Введение
Вид скарабея Melolontha hippocastani, северный майский жук, является видом жука-скарабея, обитающим в Евразии, с ареалом распространения от Западной Европы до Тихоокеанского побережья Китая. Это один из нескольких видов рода Melolontha, известных как майские жуки, наряду с обыкновенным майским жуком (Melolontha melolontha) и Melolontha pectoralis, но обычно встречается в более северных широтах или на больших высотах в горных лесах южнее. В ходе исследований был проанализирован ряд соединений, чтобы определить, какое из них служит половым феромоном у M. hippocastani и механизм его действия. Одно исследование показало, что поведение поиска партнера у M. hippocastani определяется самцами, находящими самок по обонятельным сигналам, таким как летучие вещества зеленых листьев и 1,4-бензохинон, а также половому диморфизму вида. И самцы, и самки содержат 1,4-бензохинон; однако исследования показали, что экстракты самок провоцировали больше посадок, чем экстракты самцов. Эта находка привела к дальнейшему анализу количества 1,4-бензохинона у каждого пола, который оказался выше у самок, что указывает на его роль в привлечении самцов. Предполагается, что это соединение, известное своей защитной функцией у членистоногих, эволюционировало в половой феромон у M. hippocastani. Таким образом, исследования указывают на двойную функцию бензохинонов – как аттрактантов для партнеров, так и защитных соединений. Дальнейшие исследования изучают роль других соединений для разработки полухимических методов контроля популяций M. hippocastani.
Melolontha hippocastani, the northern cockchafer, is a species of scarab beetle native to Eurasia, with its range spanning from Western Europe to the Pacific coast of China. It is one of several species in the genus Melolontha known as cockchafers, alongside the common cockchafer (Melolontha melolontha) and Melolontha pectoralis, but generally at more northern latitudes, or at higher altitudes in upland woods further south. A variety of compounds have been analysed in research to identify which compound serves as a sex pheromone in M. hippocastani, and the mechanism by which it takes action. One research study determined that mate finding behaviour in M. hippocastani is driven by males locating females using olfactory cues such as green leaf volatiles and 1,4 benzoquinone, along with the species' sexual dimorphism. Both males and females contain 1,4 benzoquinone; however studies showed that female extracts provoked a higher number of landings than male extracts. This finding led to further analysis on the quantities of 1,4 benzoquinone in each sex, which were found to be higher in females, suggesting its role in attracting males. This compound, known for its defense function in arthropods, is hypothesised to have evolved into a sex pheromone in M. hippocastani. Thus, research suggests a dual function of benzoquinones as both mate attractants and defense compounds. Further research is exploring other compounds' roles to develop semiochemical based methods for controlling M. hippocastani populations.
Роль (Z) -3-гексен-1-ола
Дополнительные исследования изучали, являются ли летучие вещества из свежеповрежденных листьев более привлекательными для самцов, чем летучие вещества из старых поврежденных листьев. Анализ летучих веществ из свежеповрежденных листьев выявил типичные листовые альдегиды, в то время как старые поврежденные листья преимущественно выделяли (Z)-3-гексен-1-ол и (Z)-3-гексенилацетат. Таким образом, комбинация летучих веществ растений и половых феромонов позволяет самцам находить самок, питающихся на деревьях, облегчая брачное поведение.
Физиология
Техника поиска партнера, которую эти жуки используют, выделяя половые феромоны, основана на специфических физиологических особенностях. У жуков-златок (Melolonthinae) железы, выделяющие половые феромоны, выворачиваются из кончика брюшка.
Жизненный цикл
Когда взрослая самка *M. hippocastani* откладывает яйца в почву, личинки в течение 36 месяцев живут под землей, питаясь корнями растений.
Микробиом
Питание и пищеварение у *M. hippocastani* облегчаются микробными симбионтами, обитающими в их кишечнике. Кишечник личинок *M. hippocastani* состоит из двух крупных отделов: трубчатого среднего кишечника и расширенного заднего кишечника. Средний кишечник выделяет гидролитические ферменты в щелочную и окислительную среду, что представляет угрозу для развития бактериальных видов. Задний кишечник – это расширенный орган, специализирующийся на анаэробном брожении. В обоих отделах присутствуют разнообразные бактериальные сообщества, отвечающие за изменение pH кишечника, детоксикацию аллелохимических веществ растений и поддержание структуры микробного сообщества. В частности, эти микробы играют ключевую роль в разложении древесных компонентов пищи, таких как лигноцеллюлозы и ксиланы. При сравнении микробиотов личинок и взрослых особей *M. hippocastani*, микробиоты личинок характеризовались более жесткими условиями, но при этом содержали более богатый и разнообразный бактериальный состав по сравнению с кишечником взрослых особей. Общая группа бактериальных филотипов была обнаружена как у личинок, так и у взрослых, что указывает на определенную степень стабильности, несмотря на различия в пищевых привычках. Наблюдалось незначительное перекрытие между бактериальными видами из пищи или загрязнения почвы и бактериальными видами, присутствующими в кишечнике, что свидетельствует о минимальном изменении бактериального разнообразия при попадании внутрь. Некоторые изоляты, выделенные из личинок, проявляли ферментативные свойства, связанные с пищеварением. Эта симбиотическая связь подчеркивает важность микробов в процессах пищеварения у различных организмов.
Взаимодействие с людьми
Паразитический образ жизни этих жуков наносит ущерб широкому спектру древесной листвы, что потребовало проведения обширных исследований для разработки стратегий изучения *M. hippocastani* с целью смягчения их негативного воздействия и защиты лесов, где эти жуки обитают. Например, в отдельных регионах южной Германии, в частности в землях Гессен, Рейнланд-Пфальц и Баден-Вюртемберг, массовое размножение *M. hippocastani* наблюдается каждые 30–40 лет, что приводит к повреждениям, вызванным питанием взрослых особей листвой в период с апреля по май. Однако этот ущерб может компенсироваться вторичным приростом в июне. В отличие от этого, личинки, развивающиеся в течение 3–4 лет в лесной почве, наносят серьезный и долгосрочный ущерб молодым деревьям, повреждая корни. В северо-восточной Франции, особенно в горах Вогезы, популяции *M. hippocastani* достигли эпидемического уровня с 2007 года, и зафиксирована высокая плотность личинок, что создает высокий риск гибели лесных насаждений. Таким образом, эти жуки могут нанести значительные экономические и экологические потери в дубовых лесах. Продолжаются масштабные исследования по управлению этими вредителями. В частности, исследования показали, что леса с густым подлеском оказывают негативное влияние на плотность кладок яиц и количество яиц в почве, в то время как леса с разреженной кроной и большей долей площади базиса дуба оказывают положительное влияние. Некоторые теории, объясняющие разрушительное воздействие густого подлеска на способность *M. hippocastani* откладывать яйца в почву, включают: подлесок, выступающий в качестве непроницаемого барьера, неточность полета жука и использование обоняния для ориентации в пространстве – механизмы, посредством которых подлесок может влиять на поведение при откладке яиц. Эти методы могут помочь понять закономерности откладки яиц и снизить ущерб, наносимый лесу.