Влияние изменений структуры популяции на жизнеспособность и продуктивность чешуекрылых насекомых

Л.С. Кривда, Т.Ю. Маркина, А.З. Злотин
Харьковский государственный педагогический университет им. Г.С. Сковороды, Харьков, Украина

В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что степень устойчивости природных популяций к антропогенным воздействиям в основном связана с возможностью поддержания оптимальной структурированности популяции. Антропогенный пресс затрагивает возрастно-половую, пространственную и генетическую структуры популяции. Как правило, это сопровождается дроблением популяций (а маленькие популяции имеют меньшую устойчивость), дробятся ареалов, понижением плотности популяции, что затрудняет контакты между особями, и они приобретают случайный характер. Как следствие всего этого – снижение гетерогенности, жизнеспособности популяции и ее угасание (Яблоков, 1987). Однако, экспериментальная проверка такого положения в природных условиях достаточно сложна. Проще было бы провести исследования, работая с искусственными популяциями.

В последние годы, благодаря проведенным исследованиям (Злотин, Головко, 1998) по сравнительному анализу действия основных популяционных законов в искусственных и естественных популяциях, вероятность такого подхода не вызывает сомнений. Поэтому было интересно провести лабораторные исследования по изучению влияния факторов искусственного отбора, которые заведомо уменьшают степень гетерогенности лабораторных популяций (культур) насекомых на ее жизнеспособность.

Целью наших исследований было изучение влияния отбора по фенотипу, который заведомо понижает гетерогенность популяции, на показатели ее общей жизнеспособности и перспективного роста численности культур (расчет по формуле Злотина, Чепурной, 1994).

С этой целью была взята культура тутового шелкопряда породы Б-2 ул. (гусеницы с метками на грудных сегментах и без меток) и проведен отбор на протяжении 4 поколений гусениц, которые имели метки в виде полумесяца. Параллельно были отобраны кладки яиц непарного шелкопряда из очага в фазе начала роста численности и заложена лабораторная культура. В культуре на протяжении 4 поколений отбирали особей с черной дорсальной полосой (гусеницы черного фенотипа).

Одновременно поддерживали контрольные варианты, где культуры тутового и непарного шелкопряда не подвергали действию отбора по фенотипу.

Схема опытов включала следующие варианты:

  1. Контроль – культуру тутового шелкопряда поддерживали без отбора
    (с сохранением гетерогенности).
  2. Отбраковка гусениц без меток, выкормка гусениц, имеющих метки в виде полумесяца.
  3. Контроль – культуру непарного шелкопряда поддерживали без отбора
    (с сохранением гетерогенности).
  4. В культуре непарного шелкопряда отбраковывали гусениц черного цвета, оставляя лишь серых.
  5. Отбраковку производили в 3-м возрасте, когда фенотипические признаки четко прослеживаются у обоих видов.

Из приведенных данных (табл. 1)  видно, что в культуре тутового шелкопряда отбор на выкормку гусениц с метками в виде полумесяца привел в четвертом поколении к значительному снижению общей жизнеспособности (на 27,3% по сравнению с контролем, где отбор по фенотипу не проводили).

Таблица 1.

Влияние отбора по фенотипу на общую жизнеспособность
и индекс перспективного роста численности популяций чешуекрылых
(среднее за 4 поколения отбора, 1998-1999 гг.)

Варианты

Общая жизнеспо-собность, %

Доля яйце-кладущих самок, %

Индивидуаль-ная плодови-тость, шт.

Индекс перс-пективного роста численности популяции, раз

Тутовый шелкопряд

Контроль–без отбора

93,5 ± 1,3

50,1 ± 1,3

483 ± 11

226,2

Отбор по фенотипу

(гусениц с полумесяцем)

66,2 ± 1,9*

72,0 ± 2,1*

308 ± 9*

146,8

Непарный шелкопряд

Контроль – без отбора

73,9 ± 1,7

61,2 ± 2,2

289 ± 12

130,7

Отбор гусениц (серых), отбраковка черных

48,7 ± 1,6*

44,1 ± 1,8*

186 ± 7*

39,9

* р < 0,001

Снижение общей жизнеспособности и плодовитости привело к значительному понижению индекса перспективного роста численности культуры (на 79,4 раз).

В культурах непарного шелкопряда отбор по фенотипу на протяжении четырех поколений привел к резкому снижению общей жизнеспособности (на 25,2%). Снизилась доля яйцекладущих самок (на 17,1%). Однако увеличение количества самок в контроле не привело к снижению их плодовитости, как это имело место у тутового шелкопряда. Объясняется это тем, что гусеницы самцов непарного шелкопряда имеют 5 возрастов, а самки – 6. Основную часть корма гусеницы съедают в последнем возрасте. Поэтому в период интенсивного питания гусениц-самцов в 6-м возрасте самцы уже окуклились и корма для самок было достаточно, в то время как у тутового шелкопряда гусеницы обоих полов имеют 5 возрастов и окукливаются одновременно, поэтому у них увеличение доли самок приводит к недостаче корма при нормированном питании.

Плодовитость самок в контроле была у непарника выше (на 103 яйца) и индекс перспективного роста численности составил 130,7 против 39,9 в варианте отбора по фенотипу.

Таким образом, на примере двух экспериментальных моделей культур чешуекрылых насекомых, которые отличаются биологией и экологией, впервые показано, что даже в благоприятных условиях культивирования отбор по фенотипу, который приводит к снижению уровня гетерогенности культуры, ведет к снижению ее общей жизнеспособности и индекса перспективного роста численности культуры.

Априори можно допустить, что и в природных популяциях насекомых любой постоянно отсутствующий отбор, ведущий к гибели одного из генотипов, в конечном итоге приводит к снижению ее гетерогенности и жизнеспособности и понижает адаптивные возможности популяции.


Zoocenosis — 2001
 Структура і функціональна роль тваринного населення в природних та трансформованих екосистемах: Тези I міжнародної конференції, 17-20 вересня 2001. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2001. – С. 75-77.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники