45. Дыхательная система насекомых. Газообмен у насекомых.

Органы дыхания насекомых представляют систему трахей, про­ низывающих тело. Обычно они состоят из двух продольных ство­ лов и ветвей, отходящих к различным органам и мышцам. Тра­ хея — это трубка круглого сечения, многократно ветвящаяся и заканчивающаяся тончайшими трахейными капиллярами — тра-хеолами. Наружу трахейная система открывается особыми отвер­ стиями — дыхальцами (стигмами), расположенными по бокам брюшка (до 8 пар) и на груди (2 пары). У дыхалец есть замыка-тельные клапаны, регулирующие поступление воздуха в трахей­ ную систему. Воздух поступает в трахеи через дыхальца за счет ослабления напряжения мышц брюшка и увеличения объема тела и благодаря диффузии (рис. 6).

Кислород поступившего воздуха окисляет молекулы белков, жиров и углеводов с помощью оксидаз (окислительные фермен­ ты). В результате окисления образуются необходимая энергия и

02, который удаляется через кожу и трахеи. Соотношение меж­ ду поглощенным кислородом и выделенным диоксидом углерода называется дыхательным коэффициентом. Его величина зависит от состава пищи, вида и фазы развития насекомого. Например, если газообмен идет за счет углеводородов, то коэффициент ра­ вен единице, а если за счет белков, которые окисляются труднее, то он равен 0,7 —0,8. Основной резервный питательный матери­ ал составляют жиры, поэтому при голодании и диапаузе дыхатель­ ный коэффициент заметно снижается.

23. У хорошо летающих насекомых в груди и брюшке имеются свя­ занные с трахеями воздушные мешки. Перед полетом они запол­ няются воздухом, облегчая полет.

46. Карантинное значение нематод рода Bursaphelenchus.

Карантин растений — это система государственных мероприя­тий, направленных на охрану территории Российской Федерации от проникновения из других государств карантинных и других опасных болезней растений, вредителей и сорняков, способных причинить значительный вред народному хозяйству страны. К ка­рантинным объектам относятся возбудители болезней, виды вре­дителей и сорняков, которые не встречаются в пределах государ­ства или имеют ограниченное распространение на территории страны, но могут попасть извне и нанести значительный ущерб.

Поражают сосновые молодняки.______________

Bursaphelenchus-род нематод (круглых червей) в ордене Aphelenchida. Большинство из них являются облигатными микофагами, но некоторые питаются древесиной, с двумя видами, Красной кольцевой нематодой (B. cocophilus) и сосновой лесной нематодой (B. xylophilus), экономически значимыми как вредители кокосовых пальм и сосен, соответственно. Учитывая, что виды Bursaphelenchus обычно трудно отличить друг от друга, за исключением подготовленных нематологов с доступом к микроскопам или анализу последовательности ДНК, весь род помещается под карантин в некоторых странах. Однако там, где это не так, эти нематоды становятся образцовыми организмами для биологии, экологии и генетики развития нематод.[1]

По состоянию на 2009 год в роде насчитывается от 70[2] до 90[3] видов. Часто описываются новые таксоны.

Экология

Bursaphelenchus содержит один описал гермафродитного вида, okinawaensis, и более 100 описано двудомный вид.[4] они населяют почву или гниющую древесину, питаясь самой древесиной или грибковыми гифами, растущими в ней, такими как серая плесень (Botrytis cinerea). Они иногда полезны когда они уменьшают грибковую нагрузку внутри древесины, но когда они уничтожают ткань завода они знаны, что причиняют смерть живых деревьев.[1]

Эти нематоды являются форельными, рассеянными между деревьями, когда их личинки дауэра переносятся насекомыми. К этим видам относятся короеды, долгоносики, плосколицые жуки-долгоносики, такие как жуки-Сойеры, и пчелы, гнездящиеся в почве. Процесс образования личинок дауэра не очень хорошо изучен, но представляет научный интерес, так как он значим в эпидемиях болезней растений, вызываемых этими нематодами, такими как увядание сосны.[1]_______________

СОСНОВОЙ ДРЕВЕСНОЙ НЕМАТОДЫ BURSAPHELENCHUS XYLOPHILUS

Распространение

Кроме Японии на азиатском континенте вид В.xylophilus обнаружен на Тайване и Южной Корее, широко распространен в Юго-Восточной части Китая. В Северной Америке вид В.xylophilus широко распространен в лесах США и южных провинциях Канады. Имеется информация об обнаружении данного вида в Мексике. Обследование лесов на наличие В.xylophilus, проведенное в большинстве стран Европы, показало отсутствие B.xylophilus на территории этих стран, но присутствие морфологически близкого вида В. mucronatus. В России специальные исследования лесонасаждений на зараженность B.xylophilus проводились в различных регионах страны (Приморский край, Западная Сибирь, Урал, Европейская часть России). При этом был повсеместно обнаружен только вид нематоды В. mucronatus.                                                                                  Экономический ущерб

Вред, наносимый нематодой B.xylophilus хвойным породам, весьма существенен. Наглядно это видно на примере Японии. В 80-х годах потери строевого леса от болезни, вызванной B.xylophilus составили 1,5-2 млн.куб. м.

Начиная с 1986 г. большинство стран ЕС ввели ограничения на импорт древесины хвойных пород из регионов, где распространена нематода B.xylophilus. Введение странами-импортерами эмбарго на поставки древесины и древесных продуктов из США и Канады, где обнаружена B.xylophilus, принесло убытки компаниям, экспортирующим лес, в десятки млн. долларов. В настоящее время сосновая древесная нематода B.xylophilus внесена в списки карантинных объектов многих стран мира, включая Россию.                                                                                               Биология

Жизненный цикл сосновой древесной нематоды1 B.xylophilus тесно связан с насекомыми, которые переносят ее с одного дерева на другое (рис. 1, 2). Основными переносчиками B.xylophilus являются усачи рода Monochamus: Monochamus alternatus в Японии и M.carolinensis - в США. В то же время сосновую древесную нематоду обнаруживали и в других насекомых - златках, долгоносиках. Цикл развития B.xylophilus проходит следующим образом: ранним летом молодые имаго усача, несущие B.xylophilus, выходят из древесины погибшего дерева и заселяют здоровые деревья, где в течение 3-4 недель происходит их дополнительное питание на молодых веточках. В этот период происходит выход нематод из насекомого. Через раны, нанесенные жуками, нематоды проникают в древесину здорового дерева. Питаясь на эпителиальных клетках смоляных каналов, нематоды, при благоприятных условиях, быстро размножаются и расселяются по всему дереву. Пораженные нематодами ветки усыхают. После дополнительного питания самки жуков откладывают яйца на ослабленные или погибшие деревья, где также происходит переход нематод из жуков в древесину. Отродившиеся из яиц личинки жуков проникают под кору дерева, где проходят питание, а в конце своего развития делают пупальную колыбельку, в которой происходит окукливание. Заражение насекомых нематодами происходит перед выходом имаго из куколки. Нематоды заселяют как наружные, так и внутренние органы насекомого, концентрируясь, главным образом, в дыхальцах жуков. В дальнейшем цикл развития повторяется.

В своем развитии, от яйца до имаго, B.xylophilus проходит четыре личиночных стадии. Развитие осуществляется двумя путями (рис.1), существенно отличающимися друг от друга - с участием насекомых (дисперсионный путь) и без них (генеративный).

Генеративный путь развития начинается весной и продолжается в течение всего периода вегетации растений. При благоприятных условиях развитие сосновой древесной нематоды, от яйца до имаго, завершается за 5 дней. Данный путь развития происходит после выхода нематод из жуков во время их дополнительного питания на веточках здоровых деревьев. В результате фитофагии, а за тем микофагии (на грибах Botrytis, Ceratocystis, содержащихся в мертвой древесине), нематоды быстро размножаются, и численность их резко увеличивается. Параллельно генеративному пути развития, в сильно пораженных нематодами погибающих деревьях (или бревнах) идет и дисперсионный путь развития. Особенность его в том, что после линьки личинки 2-го возраста, образуется дисперсионная личинка 3-го возраста, морфологически и физиологически отличающаяся от личинки подобного возраста при генеративном пути развития. Дисперсионная личинка очень устойчива к различным неблагоприятным факторам: низким температурам, дефициту пищи и влаги. Зимует сосновая древесная нематода в стадии дисперсионной личинки. К концу зимы нематоды линяют и дисперсионная личинка преобразуется в 4-ю стадию, получившую название дауэрлярва (dauerlarvae) или трансмиссионная личинка. Время образования этой личинки связано с появлением в куколке насекомого молодого имаго. Трансмиссионные личинки, адаптированные физиологически к жуку-переносчику, проникают через его дыхальца и расселяются по всему телу насекомого, но концентрируются в большей численности в трахейной системе. В дальнейшем, при питании жуков на молодых веточках хвойных растений, нематоды покидают тело жука и попадают в здоровые деревья (рис.1, 2).

Для определения зараженности лесонасаждений хвойных пород нематодами рода Bursaphelenchus исследуют как погибшие деревья, так и деревья на всех стадиях усыхания. Пробы древесины берут со стволовой части, на значительном расстоянии от комля и усыхающие ветки 1-2-го порядков. Особый интерес представляют участки древесины с ходами жуков рода Monochamus и ветки со следами их дополнительного питания. Из стволовой части и веток выпиливают участки древесины толщиной 2—5 см или вырубают топором кусок древесины размером приблизительно 10 х 10 см.

При взятии проб буром содержимое помещается в бумажный конверт. На взятом куске древесины (или пакетике с керном) ставят пометку (номер или краткую информацию), а в рабочем журнале делают запись о взятии пробы на нематод.

Следует отметить, что чем больше объем куска древесины, тем больше вероятность сохранения в нем живых нематод. Обследованию на зараженность нематодами подлежат опилки, стружки, доски и другие лесоматериалы. Обследуются также сортименты, находящиеся на нижних и верхних складах лесоматериалов, а также поваленные деревья и порубочные остатки в лесонасаждениях. По этим же деревьям определяется видовой состав стволовых вредителей.

Анализ деревьев, поваленных или срубленных в текущем году, проводится в июле-августе, когда произошла откладка яиц усачами, а анализ деревьев, поваленных или срубленных в прошлом году, можно проводить в течение всего вегетационного периода.

Помимо исследования древесины на нематод возможно обследование жуков усачей рода Monochamus. Сбор насекомых проводится традиционными методами, принятыми в энтомологии. Нематоды из насекомых также выделяются методом Бермана. Перед тем как положить их на сито в воронку, жуков необходимо препарировать скальпелем или разрезать на кусочки ножницами.

В случае обнаружения нематод рода Bursaphelenchus, материал с нематодами отправляется на подтверждение во ВНИИКР. Всероссийский центр карантина растений» (ФГБУ «ВНИИКР») Пробы транспортируют в бумажных или пластмассовых пакетах, или в небольших контейнерах.

В случае обнаружения насаждения, в котором имеются усыхающие деревья с признаками поражения сосновой древесной нематодой, необходимо равномерно по площади отобрать 10 модельных деревьев с наиболее типичными признаками. Деревья необходимо повалить и в первую очередь оценить наличие признаков поражения их вредителями или возбудителями болезней лесных пород. Обследование проводится с привлечением инженера-лесопатолога и специалистов из местной службы защиты леса. После оценки всех возможных факторов, приведших к усыханию деревьев, отбираются пробы с поваленных деревьев, из срединной и вершинной части ствола. Далее в лабораторных условиях следует произвести выделение и определение нематод по описанной методике.

В случае нахождения нематоды Bursaphelenchus xylophilus и подтверждения диагностики специалистами ВНИИКР на район ее обнаружения накладывается карантин. Извещаются карантинные инспекции регионов, в которые произведена отправка лесоматериалов в текущем году; отправка лесоматериалов из района допускается только после окорки, а также сушки по методу Kiln-drying или фумигации.

В регионах, куда поступили лесоматериалы из зараженного района, карантинные инспекции должны отследить все поступившие оттуда лесоматериалы, отобрать из них древесные пробы и, в случае обнаружения нематоды Bursaphelenchus xylophilus, подвергнуть эти лесоматериалы уничтожению либо обработке методом тепловой сушки (Kiln-drying) или фумигации. Кроме того, необходимо проверить на сосновую древесную нематоду находящиеся рядом хвойные насаждения и склады лесоматериалов.

Для проведения обследований как в районе первичного обнаружения В. xylophilus, так и в районах, куда могла поступить зараженная лесопродукция, необходимо вызвать сотрудников отделов лесного карантина ВНИИКР и карантинного фитосанитарного контроля лесных ресурсов Росгоскарантина.

Обследование лесоматериалов на складах и в портах

При обследовании пиломатериалов (штабелей досок, поддонов, упаковочных ящиков) на нематод рода Bursaphelenchus на складах и портах отбираются пробы 10x5x5 см в местах, содержащих личиночные ходы стволовых вредителей или же имеющих признаки поражения деревоокрашивающими грибами (синева древесины и проч.). Особое внимание следует обратить внимание на наличие ходов, оставленных жуками-усачами рода Monochamus: летные отверстия, ходы личинок. Это крупные отверстия диаметром более 3 мм. Взятие древесных проб, в которых имеются ходы жуков рода Monochamus, существенно увеличивает вероятность нахождения нематод в этих образцах, т. к. нематоды, переносясь жуками, концентрируются в большей степени вокруг ходов усачей.

Если на упаковочном материале встречаются ходы насекомых или следы деревоокрашивающих грибов, необходимо отобрать по одной пробе от каждой 10-й единицы партии (поддона, коробки, и проч.).

В случае полного отсутствия признаков поражения древесины насекомыми или грибами достаточно отобрать 2—3 пробы от всей партии, выбирая самые низкокачественные участки древесной поверхности.

Для досмотра отбираются древесные пробы, в первую очередь, с участков ствола, имеющих признаки поражения усачами и деревоокрашивающими грибами.

Пробы отбираются из каждого 5-го бревна при партии до 50 бревен и из каждого 10-го при большей партии. Если лесоматериалы представлены пиломатериалами в упаковке, то пробы берутся от каждого пакета.

Лесоматериалы и тара, подвергшиеся термообработке или фумигации, не обследуются на зараженность нематодами Bursaphelenchus spp.

Методы выделения нематод

Взятые древесные пробы измельчают топором на щепу, которую затем разрезают секатором на мелкие кусочки.

Перед выделением нематод кусочки древесины взвешивают с целью дальнейшего пересчета выделенных нематод в 1 г. Выделение нематод проводится методом Бермана.

Из свежих пиломатериалов нематоды могут выделяться сразу. Если исследуются поддоны, доски упаковочных ящиков, то целесообразно инкубировать такую древесину в термостате, т. к. нематод в такой высохшей древесине мало и находятся они в 3-й устойчивой личиночной стадии. В связи с этим необходимо их размножить. Для этого мелкие кусочки древесины, разрезанные секатором, кладут в контейнер с герметично закрывающейся крышкой, который помещают в термостат при температуре 25-26°С на 6 дней. Кусочки древесины необходимо немного смочить водой. Далее нематод из древесины выделяют по методу Бермана.

Метод Бермана

На горло воронки надевают резиновую трубку соответствующего диаметра длиной 4-5 см. В другой конец трубки вставляют небольшую пробирку. В воронку помещают металлическое сито и марлю для того, чтобы кусочки ткани не тонули и не забивали отверстие воронки. Далее следует смочить сетку водой, чтобы под ней в дальнейшем не образовался воздушный пузырь, и поместить на нее расщепленные и измельченные секатором кусочки древесины. Воронку заполняют водой до уровня несколько выше сетки. Время экспозиции тканей в воде — 12 часов при комнатной температуре.

Хранение нематод возможно двумя способами: в фиксированном виде или в живом (в культуре).