Helicoverpa zea , широко известный как кукурузный ушной червь , — вид (ранее входивший в род Heliothis ) семейства Noctuidae . [1] Личинкамоли Helicoverpa zea является основным сельскохозяйственным вредителем . Поскольку на личиночной стадии он является полифагом (питается множеством различных растений), этому виду дали много разных названий , в том числе хлопковая совка и томатная плодовая совка . Он также потребляет множество других культур . [2]
Вид широко распространен по всей Америке, за исключением северной Канады и Аляски. Он стал устойчивым ко многим пестицидам, но с ним можно бороться с помощью комплексных методов борьбы с вредителями, включая глубокую вспашку, посев в ловушках , химический контроль с использованием минерального масла и биологический контроль .
Вид мигрирует сезонно, в ночное время, и может переноситься по ветру на расстояние до 400 км. Куколки могут использовать диапаузу , чтобы переждать неблагоприятные условия окружающей среды, особенно в высоких широтах и при засухе.
Кукурузный ушной червь встречается в умеренных и тропических регионах Северной Америки , за исключением северной Канады и Аляски , поскольку в этих районах он не может перезимовать . [3] [4] Helicoverpa zea, обнаруженная на востоке Соединенных Штатов , также не перезимовывает успешно. [4] Они живут в Канзасе , Огайо , Вирджинии и на юге Нью-Джерси , но на выживаемость в основном влияет суровость зимы. [4] Кукурузная совка регулярно мигрирует из южных регионов в северные в зависимости от зимних условий. [4] Они также встречаются на Гавайях , Карибских островах и в большей части Южной Америки , включая Перу , Аргентину и Бразилию . [5] [6]
В 2002 году также сообщалось о хлопковых ушных червях из Китая. [7]
Систематика Helicoverpa долгое время была плохо изучена. Многие старые работы, в которых упоминается « Heliothis obsoleta », синоним H.armigera , на самом деле посвящены H.zea . [8]
Яйца откладываются по отдельности на волоски листьев и кукурузные рыльца (в ссылках не приводятся). [9] Яйца изначально бледно-зеленого цвета, но со временем они становятся желтоватыми, а затем серыми. [9] Яйца имеют высоту 0,5 мм и средний диаметр около 0,55 мм . [9] Они вылупляются через 66–72 часа развития . [10] Как только личинки проникают в хорион , они тратят до 83% времени на создание выходного отверстия размером больше, чем их голова. [10] Остальное время личинки проводят, создавая шелковую сетку вокруг выходного отверстия; это одновременно помогает им выбраться из панциря и помогает им впоследствии найти панцирь, чтобы они могли питаться им. [10] После питания панцирем личинки отдыхают около 3 минут, прежде чем начинают питаться растительным материалом вокруг них. [10]
После вылупления личинки питаются репродуктивными структурами растения и обычно развиваются в течение четырех-шести возрастов . [3] Первоначально молодые личинки питаются вместе, и эта стадия является для них наиболее разрушительной. [12] По мере взросления старшие личинки становятся агрессивными и каннибалистическими , оставляя одну или две личинки на одно место кормления (см. «Межсемейное хищничество»). [13] Обычно у них оранжевые головы, черные пластины на грудной клетке и преимущественно черный цвет тела. [14] Их тела также могут быть коричневыми, розовыми, зелеными и желтыми со множеством колючих микрошипов. [14] Зрелые личинки мигрируют в почву, где окукливаются в течение 12–16 дней. [15]
Личинки окукливаются на глубине 5–10 см от поверхности почвы . [3] Куколки коричневого цвета; их ширина составляет 5,5 мм, а длина — от 17 до 22 мм. [3] Самым большим фактором окружающей среды, влияющим на скорость развития куколки, является температура , в первую очередь температура почвы. [15] Это связано с тем, что правильная изоляция способствует развитию, а температура почвы ниже 0 градусов по Цельсию коррелирует с более высокой смертностью куколок. [15] Еще одним фактором, влияющим на развитие куколки, является влажность почвы. Смертность куколок высока во влажной почве, где уровень влажности составляет от 18 до 25 процентов. Обезвоживание также может привести к высокому уровню смертности среди куколок, если влажность почвы составляет всего 1–2 процента. [16]
У взрослых особей передние крылья желтовато-коричневого цвета с темным пятном, расположенным в центре тела. [17] Бабочки имеют размах крыльев от 32 до 45 мм и живут более тридцати дней в оптимальных условиях. [17] Однако продолжительность жизни колеблется в среднем от пяти до пятнадцати дней. [17] Они ведут ночной образ жизни и днем прячутся в растительности . [17] Взрослые бабочки собирают нектар или другие растительные выделения из большого количества растений и живут от 12 до 16 дней. За свою жизнь самки могут отложить до 2500 яиц. [3]
Кукурузный ушной червь — крупный сельскохозяйственный вредитель, широкий круг хозяев которого включает кукурузу и многие другие сельскохозяйственные растения. [18] H. zea является вторым по значимости видом экономических вредителей в Северной Америке после плодожорки . [8] [ сомнительно ] Предполагаемая годовая стоимость ущерба составляет более 100 миллионов долларов США, хотя расходы на применение инсектицидов достигли 250 миллионов долларов США. [19] Высокая плодовитость бабочки , способность откладывать от 500 до 3000 яиц, многоядное питание личинок, высокая подвижность во время миграции и факультативная куколочная диапауза привели к успеху этого вредителя. [19] [20]
С XIX века пропагандируются два вида мер контроля. [8] Один из них направлен на общее сокращение популяции вредителей, а другой – на защиту конкретной культуры. [8] С 2013 года была рекомендована комплексная борьба с вредителями[обновлять] (IPM) , набор методов и подходов к борьбе с вредителями. [8] Для уничтожения различных возрастов также используются такие методы, как глубокая вспашка , механическое уничтожение и посев в ловушки . [8] Химический контроль широко успешен и включает в себя нанесение минерального масла на кончик каждого початка кукурузы, что приводит к удушению молодых личинок. [8] [21] Пестициды являются одним из методов борьбы с популяциями кукурузных ушных червей; однако с тех пор, как они стали широко использоваться, насекомые стали устойчивы ко многим пестицидам. [4] Использование биологических средств контроля, таких как бактерия Bacillus thuringiensis и различные формы нематод , также распространено, хотя и не без своих проблем. [1] [4] Кукурузная моль не всегда уязвима для этой бактерии и поражается нематодами только после того, как личинки окуклились и упали на землю. [4] [22] Штаммы кукурузы были генетически модифицированы для производства того же токсина, что и бактерия, и называются Bt-кукурузой . [23]
Более 100 видов насекомых охотятся на H. zea , обычно питаясь яйцами и личинками. [24] Коварный цветочный клоп ( Orius insidiosus ), пиратский клоп , питается яйцами H. zea , действуя таким образом как агент биологической борьбы . [24] Некоторые растения в ответ на повреждение H. zea выделяют смесь химических веществ , которые привлекают паразитических насекомых. [25] Cardiochiles nigriceps, одиночная эндопаразитоидная оса , использует эти летучие растительные соединения для выявления присутствия H. zea . [25] [26] Когда осы находят поврежденные растения-хозяева, они парят вокруг, а затем ищут хозяина своими усиками . Когда самки находят свою добычу, они используют свои усики, чтобы занять позицию и отложить яйца в хозяина. [25] [26] Оса-браконид Microplitis croceipes , которая откладывает яйца внутри живой гусеницы , также является важным паразитоидом как H. zea , так и родственного вида Heliothis virescens . [26] При высокой плотности личинок грибковый патоген Nomuraea rileyi может вызвать вспышку заболевания . [26] Однако смертность куколок высока не из-за хищников, а из-за суровых погодных условий, разрушения куколочных камер и болезней. [26]
По мере взросления личинки становятся все более агрессивными. [13] Хотя их окружают растения-хозяева, личинки H. zea нападают и поедают других насекомых. [13] При появлении личинки Urbanus proteus второго возраста личинка кукурузного ушного червя хватает насекомое, перекатывается на бок, образуя полукруг, и начинает питаться задним концом насекомого. [13] Если U. proteus начинает кусать, пытаясь защититься, H. zea поворачивает личинку на 180° и использует свои челюсти , чтобы проколоть головную капсулу, убивая насекомое. [13] Затем личинка H. zea поворачивает U. proteus обратно в исходное положение и продолжает питаться до тех пор, пока насекомое не будет полностью съедено. [13] Даже при наличии до пяти личинок U. proteus H. zea демонстрирует уникальное поведение, поскольку личинки имеют более высокое сродство к чешуекрылым добыче, чем к растительному материалу. [13] H. zea , выращенная в среде с низкой влажностью, имеет меньший вес куколки и более длительное время развития, чем те, которые выращиваются в среде с высокой влажностью, поэтому такое агрессивное пищевое поведение в таких условиях имеет питательную пользу. [26]
Helicoverpa zea — сезонная ночная мигрирующая особь, и взрослые особи расселяются, если позволяет погода, при плохих репродуктивных условиях. [27] При распространении на короткие расстояния мотыльки перемещаются внутри урожая и низко над листвой . [27] Этот тип рассеивания в основном не зависит от ветровых потоков. Распространение на большие расстояния предполагает, что взрослые особи летают на высоте до 10 метров над землей и перемещаются по ветру от урожая к посеву. [27] Миграционные полеты происходят на высоте до 1–2 км над землей и могут длиться часами. [28] Для таких полетов характерна миграция на расстояние 400 км, поскольку бабочки переносятся по ветру. [27] Гусеницы Helicoverpa zea обычно перехватываются на продуктах, перевозимых воздушным транспортом. [27] Большая часть активности ограничивается ночным временем. [20] Некоторые бабочки демонстрируют вертикальный взлетный полет, который переносит их над пограничным слоем полета и позволяет им совершать миграционные перемещения в верхних ветровых системах. [20] Во время спаривания самцы совершают направленный полет на высокой скорости в поисках шлейфов феромонов (см. «Производство феромонов»). [20]
Куколки обладают способностью входить в факультативную диапаузу — состояние остановки развития и роста в ответ на изменение окружающей среды. [29] Готовясь к серьезным изменениям условий окружающей среды, они могут повысить репродуктивный успех. [30] Диапауза увеличивается с увеличением широты . В тропических условиях популяции размножаются непрерывно, и лишь 2-4% куколок диапаузируют. [30] В субтропических и умеренных регионах у большинства людей наблюдается диапауза. Особи, не вступающие в диапаузу в этих областях, появляются поздней осенью и умирают, не размножаясь. Летом также наблюдалась диапауза, вызванная засухой . [30]
Helicoverpa zea имеет широкий спектр хозяев, поражая овощи, включая кукурузу , помидоры , артишоки , спаржу , капусту , дыню , листовую капусту , вигну , огурцы, баклажаны , салат , фасоль , дыню , окру , горох , перец , картофель , тыкву , оснастку . фасоль , шпинат , тыква , сладкий картофель и арбуз . [31] Однако не все из них хорошие хозяева. В то время как кукуруза и салат являются отличными хозяевами, помидоры менее полезны, а брокколи и дыня — плохие хозяева. [31] Кукуруза и сорго больше всего нравятся кукурузным червям. [31] Различные признаки указывают на присутствие этих бабочек. [32] Молодые посевы кукурузы имеют отверстия в листьях после мутовчатого питания верхушечного листа. [32] Яйца можно найти на шелках крупных растений, а шелка демонстрируют следы выпаса . [32] Мягкие молочные зерна в верхних нескольких сантиметрах початков кукурузы съедаются по мере развития початков. [32] В каждом початке можно наблюдать одну личинку. [32] Отверстия наблюдаются в сердцевинах капусты и салата, цветочных головках, коробочках хлопка и плодах томатов. Головки сорго выпасают, а семена стручков бобовых едят. [32]
Helicoverpa zea получила свое прозвище «кукурузный червь» за широко известное уничтожение кукурузных полей. [34] Кукурузный червь питается всеми частями кукурузы, включая зерна . [34] Сильная подкормка кончиков зерен способствует развитию болезней и плесени . [34] Личинки начинают питаться ядрами, как только они достигают третьего возраста . [34] Личинки проникают в початок на глубину от 9 до 15 см, причем более глубокое проникновение происходит по мере затвердевания ядер. [34] Личинки не поедают твердые зерна, а откусывают многие зерна, снижая качество кукурузы для переработки. [34]
Helicoverpa zea — наиболее распространенный и разрушительный вредитель соевых бобов в Вирджинии . [35] Около трети площадей Вирджинии ежегодно обрабатывается инсектицидами , что обходится фермерам примерно в 2 миллиона долларов. [35] Степень повреждения зависит от размера заражения вредителями, времени и стадии развития растения. [35] Однако растения сои способны выдерживать большие повреждения без существенной потери урожая в зависимости от влажности почвы, даты посева и погоды. [35] Если повреждение произошло на ранних этапах жизни растения, то в основном повреждение будет нанесено листьям. [35] Растения компенсируют ущерб такими процессами, как увеличение размера семян в оставшихся стручках. [35] Наибольший ущерб наносится в августе, когда растения цветут. Атаки, происходящие после августа, наносят гораздо меньший ущерб, поскольку у многих стручков появились более прочные стенки, через которые H. zea не может проникнуть. Заражения, влияющие на формирование стручков и наполнение семян, могут снизить урожайность, а поскольку это происходит на более поздних стадиях развития растений, у них меньше времени для компенсации. [35]
Самок бабочек привлекают цветущие поля сои. [35] Наиболее серьезные заражения возникают в период между цветением и моментом полного развития стручков. [35] Крупномасштабная вспышка связана со временем пика цветения, когда развивается большинство стручков, и пиком вылета бабочек-гигантов. [35] Мотыльков также привлекают соевые бобы, подвергшиеся стрессу из-за засухи , или поля с плохим ростом. [35] Сухая погода приводит к быстрому высыханию растений кукурузы, что вынуждает бабочек уходить и искать других хозяев. [35] Сильные дожди также уменьшают популяцию кукурузных червей, поскольку они топят куколки в почвенных камерах, ограничивают полет моли, смывают яйца с листьев и создают благоприятные условия для грибковых заболеваний, которые убивают гусениц. [35]
Гормон , вырабатываемый в мозгу самок бабочек, контролирует половые феромоны . Гормон высвобождается в гемолимфу , чтобы стимулировать выработку феромонов. [36] Нейропептид, активирующий биосинтез феромонов (PBAN), представляет собой пептид , который регулирует выработку феромонов у моли. Он действует на клетки феромонных желез, используя кальций и циклический АМФ . [37] Хотя фотопериод в некоторой степени регулирует высвобождение ПБАН, химические сигналы от растения-хозяина заменяют эффект времени суток. [38] Самки Helicoverpa zea на кукурузных полях не производят феромоны в ночное время, пока не столкнутся с кукурузой. Некоторые летучие вещества натуральных кукурузных рылец, такие как растительный гормон этилен в качестве растительного гормона # этилена, вызывают выработку феромонов H. zea . [38] Присутствия шелка из початка кукурузы достаточно, чтобы вызвать выработку феромонов, и физический контакт между самками и кукурузой не требуется. [38] Этот эволюционный механизм позволяет мотылькам координировать свое репродуктивное поведение с наличием пищи. [38] Самки бабочек часто теряют половые феромоны после спаривания в течение 2 часов после разлуки с самцом. [39] Феромостатический пептид (PSP), белок из 57 аминокислот, давно обнаруженный в добавочной железе самца, вызывает истощение полового феромона самки. [40] Эта способность самцов была выбрана потому, что она увеличивает репродуктивную способность тех, кто ее несет, поскольку других самцов не будет привлекать самка без полового феромона; таким образом, самка принесет потомство только от первого самца. [41] Передача сперматофора без продуктов добавочных желез не останавливает выработку феромонов самки, но останавливает призывное поведение самки. [41] Интенсивный отбор, действующий на самцов с целью манипулирования женской репродуктивной физиологией, способствует быстрой эволюции специфических молекул, а факторы, подавляющие феромоны мужского происхождения, демонстрируют положительный отбор . [41] Когда самки инфицированы вирусом Helicoverpa zea nudivirus 2 , они производят в 5-7 раз больше полового феромона, чем неинфицированные самки. [42]
Конкуренция спермы и химические вещества, попадающие в организм самок во время спаривания, отрицательно влияют на самок и продолжительность их жизни. [41] [44] У мужчин производство сперматофоров, сперматозоидов и вторичных химических веществ сокращает продолжительность их жизни. [44] По мере увеличения количества совокуплений уровень смертности также увеличивается у обоих полов. [44]
Самцы должны сначала подождать, чтобы почувствовать феромоны самки, прежде чем они смогут ее найти. [39] Прежде чем самцы отправляются в полет, чтобы найти самку, они разогреваются, тряся основные летные мышцы, чтобы достичь температуры в грудной клетке , оптимальной для поддержания полета, около 26 градусов по Цельсию. Терморегуляторную дрожь-активность самцов измеряли, когда они подвергались воздействию различных обонятельных сигналов, связанных с полом. [45] Обнаружено, что самцы нагреваются быстрее в присутствии женского феромона и взлетают при более низкой температуре в грудной клетке, чем самцы, подвергающиеся воздействию других химических запахов. [45] Поскольку нагрев до нужной температуры приводит к улучшению летных характеристик, чем немедленный полет, существует компромисс между неоптимальными летными характеристиками и быстрым началом направленного полета. [45] Самцы Helicoverpa zea , подвергшиеся воздействию привлекательной смеси феромонов, таким образом, тратят меньше времени на дрожь и увеличивают скорость нагрева. [45] Терморегуляторное поведение необузданных бабочек связано с конкуренцией за доступ к самкам, что свидетельствует об экологическом компромиссе. [45]