Жуки рода Pimelia: адаптация к пустыне и особенности жизненного цикла.

Введение

Род жуков Pimelia — род чернотелок из подсемейства Pimeliinae.

Размножение

Пимелия – одноволтинный вид, с одним поколением в год. Виды, обитающие в Северной Африке, выходят на поверхность в январе для начала спаривания, синхронно с периодом цветения. Обычно пимелии питаются детритом, но в период размножения могут проявлять каннибализм по отношению к другим взрослым особям, личинкам и яйцам. Такое поведение может быть обусловлено потребностью в дополнительных питательных веществах или просто стремлением устранить конкурентов. Спаривание происходит на осыпи песчаной дюны. После спаривания самка выкапывает неглубокую ямку и откладывает одно яйцо, внешне напоминающее зернышко белого риса. При повышении температуры выше 50 °C взрослая популяция погибает. Незрелые стадии остаются под поверхностью до наступления зрелости. Взрослые особи появляются из-под земли зимой.

Приспособления к пустыне

Многие виды пимелии хорошо заметны при пересечении песчаных дюн. Передвижение по этой сложной местности облегчается многочисленными щетинками на голенях, позволяющими быстро кувыркаться. Адаптация к засушливому климату и пустынной среде позволяет пимелии выживать и размножаться в дюнах, однако относительная важность абиотических и биотических факторов в этом отношении остаётся неясной. Факторами окружающей среды, влияющими на эти адаптации, являются экстремальные температуры и влажность, избыточное солнечное излучение, низкое и нерегулярное количество осадков, длительные периоды засухи, сильные ветры, неустойчивые песчаные субстраты и редкая, специализированная растительность. Ряд морфологических адаптаций позволяют пимелии выживать в пустыне, включая липидные слои эпикутикулы, сросшиеся склериты, субелитральную полость и текстуру поверхности тела. Значительная часть успеха тенебрионидных жуков в пустынных местообитаниях обусловлена развитием непроницаемых кутикул. Сросшиеся склериты пустынных тенебрионидов минимизируют потерю воды, но приводят к неспособности к полёту. Основным барьером для выхода воды через покров насекомого является липидный слой эпикутикулы. У многих наземных членистоногих температура влияет на проницаемость кутикулы. Внезапное увеличение скорости транспирации происходит при так называемой температуре перехода, что может совпадать с физическими изменениями, возможно, дезориентацией молекул липидов в эпикутикуле. У тенебрионидных жуков дыхальца открываются в влажную субелитральную полость, а не непосредственно в атмосферу, тем самым снижая потерю воды. Удержание воды неповрежденными надкрыльями выше при относительной влажности 0%, чем при 97%. Размер полости не имеет значения. Транспирация увеличивается при удалении надкрылий, что подчеркивает важность эпикутикулы и субелитральной полости. У пимелии на поверхности надкрылий имеются бугорки, которые рассеивают и отражают падающую энергию. Зарывание в песок, вероятно, является наиболее важным поведенческим изменением для терморегуляции у пимелии, поскольку оно обеспечивает доступ к широкому диапазону температур окружающей среды. Пимелии ведут дневной образ жизни, выходя на поверхность рано утром и поздно вечером, но оставаясь под песком в самые жаркие часы дня.

Many Pimelia species are conspicuous as they cross sand dunes. Locomotion in this difficult terrain is facilitated by numerous tarsal setae that allow for rapid tumbling behavior. Adaptations to arid climates and desert environments allow Pimelia to survive and reproduce in the dunes, but the relative importance of abiotic and biotic factors in this respect is not clear. Environmental factors influencing these adaptations are extremes of temperature and humidity, excessive radiant energy, low and irregular rainfall, long periods of drought, strong winds, unstable sand substrates, and sparse, specialized vegetation. Several morphological adaptations allow Pimelia to survive in the desert, including the lipid layers of the epicuticle, fused sclerites, the subelytral cavity, and the texture of the body surface. Much of the success of tenebrionid beetles in desert habitats is due to the development of impermeable cuticles. The fused sclerites of desert tenebrionids minimize water loss, but they result in flightlessness. The main barrier to the outward flow of water through insect integument is the lipid layer of the epicuticle. In many terrestrial arthropods, the temperature affects the permeability of the cuticle. There is a sudden increase in the rate of transpiration at what is known as the transition temperature. This may coincide with a physical change, perhaps the disorientation of the lipid molecules in the epicuticle. In tenebrionid beetles, the spiracles open into a humid subelytral cavity rather than directly to the atmosphere, thus reducing water loss. Water retention by intact elytral covers is greater at 0% relative humidity than at 97%. The size of the cavity is not important. Transpiration increases if the elytra are removed, emphasizing the importance of the epicuticle and subelytral cavity. Pimelia have tubercles on the surface of their elytra which scatter and reflect incident energy. Burrowing is probably the most important behavior modification for heat regulation in Pimelia, because it permits access to a broad range of ambient temperatures. Pimelia are diurnal, emerging in early morning and late evening but remaining under the sand during the hot hours of the day.