Фотинус пиралис
| Обыкновенный восточный светлячок | |
|---|---|
| |
Научная классификация 
| |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | животное |
| Тип: | Членистоногие |
| Сорт: | Насекомое |
| Заказ: | Жесткокрылые |
| Семья: | Лампириды |
| Племя: | Фотинини |
| Род: | Фотин |
| Разновидность: | П. пиралис
|
| Биномиальное имя | |
| Фотинус пиралис | |
Photinuspyralis , также известный под общим названием обыкновенный восточный светлячок. [ 3 ] или светлячок большой медведицы , [ 4 ] и иногда его называют «светляком», [ 5 ] это вид летающего жука . За выработку света отвечает орган на его брюшке. [ 6 ] Это наиболее распространенный вид светлячков в Северной Америке, который обычно встречается к востоку от Скалистых гор. Светлячков Photinus часто путают со светлячками похожего по звучанию рода Photuris , которые также встречаются в Северной Америке.
Эти светлячки наиболее заметны в сумерках в весенние и летние месяцы. [ 7 ] Общее название «светлячок большой медведицы» связано с характерным полетом самцов, чья траектория имеет J-образную форму и загорается при взлете. [ 3 ] [ 8 ] Во время полета этот J-образный узор используется вместе с миганием света, чтобы привлечь самок, которые отдыхают на растительности и сигнализируют самцам, если они заинтересованы. [ 9 ] Вспышки светлячков стимулируются активируемыми светом белками, а не ритмическими импульсами, как первоначально предполагалось.
Описание
[ редактировать ]Обыкновенные восточные светлячки — это маленькие мягкотелые жуки длиной 9–19 мм (0,4–0,7 дюйма). У них плоские черные или коричневые тела с надкрыльями , которые простираются на всю длину грудной клетки и брюшка. Надкрылья имеют желтую кайму. Головной щиток, или переднеспинка , бледно-желтый, с черной точкой в центре, окруженной розовым или красным. [ 4 ]
И самцы, и самки этого вида имеют светоизлучающие органы на брюшной стороне брюшка. Хотя этот орган простирается на длину последних трех сегментов брюшка самцов, он появляется только в предпоследнем сегменте брюшка самок. [ 10 ]
Как и большинство летающих видов светлячков, Photinuspyralis ведет ночной образ жизни. [ 11 ]
Географический диапазон
[ редактировать ]P.pyralis широко распространен в восточной половине Северной Америки. [ 1 ]
среда обитания
[ редактировать ]
Обыкновенные восточные светлячки встречаются в самых разных средах обитания, от умеренного до тропического климата. [ 12 ] Некоторые естественные места обитания этих светлячков включают луга, поля, водно-болотные угодья, пустынные каньоны и густые леса, и хотя они могут успешно процветать во всех этих областях, им требуется влага для выживания на всех этапах жизни. Их особенно привлекают места с влажной почвой и высокой травой, чтобы лучше скрыть самок и потомство. [ 4 ]
Ареал обитания и территориальность
[ редактировать ]Были проведены популяционные исследования, чтобы выяснить, всегда ли P.pyralis был эндемиком северо-восточных регионов Северной Америки, особенно потому, что этот вид продолжает занимать самые разнообразные среды обитания по всему континенту. Было обнаружено, что по происхождению население Северной Америки зародилось в Техасе в эпоху миоцена, а затем мигрировало в центральные штаты США, а в последнее время - на северо-восточное побережье. Отслеживая однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) вместе с другими генетическими маркерами, исследователи пришли к выводу, что обыкновенный восточный светлячок, возможно, мигрировал во время межледниковых периодов, что, по мнению исследователей, могло объяснить расхождение с другими видами Photinus . [ 12 ]
Жизненный цикл
[ редактировать ]Как и у всех жуков, жизненный цикл обыкновенного восточного светлячка состоит из четырех уникальных жизненных стадий, начиная с яйца, переходя к личиночной стадии, за которой следует куколка , прежде чем, наконец, завершить цикл полностью сформировавшейся взрослой особью .
Время, необходимое светлячкам для прохождения всех четырех стадий, может сильно различаться в зависимости от вида, особенно потому, что они обитают в таком широком диапазоне сред, что доступные им ресурсы значительно различаются. Однако все светлячки проводят большую часть времени на стадии питания в виде личинок. P.pyralis иногда проходит до двух лет, прежде чем он окукливается. В личиночном состоянии P.pyralis живет под почвой и питается червями, слизняками и улитками. По мере роста у него будет несколько возрастов или периодов линьки. [ 4 ] Поскольку светлячки очень уязвимы на личиночной стадии, они эволюционировали , чтобы производить свет как апосематический сигнальный механизм, отпугивающий хищников, независимо от того, продолжают ли они хемилюминесцентно во взрослом возрасте, как обыкновенный восточный светлячок. [ 4 ] [ 13 ]
В конце личиночной стадии P.pyralis превращается в куколку. Через 1–3 недели он закроется или станет взрослым. Обыкновенный восточный светлячок проживет еще примерно от трех недель до двух месяцев, в течение которых он будет использовать свой свет для привлечения партнера. [ 4 ]
Риски
[ редактировать ]Хотя их природоохранный статус классифицируется Красным списком МСОП как «вызывающий наименьшие опасения» , эти светлячки все же сталкиваются с некоторыми опасностями. Самые большие угрозы для их населения включают световое загрязнение , пестицидов использование , изменение климата , а также человеческое строительство и развитие в их среде обитания. [ 14 ]
Оборона
[ редактировать ]Photinuspyralis содержит стероидные соединения, называемые люцибуфагинами , которые делают их невкусными для потенциальных хищников, таких как птицы, летучие мыши и другие насекомые. Однако у некоторых видов светлячков Photuris отсутствуют люцибуфигины, и они охотятся на самцов P.pyralis, чтобы добыть стероиды для себя. Хотя люцибуфагины по большей части являются защитным механизмом, они также могут служить аттрактантом для некоторых хищников. [ 14 ] [ 15 ] жуки из семейства Lampyridae используют определенные защитные механизмы, такие как неприятный запах и выделение липкого вещества, чтобы избежать нападения хищников. Известно, что [ 16 ] Выделение неприятных жидкостей, содержащих люцибуфагины, из участков вдоль надкрылий и переднеспинки является результатом тактильной стимуляции и получило название рефлекторного кровотечения . [ 17 ] [ 18 ] Это рефлекторное кровотечение является защитной функцией P.pyralis , поскольку оно может привести к тому, что некоторые хищники, такие как муравьи, запутаются в липком веществе, или может вызвать у других отвращение при нападении хищника. [ 17 ] В то время как мигание взрослых особей используется для передачи сигналов партнеру, свечение куколок считается апосематическим проявлением для ночных хищников. [ 19 ]
Спаривание
[ редактировать ]Поведение при поиске партнера
[ редактировать ]Самцы первыми начинают серию патрулирующих вспышек, необходимых для обнаружения самки и спаривания с ней. Самцы во время мигания активно летают, тогда как самки ведут сидячий образ жизни. [ 20 ] Самец P.pyralis будет мигать каждые 5–7 секунд и ждать ответной вспышки от самки, которая появляется после задержки в 1–2 секунды. [ 21 ] Продолжительность времени между вспышками у мужчин зависит от температуры, с увеличением температуры интервалы становятся короче. [ 4 ] Было показано, что самки реагируют только на самцов своего вида , идентифицируя их по цвету желтой биолюминесцентной вспышки в сочетании с временным паттерном, продолжительностью и интенсивностью вспышки самца. [ 22 ] Самки поворачивают брюшко в сторону вспышки самца, направляя свою собственную вспышку в сторону самца. Можно наблюдать, как самцы летят почти вертикально, их усики вытянуты вперед и напряжены, а ноги прижаты к телу во время патрулирования. [ 21 ] Они также демонстрируют очевидный сдвиг взгляда в сторону последней вспышки самки и продолжают смотреть на нее до тех пор, пока самка светлячка не вспыхнет снова. [ 21 ] Вспышки продолжаются до тех пор, пока самец не достигнет самки. Самцы собираются большими массами, и вполне вероятно, что одну и ту же самку найдут более одного; в этом случае самцы P.pyralis проявляют агрессию по отношению друг к другу, не находясь в бегстве. [ 23 ]
Взаимодействие между мужчинами и мужчинами и половой отбор
[ редактировать ]На стадии «агрессии» предпочтение отдается самцам с меньшими надкрыльями и меньшими фонарями, тогда как во время сигнальной фазы предпочтение отдается самцам с более длинными надкрыльями и большими фонариками. [ 23 ] Самцы с большими фонарями предпочитают сигнализировать о фазах ухаживания, потому что их вспышки могут быть замечены самками, находящимися дальше. Также предполагается, что из-за более длинных надкрылий эти самцы могут иметь преимущество в том, что они быстрее находят самок. [ 24 ]
Взаимодействие женщин и мужчин и половой отбор
[ редактировать ]Среди светлячков рода Photinus самцы сначала привлекают внимание самок своим световым миганием, но как только они достигнут самок, их будут отбирать на основе размера и качества «свадебных подарков», которые они могут предложить. Эти брачные дары, также известные как сперматофоры , представляют собой комбинацию спермы и высокого уровня белка , гормонов , защитных соединений и других питательных веществ , которые самки впоследствии будут использовать для питания яиц, если она решит спариться с самцом. [ 25 ] На взрослой стадии жизни большинство светлячков Photinus не едят, поэтому вся активность подпитывается энергией, которая потребляется и впоследствии сохраняется на личиночной стадии; это становится особенно важным в отношении репродуктивной деятельности. Следовательно, эти брачные подарки являются важным фактором в определении того, с какими самцами светлячков решат спариваться самки. Хотя это в конечном итоге обходится самцам дорого, те, у кого сперматофоры большего размера, как правило, добиваются большего репродуктивного успеха, поскольку они способны обеспечить самок большим количеством питательных веществ для поддержания будущего потомства. [ 26 ] Было обнаружено, что самки с большей вероятностью спаривались с девственными самцами, которые никогда не спаривались, потому что размер их свадебного подарка был больше по сравнению с самцами, которые спаривались прошлой ночью. [ 27 ]
Полиандрия
[ редактировать ]Самка обыкновенного восточного светлячка полиандрична , то есть она спаривается с несколькими самцами в течение нескольких ночей, хотя за одну ночь она спаривается только с одним самцом. Было доказано, что эта практика увеличивает плодовитость самок, а также общую продолжительность жизни. [ 26 ]
Световое производство
[ редактировать ]Световой орган P.pyralis состоит из двух слоев: слоя преломляющих клеток на дорсальной стороне и фототического слоя со светопродуцирующими клетками на вентральной стороне. [ 28 ] Орган света (в частности, фотогенный слой) снабжен многочисленными ветвями трахеи, которые, как полагают, обеспечивают кислород, необходимый для производства света. [ 28 ] Светоизлучающий фермент — люцифераза — находится в клетках фонаря. [ 29 ] Люциферазе требуется кислород, люциферин и аденозинтрифосфат (АТФ), чтобы катализировать химическую реакцию, вызывающую биолюминесценцию у этих насекомых. [ 30 ] Исследования, проведенные в условиях низкого содержания кислорода, показали, что свечение не контролируется концевыми клетками трахеи (которые, как считалось, содержат клапаны) и импульсами центральных нервов. [ 31 ] Куколки этих жуков имеют другие органы света, чем взрослые особи. У них нет характерных концевых клеток трахеи, как у мигающих взрослых особей, и в то время как взрослые особи излучают яркие вспышки, куколки излучают свечение низкой интенсивности. [ 31 ]
Биотехнологические исследования
[ редактировать ]Было проведено много исследований, чтобы выяснить механизм, с помощью которого светлячки могут излучать свет, а также то, как этот инструмент можно выгодно использовать в биотехнологическом контексте. Люцифераза стала инструментом для множества различных исследовательских стратегий. В 2018 году была опубликована последовательность генома Photinuspyralis . [ 32 ]
Впервые люцифераза использовалась в качестве маркера отчетности во многих высокопроизводительных анализах. Поскольку известно, что люцифераза активируется кислородом, люциферином и АТФ, анализы конкретно относились к реакциям восстановления-окисления, которые происходят в различных организмах. [ 29 ] Это высокочувствительный маркер, его очень легко и эффективно использовать, поэтому он очень широко используется среди ученых. Недавние исследования показали, что белок люцифераза был обнаружен именно в пероксисомах многих эукариот, органеллах [ 33 ] отвечает за проведение окислительных реакций и образование перекиси водорода в качестве побочного продукта, который быстро удаляется. В настоящее время проводятся дополнительные исследования о том, как эту информацию можно использовать для дальнейшего развития в области молекулярной и клеточной биологии. [ 34 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Уокер А. (2021). Фотинус пиралис. Красный список находящихся под угрозой исчезновения видов МСОП 2021: e.T164046430A166771623 (Отчет). Красный список исчезающих видов МСОП. doi : 10.2305/IUCN.UK.2021-1.RLTS.T164046430A166771623.en . Архивировано из оригинала 19 января 2024 года . Проверено 1 марта 2024 г.
- ^ « Фотинус пиралис » . Интегрированная система таксономической информации .
- ^ Jump up to: а б «Архив фотографий животных» . Архивировано из оригинала 17 июля 2011 года . Проверено 12 января 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Фауст, Линн Фриерсон (2017). Светлячки, светлячки и светлячки . Издательство Университета Джорджии. ISBN 978-0-8203-4872-8 .
- ^ Файнштейн, Джули (2011). Полевое руководство по городской дикой природе . Книги Стэкпола. ISBN 978-0-8117-0585-1 . Проверено 1 марта 2024 г.
- ↑ Роджер Сегелкен Заманенные и ликвидированные доверчивые самцы светлячков снабжают «роковых женщин» спасительным химическим веществом. Архивировано 1 июня 2012 года в Wayback Machine Cornell Chronicle, 1 сентября 1997 года. Проверено 22 ноября 2012 года.
- ^ Маст, SO 1912. Поведение светлячков (Photinuspyralis) со специальными ссылками на проблему ориентации. 256-272
- ^ Рау, П (1932). «Ритмическая периодичность и синхронное мерцание у светлячка Photinuspyralis с примечаниями к Photurus pennsylvacicus». Экологическое общество Америки . 13 (1): 7–11. Бибкод : 1932Экол...13....7Р . дои : 10.2307/1932487 . JSTOR 1932487 .
- ^ Мэлони, Бренна; Смоллвуд, Джеймс (10 июля 2009 г.). «Как эти жуки создают свет» . Вашингтон Пост . Архивировано из оригинала 8 ноября 2012 года . Проверено 19 июля 2009 г.
- ^ Льюис, Сара М; Вонг, Чунг Хэй; Оуэнс, Авалон CS; Фэллон, Кэндис; Джепсен, Сарина; Танчароен, Анчана; У, Цзясюн; Де Кок, Рафаэль; Новак, Мартин; Лопес-Палафокс, Таня; Ху, Вероника; Рид, Дж. Майкл (1 мая 2020 г.). «Исправление: глобальный взгляд на угрозу исчезновения светлячков» . Бионаука . 70 (5): 440. doi : 10.1093/biosci/biaa026 . ISSN 0006-3568 .
- ^ «Светлячок | Люминесцентное, Ночное, Биолюминесценция | Британника» . www.britanica.com . 20 февраля 2024 г. . Проверено 1 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Каталонский, Ана; Хёна, Себастьян; Лоуэр, Сара Э.; Дюшен, Пабло (2022). «Выводы о демографической истории североамериканского светлячка Photinuspyralis» . Журнал эволюционной биологии . 35 (11): 1488–1499. дои : 10.1111/jeb.14094 . ISSN 1010-061X . ПМИД 36168726 .
- ^ «Полевой справочник Национальной федерации дикой природы по насекомым, паукам и родственным видам Северной Америки» . Обзоры выбора в Интернете . 45 (3): 45–1461-45-1461. 1 ноября 2007 г. doi : 10.5860/choice.45-1461 . ISSN 0009-4978 .
- ^ Jump up to: а б МСОП (10 сентября 2020 г.). Photinuspyralis: Уокер, А.: Красный список находящихся под угрозой исчезновения видов МСОП 2021: e.T164046430A166771623 (Отчет). Международный союз охраны природы. doi : 10.2305/iucn.uk.2021-1.rlts.t164046430a166771623.en . Архивировано из оригинала 19 января 2024 года . Проверено 1 марта 2024 г.
- ^ Эйснер, Т. (1997). «Роковые женщины-светлячки» приобретают защитные стероиды (люцибуфагины) от своей добычи-светлячка» . Учеб. Натл. акад. наук. 94 (18): 9723–9728. Бибкод : 1997PNAS...94.9723E . дои : 10.1073/pnas.94.18.9723 . ПМК 23257 . ПМИД 9275191 .
- ^ Уильямс, FX (1917). «Заметки об истории жизни некоторых североамериканских Lampryridae». Журнал Нью-Йоркского энтомологического общества . 25 : 11–33.
- ^ Jump up to: а б Блюм, М.; Саннаси, А. (1973). «Рефлекторное кровотечение у лампирид Photinuspyralis: защитная функция». Журнал физиологии насекомых . 20 (3): 451–660. дои : 10.1016/0022-1910(74)90153-х .
- ^ Мейнвальд, Дж.; Вимер, Д.Ф.; Эйснер, Т. (1979). «Люцибуфагины. 2. Эфиры 12-оксо-2p,5p, 11 a-тригидроксибуфалина, основных защитных стероидов светлячка Photinuspyralis (Coleoptera: Lampyridae)». Журнал Американского химического общества . 101 (11): 3055–3060. дои : 10.1021/ja00505a037 .
- ^ Андервуд, Ти Джей; Таллами, Д.В.; Песек, доктор медицинских наук (1997). «Биолюминесценция личинок светлячков: проверка гипотезы апосематического отображения (Coleoptera: Lampyridae)». Журнал поведения насекомых . 10 (3): 365–370. Бибкод : 1997JIBeh..10..365U . дои : 10.1007/bf02765604 . S2CID 27224813 .
- ^ Ллойд, Дж. Э. 1966. Исследования системы мгновенной связи у светлячков Photinus. Зоологический музей Мичиганского университета, Анн-Арбор
- ^ Jump up to: а б с Кейс, Дж. Ф. (2004). «Летные исследования световой коммуникации светлячка Photinuspyralis» . Интегративная и сравнительная биология . 44 (3): 250–258. дои : 10.1093/icb/44.3.250 . ПМИД 21676704 .
- ^ Лалл, АБ; Достойно, К.М. (2000). «Спектры действия реакции самки светлячка Photinuspyralis (Coleoptera: Lampyridae): свидетельства ахроматического обнаружения биолюминесцентного оптического сигнала». Журнал физиологии насекомых . 46 (6): 965–968. Бибкод : 2000JInsP..46..965L . дои : 10.1016/s0022-1910(99)00206-1 . ПМИД 10802109 .
- ^ Jump up to: а б Венцл, Ф.В. (2004). «Аллометрия и непосредственные механизмы полового отбора у светлячков Photinus и некоторых других жуков» . Интегративная и сравнительная биология . 44 (3): 242–249. дои : 10.1093/icb/44.3.242 . ПМИД 21676703 .
- ^ Венцл, ФВ; Карлсон, Д. (1998). «Непосредственные механизмы полового отбора у светлячка Photinus pryalis (Coleoptera: Lampyridae)». Журнал поведения насекомых . 11 (2): 191–207. дои : 10.1023/А:1021091806472 . S2CID 37790195 .
- ^ Льюис, Сара М.; Кратсли, Кристофер К. (1 января 2008 г.). «Эволюция импульсных сигналов, выбор партнера и хищничество у светлячков» . Ежегодный обзор энтомологии . 53 (1): 293–321. дои : 10.1146/annurev.ento.53.103106.093346 . ISSN 0066-4170 . ПМИД 17877452 .
- ^ Jump up to: а б Аль-Ватики, Нурия; Фэллон, Тимоти Р.; Юг, Адам; Венг, Цзин-Ке; Льюис, Сара М. (22 декабря 2016 г.). «Молекулярная характеристика свадебных даров светлячков: мультиомический подход проливает свет на посткопулятивный половой отбор» . Научные отчеты . 6 (1): 38556. Бибкод : 2016NatSR...638556A . дои : 10.1038/srep38556 . ISSN 2045-2322 . ПМК 5177949 . ПМИД 28004739 .
- ^ Юг, А; Льюис, С.М. (25 апреля 2012 г.). «Детерминанты репродуктивного успеха в последовательных эпизодах полового отбора у светлячка» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 279 (1741): 3201–3208. дои : 10.1098/rspb.2012.0370 . ПМК 3385720 . ПМИД 22535779 .
- ^ Jump up to: а б Бимс, Х.В. и Андерсон, Э. 1955. Световые и электронные микроскопические исследования светового органа светлячка ( Photinuspyralis ). Биологический бюллетень, 375–393.
- ^ Jump up to: а б Келлер, Джорджия; Гулд, С.; Делука, М.; Субрамани, С. (1987). «Люцифераза светлячка нацелена на пероксисомы в клетках млекопитающих» . Труды Национальной академии наук . 84 (10): 3264–3268. Бибкод : 1987PNAS...84.3264K . дои : 10.1073/pnas.84.10.3264 . ПМК 304849 . ПМИД 3554235 .
- ^ Бранчини, Брюс Р. (2 августа 2013 г.). Ли, Джон; Смит, Кендрик К. (ред.). «Химия биолюминесценции светлячков» . Фотобиологические науки в Интернете . Американское общество фотобиологии . Проверено 22 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Гастингс, Дж. У. и Бак, Дж. 1965. Псевдовспышка светлячка в связи с фотогеничным контролем. Биологический бюллетень, 101-113.
- ^ Фэллон, Тимоти Р.; Лоуэр, Сара Э; Чанг, Чинг-Хо; Бесшо-Уэхара, Манабу; Мартин, Гэвин Дж; Бьюик, Адам Дж; Берингер, Меган; Дебат, Умберто Дж; Вонг, Исаак; Дэй, Джон С; Суворов, Антон; Сильва, Кристиан Дж; Стейнджер-Холл, Кэтрин Ф; Холл, Дэвид В.; Шмитц, Роберт Дж. (16 октября 2018 г.). «Геномы светлячков проливают свет на параллельное происхождение биолюминесценции у жуков» . электронная жизнь . 7 . doi : 10.7554/eLife.36495 . ISSN 2050-084X . ПМК 6191289 . ПМИД 30324905 .
- ^ «Глоссарий» . Молекулярная биология клетки. 4-е издание . Гирляндная наука. 2002.
- ^ Гулд, Стивен Дж.; Субрамани, Суреш (29 ноября 2004 г.). «Люцифераза светлячка как инструмент молекулярной и клеточной биологии» . Аналитическая биохимия . 175 (1): 5–13. дои : 10.1016/0003-2697(88)90353-3 . PMID 3072883 – через Национальную медицинскую библиотеку.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- BugGuide с подробной информацией о Photinuspyralis.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
