menoponidae (птицы)

Ricinidae (колибри, воробьинообразные)

Trimenoponidae (южноамериканские сумчатые, грызуны)

Подотряд Ischnocera

Goniodidae (птицы)

Heptapsogasteridae (птицы)

«Philopteridae» (птицы)

Trichodectidae (плацентарные)

Trichophilopteridae (лемуровые, индриевые)

Подотряд Rhynchophthirina

Haematomyzidae (слоны, два вида свиней)

Подотряд Anoplura

Echinophthiriidae (ластоногие, куньи)

Enderleinellidae (беличьи)

Haematopinidae (копытные)

Hamophthiriidae (шерстокрылые)

Hoplopleuridae (насекомоядные, грызуны, зайцеобразные, приматы)

Hybothiridae (трубкозуб)

Linognathidae (копытные, псовые, даманы)

Microthoraciidae (верблюдовые)

Neolinognathidae (прыгунчики)

Pecaroecidae (пекариевые)

Pedicinidae (мартышковые обезьяны)

Pediculidae (цепкохвостые и человекообразные обезьяны)

Pthiridae (человекообразные обезьяны)

Polyplacidae (грызуны, насекомоядные, приматы, зайцеобразные)

Ratemiidae (лошадиные)

Примечания

1. ↑ ¹²³ Определитель насекомых Дальнего Востока СССР. Т. II. Равнокрылые и полужесткокрылые. / под общ.ред. П. А. Лера. — Ленинград: «Наука», 1988. — С. 727—732. — 972 с. — 1950 экз. — ISBN 5-7442-0921-2

2. Robert G. Foottit, Peter H. Adler Insect Biodiversity: science and society. — Blackwell Publishing Ltd, 2009. — С. 31. — 642 с. — ISBN 978-1-4051-5142-9

3. http://www.mobot.org/gardeninghelp/ipm/orders/InsectID-hemiptera-hoppers.pdf - www.mobot.org/gardeninghelp/ipm/orders/InsectID-hemiptera-hoppers.pdf

4. ↑ ¹²³⁴⁵⁶ Randall T. Schuh& James A. Slater True Bugs of the World (Hemiptera: Heteroptera): Classification and Natural History. — New York, United States of America: Cornell University Press, 1995. — 416 с. — ISBN 978-0-8014-2066-5

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!