Жизнь листоедов-радужниц (стр. 3 )

Материал имаго. Для выяснения биотопического распределения видов и их кормовых растений коллекционные экземпляры обычно не подходят, так как на этикетках экземпляров отсутствует необходимая информация. А для лабораторных экспериментов, естественно, необходим живой материал. Поэтому я собирал взрослых насекомых, обычно в тех же местообитаниях, где и преимагинальные стадии, методом ручного сбора и обычным энтомологическим сачком. Материал хранится в коллекции автора. Дополнительные сведения по распространению, срокам лёта, сравнительной морфологии были получены при обработке коллекций жуков-радужниц кафедры энтомологии МГУ, Зоологического музея МГУ, ЗИН, МПГУ и материалов, переданных мне коллегами.

Сбор и сохранение личинок и коконов. Для сбора личинок и коконов радужниц я выкапывал водные или болотные растения с корнями и комом грунта и промывал на металлической сетке (ячейки 1,5х1,5мм), натянутой на деревянную рамку (30х30 см). Некоторые личинки при этом отцеплялись от корней и падали на сетку. Часть личинок, а также коконы оставались на корнях. Для их поиска я просматривал хорошо отмытые корни. Чтобы не повредить коконы, я обычно отделял их маленькими ножницами вместе с участком корня, к которому они были прикреплены. Личинки также попадались в пазухах листьев подводной части растений. Коконы, в которых уже были взрослые насекомые (обычно это видно через полупрозрачную стенку кокона), я сразу раскладывал по одному в маленькие пластиковые пробирки с крышками. Потревоженные жуки могут выйти из коконов, и, если поместить несколько коконов вместе, они перепутаются, и невозможно будет соотнести жуков с соответствующими коконами. Собранный материал был фиксирован и хранится в 70–90% этиловом спирте. Герметичный кокон можно аккуратно проколоть сбоку иглой или острым пинцетом, чтобы внутрь попал спирт. Можно хранить материал и в слабом растворе формалина, но лучше отказаться от применения этого вредного для здоровья вещества, тем более, что личинок, фиксированных в формалине намного труднее препарировать. Информация о местонахождении личинок и коконов, помимо географической точки и даты сборов, включает тип водоема, проточность, название растения, на котором собран материал. Также полезно указывать глубину водоема, тип грунта. Если удается одновременно со сборами личинок поймать имаго радужниц, их можно фиксировать и сохранять вместе с ними, отметив на этикетке, на каких растениях пойманы жуки.

Нахождение и сохранение яйцекладок. Я не наблюдал процесса откладки яиц. Чтобы иметь точно определенные яйцекладки, я воспользовался тем же методом, что и Бёвинг (Böving, 1910): обследовал растения, на которых встречались жуки только одного вида радужниц. Кладки яиц вместе с частями растений, на которых они были найдены, я фиксировал и хранил в 70–90% этиловом спирте.

Определение видовой принадлежности личинок. Для точной идентификации личинок радужниц я сравнивал их с личиночными шкурками (экзувиями), сброшенными при переходе на стадию куколки. Экзувий сохраняется в коконе, где уже находится готовый к выходу жук, по которому можно определить вид (рис. 10). Этот метод впервые предложил Шмидт-Шведт (Schmidt-Schwedt, 1887).

Для выяснения видовой принадлежности неизвестных личинок листоедов иногда приходится прибегать к «методу исключения». Принимая во внимание виды, имаго которых найдены в данном биотопе или на кормовом растении, исключают те, личинки которых известны и отличаются от той, которую необходимо определить. Этот метод успешно применял Медведев (1962, 1975). Для радужниц использование этого метода ограничено тем, что на одном растении в одном местонахождении могут встречаться несколько видов, личинки которых еще не описаны.

Исследование морфологии личинок. Изучение личиночной шкурки (экзувия), сброшенной при линьке на куколку и сохраняющейся в коконе с имаго, – наиболее достоверный метод изучения и описания неизвестных личинок радужниц. Поскольку такой материал в большинстве случаев является редким и ценным, целесообразно готовить постоянный препарат экзувия в канадском бальзаме, который обеспечивает длительное хранение «эталона» для сравнения. Практика показывает, что не будут лишними и препараты личинок старших возрастов, так как на экзувии некоторые детали могут быть повреждены в течение жизни личинки (например, сточившиеся зубчики молярного края мандибул), при сбрасывании экзувия во время окукливания, или в процессе приготовления препарата (грудные и брюшные сегменты).

Препаровка экзувия сопряжена со значительными затратами труда и времени. Экзувий очень тонкий и непрочный (так как состоит только из эпикутикулы и части экзокутикулы, эндокутикула растворяется во время линьки), поэтому часто бывает поврежден, распадается на части. Прежде всего экзувий, извлеченный из кокона, помещается для размягчения в воду. Далее он вываривается в молочной кислоте на водяной бане (вымачивание или вываривание в щелочи непригодно как более грубый способ обработки). После промывки в дистиллированной или кипяченой воде экзувий в воде под бинокуляром расправляется, очищается, скальпелем отделяется голова и делаются надрезы шкурки так, чтобы ее можно было развернуть на плоскости. Перед помещением в канадский бальзам экзувий обезвоживается ступенчатой (по 20%) проводкой через водные растворы этанола повышающейся концентрации до 98%. Далее для удаления остатков воды препарат помещается в бергамотовое масло, а оттуда в ксилол. Препарат переносится на предметное стекло в 2 капли ксилола, отдельно голова и тело личинки. Для дальнейшего изучения необходимо отделить препаровальными иглами от головы нижнюю губу с нижними челюстями. Шкурка тела личинки расправляется. Препараты заливаются канадским бальзамом, сильно разбавленным ксилолом, и покрываются покровными стеклами: одним – голова и отпрепарированные ротовые части, еще одним или двумя – шкурка личинки. Весь препарат одного экземпляра лучше размещать на одном предметном стекле. Во избежание раздавливания препарата покровным стеклом под углы последнего можно подложить кварцевые песчинки. Описанным способом удается приготовить полный препарат экзувия радужниц. Подобным же образом готовится препарат личинки. Однако, личинку можно вываривать и в растворе щелочи NaOH или KOH, предварительно отделив голову.

Нецелесообразно готовить препараты, предназначенные для длительного хранения, в жидкости Фора-Берлезе, хотя это намного проще, чем в канадском бальзаме, так как не требуется обезвоживания. Через 20–30 лет жидкость Фора-Берлезе ссыхается и безнадежно портит препарат.

В моей коллекции также хранится препарат личинки радужницы в густом сахарном сиропе. Такой метод значительно проще приготовления препаратов в канадском бальзаме, не требует специальных реактивов и обезвоживания. Однако, ничего нельзя сказать о долговечности, хотя мой препарат уже более 10 лет остается в отличном состоянии.

Я исследовал сначала препараты под микроскопом при увеличении от 80 до 700 раз, а затем экземпляры личинок, хранящиеся в этаноле, под бинокулярным микроскопом при увеличении от 8 до 56 раз. Рисунки деталей строения личинок выполнены под микроскопом с помощью рисовального аппарата РА-6. Большинство рисунков размещения щетинок (хет) на сегментах тела сделано способом прорисовки по фотографиям: препараты были сфотографированы цифровой окулярной камерой к бинокулярному микроскопу, распечатаны на бумаге и скопированы через копировальную бумагу.

Выяснение кормовых растений. Наблюдения питания жуков листьями в природе были подтверждены опытами в лаборатории. Жуки, найденные на цветках, также содержались в лаборатории, чтобы непосредственно наблюдать питание. Растения, на корнях, корневищах или в пазухах листьев которых я находил большое количество личинок, рассматривались как кормовые. Единичные находки личинок не учитывались, так как корни разных видов растений могут быть переплетены в смешанных зарослях. Коконы, прикрепленные к корням, не всегда могут служить достоверным свидетельством питания личинок на этом растении.

Изучение репродуктивного поведения. В чашки Петри я помещал поровну самцов и самок одного вида (1–4 пары) вместе с листьями и цветками кормовых растений. Чашки Петри были защищены от прямого солнечного света. Я наблюдал спаривание под бинокуляром (увеличение в 8 и 16 раз) через прозрачную крышку. Лабораторные наблюдения были дополнены наблюдениями в природе.

Изучение жизненного цикла. Непосредственное наблюдение развития насекомого в лабораторных условиях от яйца до имаго часто применяется при изучении жизненных циклов жуков-листоедов. В случае с радужницами эта задача представляется трудновыполнимой из-за специфики местообитания личинки и большой продолжительности развития (по крайней мере, у европейских видов). До сих пор ученые наблюдали в лабораторных условиях посторойку коконов личинками, взятыми из природы (Kleinschmidt, Kölsch, 2011), окукливание взрослых личинок и выход имаго (Collins, 1911; Klefbeck, 1916), яйцекладку, рост и развитие личинок (Zhang et al., 2010).

Мне пришлось прибегнуть к косвенному методу определения продолжительности развития – регулярным сборам и анализу размерного и возрастного состава личинок в популяции определенного вида радужниц в течение теплого времени года. Для проведения таких исследований я подбирал местонахождения, где жуки только одного вида радужниц встречались на своем кормовом растении, что давало возможность отнести к этому виду найденных на этом растении личинок, а также яйцекладки. Среди личинок иногда попадались в небольшом количестве другие виды, которых я отличал по хетотаксии (расположению щетинок) сегментов тела. Число личиночных возрастов у насекомых можно определить, измеряя размер твердых, сильно склеротизованных частей тела, которые не меняются в размере в промежутке времени между линьками. С этой целью я измерял ширину головной капсулы и длину брюшных дыхательных крючков у личинок, в том числе выведенных из яиц, а также извлеченных из коконов, и на личиночных экзувиях из коконов с куколками и жуками. Одновременно я исследовал размерный состав личинок в популяции, измеряя длину и ширину их мягкого тела, которое постепенно растет между линьками. На основании данных по личиночным возрастам, размерному составу личинок в популяции и датам нахождения яиц, коконов и имаго были сделаны выводы об общей продолжительности жизненного цикла и его отдельных стадий. Для приблизительной оценки пределов размера тела личинок, при которой они приступают к очередной линьке, была взята длина тела у самой крупной личинки предыдущего возраста и самой мелкой – следующего возраста. Относительно малая доля в сборах личинок младших возрастов объясняется тем, что, при промывке на сетке кома грунта с корнями растения, эти мелкие личинки легче теряются. Особенно редко попадаются только что вылупившиеся личинки первого возраста, потому что они имеют очень мелкие размеры и заняты передвижением от места вылупления к местам питания, часто на значительное расстояние. Поэтому большинство исследованных личинок первого возраста было выведено из кладок яиц, взятых вместе с листьями, на которых они находились, и помещенных в сосуды с водой. Личинки первого возраста были зафиксированы в спирте вскоре после вылупления и опускания на дно сосуда. Все измерения выполнены под бинокулярным микроскопом с помощью мерного окуляра. Цена деления при измерении ширины головной капсулы и длины брюшных крючков – 0,015мм, длины тела – 0,1мм.