Микроэволюционные процессы в популяции колорадского жука

УДК 575.174.4+574.24:595.768.12

Н. А. Рябченко, Н. И. Никитин

Днепропетровский государственный аграрный университет, г. Днепропетровск, Украина

В наше время человечество оказывает более мощное воздействие на изменение условий существования живых систем и всей биосферы в целом, чем геологические и даже космические факторы. Антропогенная эволюция в большинстве случаев совершается против человека, грозит создать такие формы, с которыми будет трудно справиться даже современной технике, а отсюда следует, что человек должен научиться управлять эволюцией природных популяций, свести к минимуму возможность появления приспособленных форм, способствовать появлению полезных.

Изучение микроэволюционных процессов, протекающих в природных популяциях насекомых, сейчас стоит в центре внимания биологов. Значение популяционной структуры вида, границ популяций, геногеографии, комплексное изучение темпов, характера и направленности пусковых механизмов микроэволюционных процессов необходимо как для общего эволюционного учения, так и для решения многих прикладных вопросов.

Микроэволюция – это процесс эволюции (адаптации и дифференции), происходящий в пределах небольших пространств и коротких отрезков времени, доступных непосредственному научному наблюдению и экспериментированию, обычно в более мелких систематических группах организмов (Агаев, 1978).

Особо следует выделить изучение систематических отношений между комплексами популяции энтомологических объектов, имеющих хозяйственное значение. Это связано с тем, что за последние 25–30 лет было установлено, насколько широко распространены в природе виды–двойники, особенно в мире насекомых (Майр, 1968, 1974). Многие виды вредных насекомых представляют собой комплексы трудноразличимых близкородственных видов.

Их образование связано с направленным воздействием человека на микроэволюционные процессы популяций вредителей при помощи пестицидов. В настоящее время явление резистентности к пестицидам отмечено более чем у 360 видов членистоногих, из которых более 280 видов являются сельскохозяйственными вредителями (Новожилов и др., 1988). Другие примеры образования внутривидовых форм вредителей, обладающих повышенной агрессивностью, связаны с возделыванием различных по устойчивости сортов. Все это говорит о существенных отличиях видообразовательного процесса у вредителей в агроценозах по сравнению с естественными биогеоценозами.

В результате проведенных исследований нами было выявлено девять основных фено­форм рисунка переднеспинки колорадского жука Leptinotarsadecemlineata Say (Coleoptera, Chrysomelidae). Экспериментально было установлено, что на характер проявления рисуночного полиформизма оказывает сильное влияние пищевой фактор. Так, на восьми сортах томатов доминировали первая, третья и шестая феноформы колорадского жука (табл. 1).

Таблица 1. Влияние сортовых особенностей томатов
на модификационную изменчивость днепропетровской популяции колорадского жука

Сорт

Феноформа Leptinotarsa decemlineata Say, %

1

2

3

4

5

6

7–8

9

Лагидный

9,9

9,9

39,6

1,2

2,4

29,7

2,4

4,9

Вега 1

9,6

7,6

44,2

5,8

3,8

13,5

1,9

13,5

Вега 2

23,3

6,6

20,0

3,3

6,7

40,0

0,0

0,0

Золотое руно

5,0

0,0

35,0

15,0

5,0

40,0

0,0

0,0

Амулет

16,6

22,2

16,7

5,6

0,0

27,8

11,1

0,0

Факел

11,7

17,6

29,4

5,9

5,9

29,4

0,0

0,0

Новичок

22,2

11,1

22,2

0,0

11,1

33,3

0,0

0,0

Шедевр

14,7

5,8

26,5

2,9

5,9

38,2

2,9

2,9

Сумма по феноформе

14,1

10,1

29,2

4,9

5,1

31,5

2,3

2,7

 

Оценка функционального состояния пищеварительной системы доминантных феноформ колорадского жука показала высокую их ферментативную активность, которая и обеспечивает агрессивность вредного консумента (табл. 2).

Таблица 2. Активность пищеварительных ферментов различных феноформ колорадского жука

Фено­форма

Карбогидразы

Протеиназы

Трибутириназа,
% гидролизованного трибутирина

a-амилаза,  % гидролизованного крахмала

инвертаза,
мг % глюкозы

типа   пепсина, мг % тирозина

типа   трипсина, мг % тирозина

1

91,3

88,5

16,7

11,2

9,3

2

89,5

85,7

15,4

10,8

8,7

3

91,8

88,2

16,2

11,2

9,1

4

89,1

83,2

15,7

11,2

8,9

5

88,7

83,8

15,2

10,2

8,4

6

91,3

87,6

16,1

11,8

9,3

7–8

89,3

84,6

15,4

10,7

8,8

9

89,6

85,4

15,8

10,4

8,3

 

Результаты проведенных исследований показали неадекватную вредоспособность феноформ колорадского жука на различных сортах томатов (табл. 3).

Таблица 3. Вредоносность колорадского жука
на различных по устойчивости сортах томатов (съеденная площадь листа, мм2/час)

Сорт

Феноформа Leptinotarsa decemlineata Say, %

1

2

3

4

5

6

7

8

Лагидный НСТ

18,7

16,5

20,2

19,1

15,7

19,1

18,3

15,2

Вега – 1

18,4

16,2

19,5

18,3

15,4

18,7

17,2

16,8

Вега – 2

17,8

15,1

20,4

17,4

16,2

19,2

18,5

14,4

Золотое руно F1

12,5

13,2

15,7

14,3

15,1

15,1

14,3

12,6

Амулет

13,4

12,7

16,3

16,1

15,8

14,7

12,2

13,7

Фпкел НСТ

19,5

18,4

21,3

18,2

19,5

20,8

18,9

16,8

Новичок НСТ

13,2

12,3

16,1

11,9

11,4

14,9

11,4

13,3

Щедевр – 1

12,8

12,1

15,4

12,7

12,3

15,1

14,3

13,8

 

Одним из основных расообразующих факторов онтогенеза популяции колорадского жука является ее популяционно-генетическое состояние (ПГС). Установлено, что в популяциях с высоким ПГС агрессивность предыдущих поколений ниже, чем у последующих в среднем на 14,2 % с колебаниями 7,3–21,1 % (табл. 4).

Таблица 4. Степень влияния популяционно-генетического состояния
колорадского жука предыдущего поколения на вредоносность потомства

Характеристика

Значение   коэффициента корреляции, r

Достоверность   коэффициента корреляции, р

Взаимосвязь между ПГС и   вредоносностью предыдущего поколения +0,357

<0,95

Взаимосвязь между ПГС и   вредоносностью последующего поколения

+0,831

>0,99

 

Таким образом, ПГС предыдущего поколения является исходным базисом, который в значительной степени детерминирует возможности и направленность качественных преобразований последующих поколений. Характер наследования агрессивности позволяет проанализировать три направления их изменения при смене поколений: прогрессивное, прямолинейное и регрессивное. Характерно, что каждое направление характеризуется различным значением показателей коэффициента наследуемости агрессивности (табл. 5).

Таблица 5. Показатели структуры наследуемости агрессивности
различных феноформ колорадского жука

Направление   изменения признака при смене поколений

n

Общая   наследуемость (h2)

Структура   коэффициента наследуемости

Влияние   сортового фактора

h2 M

h2О

h2ОМ

Прогрессивное

24

0,794

0,197

0,276

0,025

0,114

Прямолинейное

41

0,619

0,362

0,062

0,011

0,263

Регрессивное

29

0,715

0,218

0,197

0,009

0,201

 

Полученные экспериментальные материалы показывают специфичную направленность микроэволюционных процессов у колорадского жука, характеризующихся как разнообразием форм, так и динамикой процессов качественного изменения популяции.


Zoocenosis — 2003
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІ Міжнародної наукової конференції. – Дніпропетровськ: ДНУ, 2003. – С. 156-158.

Розповісти колегам:

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