A Laboratory Evaluation of the Use of the Native Species (Coccinella trifasciata) for Plant Protection against a Complex of Pests
A Laboratory Evaluation of the Use of the Native Species (Coccinella trifasciata) for Plant Protection against a Complex of Pests
Abstract
The work presents data on the testing of a native species of the entomophagous Coccinella trifasciata (Linnaeus, 1758) in the insectarium of the Polar-Alpine Botanical Garden (Murmansk Oblast) for introduction into the biological plant protection programme. Data on the most important parameters were obtained: fecundity, selectivity in feeding, duration of preimaginal stages of development and adult life. These parameters do not change significantly from generation to generation, which allows us to conclude that it is reasonable to carry out artificial selection for the formation of mother laboratory culture of Coccinella trifasciata and its inclusion in the complex of biological agents for plant protection against a complex of pests.
1. Введение
В настоящее время большое внимание уделяется изучению биоэкологических особенностей и эффективности аборигенных видов полезных насекомых для дальнейшего использования их в биологическом методе защиты растений в современном сельском хозяйстве. Среди энтомофагов, применяемых в борьбе с вредителями, большое значение имеют коцинеллиды . Основой для практического применения кокцинеллид служит разработка эффективных и простых способов искусственного выращивания энтомофагов . Для этого необходимо изучение поведенческих способностей видов, отобранных для биологического контроля . Изучение биологии насекомых невозможно вне лабораторного эксперимента, так как в природных условиях не проявляются такие важные биологические характеристики, как избирательность в питании, реакция на равномерные абиотические факторы в разных стадиях развития.
Целью наших исследований было изучение в лабораторных условиях эколого-биологических особенностей Мурманской популяции кокцинеллы трехполосой (Coccinella trifasciata) для адаптации природного материала к существованию в измененных условиях внешней среды и формирования маточной лабораторной культуры против вредителей в оранжереях.
Coccinella trifasciata кокцинелла трехполосая или перевязчатая коровка (Coleoptera: Coccinellidae, род Coccinella). Ареал распространения обширен, включая Северную Америку, Европу (Норвегия, Швеция, Финляндия), Северную и Южную Азию (Монголия, Казахстан, Северный Китай), Океанию. В России: Сибирь, Камчатка, Сахалин, Хабаровский и Приморский край, Магаданской, Амурской, Кемеровской и Мурманской областях , , . Голарктический вид, по отношению к влажности причисляется к группе мезофилы, по степени приуроченности к местообитанию относится к экологической группе дендро-тамно-хортобионты, живущие на травостое, кустарниках и деревьях, активный многоядный хищник, в природе дает одно поколение , , .
На территории Полярно-альпийского ботанического сада (ПАБСИ) кокцинелла трехполосая отмечалась ежегодно на протяжении 2018-2022 гг. в очагах Rhopalosiphum padi на черемухах и Macrosiphum rosae на шиповниках. В июле 2021 года жуки были собраны в природе для проведения лабораторной оценки применения кокцинеллы трехполосой для защиты растений от комплекса вредителей.
2. Методы и принципы исследования
Материалами для настоящего исследования послужили имаго кокцинеллы трехполосой после годичного содержания в лаборатории. При содержании коровок была использована разработанная нами методика разведения семиточечной коровки .
Для изучения биологии жуков кокцинеллы трехполосой содержали и размножали в лаборатории инсектария в садках и емкостях различных размеров (объем 1, 3, 5 л) в широком диапазоне температур с оптимумом в интервале 20-25oС.
В качестве корма предлагали тлей: розанную (Macrosiphum rosae), собираемую в теплицах и в природе в летний период, а также специально разводимую в инсектарии бобовую (Aphis fabae), оранжерейную (Neomyzus circumflexus) и личинок трипсов – драценового и оранжерейного (Parthenothrips dracaenae, Heliothrips haemorrhoidalis). Для искусственной подкормки расставляли живые цветы и поролоновые цветочки, пропитанные 10% раствором меда, раскладывали кусочки яблок и сахара
Плодовитость кокцинеллы трехполосой определяли путем попарного содержания самок и самцов в садках и ежедневного подсчета отложенных яиц. Однодневные яйца содержали в чашках Петри для изучения процесса отрождения личинок. В садках следили за продолжительностью жизненного цикла поколения. Отмечали сроки линьки личинок, начало окукливания, появление имаго, из которых отбирали жуков для следующей генеалогической линии. Все опыты были проведены в трех повторностях.
Морфологическое описание, измерение размеров кокцинеллы трехполосой проводили с использованием бинокулярного и фазово-контрастного микроскопов, фотографирование – камерой «Power Shot G12» и фотоаппаратом «Canon». Для обработки данных использовали пакет программ Microsoft Excel c вычислением средних значений.
Работа выполнена на Уникальной научной установке «Инсектарий Полярно-альпийского ботанического сада-института», рег. № 588532».
3. Основные результаты
Опыты по изучению питания в лабораторных условиях показали, что для кокцинеллы трехполосой характерна выраженная избирательность в питании, предпочитают личинок трипсов и оранжерейную тлю. Установлено, что прожорливость как у личинки, так и у имаго, находится в прямой зависимости от плотности тли и трипсов. При температуре воздуха 20-25оС и постоянном освещении (длинном 24 часовом дне) кокцинелла трехполосая развивается в течение года без диапаузы в 6 поколениях. Средняя продолжительность жизненного цикла имаго кокцинеллы трехполосой при температуре 23,0±2,0оС составляет 40,5±7,0 суток.
В течение жизни одна самка откладывает в среднем 239±13,7 яиц, в зависимости от количества пищи и температуры воздуха. Длительность периода яйцекладки составляет 31,1±5,2 суток. Самка откладывает яйца на нижней стороне листьев и в цветках в компактные кучки по 5-15 штук в кладке. Стадия яйца длится 2,9±1 суток. Перед отрождением личинки яйцо приобретает серую окраску, его оболочка становится прозрачной. Только что появившаяся личинка светло-желтая, через полчаса она становится серой, а к концу отрождения – черной. Личинки кокцинеллы трехполосой удлиненно-овальные, имеют четыре возраста. За время развития претерпевают три линьки. После каждой линьки количество белых пятен на темно-серой или черной личинке увеличивается. Личинки активно передвигаются по стеблям и листьям растений и очень прожорливы. Питаются тлями, разновозрастными личинками трипсов, при недостатке корма отчетливо проявляется каннибализм – поедают личинок младших возрастов. Отродившиеся из куколки жуки, молочно-желтого цвета с мягкими покровами. Через несколько часов покровы затвердевают и тело приобретает окраску, свойственную этому виду. Величина преовипозиционного периода (от выхода из куколки до начала яйцекладки) составляет 10,2±1,6 суток (рис. 1).
Рисунок 1 - Жизненные фазы кокцинеллы трехполосой
Примечание: а – имаго; б – яйца; в – личинка 1 возраста; г – личинка 2 возраста; д – личинка 3 возраста; е – личинка 4 возраста; ж – куколка; з – молодой жук
Таблица 1 - Морфологические параметры фаз развития кокцинеллы трехполосой
Размеры (длина / ширина), мм | ||||||
яйцо | личинки, возраст | куколка | имаго | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |||
1,3±0,2 / 0,6±0,01 | 2,6±0,4 / 1,2±0,1 | 4,8±0,6 / 1,6±0,3 | 6,0±0,8 / 1,8±0,2 | 8,2±0,5 / 2,9±0,3 | 6,5±0,5 / 4,1±0,2 | 5,8±0,5 / 3,5±0,4 |
Примечание: среднее из 20 проб, в трех повторностях
При лабораторном содержании продолжительность преимагинального развития кокцинеллы трехполосой зависит от температуры окружающей среды и составляет при t = 18±2оС – 27,8±2,5 суток, при t = 23±2оС – 21,6±0,5 суток (табл. 2).
Таблица 2 - Продолжительность развития преимагинальных стадий кокцинеллы трехполосой
Температура воздуха, оС | Продолжительность развития, сутки | |||
яйца | личинки | куколки | весь цикл | |
18±2 | 5,5±0,8 | 15,5±0,9 | 6,8±1,5 | 27,8±2,5 |
23±2 | 3,0±1,0 | 12,2±1,3 | 6,4±0,8 | 21,6±0,5 |
Продолжительность фазы личинки первого возраста составляет 3,3±1,2 суток, второго – 3,7±1,5, третьего – 4,4±1,2, четвертого – 3,0±0,9 суток. Общая продолжительность развития личинки при t = 23±2оС составляет 12,2±1,3 суток, при 18±2оС – 15,5±0,9 суток. Исследования позволили определить оптимальную температуру 21±2оС для содержания и разведения кокцинеллы трехполосой без диапаузы.
4. Заключение
Результаты, полученные при лабораторном тестировании кокцинеллы трехполосой, свидетельствуют о перспективности вида для использования ее в биологической защите растений от комплекса вредителей. Очень важно, что формируемая популяция способна размножаться в течение года без диапаузы. Имаго и личинки пластичны, прожорливы. Продолжительность жизни имаго 40,5±7,0суток. Плодовитость 239±13,7 яиц/самка, длительность периода яйцекладки – 31,1±5,2 суток. Энтомофаг питается трипсами и тлями во взрослом и личиночном состояниях, обладает прекрасной поисковой способностью и высокой плодовитостью, способен адаптироваться к условиям окружающей среды.