Тля — это мелкие сокососущие насекомые , представители надсемейства Aphidoidea . Общие названия включают зеленую мушку и черную мушку , [a] хотя особи внутри вида могут сильно различаться по цвету. В группу входит пушистая белая шерстистая тля . Типичный жизненный цикл включает в себя нелетающих самок, рожающих живых нимф женского пола (которые также могут быть уже беременны , ученые по адаптации называют телескопические поколения ) без участия самцов. Быстро взрослея , самки обильно размножаются, поэтому численность этих насекомых быстро увеличивается. Крылатые самки могут развиться позже в этом сезоне, позволяя насекомым колонизировать новые растения. В регионах с умеренным климатом фаза полового размножения наступает осенью , при этом насекомые часто зимуют в виде яиц .
Жизненный цикл некоторых видов включает чередование двух видов растений-хозяев, например однолетней культуры и древесного растения . Некоторые виды питаются только одним видом растений, другие являются универсалами, колонизируя многие группы растений. Описано около 5000 видов тли, все они входят в семейство Aphididae . Около 400 из них встречаются на пищевых и волокнистых культурах , многие из них являются серьезными вредителями сельского и лесного хозяйства , а также доставляют неудобства садоводам . Так называемые молочные муравьи поддерживают мутуалистические отношения с тлями, ухаживая за ними за медовой росой и защищая от хищников .
Тля – один из самых разрушительных насекомых-вредителей культурных растений в регионах с умеренным климатом. Помимо ослабления растения высасыванием сока, они действуют как переносчики растительных вирусов и уродуют декоративные растения отложениями падевой росы и последующим ростом сажистых плесеней . Из-за их способности быстро увеличиваться в численности за счет бесполого размножения и телескопического развития, они представляют собой весьма успешную группу организмов с экологической точки зрения. [1]
Борьба с тлей непроста. Инсектициды не всегда дают надежные результаты, учитывая устойчивость к нескольким классам инсектицидов и тот факт, что тля часто питается нижней стороной листьев. В садовых масштабах весьма эффективны струи воды и мыльные спреи. К естественным врагам относятся хищные божьи коровки , личинки журчалок , осы -паразиты , личинки тлиных мошек , пауки-крабы , личинки златоглазок и энтомопатогенные грибы . Комплексная стратегия борьбы с вредителями с использованием биологической борьбы с вредителями может сработать, но ее трудно достичь, за исключением закрытых помещений, таких как теплицы .
Тля распространена по всему миру , но наиболее распространена в зонах умеренного климата . В отличие от многих таксонов , видовое разнообразие тлей в тропиках значительно ниже, чем в умеренных зонах. [2] Они могут мигрировать на большие расстояния, в основном за счет пассивного расселения ветром. Крылатая тля также может подниматься днем на высоту до 600 м, куда ее переносит сильный ветер. [3] [4] Например, считается, что смородинно-салатная тля Nasonovia Ribisnigri распространилась из Новой Зеландии на Тасманию примерно в 2004 году благодаря восточным ветрам. [5] Тля также распространяется при транспортировке человеком зараженного растительного материала, что делает распространение некоторых видов практически космополитичным . [6]
Тля и близкородственные ей адельгиды и филлоксераны , вероятно, произошли от общего предка около 280 миллионов лет назад , в раннепермский период. [8] Вероятно, они питались такими растениями, как Cordaitales или Cycadophyta . Тля из-за своего мягкого тела плохо окаменевает, а самая старая известная ископаемая принадлежит к виду Triassoaphis Cubitus из триасового периода . [9] Однако иногда они застревают в растительных выделениях, которые затвердевают в янтарь . В 1967 году, когда профессор Оле Хейе написал свою монографию «Исследования ископаемых тлей» , было описано около шестидесяти видов триасового, юрского , мелового и, главным образом, третичного периодов, причем еще сорок видов принадлежали к балтийскому янтарю . [10] Общее количество видов было небольшим, но значительно увеличилось с появлением покрытосеменных растений 160 миллионов лет назад , поскольку это позволило тлям специализироваться, а видообразование тлей шло рука об руку с диверсификацией цветковых растений. Самые ранние тли, вероятно, были полифагами , а монофагия развилась позже. [11] Была выдвинута гипотеза, что предки Adelgidae жили на хвойных деревьях , в то время как предки Aphididae питались соком Podocarpaceae или Araucariaceae , которые пережили вымирание в позднем меловом периоде. Такие органы, как рожки, появились только в меловой период. [8] [12] Одно исследование альтернативно предполагает, что предки тли, возможно, жили на коре покрытосеменных растений и что питание листьями может быть производным признаком . У Lachninae длинные ротовые части, пригодные для жизни на коре, и было высказано предположение, что предок среднего мела питался корой покрытосеменных деревьев, а в позднем мелу перешел на листья хвойных хозяев. [13] Phylloxeridae вполне могут быть старейшим семейством, которое все еще существует, но их летопись окаменелостей ограничена палеофиллоксерами нижнего миоцена . [14]
Реклассификация в конце 20-го века в пределах Hemiptera сократила старый таксон «Homoptera» до двух подотрядов: Sternorhyncha (тли, белокрылки, чешуйки, листокрылки и т. д.) и Auchenorhyncha (цикады, цикадки, цикадки , цикадки и т . д . ) с подотрядом Heteroptera . содержащий большую группу насекомых, известных как настоящие жуки . Инфраотряд Aphidomorpha внутри Sternorryncha варьируется в зависимости от объема, при этом несколько ископаемых групп особенно трудно определить, но он включает Adelgoidea, Aphidoidea и Phylloxeroidea. [15] Некоторые авторы используют одно надсемейство Aphidoidea, в которое также включены Phylloxeridae и Adelgidae, в то время как у других есть Aphidoidea с сестринским надсемейством Phylloxeroidea, в которое входят Adelgidae и Phylloxeridae. [16] Реклассификации начала 21-го века существенно перестроили семейства внутри Aphidoidea: некоторые старые семейства были понижены до ранга подсемейства ( например , Eriosomatidae ), а многие старые подсемейства были повышены до ранга семейства. Самые последние авторитетные классификации включают три надсемейства Adelgoidea, Phylloxeroidea и Aphidoidea. Aphidoidea включает одно большое семейство Aphididae , включающее все около 5000 [2] современных видов. [17]
Тли, адельгиды и филлоксериды очень тесно связаны внутри подотряда Sternorhyncha – растительнососущих клопов. Их относят либо к надсемейству насекомых Aphidoidea [18] , либо к надсемейству Phylloxeroidea , включающему семейство Adelgidae и семейство Phylloxeridae. [11] Как и тля, филлоксера питается корнями, листьями и побегами виноградных растений, но, в отличие от тли, не производит выделения падевой росы или роговиц . [19] Филлоксера ( Daktulosphaira vitifoliae ) — насекомые, вызвавшие Великую французскую винную болезнь , которая опустошила европейское виноградарство в 19 веке. Точно так же адельгиды или шерстистая хвойная тля также питаются флоэмой растений и иногда описываются как тли, но их правильнее классифицировать как тлеподобных насекомых, поскольку у них нет хвоста или роговиц. [20]
Отношение к группам, особенно к группам ископаемых, сильно различается из-за трудностей в разрешении взаимоотношений. Большинство современных методов лечения включают три надсемейства: Adelogidea, Aphidoidea и Phylloxeroidea внутри инфраотряда Aphidomorpha, а также несколько групп ископаемых. [21]
Филогенетическое древо, основанное на Папасотиропулосе, 2013 г. и Киме, 2011 г., с дополнениями Ортис-Риваса и Мартинеса-Торреса, 2009 г., показывает внутреннюю филогению Aphididae. [22] [23] [24]
Высказано предположение, что филогению групп тлей можно выявить, исследуя филогению их бактериальных эндосимбионтов , особенно облигатного эндосимбионта Buchnera . Результаты зависят от предположения, что симбионты передаются строго вертикально через поколения. Это предположение хорошо подтверждается фактами, и на основе исследований эндосимбионтов было предложено несколько филогенетических связей. [25] [26] [27]
У большинства тлей мягкие тела, которые могут быть зелеными, черными, коричневыми, розовыми или почти бесцветными. У тлей усики имеют два коротких широких базальных сегмента и до четырех тонких концевых сегментов. У них есть пара сложных глаз с глазным бугорком позади и над каждым глазом, состоящим из трех линз (называемых триомматидиями). [11] Они питаются соком, используя сосущие ротовые части, называемые стилетами , заключенные в оболочку, называемую рострумом , который образуется из модификаций нижней и верхней челюстей ротового аппарата насекомых. [28]
У них длинные, тонкие ноги с двухчленистыми лапками с двумя когтями . Большинство тлей бескрылы, но у многих видов в определенное время года образуются крылатые формы. У большинства тлей на дорсальной поверхности пятого брюшного сегмента имеется пара роговиков (сифункулов) — брюшных трубочек, через которые они выделяют капли быстрозатвердевающей защитной жидкости [28] , содержащей триацилглицерины , называемой роговичным воском. Некоторые виды также могут производить другие защитные соединения. [20] У тлей над ректальными отверстиями есть хвостообразный выступ, называемый хвостом. [11] [29] Они потеряли мальпигиевы канальцы . [30]
Когда качество растения-хозяина становится плохим или условия становятся скученными, некоторые виды тли производят крылатое потомство ( крылатые ), которые могут рассеиваться в другие источники пищи. У некоторых видов и форм ротовой аппарат или глаза могут быть маленькими или отсутствовать. [20]
Многие виды тлей являются монофагами (то есть питаются только одним видом растений). Другие, такие как зеленая персиковая тля, питаются сотнями видов растений многих семейств . Около 10% видов питаются разными растениями в разное время года. [31]
Новое растение-хозяин выбирается крылатой взрослой особью с помощью визуальных сигналов, а затем обоняния с помощью усиков; если растение пахнет правильно, следующим действием будет зондирование поверхности при посадке. Вставляют стилус, выделяют слюну, берут пробу сока, можно попробовать ксилему и, наконец, исследуют флоэму. Слюна тли может ингибировать механизмы запечатывания флоэмы и содержит пектиназы, которые облегчают проникновение. [32] Растения, не являющиеся хозяевами, могут быть отвергнуты на любой стадии исследования, но передача вирусов происходит на ранних стадиях процесса исследования, во время введения слюны, поэтому растения, не являющиеся хозяевами, могут заразиться. [31]
Тля обычно пассивно питается соком сосудов флоэмы растений , как и многие другие полужесткокрылые, такие как щитовки и цикады. После прокола сосуда флоэмы сок, находящийся под давлением, попадает в пищевой канал тли. Иногда тли также поглощают сок ксилемы , который представляет собой более разбавленную пищу, чем сок флоэмы, поскольку концентрации сахаров и аминокислот составляют 1% от концентрации во флоэме. [33] [34] Сок ксилемы находится под отрицательным гидростатическим давлением и требует активного сосания, что указывает на важную роль в физиологии тли. [35] Поскольку после периода обезвоживания наблюдалось заглатывание сока ксилемы, считается, что тли потребляют сок ксилемы, чтобы пополнить свой водный баланс; потребление разбавленного сока ксилемы, позволяющего тле регидратироваться. [36] Однако недавние данные показали, что тли потребляют больше сока ксилемы, чем ожидалось, и делают они это, в частности, тогда, когда они не обезвожены и когда их плодовитость снижается. Это предполагает, что тли и, возможно, все виды отряда Hemiptera, питающиеся флоэмным соком, потребляют сок ксилемы по причинам, отличным от пополнения водного баланса. [37] Хотя тли пассивно поглощают сок флоэмы, находящийся под давлением, они также могут всасывать жидкость при отрицательном или атмосферном давлении, используя цибарно-глоточный насосный механизм, присутствующий в их голове. [38]
Потребление сока ксилемы может быть связано с осморегуляцией . [37] Высокое осмотическое давление в желудке, вызванное высокой концентрацией сахарозы, может привести к переносу воды из гемолимфы в желудок, что приводит к гиперосмотическому стрессу и, в конечном итоге, к гибели насекомого. Тля избегает этой участи, осуществляя осморегуляцию посредством нескольких процессов. Концентрация сахарозы напрямую снижается за счет ассимиляции сахарозы в процессе метаболизма и синтеза олигосахаридов из нескольких молекул сахарозы , что снижает концентрацию растворенного вещества и, следовательно, осмотическое давление. [39] [40] Олигосахариды затем выводятся через медвяную росу, что объясняет высокую концентрацию в ней сахара, который затем может быть использован другими животными, такими как муравьи. Кроме того, вода переносится из задней кишки , где осмотическое давление уже снижено, в желудок для разжижения содержимого желудка. [41] В конце концов, тля потребляет сок ксилемы, чтобы снизить осмотическое давление в желудке. [37] Все эти процессы действуют синергетически и позволяют тле питаться растительным соком с высокой концентрацией сахарозы, а также адаптироваться к различным концентрациям сахарозы. [37]
Сок растений представляет собой несбалансированный рацион тлей, так как в нем отсутствуют незаменимые аминокислоты , которые тли, как и все животные, не могут синтезировать, и он обладает высоким осмотическим давлением из-за высокой концентрации сахарозы . [34] [42] Незаменимые аминокислоты поставляются тлям бактериальными эндосимбионтами , содержащимися в специальных клетках, бактериоцитах . [43] Эти симбионты перерабатывают глутамат, метаболические отходы своего хозяина, в незаменимые аминокислоты. [44] [45]
Некоторые виды тлей приобрели способность синтезировать красные каротиноиды путем горизонтального переноса генов от грибов . [46] Это единственные животные, кроме двупятнистого паутинного клеща и восточного шершня, обладающие такой способностью. [47] Используя свои каротиноиды, тли вполне могут поглощать солнечную энергию и преобразовывать ее в форму, которую могут использовать их клетки, - АТФ . Это единственный известный пример фотогетеротрофии у животных. Каротиновые пигменты у тли образуют слой, расположенный близко к поверхности кутикулы, идеально расположенный для поглощения солнечного света. Возбужденные каротиноиды, по-видимому, восстанавливают НАД до НАДН , который окисляется в митохондриях для получения энергии. [48]
Самая простая репродуктивная стратегия — иметь у тли одного хозяина круглый год. При этом у него может чередоваться половое и бесполое поколение (голоциклическое) или, альтернативно, все молодь может производиться путем партеногенеза , при этом яйца никогда не откладываются (анголоциклическое). Некоторые виды могут иметь как голоциклические, так и анголоциклические популяции при разных обстоятельствах, но ни один из известных видов тлей не размножается исключительно половым путем. [50] Чередование половых и бесполых поколений могло происходить неоднократно. [51]
Однако размножение тли часто бывает более сложным и включает миграцию между разными растениями-хозяевами. Примерно у 10% видов наблюдается чередование древесных (основных хозяев), на которых зимует тля, и травянистых (вторичных) растений-хозяев, на которых они обильно размножаются летом. [20] [50] Некоторые виды могут производить касту солдат, другие виды демонстрируют обширный полифенизм в различных условиях окружающей среды, а некоторые могут контролировать соотношение полов своего потомства в зависимости от внешних факторов. [52]
При использовании типичной сложной репродуктивной стратегии в начале сезонного цикла в популяции присутствуют только самки (хотя было обнаружено, что у некоторых видов тлей в это время есть как мужской, так и женский пол). Из перезимовавших яиц, вылупляющихся весной, рождаются самки, называемые фундатрицами (стеблевые матери). В размножении обычно не участвуют самцы ( партеногенез ) и заканчивается живорождение ( живорождение ). [53] Живой молодняк производится псевдоплацентарным живорождением, которое представляет собой развитие яиц с дефицитом желтка, эмбрионов, питаемых тканью, действующей как плацента. Птенцы выходят из матери вскоре после вылупления. [54]
Яйца производятся партеногенетически без мейоза [55] [53] , а потомство клонально по отношению к своей матери, поэтому все они женские ( телитоки ). [11] [54] Эмбрионы развиваются в овариолах матери , которые затем рождают живых (уже вылупившихся) женских нимф первого возраста . Поскольку яйцеклетки начинают развиваться сразу после овуляции, взрослая самка может содержать развивающихся самок-нимф, внутри которых уже есть партеногенетически развивающиеся эмбрионы (т. е. они рождаются беременными). Такое телескопирование поколений позволяет тле увеличиваться в численности с огромной скоростью. Потомство похоже на своего родителя во всем, кроме размера. Таким образом, рацион самки может влиять на размеры тела и рождаемость более чем двух поколений (дочерей и внучек). [11] [56] [57]
Этот процесс повторяется в течение лета, образуя несколько поколений, которые обычно живут от 20 до 40 дней. Например, некоторые виды капустной тли (например, Brevicoryne Brassicae ) могут давать за сезон до 41 поколения самок. Таким образом, одна самка, вылупившаяся весной, теоретически может произвести на свет миллиарды потомков, если они все выживут. [58]
Осенью тля размножается половым путем и откладывает яйца . Факторы окружающей среды, такие как изменение фотопериода и температуры или, возможно, более низкое количество или качество пищи, заставляют самок партеногенетически производить половых самок и самцов. [55] Самцы генетически идентичны своим матерям, за исключением того, что благодаря системе определения пола X0 тлей у них на одну половую хромосому меньше . [55] У этих половых тлей могут отсутствовать крылья или даже ротовой аппарат. [20] Половые самки и самцы спариваются, а самки откладывают яйца, которые развиваются вне матери. Яйца переживают зиму, и следующей весной из них вылупляются крылатые (крылатые) или бескрылые самки. Это происходит, например, в жизненном цикле розовой тли ( Macrosiphum rosae ), которую можно считать типичной для этого семейства. Однако в теплых условиях, например, в тропиках или в теплице , тля может размножаться бесполым путем в течение многих лет. [28]
Тли, размножающиеся бесполым путем путем партеногенеза , могут иметь генетически идентичное крылатое и некрылое женское потомство. Контроль сложен; некоторые тли в течение своего жизненного цикла чередуют генетический контроль ( полиморфизм ) и контроль окружающей среды ( полифенизм ) производства крылатых или бескрылых форм. [59] Крылатое потомство, как правило, производится в большем количестве в неблагоприятных или стрессовых условиях. Некоторые виды производят крылатое потомство в ответ на низкое качество или количество пищи. например, когда растение-хозяин начинает стареть . [60] Крылатые самки мигрируют, чтобы основать новые колонии на новом растении-хозяине. Например, яблоневая тля ( Aphis pomi ) после многих поколений бескрылых самок дает начало крылатым формам, которые перелетают на другие ветви или деревья своего типичного пищевого растения. [61] Тля, атакованная божьими коровками , златоглазками , паразитоидными осами или другими хищниками, может изменить динамику производства своего потомства. При нападении этих хищников на тлю из роговиков выделяются тревожные феромоны, в частности бета-фарнезен . Эти тревожные феромоны вызывают несколько поведенческих изменений, которые, в зависимости от вида тли, могут включать в себя уход и падение с растения-хозяина. Кроме того, восприятие тревожных феромонов может побудить тлю производить крылатое потомство, которое может покинуть растение-хозяин в поисках более безопасного места для кормления. [62] Вирусные инфекции, которые могут быть чрезвычайно вредны для тли, также могут привести к появлению крылатого потомства. [63] Например, денсовирусная инфекция оказывает негативное влияние на размножение розовой яблоневой тли ( Dysaphis plantaginea ), но способствует развитию тлей с крыльями, которые могут легче передавать вирус новым растениям-хозяевам. [64] Кроме того, симбиотические бактерии, живущие внутри тлей, также могут изменять репродуктивные стратегии тли в зависимости от воздействия стрессоров окружающей среды. [65]
Осенью чередующиеся ( разнодомные ) виды тли образуют особое крылатое поколение, которое на половой части жизненного цикла перелетает на разные растения-хозяева. Нелетающие женские и мужские половые формы производят и откладывают яйца. [66] Некоторые виды, такие как Aphis fabae (тля фасолевая черная), Metopolophium dirhodum (тля розово-зерновая), Myzus persicae (тля персиково-картофельная) и Rhopalosiphum Padi (тля черемуховая) являются серьезными вредителями. Зимуют на основных хозяевах на деревьях или кустарниках; летом они мигрируют к вторичному хозяину на травянистом растении, часто сельскохозяйственном, затем осенью гинопары возвращаются на дерево. Другой пример — соевая тля ( Aphis glicines ). С приближением осени растения сои начинают стареть снизу вверх. Тля поднимается вверх и начинает производить крылатые формы, сначала самок, а затем и самцов, которые улетают к основному хозяину - крушине . Здесь они спариваются и зимуют в виде яиц. [49]
Некоторые виды муравьев выращивают тлю, защищая ее на растениях, на которых она питается, и потребляют медвяную росу, которую тля выделяет из окончаний своих пищеварительных каналов . Это мутуалистические отношения : эти молочные муравьи доят тлю, поглаживая ее усиками . [b] [67] Несмотря на мутуализм, пищевое поведение тлей меняется из-за присутствия муравьев. Тля, которую посещают муравьи, имеет тенденцию увеличивать выработку медвяной росы меньшими каплями с большей концентрацией аминокислот. [68]
Некоторые виды сельскохозяйственных муравьев собирают и хранят яйца тли в своих гнездах на зиму. Весной муравьи переносят только что вылупившуюся тлю обратно на растения. Некоторые виды молочных муравьев (например, европейский желтый луговой муравей , Lasius flavus ) [69] управляют большими стадами тлей, которые питаются корнями растений в колонии муравьев. Королевы уезжают, чтобы основать новую колонию, берут яйцо тли, чтобы основать новое стадо подземной тли в новой колонии. Эти муравьи-земледельцы защищают тлю, отбиваясь от ее хищников. [67] Некоторые пчелы в хвойных лесах собирают падевую росу тли для приготовления лесного меда . [28]
Интересный вариант взаимоотношений муравьев и тли включает бабочек-ликанид и муравьев мирмика . Например, бабочки Niphanda fusca откладывают яйца на растениях, где муравьи пасут стада тли. Из яиц вылупляются гусеницы , питающиеся тлей. Муравьи не защищают тлю от гусениц, поскольку гусеницы производят феромон, который заставляет муравьев обращаться с ними как с муравьями и уносить гусениц в свое гнездо. Оказавшись там, муравьи кормят гусениц, которые взамен производят для муравьев медвяную росу. Когда гусеницы достигают полного размера, они подползают ко входу в колонию и образуют коконы . Через две недели взрослые бабочки появляются и улетают. В этот момент муравьи атакуют бабочек, но у бабочек на крыльях имеется липкое шерстяное вещество, которое выводит из строя челюсти муравьев, позволяя бабочкам улетать, не причинив вреда. [70]
Другая галловая тля, имитирующая муравьев, Paracletus cimiciformis (Eriosomatinae), развила сложную двойную стратегию, включающую две морфы одного и того же клона и муравьев Tetramorium . Тля круглой формы заставляет муравьев выращивать ее, как и многих других тлей. Тли с плоской морфой являются агрессивными имитаторами со стратегией « волка в овечьей шкуре »: в их кутикуле есть углеводороды, имитирующие кутикулу муравьев, и муравьи переносят их в выводковую камеру муравьиного гнезда и выращивают, как личинки муравьев. . Оказавшись там, тли плоской морфы ведут себя как хищники, выпивая жидкости организма личинок муравьев. [71]
Эндосимбиоз с микроорганизмами распространен у насекомых: более 10% видов насекомых полагаются на внутриклеточные бактерии для своего развития и выживания. [72] Тли поддерживают вертикально передаваемый (от родителя к потомству) облигатный симбиоз с Buchnera aphidicola , первичным симбионтом, внутри специализированных клеток, бактериоцитов . [73] Пять генов бактерий были перенесены в ядро тли. [74] По оценкам, первоначальная ассоциация возникла у общего предка 280–160 миллионов лет назад и позволила тлям занять новую экологическую нишу , питаясь флоэмным соком сосудистых растений. B. aphidicola снабжает своего хозяина незаменимыми аминокислотами, которые в низких концентрациях присутствуют в растительном соке. [75] Метаболиты эндосимбионтов также выделяются с медвяной росой. [76] Стабильные внутриклеточные условия, а также эффект узкого места, возникающий при передаче нескольких бактерий от матери к каждой нимфе, увеличивают вероятность передачи мутаций и делеций генов. [77] [78] В результате размер генома B. aphidicola значительно уменьшился по сравнению с его предполагаемым предком. [79] Несмотря на очевидную потерю факторов транскрипции в редуцированном геноме, экспрессия генов строго регулируется, о чем свидетельствуют десятикратные различия в уровнях экспрессии между различными генами в нормальных условиях. [80] Транскрипция гена Buchnera aphidicola , хотя и не совсем понятна, считается, что регулируется небольшим количеством глобальных регуляторов транскрипции и/или за счет поставок питательных веществ от тли-хозяина. [81]
Некоторые колонии тли также содержат вторичных или факультативных (необязательно дополнительных) бактериальных симбионтов. Они передаются вертикально, а иногда и горизонтально (от одной линии к другой и, возможно, от одного вида к другому). [82] [83] До сих пор описана роль лишь некоторых вторичных симбионтов; Regiella Insecticola играет роль в определении диапазона растений-хозяев, [84] [85] Hamiltonella defensa обеспечивает устойчивость к паразитоидам, но только тогда, когда она, в свою очередь, инфицирована бактериофагом APSE , [86] [87] , а Serratia symbiotica предотвращает вредные воздействие тепла. [88]
Тлю поедают многие птицы и насекомые-хищники. В исследовании, проведенном на ферме в Северной Каролине , шесть видов воробьиных птиц съедали почти миллион тлей в день, причем главными хищниками были американский щегол , тля которого составляла 83% его рациона, и вечерний воробей . [89] Насекомые, которые нападают на тлю, включают взрослых особей и личинок хищных божьих коровок, личинок журчалок , паразитических ос , личинок тлей-мошек , «тлей-львов» (личинок зеленых златоглазок ) и паукообразных, таких как пауки . Среди божьих коровок Myzia oblongoguttata является специалистом по питанию, питающимся только хвойной тлей, тогда как Adalia bipunctata и Coccinella septempunctata являются универсалами, питающимися большим количеством видов. Яйца откладываются партиями, каждая самка откладывает несколько сотен. Самки журчалок откладывают несколько тысяч яиц. Взрослые особи питаются пыльцой и нектаром, а личинки жадно питаются тлей; Eupeodes corollae регулирует количество откладываемых яиц в зависимости от размера колонии тли. [90]
Тля часто заражается бактериями , вирусами и грибами. На них влияют погодные условия, такие как осадки , [91] температура [92] и ветер . [93] Грибы, поражающие тлю, включают Neozygites fresenii , Entomophthora , Beauveria bassiana , Metarhizium anisopliae и энтомопатогенные грибы, такие как Lecanicillium lecanii . Тля цепляется за микроскопические споры. Они прилипают к тле, прорастают и проникают в кожу тли. Гриб растет в гемолимфе тли . Примерно через три дня тля погибает, и грибок выпускает в воздух еще больше спор. Зараженная тля покрыта шерстистой массой, которая постепенно становится толще, пока тля не затмевается. Часто видимый грибок – это не тот гриб, который убил тлю, а вторичная инфекция. [91]
Тля может быть легко уничтожена неблагоприятной погодой, например, поздними весенними заморозками. [94] Чрезмерное тепло убивает симбиотические бактерии, от которых зависят некоторые тли, что делает тлей бесплодными. [95] Дождь препятствует распространению крылатой тли, сбивает тлю с растений и, таким образом, убивает их от удара или голодания, [91] [96] [97] , но на него нельзя положиться в борьбе с тлей. [98]
Большинство тлей мало защищены от хищников. Некоторые виды взаимодействуют с тканями растений, образуя галл — аномальное набухание растительной ткани. Тля может жить внутри галла, что обеспечивает защиту от хищников и непогоды. Известно, что ряд видов галловой тли производят специализированные «солдатские» формы, стерильные нимфы с защитными функциями, которые защищают галл от вторжения. [28] [99] [100] Например, рогатая тля Александра — это разновидность тли-солдата, которая имеет твердый экзоскелет и ротовой аппарат, похожий на клешни . [70] : 144 Шерстистая тля Colophina clematis имеет нимфы-солдаты первого возраста, которые защищают колонию тли, убивая личинок божьих коровок, журчалок и цветочного жука Anthocoris nemoralis , забираясь на них и вставляя свои стилеты. [101]
Хотя тля не может летать большую часть своего жизненного цикла, она может избежать хищников и случайного проглатывания травоядными животными, сбрасывая растение на землю. [102] Другие виды используют почву в качестве постоянной защиты, питаясь сосудистой системой корней и оставаясь под землей всю свою жизнь. Их часто посещают муравьи из-за производимой ими медвяной росы, которую муравьи переносят с растения на растение через свои туннели. [89]
Некоторые виды тли, известные как «шерстистая тля» ( Eriosomatinae ), выделяют для защиты «пушистый восковой налет». [28] Капустная тля, Brevicoryne Brassicae , изолирует вторичные метаболиты от своего хозяина, хранит их и выделяет химические вещества, которые вызывают бурную химическую реакцию и сильный запах горчичного масла , чтобы отпугнуть хищников. [103] Считается , что пептиды, вырабатываемые тлей, тауматины , придают им устойчивость к некоторым грибкам. [104]
Одно время было принято предполагать, что источником медвяной росы были рожки, и это даже было включено в Краткий Оксфордский словарь английского языка [105] и издание World Book Encyclepedia за 2008 год . [106] Фактически, выделения падевой росы производятся из заднего прохода тли, [107] тогда как рожки в основном производят защитные химические вещества, такие как воск. Также есть свидетельства того, что роговой воск в некоторых случаях привлекает хищников тли . [108]
Некоторые клоны Aphis craccivora достаточно токсичны для инвазивных и доминирующих хищных божьих коровок Harmonia axyridis, чтобы локально подавлять их, отдавая предпочтение другим видам божьих коровок; токсичность в этом случае узко специфична для доминирующего вида хищников. [109]
Тли многочисленны и широко распространены и служат хозяевами для большого количества паразитоидов , многие из которых представляют собой очень маленьких (около 0,1 дюйма (2,5 мм) в длину) паразитоидных ос . [110] Например, один вид, Aphis ruborum , является хозяином как минимум 12 видов паразитоидных ос. [111] Паразитоиды интенсивно исследуются в качестве агентов биологической борьбы, и многие из них используются в коммерческих целях для этой цели. [112]
Растения обеспечивают местную и системную защиту от нападения тли. Молодые листья некоторых растений содержат химические вещества, которые препятствуют атаке, в то время как старые листья теряют эту устойчивость, в то время как у других видов растений устойчивость приобретается более старыми тканями, и молодые побеги становятся уязвимыми. Было показано, что летучие продукты из пересаженного лука предотвращают нападение тли на соседние растения картофеля, стимулируя выработку терпеноидов - преимущество , используемое в традиционной практике сопутствующей посадки , в то время как растения, соседствующие с зараженными растениями, демонстрировали усиленный рост корней за счет расширения надземные части. [31] Дикий картофель Solanum berthaultii вырабатывает феромон, отпугивающий тлю, (E)-β- фарнезен в виде алломона , феромона для отражения нападения; он эффективно отпугивает тлю Myzus persicae на расстоянии до 3 миллиметров. [113] S. berthaultii и другие виды дикого картофеля имеют дополнительную защиту от тли в виде железистых волосков, которые, когда их ломает тля, выделяют липкую жидкость, которая может обездвижить около 30% тли, поражающей растение. [114]
Растения, пораженные тлей, могут иметь различные симптомы, такие как снижение темпов роста, пятнистость листьев, пожелтение, задержка роста, скручивание листьев, потемнение, увядание, низкая урожайность и гибель. Удаление сока приводит к снижению жизнеспособности растения, а слюна тли токсична для растений. Тля часто передает вирусы растений своим хозяевам, например, картофелю , зерновым , сахарной свекле и цитрусовым растениям . [28] Зеленая персиковая тля Myzus persicae является переносчиком более 110 вирусов растений. Хлопковая тля ( Aphis gossypii ) часто поражает вирусами сахарный тростник , папайю и арахис . [20] У растений, которые производят фитоэстроген куместрол , таких как люцерна, повреждение тлей связано с более высокими концентрациями куместрола. [115]
Покрытие растений медвяной росой может способствовать распространению грибков, которые могут повредить растения. [116] [117] Было замечено, что медвяная роса, вырабатываемая тлей, также снижает эффективность фунгицидов. [118]
Гипотеза о том, что кормление насекомыми может улучшить приспособленность растений, была выдвинута в середине 1970-х годов Оуэном и Вигертом. Считалось, что избыток пади будет питать почвенные микроорганизмы, в том числе азотфиксаторы. В среде с низким содержанием азота это может дать преимущество зараженному растению перед незараженным. Однако это, по-видимому, не подтверждается данными наблюдений. [119]
Некоторые тли демонстрируют некоторые черты эусоциальности , присоединяясь к таким насекомым, как муравьи, пчелы и термиты . Однако существуют различия между этими половыми социальными насекомыми и клональными тлями, которые все партеногенетически произошли от одной самки и имеют идентичный геном . Около пятидесяти видов тлей, разбросанных среди близкородственных линий Eriosomatinae и Hormaphidinae с чередующимися хозяевами , имеют тот или иной тип защитной морфы. Это виды, образующие галлы, колонии которых живут и питаются внутри галла, который они образуют в тканях хозяина. Среди клоновой популяции этих тлей может быть несколько различных морф, и это закладывает основу для возможной специализации функций, в данном случае защитной касты. Морфы-солдаты в основном относятся к первому и второму возрастам, причем третий возраст встречается у Eriosoma moriokense , и только у Smythurodes betae известны взрослые солдаты. Задние лапы солдат когтистые, сильно склеротизированы, а стилеты прочные, что позволяет разрывать и раздавливать мелких хищников. [120] Личинки-солдаты — особи-альтруисты, неспособные перейти к размножению взрослых особей, но постоянно действующие в интересах колонии. Еще одним требованием для развития социальности является галл, колониальный дом, который защищают солдаты. [121]
Работу по очистке галла выполняют и солдатики галлообразующей тли. Медвяная роса, выделяемая тлей, покрывается порошкообразным воском, образуя « жидкие шарики » [122] , которые солдаты выкатывают из желчи через маленькие отверстия. [100] Тля, образующая закрытые галлы, использует сосудистую систему растения в качестве водопровода: внутренние поверхности галлов обладают высокой впитывающей способностью, а отходы поглощаются и уносятся растением. [100]
Описано около 5000 видов тлей, из них около 450 видов заселили продовольственные и волокнистые культуры. Будучи непосредственными питателями растительного сока, они повреждают урожай и снижают урожайность, но оказывают большее воздействие, поскольку являются переносчиками вирусов растений. Передача этих вирусов зависит от перемещения тли между различными частями растения, между близлежащими растениями и дальше. В этом отношении зондирующее поведение тли, пробующей хозяина, более разрушительно, чем длительное питание и размножение тли сидящими на месте особями. Передвижение тли влияет на сроки возникновения вирусных эпидемий. [123] Они являются основными вредителями тепличных культур, а виды, часто встречающиеся в теплицах, включают: зеленую персиковую тлю ( Myzus persicae ), хлопковую или дынную тлю ( Aphis gossypii ), картофельную тлю ( Macrosiphum euphorbiae ), тлю наперстянку ( Aulacorthum solani ) и хризантему. тля ( Macrosiphoniella sanborni ) и другие, вызывающие пожелтение листьев, деформацию листьев и задержку роста растений; выделяемая падевая роса является питательной средой для ряда грибковых патогенов, включая черную сажистую плесень из родов Capnodium , Fumago и Scorias , которые затем заражают листья и подавляют рост за счет снижения фотосинтеза . [124]
Известно, что тля, особенно во время крупных вспышек, вызывает аллергические реакции на дыхательные пути у чувствительных людей. [125]
Расселение может происходить путем ходьбы или бегства, расселения из-за аппетита или миграции. Крылатая тля плохо летает, теряет крылья через несколько дней и летает только днем. На распространение при полете влияют удары, воздушные потоки, гравитация, осадки и другие факторы, либо распространение может быть случайным, вызванным перемещением растительных материалов, животных, сельскохозяйственной техники, транспортных средств или самолетов. [123]
Борьба с тлей инсектицидами затруднена, поскольку она быстро размножается, поэтому даже небольшие пропущенные участки могут позволить популяции быстро восстановиться. Тля может занимать нижнюю сторону листьев, где на нее не попадает спрей, в то время как системные инсектициды не могут удовлетворительно проникнуть в лепестки цветов. Наконец, некоторые виды тлей устойчивы к обычным классам инсектицидов, включая карбаматы , органофосфаты и пиретроиды . [126]
При небольших заражениях на приусадебном участке может быть достаточной защиты тщательное опрыскивание растений сильной струей воды каждые несколько дней. Инсектицидный мыльный раствор может быть эффективным бытовым средством борьбы с тлей, но он убивает тлю только при контакте и не имеет остаточного действия. Мыльный спрей может повредить растения, особенно при более высоких концентрациях или при температуре выше 32 °C (90 °F); некоторые виды растений чувствительны к мыльным спреям. [112] [127] [128]
Популяции тлей можно отбирать с помощью ловушек «желтая кастрюля» или ловушек Мерике . Это желтые емкости с водой, привлекающие тлю. [129] Тля положительно реагирует на зеленый цвет, и их влечение к желтому может быть не истинным предпочтением цвета, а связано с яркостью. Их зрительные рецепторы имеют максимальную чувствительность от 440 до 480 нм и нечувствительны в красной области. Мерике обнаружил, что тля избегает приземления на белые покрытия, расположенные на почве, и еще больше отталкивается от блестящих алюминиевых поверхностей. [130] Комплексная борьба с вредителями различных видов тли может быть достигнута с использованием биологических инсектицидов на основе грибов, таких как Lecanicillium lecanii , Beauveria bassiana или Isaria fumosorosea . [131] Грибы являются основными возбудителями тли; Entomophthorales может быстро сократить численность тли в природе. [132]
С тлей можно также бороться путем выпуска естественных врагов , в частности божьих коровок и ос-паразитоидов . Однако, поскольку взрослые божьи коровки имеют тенденцию улетать в течение 48 часов после выпуска, не откладывая яиц, для достижения эффекта необходимо повторное применение большого количества божьих коровок. Например, на один большой, сильно зараженный куст роз может потребоваться две обработки по 1500 жуков каждая. [112] [133]
Способность продуцировать алломоны, такие как фарнезен, для отпугивания и расселения тли, а также для привлечения хищников, была экспериментально перенесена на трансгенные растения Arabidopsis thaliana с использованием гена синтазы Eβf в надежде, что этот подход сможет защитить трансгенные культуры. [134] Однако было обнаружено, что фарнезен Eβ неэффективен при выращивании сельскохозяйственных культур, хотя более стабильные синтетические формы помогают повысить эффективность борьбы с использованием грибковых спор и инсектицидов за счет повышенного поглощения, вызванного перемещением тли. [135]
Тля знакома фермерам и садоводам главным образом как вредители. Питер Маррен и Ричард Мэби отмечают, что Гилберт Уайт описал вторгшуюся «армию» черной тли, которая прибыла в его деревню Селборн , Хэмпшир, Англия , в августе 1774 года в «огромных облаках», покрывающих все растения, в то время как необычно жарким летом В 1783 году Уайт обнаружил, что медвяная роса настолько обильна, что «портит и уничтожает красоты моего сада», хотя он думал, что тля скорее потребляет ее, чем производит. [136]
Заражение китайского сумаха ( Rhus chinensis ) китайской сумаховой тлей ( Schlechtendalia chinensis ) может привести к образованию «китайских галлов», которые ценятся как коммерческий продукт. Как «Galla Chinensis», они используются в традиционной китайской медицине для лечения кашля , диареи , ночной потливости, дизентерии и для остановки кишечных и маточных кровотечений. Китайские галлы также являются важным источником дубильных веществ . [28]
Паразитоиды тли — очень маленькие осы длиной около 1/10 дюйма.
Они стройные, черные или коричневые, с защемленной или «осиной талией».
{{cite book}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь )На веб-сайте «Избранные существа» Университета Флориды / Института пищевых и сельскохозяйственных наук :