Мелолонта гиппокастанская

Мелолонта гиппокастанская
Научная классификация
Домен:	Эукариоты
Королевство:	животное
Тип:	Членистоногие
Сорт:	Насекомое
Заказ:	Жесткокрылые
Семья:	Скарабеиды
Род:	Мелонта
Разновидность:	М. гиппокастани
Биномиальное имя
	Мелолонта гиппокастанская ; Фабрициус , 1801 г.

Melolontha hippocastani , северный жук , ^{[ 1 ]} — вид жука-скарабея, обитающий в Евразии, а его ареал простирается от Западной Европы до тихоокеанского побережья Китая. Это один из нескольких видов рода Melolontha, известных как майские жуки, наряду с обыкновенным майским жуком ( Melolontha melolontha ) и Melolontha pectoralis . ^{[ 2 ]} но обычно в более северных широтах или на больших высотах, в горных лесах южнее. ^{[ 1 ]} Взрослые особи имеют длину около 20–29 мм. он отличается От Melolontha melolontha формой пигидия , который преимущественно черного цвета. В основном он обитает в лесах, поэтому его также называют лесным жуком . Поведению M. hippocastani по поиску партнера способствуют летучие вещества растений и половые феромоны. Брачная деятельность в основном происходит в период вечерних полетов. ^{[ 3 ]} Самки откладывают яйца в почву, а личинки питаются разлагающимися органическими веществами, а затем и небольшими корнями растений, в том числе корнями молодых деревьев, таких как сосны и ели . Личинки обычно развиваются от 3 до 5 лет. Они появляются в период с конца апреля до конца июня. ^{[ 4 ]} Как и другие майские жуки, они считаются серьезными вредителями посевов и деревьев. ^{[ 1 ]}

Географический диапазон

Melolontha hippocastani в основном обитает в лесных экосистемах Северной Евразии . Его ареал распространения охватывает большую часть Европы, исключая самые северные и самые южные регионы. Этот вид распространил свою среду обитания на Монголию , некоторые районы Средней Азии и Сибирь . В отличие от своего аналога, обыкновенного майского жука, обитающего в разнообразных средах, включая лесные и открытые территории, M. hippocastani является преимущественно лесным видом, часто обитающим в тайге . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Генетика

Исследования исследовали генетическое разнообразие M. hippocastani . Исследователи проанализировали микросателлитные локусы у более чем 200 человек из трех основных районов вспышки в Польше и обнаружили значительное генетическое разнообразие внутри субпопуляций. В ходе этого исследования генетический состав M. hippocastani сравнивался с генетическим составом другого жука-жука — Melolontha melolontha. Они продемонстрировали, что и M. hippocastani , и M. melolontha демонстрируют значительное генетическое разнообразие внутри субпопуляций в пределах участков отбора проб с незначительными последствиями прошлых узких мест, возможно, замаскированных нынешними размерами популяций, которые имеют генетическое сходство между видами. Оценки эффективных размеров популяции показали, что большое количество особей вносят свой вклад в последующие поколения популяции, что указывает на ограниченное воздействие методов лесопользования как на M. hippocastani , так и на M. melolontha . наблюдалась генетическая дифференциация Однако, хотя в популяциях M. melolontha , популяции M. hippocastani были генетически схожи во всех популяциях, что позволяет предположить возможное историческое расхождение между этими двумя видами. Чтобы понять, необходимы дальнейшие исследования M. hippocastani . Генетическая структура популяции ^{[ 2 ]}

Брачное поведение

Поиск партнера

Брачное поведение в основном происходит во время полетов в сумерках , когда жуки парят над верхушками деревьев. За это время самки и самцы спариваются несколько раз, причем спаривание длится несколько часов. Затем самки откладывают яйца в почве, что наносит серьезный вред деревьям из-за их питания корнями деревьев. ^{[ 3 ]} Роевые полеты совершают в основном самцы, а самки остаются на деревьях-хозяевах и продолжают кормиться. Впоследствии самцов привлекают летучие вещества зеленых листьев, вызванные повреждением , что позволяет обнаружить механически поврежденную листву, что позволяет самцам определять местонахождение самок по съеденным ими листьям. Чтобы отличить неспецифическое повреждение листьев от повреждений, вызванных кормлением самок, самцы майских жуков ориентируются по половому аттрактанту. Исследования изучали роль половых феромонов жука-скарабея на брачное поведение.

Летучие вещества и половой диморфизм

Одно исследование показывает, что самцов M. hippocastani привлекают летучие вещества, выделяемые поврежденными листьями и самками своего вида . Хотя и самцы, и самки жуков продемонстрировали физиологическую реакцию на эти летучие вещества, только самцы продемонстрировали поведенческие реакции, что позволяет предположить, что летучая реакция отражает стратегию поиска партнера, а не поиск ресурсов питания. ^{[ 3 ]}

В ходе исследований были проанализированы различные соединения, чтобы определить, какое соединение служит половым феромоном у M. hippocastani и механизм его действия. Одно исследование показало, что поведение M. hippocastani этого вида в поиске партнера обусловлено тем, что самцы определяют местонахождение самок с помощью обонятельных сигналов, таких как летучие вещества зеленых листьев и 1,4-бензохинон, а также полового диморфизма . И мужчины, и женщины содержат 1,4-бензохинон; однако исследования показали, что женские экстракты вызывают большее количество приземлений, чем мужские. Это открытие привело к дальнейшему анализу количества 1,4-бензохинона у представителей каждого пола, которое оказалось выше у женщин, что позволяет предположить его роль в привлечении мужчин. Предполагается, что это соединение, известное своей защитной функцией у членистоногих , превратилось в половой феромон у M. hippocastani . Таким образом, исследования показывают двойную функцию бензохинонов как аттрактанта партнера и защитных соединений. Дальнейшие исследования направлены на изучение роли других соединений для разработки семиохимических методов контроля. Популяции M. hippocastani . ^{[ 5 ]}

Роль (Z)-3-гексен-1-ола

Дополнительное исследование показало, являются ли летучие вещества из только что поврежденных листьев более привлекательными для самцов, чем летучие вещества из старых поврежденных листьев. Анализ летучих веществ из свежеповрежденных листьев выявил типичные альдегиды листьев, тогда как более старые поврежденные листья преимущественно выделяли (Z)-3-гексен-1-ол и (Z)-3-гексенилацетат. ^{[ 6 ]} Удивительно, но самцов одинаково привлекали летучие вещества как из свежих, так и из старых поврежденных листьев, причем в экспериментах с синтетическими смесями они отдавали предпочтение последним. Дальнейшие эксперименты выявили, что (Z)-3-гексен-1-ол очень привлекателен для самцов жуков, в то время как другие тестируемые соединения оказались поведенчески неактивными. ^{[ 6 ]} Однако все тестируемые соединения вызывали сопоставимые электрофизиологические реакции на антеннах самцов. Таким образом, (Z)-3-гексен-1-ол играет жизненно важную роль в половой коммуникации M. hippocastani , привлекая оба пола насекомого. ^{[ 6 ]}

Таким образом, сочетание летучих веществ растений и половых феромонов позволяет самцам находить кормящихся самок на деревьях, что облегчает брачное поведение.

Физиология

Техника поиска партнера, выполняемая этими жуками с использованием половых феромонов, осуществляется с использованием определенных физиологических процессов. Половые феромонные железы Melolonthinae вывернуты из кончика брюшка. ^{[ 3 ]} M. hippocastani демонстрирует половой диморфизм внутри антенны. Мужские усики состоят из семи крупных пластинок , тогда как женские булавы имеют только шесть пластин меньшего размера, что предполагает разные обонятельные способности между полами и наличие полового феромона женского происхождения . ^{[ 3 ]} Феромоны, разрушающие феромоны, присутствуют в усиках M. hippocastani и проявляют значительную субстратную специфичность. ^{[ 7 ]}

Жизненный цикл

После того как взрослая самка M. hippocastani откладывает яйца в почву, личинки проводят 36 месяцев под землей, питаясь корнями растений. ^{[ 4 ]} В это время фаза их роста делится на три отдельные фазы. Они окукливаются летом, за год до роения, и проводят последнюю зиму во взрослом возрасте. ^{[ 4 ]} На следующий год, в конце апреля — начале мая, взрослые насекомые выходят из почвы и питаются листвой деревьев. Примерно через 2 недели после наблюдают вылета . откладывание яиц Самки приземляются на землю в сумерках и зарываются в почву, чтобы отложить яйца группами. Самки предпочитают песчаные почвы, поскольку они облегчают копание самок, позволяют личинкам передвигаться и позволяют летучим соединениям распространяться от хозяина, облегчая ориентацию и выживание личинок в почве. Самки откладывают в среднем 24 яйца во время первой фазы яйцекладки и 15 во время второй фазы яйцекладки. ^{[ 4 ]}

Микробиом

Рациону и пищеварению M. hippocastani способствуют микробные симбионты , обитающие в их кишечнике. Кишечник личинок M. hippocastani состоит из двух больших отделов - трубчатой средней кишки и увеличенной задней кишки. Средняя кишка выделяет гидролитические ферменты в щелочную и окислительную среду, что угрожает развитию видов бактерий. Задняя кишка представляет собой расширенный орган, специализирующийся на анаэробной ферментации . В обоих регионах существуют разнообразные бактериальные сообщества, которые отвечают за изменение pH кишечника , детоксикацию растительных аллелохимических веществ и поддержание структуры микробного сообщества. ^{[ 8 ]}

В частности, эти микробы играют решающую роль в расщеплении древесных компонентов пищи, таких как лигноцеллюлозы и ксиланы . При сравнении микробиот личинок и взрослых особей M. hippocastani выяснилось, что микробиоты личинок находились в более суровых условиях, но содержали более богатое и разнообразное бактериальное сообщество по сравнению с кишечником взрослых особей. Основная группа бактериальных филотипов была общей для личинок и взрослых особей, что указывает на некоторую степень стабильности, несмотря на разные привычки питания. Между видами бактерий из пищи или почвы и из кишечника наблюдалось незначительное совпадение, что позволяет предположить минимальное изменение бактериального разнообразия при проглатывании . Некоторые изоляты из личинок проявляли ферментативные свойства, связанные с пищеварением. Эти симбиотические отношения подчеркивают важность микробов в процессах пищеварения в организме. ^{[ 8 ]}

Дальнейшие исследования реакции M. hippocastani на высокое содержание марганца (Mn) в их рационе выявили значительное влияние на их активность и плодовитость. По мере увеличения содержания Mn в пище активность взрослых майских жуков снижалась, а самки, получавшие диету с высоким содержанием Mn, демонстрировали нулевую плодовитость. Несмотря на способность майских жуков к самодетоксикации, присутствие Mn в их рационе все же влияло на их активность. Было обнаружено, что выведение Mn через пищеварительную систему служит основным механизмом процесса самодетоксикации майских жуков, показывая взаимосвязь между диетой, пищеварением и физиологическими реакциями у M. hippocastani. ^{[ 9 ]}

Взаимодействие с людьми

Паразитарный характер этих жуков нанес ущерб широкому спектру листвы, что потребовало большого количества исследований для определения стратегии понимания M. hippocastani , чтобы смягчить их вредное воздействие и защитить леса, в которых обитают эти жуки. Например, в некоторых частях южной Германии, особенно в землях Гессен, Рейнланд-Пфальц и Баден-Вюртемберг , массовое размножение M. hippocastani наблюдалось каждые 30–40 лет, что наносит вред взрослым особям, питающимся листвой между Апрель и май. ^{[ 10 ]} Однако этот ущерб можно компенсировать во время периода вторичного прорастания в июне. Напротив, личинки, развивающиеся в течение 3–4 лет в лесной почве, наносят серьезный и долгосрочный ущерб молодым деревьям, питаясь корнями. ^{[ 3 ]} На северо-востоке Франции, особенно в горах Вогезы , популяции M. hippocastani находятся на уровне эпидемии с 2007 года, и была зарегистрирована высокая плотность личинок, что вызывает высокий риск смертности на лесных плантациях. Таким образом, эти жуки могут нанести огромный экономический и экологический ущерб лесам с преобладанием дуба. ^{[ 10 ]} Продолжаются обширные исследования по борьбе с этими вредителями. В частности, исследования показали, что леса с густым кустарниковым ярусом отрицательно влияют на плотность яйцекладок и количество яиц в почве, а леса с разомкнутым пологом и долей прикорневой площади дуба - положительно. Некоторые теории разрушительного воздействия густого кустарника на способность M. hippocastani откладывать яйца в почве включают: кустарник действует как непроницаемый барьер, неточность полета жука и использование обоняния для ощущения окружающей среды как методы с кустарник может повлиять на яйцекладку. Эти методы могут помочь понять закономерности откладки яиц и смягчить ущерб, наносимый лесам. ^{[ 10 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д « Melolontha hippocastani Фабрициус, 1801 Северный жучок» . Британские жуки . Проверено 8 июня 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Немчик, Тереба (10 февраля 2024 г.). «Слабая генетическая структура Melolontha melolontha (L.) и Melolontha hippocastani (Fabr.), двух важных лесных вредителей, указывает на их большие размеры популяций и эффективный поток генов» . Лесное хозяйство . doi : 10.1093/forestry/cpae004 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Рутер, Дж.; Райнеке, А.; Тиманн, К.; Толаш, Т.; Франке, В.; Хилкер, М. (июнь 2000 г.). «Нахождение партнера у лесного жука Melolontha hippocastani при помощи летучих веществ растений и самок» . Физиологическая энтомология . 25 (2): 172–179. дои : 10.1046/j.1365-3032.2000.00183.x . ISSN 0307-6962 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вагенхофф, Э.; Блюм, Р.; Делб, Х. (30 апреля 2014 г.). «Весенняя фенология майских жуков Melolontha spp. (Coleoptera: Scarabaeidae) в лесах юго-западной Германии: результаты трехлетнего исследования вылета имаго, роения и оогенеза с 2009 по 2011 год» . Журнал лесной науки . 60 (4): 154–165. дои : 10.17221/5/2014-JFS .
^ Рутер, Иоахим; Райнеке, Андреас; Толаш, Тилль; Хилкер, Моника (1 июня 2001 г.). «Занимайтесь любовью, а не войной: распространенное защитное соединение членистоногих в виде полового феромона лесного жука Melolontha hippocastani» . Экология . 128 (1): 44–47. Бибкод : 2001Oecol.128...44R . дои : 10.1007/s004420100634 . ISSN 1432-1939 . ПМИД 28547088 . S2CID 21954439 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Рутер, Иоахим; Райнеке, Андреас; Хилкер, Моника (февраль 2002 г.). «Летучие вещества растений в сексуальной коммуникации Melolontha hippocastani: реакция на зависящие от времени букеты и новая функция (Z)-3-гексен-1-ола как сексуального кайромона» . Экологическая энтомология . 27 (1): 76–83. Бибкод : 2002EcoEn..27...76R . дои : 10.1046/j.1365-2311.2002.0373a.x . ISSN 0307-6946 . S2CID 84796501 .
^ Ариас-Кордеро, Эрика; Пинг, Лиян; Райхвальд, Катрин; Дельб, Хорст; Платцер, Матиас; Боланд, Вильгельм (10 декабря 2012 г.). «Сравнительная оценка микробиоты кишечника, связанной с подземной и надземной стадиями жизни (личинки и жуки) лесного жука, Melolontha hippocastani» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е51557. Бибкод : 2012PLoSO...751557A . дои : 10.1371/journal.pone.0051557 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3519724 . ПМИД 23251574 .
^ Jump up to: ^а ^б Ариас-Кордеро, Эрика; Пинг, Лиян; Райхвальд, Катрин; Дельб, Хорст; Платцер, Матиас; Боланд, Вильгельм (10 декабря 2012 г.). «Сравнительная оценка микробиоты кишечника, связанной с подземной и надземной стадиями жизни (личинки и жуки) лесного жука, Melolontha hippocastani» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е51557. Бибкод : 2012PLoSO...751557A . дои : 10.1371/journal.pone.0051557 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3519724 . ПМИД 23251574 .
^ Мартинек, Петр; Кула, Эмануэль; Хедбавный, Йозеф (01 февраля 2018 г.). «Реакция взрослых особей Melolontha hippocastani на высокое содержание марганца в пище» . Экотоксикология и экологическая безопасность . 148 : 37–43. Бибкод : 2018ЭкоЭС.148...37М . дои : 10.1016/j.ecoenv.2017.10.020 . ISSN 0147-6513 . ПМИД 29031117 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кур, Жереми; Нагелайзен, Луи-Мишель; Туффе, Режин; Шмук, Хьюберт; Бро, Стефан; Бреда, Натали; Рихтер, Клодин; Сентонж, Франсуа-Ксавье; Буланже, Винсент (июнь 2021 г.). «Предпочтение откладки яиц лесного жука (Melolontha hippocastani Fabr. 1801) в масштабе насаждения зависит от пропорций дуба, открытости полога и доступности почвы» . Анналы лесоведения . 78 (2): 53. Бибкод : 2021AnFSc..78...53C . дои : 10.1007/s13595-021-01066-z . ISSN 1297-966X .

[:ukbeetles-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д « Melolontha hippocastani Фабрициус, 1801 Северный жучок» . Британские жуки . Проверено 8 июня 2023 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б ^с Немчик, Тереба (10 февраля 2024 г.). «Слабая генетическая структура Melolontha melolontha (L.) и Melolontha hippocastani (Fabr.), двух важных лесных вредителей, указывает на их большие размеры популяций и эффективный поток генов» . Лесное хозяйство . doi : 10.1093/forestry/cpae004 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Рутер, Дж.; Райнеке, А.; Тиманн, К.; Толаш, Т.; Франке, В.; Хилкер, М. (июнь 2000 г.). «Нахождение партнера у лесного жука Melolontha hippocastani при помощи летучих веществ растений и самок» . Физиологическая энтомология . 25 (2): 172–179. дои : 10.1046/j.1365-3032.2000.00183.x . ISSN 0307-6962 .

[:1-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Вагенхофф, Э.; Блюм, Р.; Делб, Х. (30 апреля 2014 г.). «Весенняя фенология майских жуков Melolontha spp. (Coleoptera: Scarabaeidae) в лесах юго-западной Германии: результаты трехлетнего исследования вылета имаго, роения и оогенеза с 2009 по 2011 год» . Журнал лесной науки . 60 (4): 154–165. дои : 10.17221/5/2014-JFS .

[5] Рутер, Иоахим; Райнеке, Андреас; Толаш, Тилль; Хилкер, Моника (1 июня 2001 г.). «Занимайтесь любовью, а не войной: распространенное защитное соединение членистоногих в виде полового феромона лесного жука Melolontha hippocastani» . Экология . 128 (1): 44–47. Бибкод : 2001Oecol.128...44R . дои : 10.1007/s004420100634 . ISSN 1432-1939 . ПМИД 28547088 . S2CID 21954439 .

[:5-6] Jump up to: ^а ^б ^с Рутер, Иоахим; Райнеке, Андреас; Хилкер, Моника (февраль 2002 г.). «Летучие вещества растений в сексуальной коммуникации Melolontha hippocastani: реакция на зависящие от времени букеты и новая функция (Z)-3-гексен-1-ола как сексуального кайромона» . Экологическая энтомология . 27 (1): 76–83. Бибкод : 2002EcoEn..27...76R . дои : 10.1046/j.1365-2311.2002.0373a.x . ISSN 0307-6946 . S2CID 84796501 .

[7] Ариас-Кордеро, Эрика; Пинг, Лиян; Райхвальд, Катрин; Дельб, Хорст; Платцер, Матиас; Боланд, Вильгельм (10 декабря 2012 г.). «Сравнительная оценка микробиоты кишечника, связанной с подземной и надземной стадиями жизни (личинки и жуки) лесного жука, Melolontha hippocastani» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е51557. Бибкод : 2012PLoSO...751557A . дои : 10.1371/journal.pone.0051557 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3519724 . ПМИД 23251574 .

[:4-8] Jump up to: ^а ^б Ариас-Кордеро, Эрика; Пинг, Лиян; Райхвальд, Катрин; Дельб, Хорст; Платцер, Матиас; Боланд, Вильгельм (10 декабря 2012 г.). «Сравнительная оценка микробиоты кишечника, связанной с подземной и надземной стадиями жизни (личинки и жуки) лесного жука, Melolontha hippocastani» . ПЛОС ОДИН . 7 (12): е51557. Бибкод : 2012PLoSO...751557A . дои : 10.1371/journal.pone.0051557 . ISSN 1932-6203 . ПМЦ 3519724 . ПМИД 23251574 .

[9] Мартинек, Петр; Кула, Эмануэль; Хедбавный, Йозеф (01 февраля 2018 г.). «Реакция взрослых особей Melolontha hippocastani на высокое содержание марганца в пище» . Экотоксикология и экологическая безопасность . 148 : 37–43. Бибкод : 2018ЭкоЭС.148...37М . дои : 10.1016/j.ecoenv.2017.10.020 . ISSN 0147-6513 . ПМИД 29031117 .

[:3-10] Jump up to: ^а ^б ^с Кур, Жереми; Нагелайзен, Луи-Мишель; Туффе, Режин; Шмук, Хьюберт; Бро, Стефан; Бреда, Натали; Рихтер, Клодин; Сентонж, Франсуа-Ксавье; Буланже, Винсент (июнь 2021 г.). «Предпочтение откладки яиц лесного жука (Melolontha hippocastani Fabr. 1801) в масштабе насаждения зависит от пропорций дуба, открытости полога и доступности почвы» . Анналы лесоведения . 78 (2): 53. Бибкод : 2021AnFSc..78...53C . дои : 10.1007/s13595-021-01066-z . ISSN 1297-966X .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]