Экология насекомых
Экология насекомых — это взаимодействие насекомых индивидуально или как сообщество с окружающей средой или экосистемой . [1]
Насекомые играют важную роль в экологии мира ; благодаря огромному разнообразию форм, функций и образа жизни их значительная биомасса; и их взаимодействие с растительной жизнью, другими организмами и окружающей средой. Поскольку они вносят основной вклад в биоразнообразие в большинстве мест обитания, за исключением моря, они, соответственно, играют множество чрезвычайно важных экологических ролей во многих функциях экосистемы. В случае с переработкой питательных веществ насекомые вносят свой вклад в эту жизненно важную функцию, разлагая или потребляя опавшие листья , древесину , падаль и навоз , а также распространяя грибы .
Насекомые составляют важную часть пищевой цепи , особенно для -энтомофагов позвоночных , таких как многие млекопитающие , птицы , амфибии и рептилии . Насекомые играют важную роль в поддержании структуры и состава сообщества; у животных – путем передачи болезней , хищничества и паразитизма , а у растений – посредством фитофагии и размножения растений путем опыления и распространения семян . [2] С антропоцентрической точки зрения насекомые конкурируют с человеком; они потребляют до 10% продуктов питания, производимых человеком, и заражают возбудителем каждого шестого человека . [3]
Экология сообщества
[ редактировать ]Экология сообщества — это процесс взаимодействия группы организмов, живущих в одном месте. Существует прямое взаимодействие, которое принимает форму симбиоза , конкуренции и хищничества, которые наиболее легко заметны. Существует также косвенное взаимодействие, такое как размножение, способы добывания пищи и разложение. [4] Каждый организм в своем самом базовом состоянии может быть потребителем в одних ситуациях и производителем в других. Кульминация всех этих взаимодействий — это то, что определяет сообщество и отличает одно от другого. Насекомые часто играют в этих сообществах несколько ролей, хотя эти роли сильно различаются в зависимости от того, какие виды присутствуют.
Разрушители
[ редактировать ]
Насекомые-разлагатели — это те, которые питаются мертвыми или гнилыми телами растений или животных. Этих насекомых называют сапрофагами. [5] и делятся на три основные категории: те, которые питаются мертвыми или умирающими растениями, те, которые питаются мертвыми животными (падалью), и те, которые питаются экскрементами (фекалиями) других животных. По мере того, как мертвые растения выедаются, обнажается большая площадь поверхности, что позволяет растениям быстрее разлагаться из-за увеличения количества микроорганизмов, поедающих растение. [6] Эти насекомые в значительной степени ответственны за создание слоя гумуса в почве , который обеспечивает идеальную среду для различных грибов, микроорганизмов и бактерий. Эти организмы производят большую часть азота, углерода и минералов, необходимых растениям для роста. К питателям падали относятся некоторые жуки, муравьи, клещи, осы, личинки мух (личинки) и другие. Эти насекомые занимают труп в течение короткого периода времени, но быстро поедают и/или закапывают труп. Обычно некоторые виды мух первыми поедают тело, но следующий порядок насекомых предсказуем и известен как фаунистическая последовательность. Многих навозных жуков и навозных мух привлекает запах фекалий животных. Взрослые особи часто откладывают яйца на свежие экскременты, а личинки питаются органическими веществами. Многие виды навозных питателей эволюционировали таким образом, что они будут питаться фекалиями только определенного вида. Существует даже разновидность навозного жука, который скатывает фекалии в комок, заталкивает его в заранее выкопанную яму, откладывает в этот навоз яйцо, а затем покрывает его свежей землей, создавая идеальный рассадник для своих личинок.
Хищники
[ редактировать ]Плотоядные насекомые выживают, поедая других живых животных, охотясь, высасывая кровь или являясь внутренними паразитами. Эти насекомые делятся на три основные категории: хищники, паразиты и паразитоиды .
Хищные насекомые обычно крупнее, поскольку их выживание зависит от их способности охотиться, убивать/обездвиживать и поедать свою добычу. [7] Однако есть несколько исключений, муравьи наиболее заметными из которых являются . Муравьи и другие колонии насекомых могут использовать свою численность, чтобы сокрушить добычу, даже если муравьи значительно меньше. У них часто есть специальные челюсти ( ротовой аппарат ) для этой задачи, некоторые из которых вызывают мучительную боль, паралич или просто имеют высокую силу укуса. И наоборот, насекомые, которые живут сами по себе, должны быть в состоянии надежно уничтожить свою добычу и поэтому разработали множество уникальных методов охоты. Некоторые активно путешествуют в поисках добычи, а другие поджидают в засаде. Другие могут выделять химические вещества для привлечения определенных существ, а третьи по-прежнему будут есть все, что смогут. [8]
Паразиты заражают тело жертвы и поедают его изнутри. Присутствие паразита часто не замечается хозяином, поскольку разница в размерах обычно очень велика. Паразиты сильно различаются по тому, как они выживают в хозяине; некоторые завершают свой полный жизненный цикл внутри тела, в то время как другие могут оставаться там только на протяжении личиночной стадии. У паразитов существует такое же большое разнообразие в методологии и видах, как и у любого другого типа насекомых. Наиболее опасными для человека паразитами являются те, которые живут вне хозяина и потребляют его кровь. Эти виды передают хозяину вирусы, болезни и даже других, более мелких паразитов, распространяя их среди населения многих стран третьего мира с плохим здравоохранением.
Подкатегория паразитов, называемая паразитоидами, — это паразиты, которые настолько сильно питаются телом хозяина, что в конечном итоге хозяина съедают. Один из видов ос, оса-паук , парализует пауков, прежде чем вернуть их в гнездо и ввести им личинки осы. Личинки проедают себе путь наружу, выделяя обезболивающее и парализующее вещество до тех пор, пока от паука не останется ничего, кроме экзоскелета, а затем претерпят метаморфизм и станут взрослой осой.
Травоядные
[ редактировать ]Из всех описанных эукариот почти треть составляют растительноядные насекомые, около 500 000. [9] Они питаются живой растительной пищей или продуктами растений. Эти насекомые могут поедать важные части растения, такие как листья или сок, или они могут выжить за счет пыльцы и нектара , вырабатываемых растением. Травоядные насекомые часто используют обонятельные или визуальные сигналы, чтобы определить потенциальное растение-хозяин. Визуальным сигналом может быть просто контур определенного типа листа или высокий контраст между лепестками цветка и окружающими его листьями. Обычно они связаны с обонятельным сигналом, который насекомое может получить от предполагаемой еды. Обонятельным сигналом может быть запах нектара, выделяемого цветком, определенного химического вещества, выделяемого для отпугивания нежелательных хищников, или обнаженного сока вишневого дерева . Любое из этих двух чувств может быть движущей силой, побуждающей насекомое съесть определенное растение, но только после того, как оно сделает первый укус и подтверждением этой пищи станет его чувство вкуса, оно действительно насыщается. После того, как травоядное насекомое перестанет питаться растением, оно либо будет ждать там, пока снова не проголодается, либо перейдет к другой задаче, будь то поиск еды, партнера или убежища. Травоядные насекомые приносят растению значительно большую опасность, чем употребление в пищу; они являются одними из самых известных переносчиков болезней в мире насекомых. Существует множество болезней, грибков и паразитов, которые могут переносить практически любые травоядные насекомые, многие из которых смертельны для зараженного растения. Некоторые болезни даже выделяют сладко пахнущие липкие выделения из зараженного растения, чтобы привлечь больше насекомых и распространиться дальше. [ нужна ссылка ] В свою очередь, растения имеют свою собственную защиту . Некоторые из этих средств защиты представляют собой токсичные вторичные метаболиты, отпугивающие насекомых. Эти токсины ограничивают широту рациона травоядных, и развитие механизмов, позволяющих, тем не менее, продолжать травоядность, является важной частью поддержания широты рациона насекомых, а значит, и их эволюционной истории в целом. И плейотропия , и эпистаз имеют в этом отношении комплексные эффекты: моделирование Griswold 2006 показало, что большее количество генов обеспечивает преимущество большего числа мишеней для адаптивных мутаций, в то время как Fisher 1930 показал, что мутация может улучшить один признак, в то время как эпистаз заставляет его также вызывать негативные последствия. последствия – замедление адаптации. [9]
Schoonhoven и соавт., от Blaney et al 1985 до Schoonhoven et al 1992, освещают взаимодействие между стимулами хеморецепторов у чешуекрылых и прямокрылых . Они использовали Helicoverpa Armigera , Spodopteralittoralis , S. frugiperda , Chloridea virescens и кузнечиков . Они обнаружили, что большинство насекомых немедленно и примерно одинаково реагируют на фагостимуляторы , указывающие на хорошую пищу, и на фагодетергенты , указывающие на пищу, которой следует избегать, или на материалы, которые не являются пищевыми веществами. Они также приводят несколько различных примеров: как отсроченную реакцию (что позволяет предположить, что решения о еде были опосредованы когнитивными способностями, а не просто хеморецепцией), так и неравную стимуляцию хеморецепторов (при этом вкусовые клетки срабатывают одинаково при предъявлении любого материала), а сдерживающие клетки срабатывают в большей степени для нежелательные материалы. (Они также исследуют аналогичные вопросы поиска/избегания в общих вопросах диетического баланса белков и углеводов – т.е. менее рискованный выбор диеты, где токсины не являются решающим фактором – и находят аналогичные результаты: некоторые насекомые питаются исключительно за счет хеморецепции, а некоторые демонстрируют задержку решения, предполагающие познание.) Оба Салицин и кофеин являются антифидантами , и некоторые исследования группы Шунховена проверяют как сдерживающий эффект, который они вызывают, так и привыкание к ним. Группа Глендиннинг проделала аналогичную работу. Они обнаружили, Manduca sexta к что привыкание салицину когнитивно опосредовано, поскольку сдерживающая стимуляция сенсорных клеток практически не снижается, даже когда избегание прекращается. С другой стороны, Glendinning et al., 1999 обнаружили, что M. sexta привыкание к кофеину обусловлено изменением активации хеморецепторов, поскольку она значительно снижается, и в то же время прекращением отказа от еды. В той же работе проверяются перекрестные эффекты привыкания к этим двум химическим веществам и обнаруживается, что они, вероятно, имеют общий второй мессенджер . Как для фагостимулирующих, так и для сдерживающих стимулов они обнаружили, что эффекты множественной стимуляции несколькими веществами - одновременно на одни и те же клетки - вызывают аддитивные эффекты, вплоть до потолка скорости стрельбы клетки. [10]
Ожидается, что изменение климата изменит взаимоотношения травоядных. Лю и др. (2011) не обнаружили никаких изменений в распространении в одном примере, вместо этого одно и то же травоядное животное сменило основных хозяев из-за изменения времени цветения . Гиллеспи и др. в 2012 году обнаружили несоответствие хозяев из-за температурного сдвига. (Эти методологии по травоядным животным могут быть применены для изучения того же вопроса, связанного с изменением климата + опыление. По состоянию на 2014 г. [update] однако это еще предстоит попробовать.) [11]
Коэволюция
[ редактировать ]Коэволюция – это экологический процесс, посредством которого два вида влияют исключительно на эволюцию друг друга. Эта концепция имеет важное значение для изучения экологии насекомых. Коэволюция особенно важна тем, что она может привести как к микро-, так и к макроэволюционным изменениям. Микроэволюционные изменения включают изменения в геноме и аллелях, тогда как макроэволюция — это появление нового вида, также называемого видообразованием . [12] Два вида, которые эволюционируют совместно, испытывают взаимную эволюцию и претерпевают биологические изменения под влиянием других видов. [13] Одним из примеров этого в экологии насекомых является совместная эволюция Dasyscolia ciliata , вида ос, и Ophrys speculum , вида орхидеи. Оба этих вида эволюционировали таким образом, что оса является единственным известным опылителем растения. Эту связь можно увидеть у других видов цветковых растений и насекомых-опылителей, но более ярким примером является совместная эволюция муравьев и акаций. Акационный муравей ( Pseudomyrmex Ferruginea ) — это насекомое, которое, как было обнаружено, защищает пять различных видов акаций. Муравей обеспечивает защиту растения, в то время как акации отвечают взаимностью, предоставляя пищу и убежище. На протяжении поколений эти два вида адаптировались, приспосабливаясь друг к другу, что является примером коэволюции.
Межвидовые отношения
[ редактировать ]Благодаря разнообразию функций, рациона питания и образа жизни насекомые являются неотъемлемыми компонентами наземных экологических сообществ. Помимо функций разлагателей, хищников и травоядных, насекомые часто участвуют во взаимодействиях с другими видами. Эти взаимодействия могут как положительно, так и отрицательно влиять на растения, млекопитающих и других насекомых. [14] В частности, насекомые участвуют в мутуализме, аменсализме, комменсализме, хищничестве и паразитизме.

мутуализм
[ редактировать ]Мутуализм – это симбиотические отношения между двумя или более видами, при которых каждый из них получает выгоду. Общие мутуалистические отношения включают симбиоз очистки , опыление, вызванное животными , или защиту от хищников. Одним из примеров мутуализма насекомых является опыление цветковых растений насекомыми — область исследований, известная как антэкология . В первую очередь различные виды пчел работают как опылители цветковых растений, питаясь их нектаром и, в свою очередь, собирая пыльцу и распространяя ее на другие цветы. [15] Другим примером мутуализма насекомых является процесс, при котором муравьи укрывают и кормят тлю в своих муравейниках, а взамен питаются ее медвяной росой.
Аменсализм
[ редактировать ]Аменсализм — это несимбиотическое взаимодействие видов, при котором один организм отрицательно влияет на другой организм, но не подвергается влиянию этого организма. Этот тип взаимодействия видов распространен в природе, и примером в экологии насекомых являются отношения коз и насекомых. Две особи конкурируют за один и тот же источник пищи, но козы лишат последних возможности питаться. [16] На козу это взаимодействие совершенно не влияет, но насекомое остается голодным.

Комменсализм
[ редактировать ]Комменсализм — это другой тип экологического взаимодействия между видами, при котором один вид получает выгоду, а другой не получает ни вреда, ни пользы. Двумя примерами комменсализма, которые можно увидеть в экологии насекомых, являются форезия , взаимодействие, при котором один прикрепляется к другому для транспортировки, и инквилинизм , использование другого организма в качестве убежища. Клещи приспособились цепляться за жуков, мух и пчел (а также за другие организмы) для транспортировки, что является примером форезии. [17] С точки зрения инквилизма, насекомые обычно селятся в гаражах людей или убежищах других животных для защиты от хищников и непогоды.
Паразитоидные насекомые
[ редактировать ]Паразитоиды — это насекомые, которые живут в тесном контакте с хозяином, питаются им, как паразиты, но в конечном итоге убивают хозяина. Этот специфический тип взаимодействия видов присущ только насекомым и чаще всего используется осами. Примером этого является ситуация, когда осы-паразитоиды впрыскивают свои яйца в тлю. В конечном итоге из яиц вылупляются личинки ос, которые питаются и поедают организм. Кроме того, некоторые паразитоиды химически воздействуют на хозяина, способствуя развитию паразитического потомства. Паразитоидные осы обычно охотятся на определенные виды насекомых или пауков, и стадия жизни хозяина, на которой оса откладывает свое семя, различается. Что касается людей, то предпочтение отдается насекомым-паразитоидам, поскольку их можно использовать в качестве биологических средств борьбы с вредителями для фермеров, охотящихся на других насекомых, наносящих вред посевам. [18]
Конкуренция. Насекомые часто конкурируют друг с другом за ресурсы, такие как еда, территория и партнеры. Конкуренция может происходить внутри вида (внутривидовая) или между видами (межвидовая). Эта конкуренция может привести к адаптации и дифференциации ниш, когда виды эволюционируют, занимая разные экологические ниши, чтобы минимизировать конкуренцию.
Нейтрализм
[ редактировать ]В некоторых случаях насекомые могут взаимодействовать друг с другом, не влияя друг на друга ни положительно, ни отрицательно. Они просто сосуществуют, не оказывая существенного влияния на приспособленность или выживание друг друга. Этот тип взаимоотношений часто наблюдается, когда насекомые занимают разные места обитания или имеют минимальные взаимодействия. [19]
Фасилитация
[ редактировать ]Содействие имеет место, когда один вид косвенно приносит пользу другому виду, изменяя окружающую среду. Например, некоторые насекомые могут создавать микросреды обитания или изменять ресурсы, которые становятся полезными для других видов насекомых. Примером этого может быть вид насекомых, который создает укрытие или места гнездования, которые впоследствии используются другими видами насекомых. [20]
Симбиоз
[ редактировать ]Симбиоз [21] — это широкий термин, охватывающий различные типы долгосрочных взаимодействий между разными видами. Хотя мутуализм и паразитизм являются особыми типами симбиотических отношений, существуют и другие формы. Например, в некоторых случаях насекомые могут вступать в симбиотические отношения, при которых один вид получает пользу, а другой не страдает. Это известно как комменсальный симбиоз.
Насекомые могут эволюционировать, имитируя внешний вид, поведение или другие характеристики других видов. Это может быть полезно для имитирующих видов разными способами, например, для защиты от хищников или получения доступа к ресурсам. Например, некоторые безобидные насекомые имитируют внешний вид более опасных или неприятных видов, чтобы избежать нападения хищников. [22]
Аллелопатия
[ редактировать ]Аллелопатия предполагает выделение химических веществ одним видом, которые влияют на рост, развитие или поведение другого вида. Хотя этот тип взаимодействия чаще всего связан с растениями, некоторые насекомые также могут вступать в аллелопатические отношения друг с другом. Эти химические вещества могут влиять на конкуренцию, размножение или выживание других видов насекомых поблизости. [23]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шоуолтер, Тимоти Дуэйн (2006). Экология насекомых: экосистемный подход (2-е (иллюстрированное) изд.). Академическая пресса. п. 572. ИСБН 978-0-12-088772-9 . Проверено 17 июля 2010 г.
- ^ Гуллан, П.Дж.; Крэнстон, PS (2005). Насекомые: Очерк энтомологии (3-е (иллюстрированное, переработанное) изд.). Уайли-Блэквелл. п. 505. ИСБН 978-1-4051-1113-3 . Проверено 17 июля 2010 г.
- ^ Спейт, Мартин Р.; Хантер, Марк Д.; Ватт, Аллан Д. (1999). Экология насекомых: понятия и приложения (4-е (иллюстрированное) изд.). Уайли-Блэквелл. п. 350. ИСБН 978-0-86542-745-7 . Проверено 24 июля 2010 г.
- ^ Шовальтер, Т. (2006). Экология насекомых: экосистемный подход. 2-е изд. [электронная книга] Academic Press, стр. 1–585. Доступно по адресу: http://site.ebrary.com/lib/csum/reader.action?docID=10225026 [Проверено 11 апреля 2017 г.].
- ^ Прайс, Питер В.; Денно, Роберт Ф.; Юбэнкс, Микки Д.; Финке, Дебора Л.; Каплан, Ян (18 августа 2011 г.). Экология насекомых: поведение, популяции и сообщества . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1-139-50443-0 .
- ^ Луиза, Боццано Г. (2 декабря 2012 г.). Взаимодействие насекомых и грибов . Академическая пресса. ISBN 978-0-08-098453-7 .
- ^ Шоуолтер, Тимоти Д. (29 июля 2016 г.). Экология насекомых: экосистемный подход . Академическая пресса. ISBN 978-0-12-803037-0 .
- ^ Капинера, Дж. (2010). Насекомые и дикая природа: Членистоногие и их отношения с дикими позвоночными животными. 2-е изд. [электронная книга] Уайли-Блэквелл, стр. 1–501. Доступно по адресу: http://site.ebrary.com/lib/csum/reader.action?docID=10366557 [Проверено 11 апреля 2017 г.].
- ^ Перейти обратно: а б Харди, Нейт Б.; Качвинский, Хлоя; Берд, Гвендолин; Нормарк, Бенджамин Б. (2 ноября 2020 г.). «Чего мы не знаем об эволюции ширины рациона травоядных насекомых» . Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 51 (1). Годовые обзоры : 103–122. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-011720-023322 . ISSN 1543-592X . S2CID 225521141 .
- ^ Чепмен, РФ (2003). «Контактная хеморецепция при питании насекомых-фитофагов». Ежегодный обзор энтомологии . 48 (1). Годовые обзоры : 455–484. дои : 10.1146/annurev.ento.48.091801.112629 . ISSN 0066-4170 . ПМИД 12414737 .
- ^ Форрест, Джессика РК (27 мая 2014 г.). «Взаимодействие растений и опылителей и фенологические изменения: что мы можем узнать о воздействии на климат из экспериментов и наблюдений?». Ойкос . 124 (1). Северное общество Oikos ( Wiley Publishing ): 4–13. CiteSeerX 10.1.1.1082.397 . дои : 10.1111/oik.01386 . ISSN 0030-1299 .
- ^ «Коэволюция» . обо . Проверено 5 декабря 2022 г.
- ^ «Коэволюция | Определение, примеры и факты | Британника» . www.britanica.com . Проверено 5 декабря 2022 г.
- ^ Шовальтер, Тимоти Д. (01 января 2011 г.), Шовальтер, Тимоти Д. (редактор), «17 - Резюме и синтез» , Экология насекомых (третье издание) , Сан-Диего: Academic Press, стр. 513–523, doi : 10.1016/b978-0-12-381351-0.00017-2 , ISBN 978-0-12-381351-0 , получено 15 ноября 2022 г.
- ^ «Пчелы как опылители | Опылители Арканзаса» . Пчелы как опылители | Опылители Арканзаса . Проверено 15 ноября 2022 г.
- ^ Сапкота, Анупама (8 июля 2022 г.). «Взаимодействие аменсализма (антагонизма) – определение, виды, примеры» . Заметки по биологии . Проверено 15 ноября 2022 г.
- ^ Клаузен, CP (январь 1976 г.). «Форесия у насекомых-энтомофагов» . Ежегодный обзор энтомологии . 21 (1): 343–368. doi : 10.1146/annurev.en.21.010176.002015 . ISSN 0066-4170 .
- ^ «Насекомые-паразитоиды: важные естественные враги вредителей | Энтомология» . entomology.ca.uky.edu . Проверено 5 декабря 2022 г.
- ^ «Экология насекомых» (PDF) . Январь 2015 г.
- ^ Кусумано, Антонино; Пери, Эцио; Колацца, Стефано (01 апреля 2016 г.). «Межвидовая конкуренция/облегчение среди насекомых-паразитоидов» . Современное мнение в области науки о насекомых . Экология * Паразиты/Паразитоиды/Биологический контроль. 14 : 12–16. Бибкод : 2016COIS...14...12C . дои : 10.1016/j.cois.2015.11.006 . ISSN 2214-5745 . ПМИД 27436641 .
- ^ «Симбиоз» .
- ^ Университет штата Джорджия. «Странный мир насекомых, которые имитируют других насекомых» . Древохват . Проверено 13 апреля 2024 г.
- ^ Фарук, Мухаммед; Джабран, Хавар; Чима, Захид А.; Вахид, Абдул; Сиддик, Кадамбот HM (май 2011 г.). «Роль аллелопатии в борьбе с сельскохозяйственными вредителями» . Наука борьбы с вредителями . 67 (5): 493–506. дои : 10.1002/ps.2091 . ISSN 1526-4998 . ПМИД 21254327 .
Библиография
[ редактировать ]- Хаффакер, Карл Б. и Гутьеррес, AP (1999). Экологическая энтомология . 2-е издание (иллюстрировано). Джон Уайли и сыновья. ISBN 0-471-24483-X , ISBN 978-0-471-24483-7 . Ограниченный предварительный просмотр в Google Книгах. Доступ: 9 января 2010 г.,
- Клаузен, КП (1976). «Форесия у насекомых-энтомофагов» . Ежегодный обзор энтомологии . 21 (1): 343–368. doi : 10.1146/annurev.en.21.010176.002015 – через Ежегодные обзоры.
- Шовальтер, Тимоти (2011). Экология насекомых (Третье издание) (Третье изд.). Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. стр. 513–523. ISBN 978-0-12-381351-0 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]СМИ, связанные с экологией насекомых, на Викискладе?