КАЗАХСТАН
Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
Лекционный комплекс по дисциплине
«Вредителииболезнисельскохозяйственных культур»
(обязательный компонент)
для студентов 3 курса факультета агрономии
специальности 050808 - Почвоведение и агрохимия
форма обучения - очная
на 5 семестр 2010-2011 учебного года
Уральск – 2011 г.
Составитель: к.с.-х.н., доцент Турганбаев Т.А.
Кафедра растениеводства и земледелия
Факультет агрономии аудитория кафедры № 107
Количество кредитов – 2
Лекции – 10 часов
Форма контроля – экзамен
Обсуждено на заседании кафедры, протокол №от «» 2011 г.
Тема 1. Введение. Характеристика основных групп животных, вредящих
Сельскохозяйственным культурам
1. Предмет и задачи энтомологии. Характеристика типа круглых червей
2. Характеристика типа членистоногих.
2. Характеристика типа моллюсков
3. Характеристика типа хордовых.
4. Внешнее строение насекомых
Энтомология – наука о насекомых (от греч. слов энтомон – насекомое, логос – учение). Насекомые представляют громадный класс животных, насчитывающий свыше 1 млн видов. В соответствии с практическим значением для человека насекомых условно делят на полезных и вредных.
Общая энтомология изучает вопросы строения, образа жизни, разнообразия видов, взаимоотношения со средой.
Сельскохозяйственная, лесная, медицинская, ветеринарная энтомология занимается вопросами научной разработки методов борьбы с вредными насекомыми.
Основной задачей энтомологии является снижение или устранение потерь с.-х. культур от вредных животных организмов как в период вегетации, так и при хранении.
Вредители сельскохозяйственных культур многочисленны и весьма разнообразны как по видовому составу, так и по их положению в системе животного мира. Из беспозвоночных сюда относятся нематоды, клещи, насекомые, представители брюхоногих моллюсков — голые слизни и улитки, а из позвоночных животных — вредные грызуны.
По количеству видов эти группы неравноценны. Примерно из 1 млн. 300 тыс. видов животных, описанных к настоящему времени, наибольшее количество видов (около 1 млн.) относится к насекомым, за ними следуют клещи (12... 15 тыс. видов) и нематоды (более 10 тыс.). Для этих трех групп организмов особенно типично состояние биологического прогресса, характеризующееся по А. Н. Северцову (1939) численным увеличением особей данной систематической группы, прогрессирующим расселением, т. е. освоением новых сред обитания и возрастающим многообразием форм. Поэтому среди них встречается и наибольшее количество растительноядных видов, или фитофагов, живущих за счет появившихся сравнительно поздно в многовековой истории нашей планеты высших цветковых растений. В массе размножаясь на культурных растениях, фитофаги могут наносить им существенный вред.
ТИП КРУГЛЫЕ ЧЕРВИ
Наиболее древней по происхождению из рассматриваемых групп
являются нематоды. Они относятся к классу с аналогичным названием, являющемуся основным в типе круглых червей, или первично полостных.
Тип круглые черви характеризуется удлиненным нечленистым телом, одетым в плотный кожный покров из кутикулы. Кутикула вместе с гиподермой и мышцами образует кожно-мускульнмй мешок. Между кожным покровом и внутренними органами имеются щели, заполненные полостной жидкостью. Эти щели являются остатками первичной полости тела, или протоцеля; отсюда другое название типа круглых червей — первичнополостные. В состав типа входит 8 классов, из которых центральным и наиболее многочисленным по видовому составу является класс нематод.
К л а с с н е м а т о д ы. Нематоды имеют нитевидную или веретеновидную форму тела. В связи с уплотнением наружного покрова они полностью утратили ресничный эпителий, еще встречающийся на брюшной стороне тела у многих представителей типа круглых червей (класс брюхоресничные, или гастротрихи). Уплотнение кутикулы обусловило возможность перехода к жизни в условиях более сложной наземной среды. Некоторые группы приспособились к питанию гниющими остатками раститель- ного и животного происхождения. Эти группы стали источником развития нематод — паразитов растений (фитогельминтов) и внутренних паразитов человека и животных. Фитогельминты сохранили первичные микроскопические размеры тела (0,5...5 мм в длину и 20...30 мкм в диаметре).
Для нематод характерны высокий тургор, обеспечиваемый полостной жидкостью, четкое разделение кишечного канала на 3 отдела и 3-гранный просвет пищевода.
ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ
Насекомые и клещи объединяются в тип членистоногие. Отряд клещей относится к классу паукообразных, входящему в подтип хелицеровых, а класс насекомые входит в подтип трахейнодышащих.
Тип членистоногие характеризуется подвижно сочлененными с телом членистыми конечностями (отсюда название), а также двустороннесимметричным сегментированным телом, покрытым плотной и прочной кутикулой, которая нередко образует твердый панцирь. Некоторое количество пар конечностей превращается в ротовые органы, использующиеся для всасывания, размельчения, иногда для захватывания пищи.
Органами дыхания в зависимости от среды, в которой обитают членистоногие, являются жабры, легкие или трахеи. Иногда, особенно у мелких форм с нежными, слабо склеротизованными покровами, дыхание осуществляется всей поверхностью тела.
Членистоногие, как правило, раздельнополы; нередко встречается половой диморфизм. Тип делится на ряд классов, объединяемых в 4 подтипа, из которых рассмотрим хелицеровых и трахейно-дышащих.
Подтип хелицеровые. В большинстве наземные членистоногие. Дышат
трахеями или легкими. Голова часто сливается с грудными сегментами, образуя головогрудь, несущую 6 пар конечностей. Две передние пары являются ротовыми конечностями, из них 1-я пара — хелицеры, занимают предротовое положение и выполняют функции челюстей; 2-я пара — педипальпы, или ного- щупальца, выполняют различные функции (захват добычи, осязание, вкус и пр.). Остальные 4 пары конечностей служат для передвижения. Наземные виды объединены в класс паукообразных.
К л а с с п а у к о о б р а з н ы е. Крупная группа хелицеровых членистоногих, насчитывающая свыше 35 000 видов и различная по внешнему строению. В связи с переходом к наземному образу жизни вместо брюшных жаберных ног с многочисленными жаберными пластинками у паукообразных развились листовидно-складчатые легкие, спрятанные в углублениях на сег- ментах брюшка, и трубчатые трахеи (у пауков) или разветвленная трахейная система внутри тела (у клещей). Кроме слияния сегментов головогруди, у отдельных отрядов паукообразных происходит дальнейшая концентрация сегментов брюшка; рудименты брюшных конечностей часто сохраняются, но выполняют иные, чем грудные конечности, функции. Например, у четырехлегочных пауков на VIII...IX сегментах брюшка развито по паре легких, на Х...Х1 сегментах — по паре паутинных бородавок, служащих для выделения паутины. В состав класса паукообразные входит от 7 до 11 подклассов, в том числе такие важные группы как клещи, пауки и скорпионы.
П о д к л а с с к л е щ и. Наиболее мелкие, часто микроскопические паукообразные, разнообразные по внешнему строению и образу жизни. Все сегменты тела обычно сливаются, и лишь у наиболее примитивных групп можно обнаружить следы сегментации. Особенно типично для клещей обособление двух передних конечностей вместе с соответствующими нижними полукольцами тела в особое образование — гнатосому, не встречающуюся у других подклассов паукообразных. Клещи дышат трахеями, иногда органы дыхания отсутствуют. Развитие с превращением (метаморфоз): из яйца обычно выходит 6-ногая личинка, после линьки превращающаяся в 8-ногую нимфу, а затем во взрослого клеща.
Большинство клещей относится к свободно живущим обитателям почвы, травянистых и древесных растений; многие виды паразитируют на животных, часть клещей вторично перешла к жизни в пресных и даже морских водах.
Подтип трахейнодышащие. Наземные членистоногие, дышат атмосферным воздухом с помощью хорошо разветвленной трахейной системы. Лишь немногие виды вторично приспособились к жизни в водоемах. Характерная черта — наличие лишь одной пары усиков. Голова четко обособлена от тела, которое состоит из многих сегментов. К трахейнодышащим относятся классы многоножек и насекомых.
К л а с с н а с е к о м ы е. Является самым крупным из всех классов животного и растительного мира по количеству входящих в него видов.
Высокая плодовитость, короткий период развития одного поколения,
возможность активного расселения на значительные расстояния с помощью крыльев обеспечили насекомым исключительное богатство видов.
Тело насекомых состоит из сегментов, обычно достаточно четко объединенных в 3 отдела — голову, грудь и брюшко. Голова несет пару усиков, пару сложных глаз, иногда 1...3 простых глазка, 3 пары ротовых придатков. Грудной отдел состоит из 3 сегментов, несущих по паре членистых ног; у высших (крылатых) насекомых на II и III сегментах груди обычно расположено по паре крыльев. Брюшко состоит из различного количества видимых сегментов, у взрослых насекомых лишено ног и иногда несет разного рода при- датки.
ТИП МОЛЛЮСКИ
Слизни и улитки относятся к отряду стебельчатоглазых, подкласса легочных улиток, класса брюхоногих моллюсков, или улиток, типа моллюсков.
Моллюски, или мягкотелые (от латинского слова моллис — мягкий), — своеобразная обособленная группа беспозвоночных животных, насчитывающая свыше 108 000 видов. Тело моллюсков состоит из головы, мешковидного несегментированного туловища и ноги. Нога представляет собой утолщенную и разросшуюся брюшную стенку туловища; в результате сокращения мышц ноги происходит медленное передвижение моллюска по субстрату.
В состав типа моллюски входит 7 классов, из которых наиболее многочисленным (около 90 000 видов) является класс брюхоногих моллюсков.
К л а с с б р ю х о н о г и е м о л л ю с к и. Представители класса в большинстве асимметричны, что обусловлено спиральным закручиванием тела и раковины. На голове расположены 1...2 пары щупалец и пара глаз. Наземным формам органом дыхания служит легкое, и они объединяются в подкласс легоч- ных улиток.
У легочных улиток жабры редуцированы и заменены сложно разветвленной в мантии сетью кровеносных сосудов. Наземные формы относятся к отряду стебельчатоглазых.
О т р я д с т е б е л ь ч а т о г л а з ы е у л и т к и. Составляют наиболее высокоорганизованную группу среди брюхоногих. Все они имеют 2 пары втягивающихся щупалец. У многих представителей стебельчатоглазых улиток раковина хорошо развита и служит защитой не только от механических повреждений, но и от испарения воды. Однако у значительной группы видов раковина обрастает мантией и становится рудиментарной или полностью исчезает. К этой группе относятся голые слизни, выделяющие особенно много слизи для защиты кожного покрова.
ТИП ХОРДОВЫЕ
Грызуны, вредящие сельскохозяйственным культурам, относятся к двум отрядам, входящим в состав подкласса плацентарных, или высших зверей,
класса млекопитающих, подтипа позвоночных, типа хордовых.
Тип хордовые характеризуется развитием осевого скелета, пред- ставленного упругим гибким стержнем — хордой, или спинной струной, располагающейся по главной оси тела. У большинства видов хорда является эмбриональным органом, и у взрослых животных она замещается хрящевым или костным позвоночным столбом. Центральная нервная система в отличие от беспозвоночных расположена не на брюшной, а на спинной стороне тела и имеет форму трубки.
Подтип позвоночные, или черепные. Объединяет самых высокоразвитых хордовых, которым свойственны подвижность, активный поиск пищи и противоположного пола. В связи с этим позвоночные имеют высокодифференцированные нервную систему, органы чувств, сердце, органы движения.
К л а с с м л е к о п и т а ю щ и е. Является высшим классом позвоночных. Наиболее совершенного строения достигает головной мозг и особенно кора полушарий переднего мозга, являющаяся центром высшей нервной деятельности. Развитие шерстного покрова и кожных желёз, несмешанное кровообращение, усиленный газообмен дали возможность млекопитающим стать теплокровными животными, т. е. поддерживать постоянную высокую температуру тела. К прогрессивным особенностям относится строение пищеварительной системы и зубов, а также сочетание живорождения с выкармливанием детенышей молоком.
Подкласс плацентарные, или высшие звери, характеризуется тем, что у его представителей зародыш снабжен особым органом — плацентой, или детским местом. Через плаценту зародыш сообщается с организмом матери, получая необходимые питательные вещества и кислород и удаляя продукты обмена и углекислоту, в результате детеныши рождаются более или менее развитыми, состав подкласса плацентарных входит большинство млекопитающих (18 отрядов из 20) и в том числе вредные грызуны, о тносящиеся двум отрядам — грызуны и зайцеобразные. О т р я д г р ы з у н ы. Наиболее богатый идами отряд этого подкласса. Он объединяет более 2800 видов, что оставляет '/з всех ныне живущих видов млекопитающих. Характерно отсутствие клыков и сильное развитие резцов. Резцы, а у многих видов и коренные зубы имеют открытые корни и растут всю жизнь. Между резцами и коренными зубами расположено широкое, лишенное зубов пространство—диастема. Большинство видов живет в норах и питается растительной пищей.
О т р я д з а й ц е о б р а з н ы е. П о строению зубной системы близки к грызунам, отличаясь от них тем, что резцов в верхней части не 1, а 2 пары, причем 2-я пара резцов располагается позади основной пары и значительно меньше ее по размеру.
Внешнее строение насекомых
Тело насекомого подразделяется на 3 обособленных отдела — голову,
грудь и брюшко. Каждый отдел состоит из различного числа сегментов,
несущих придатки и конечности (рис. 1).
Голова и ее придатки. Голова представляет собой сильно уплотненную черепную коробку, состоящую из слившихся 5 (а по мнению некоторых ученых- морфологов, даже 6...8) сегментов. Она несет пару симметрично расположенных сложных глаз, часто от 1 до 3 простых глаз, или глазков, и подвижные придатки — усики и ротовые органы.
Ус и к и, или антенны, представляют собой пару членистых придатков, расположенных по бокам лба между глазами. Они служат органами обоняния и осязания. Строение усиков весьма разнообразно у отдельных видов и групп; этот признак используется при определении насекомых. Нередко строение уси- ков неодинаково у различных полов одного вида — у самцов они более развиты, чем у самок.
В зависимости от способов питания и особенностей приема пищи ротовые органы у различных групп насекомых также очень разнообразны по своему строению. Различают 2 основных типа ротовых органов — грызущий и сосущий. Грызущие ротовые органы приспособлены к питанию твердой пищей
— частями растений, семенами, органическими остатками. По мере перехода отдельных групп насекомых к приему жидкой пищи (нектар цветков, клеточный сок растений, кровь животных) возникли различные модификации ротовых органов сосущего типа.
Г р ы з у щ и е р о т о в ы е органы состоят из парных нерасчлененных верхних челюстей, парных расчлененных нижних челюстей и непарной расчлененной нижней губы. Сверху ротовые органы прикрыты верхней губой, представляющей собой складку кожи обычно в виде прямоугольной пластинки. Грызущие ротовые органы развиты у прямокрылых, таракановых, жуков, некоторых сетчатокрылых и перепончатокрылых, у гусениц бабочек и личинок многих других насекомых.
С о с у щ и е р о т о в ы е о р ганы претерпели значительные изменения, но в большинстве случаев все же сохранили общие черты, присущие исходным грызущим ротовым органам. Так, у ротовых органов грызуще-лижущего типа (пчел, шмелей, некоторых ос) нижние челюсти и нижняя губа превратились в хоботок, их отдельные части сильно удлинились, но еще сохраняют членистость, присущую грызущим ротовым органам. У колюще-сосущих ротовых органов клопов верхние и нижние челюсти представляют тонкие и длинные колющие щетинки, заключенные в длинный членистый хоботок, образованный нижней губой. При питании клопа хоботок упирается в субстрат, коленообразно изгибается назад, и первая пара колющих щетинок (верхние челюсти) прокалывает покровы и проникает в ткань растения или в тело жертвы. Вторая пара колющих щетинок (нижние челюсти), плотно сопри- касаясь, образует 2 внутренних канала. По одному каналу в ткань растения нагнетается слюна, по другому — всасывается пища.
Длинный хоботок бабочек, питающихся нектаром цветков, образовался за
счет сильно вытянутых в длину и потерявших членистость нижних челюстей.
От строения ротовых органов и способа питания зависит и тип повреждения растений, поэтому особенности строения учитываются не только при определении вредителей по их повреждениям, но и при выборе группы инсектицидов для борьбы с ними. Так, для уничтожения насекомых, имеющих грызущие ротовые органы, можно использовать инсектициды внутреннего, или кишечного, действия. Эти яды вместе с пищей попадают в кишечник и, проникая через его стенки в кровь, вызывают отравление и гибель насекомого.
Кишечные инсектициды, нанесенные на поверхность растения, будут малоэффективны для насекомых с сосущими ротовыми органами. В борьбе с ними применяют инсектициды наружного, или контактного, действия, проникающие в организм через кожные покровы, или фумиганты, попадающие через органы дыхания.
В зависимости от положения выступающих частей ротовых органов различают 3 типа постановки головы: гипогнатический, при котором ротовые части направлены вниз (саранчовые, клопы, многие виды жуков), прогнатический — ротовые части направлены вперёд (жуки жужелицы, личинки златоглазок) и опистогнатичес-кий — ротовые части направлены вниз и назад (цикадовые, медяницы, тли).
Грудь. Грудной отдел насекомого состоит из 3 обособленных сегментов
— передне-, средне- и заднегруди. Каждый сегмент состоит из верхнего полукольца — спинки, или тергита, нижнего полукольца — грудки, или стернита, и бочков — плейритов. Для обозначения верхних полуколец на разных сегментах груди употребляют термины: переднеспинка, среднеспинка и заднеспинка; для обозначения нижних полуколец: переднегрудка, среднегрудка и т. д.
Каждый сегмент груди несет по паре ног, а средне- и заднегрудь — по паре крыльев, ног и имеют членистое строение; состоят из тазика (сочленен-
| ного с грудью), вертлуга, | бедра, голени и лапки. | Лапка у разных | видов |
| насекомых состоит из 1...5 | члеников. Оканчивается, | она одним, чаще | двумя |
коготками, между которыми нередко расположены 1...3 подушечки. Число
члеников, коготков и подушечек служит важным признаком при определении насекомых.
В зависимости от образа жизни и уровня специализации отдельных групп насекомых у них встречаются различные типы ног. Так, бегательные ноги с удлиненными тонкими частями характерны для тараканов, жужелиц, клопов и других быстро бегающих насекомых. Части ног ходильного типа более короткие, коренастые, с расширенными, часто 4-члениковыми лапками (ти- пичны для жуков листоедов, долгоносиков, усачей). Приспособление к условиям жизни или к способам передвижения способствовало специализации передних или задних ног. У медведок, хрущей, длительный период развития которых связан с почвой, возникли копательные передние ноги; у хищника богомола они стали хватательными; прыгательные задние ноги у саранчовых,
кузнечиков, сверчков, плавательные — у жуков плавунцов и других водных
насекомых также связаны с характером передвижения, а собирательные задние ноги пчелиных — с необходимостью создания запасов пищи и т. д.
К р ы л ь я у насекомых обычно представлены 2 парами; реже развита лишь пара передних крыльев (двукрылые, или мухи, некоторые виды поденок, самцы кокцид), иногда только пара задних крыльев (самцы веерокрылых), нередко крылья недоразвиты или отсутствуют (первичнобескрылые, вши, блохи и др.).
Жилкование крыла, т. е. форма, число и расположение жилок очень разнообразны у различных видов и служат важным признаком при определении насекомых. У наиболее примитивных групп крылатых насекомых различают следующие основные продольные жилки: костальная, или коста, субкостальная, или субкоста, радиальная, или радиус, медиальная (срединная), или медиа, кубитальная, или кубитус и анальная, или аналис.. Многие из этих жилок ветвятся.
Все многообразие крыльев, встречающихся у насекомых, класси- фицируют по трем признакам: по консистенции (однородные или разнородные), по количеству замкнутых ячеек (сетчатые или перепончатые) и по степени опу- шения крыльев чешуйками и волосками (голые или покрытые).
По консистенции передняя пара крыльев может быть плотной, кожистой, с заметным жилкованием (прямокрылые, богомоловые, таракановые) или роговой, когда жилкование с верхней поверхности обычно незаметно (жуки, или жесткокрылые). Такие крылья называют надкрыльями, или элитрами. У клопов, или полужесткокрылых, кожистую или роговую консистенцию передние крылья имеют лишь у основания, и их называют, полунадкрыльями, или полуэлитрами.
Если крылья имеют большое количество поперечных жилок и, следовательно, замкнутых ячеек, их называют сетчатыми (стрекозы, сетчатокрылые, прямокрылые), если замкнутых ячеек мало (менее 20), то крылья будут перепончатыми (равнокрылые, перепончатокрылые, двукрылые).
При сплошном опушении пластинки крыла короткими волосками (ручейники) или чешуйками (бабочки, или чешуекрылые) крылья называют покрытыми; если волосков или чешуек мало или их нет совсем, голыми.
Брюшко. Брюшко является третьим отделом тела насекомых, состоит из ряда более или менее сходных сегментов и у взрослых насекомых лишено ног. У наиболее примитивных насекомых оно состоит из 11 сегментов (протуры), но вследствие утраты или слияния отдельных члеников число видимых сегментов сокращается до 9... 10 (прямокрылые) или даже до 4...6 (перепончатокрылые, двукрылые). У многих насекомых отдельные сегменты брюшка несут придатки. В связи с тем, что половые (генитальные) придатки расположены на VIII и IX сегментах брюшка, эти сегменты называют генитальными, 1...У11
— прегенитальными, а X...XI сегменты постгенитальными. На
прегенитальных сегментах брюшка имеются придатки лишь у наиболее при-
митивных, первичнобескрылых насекомых.
К генитальным придаткам относятся яйцеклад у самки и гениталии у самца. Яйцеклад хорошо развит у самок прямокрылых (особенно длинный у кузнечиков и сверчков) и у перепончатокрылых (наездники). Так, у перуанского наездника тело имеет в длину 2 см, а яйцеклад — 15 см. У пчел и других жалящих яйцеклад превращен в жало. Гениталии самца состоят из копулятивного органа и нескольких придатков различного строения.
Из постгенитальных придатков у некоторых групп насекомых развиты церки и грифельки. У таракановых, например, церки представлены в виде пары членистых придатков, у уховерток они превратились в крупные нечленистые клещи. Из высших насекомых грифельки сохранились лишь у самцов кузнечиков и тараканов.
Кожные покровы. Имеют важное значение в жизни насекомого. Они служат опорой для мышечной системы, обеспечивают регуляцию водного режима, а также нередко дыхания и выделения, защищают тело от механических повреждений, от проникновения вредных веществ. С покровами связана разнообразная окраска тела насекомых. Важную роль играют также производные кожных покровов в виде наружных придатков (волоски, чешуйки, шипы), внутренних, или эндо-скелетных, выростов и различных кожных желёз (восковые, лаковые, пахучие, ядовитые и т. д.).
Кожные покровы состоят из 3 компонентов: кутикулы, гиподермы и очень тонкой базальной перепонки.
К у т и к у л а является наружной частью покровов и не имеет клеточного строения. В состав кутикулы входят 2 основных слоя — наружный и внутренний. Наружный слой, или эпикутикула, очень тонок, содержит воск и липоиды, обеспечивающие гидрофобность кутикулы и защиту от некоторых ядовитых веществ. Однако для ядов, растворимых в жирах (гексахлоран), эпикутикула барьером служить не может в связи с ее липоидной природой. Внутренний слой, или прокутикула, особенно ее верхний слой (экзокутикула), обычно имеет темную окраску и обладает значительной твердостью благодаря высокому содержанию хитина и белков, образующих соединения с дубильными веществами. Нижний слой прокутикулы (эндокутикула) более эластичен и обеспечивает значительную растяжимость покровов у некоторых насекомых.
Г и п о д е р м а состоит из слоя эпителиальных клеток кубической или цилиндрической формы. Клетки гиподермы выделяют вещества, образующие кутикулу, а также линочную жидкость, растворяющую нижний слой кутикулы перед каждой линькой насекомого.
Б а з а л ь н а я п е р е п о н к а подстилает клетки гиподермы и служит границей между кожными покровами и полостью тела. Перепонка не имеет клеточной структуры и обычно слаборазличима.