Введение
Отряд насекомых, включающий род Thrips (отряд Thysanoptera) – это крошечные (в основном не более 2 мм в длину) стройные насекомые с бахромчатыми крыльями и уникальными асимметричными ротовыми органами. Энтомологи описали около 7700 видов. Они летают слабо, и их перистые крылья не приспособлены для обычного полета; вместо этого трипсы используют необычный механизм, основанный на хлопке и отбросе крыльев, для создания подъемной силы, используя неустойчивую схему циркуляции с временными вихрями вблизи крыльев. Трипсы – функционально разнообразная группа, почти половина известных видов питаются грибами. Небольшая доля видов трипсов является серьезными вредителями важных сельскохозяйственных культур. Некоторые из них являются переносчиками более 20 вирусов, вызывающих болезни растений, особенно тосповирусов. Многие виды, обитающие на цветах, приносят пользу как опылители, а некоторые хищные трипсы питаются мелкими насекомыми или клещами. В благоприятных условиях, например, в теплицах, инвазивные виды могут экспоненциально увеличивать численность популяции и образовывать большие рои из-за отсутствия естественных врагов в сочетании с их способностью к бесполому размножению, что делает их разрушительными для урожая. Из-за своей скрытности трипсы могут скапливаться в предметах домашнего обихода, таких как мебель, постельное белье и компьютерные мониторы – в последнем случае, проникая между ЖК-экраном и его стеклянной крышкой. Их идентификация до вида по стандартным морфологическим признакам часто представляет собой сложную задачу.
the type genus
Thrips (order Thysanoptera) are minute (mostly long or less), slender insects with fringed wings and unique asymmetrical mouthparts. Entomologists have described approximately 7,700 species. They fly only weakly and their feathery wings are unsuitable for conventional flight; instead, thrips exploit an unusual mechanism, clap and fling, to create lift using an unsteady circulation pattern with transient vortices near the wings. Thrips are a functionally diverse group, with nearly half of the known species being fungivorous. A small proportion of species of thrips are serious pests of commercially important crops. Some of these serve as vectors for over 20 viruses that cause plant disease, especially the Tospoviruses. Many flower dwelling species bring benefits as pollinators, with some predatory thrips feeding on small insects or mites. In the right conditions, such as in greenhouses, invasive species can exponentially increase in population size and form large swarms because of a lack of natural predators coupled with their ability to reproduce asexually, making them destructive to crops. Due to their cryptic nature, thrips may aggregate in household objects such as furniture, bedding and computer monitors – in the latter case by forcing their way in between the LCD and its glass covering. Their identification to species by standard morphological characteristics is often challenging.
Название и этимология
Первое упоминание о трипсах датируется XVII веком, а рисунок был сделан католическим священником Филиппо Бонанни в 1691 году. Шведский энтомолог барон Чарльз Де Гир описал два вида в роду Physapus в 1744 году, а Линней в 1746 году добавил третий вид и назвал эту группу насекомых Thrips. В 1836 году ирландский энтомолог Александр Генри Халидей описал 41 вид в 11 родах и предложил название отряда – тизаноптеры. Первая монография о группе была опубликована в 1895 году Генрихом Узелем, которого Федор и др. считают основоположником изучения тизаноптер. Общее и английское название «thrips» является прямой транслитерацией древнегреческого слова θρίψ (thrips), означающего «древоточ». Как и некоторые другие названия животных (такие как овца, олень и лось) в английском языке, слово «thrips» употребляется как в единственном, так и во множественном числе, поэтому может быть много трипсов или один трипс. Другие распространенные названия трипсов включают грозовых мух, грозовых жуков, буревых мух, грозовые повреждения, буревых жуков, кукурузных блох, кукурузных мух, кукурузных вшей, веснушчатых жуков, урожайных жуков и физиопод. Более старое название группы «физоподы» отсылает к пузыревидным окончаниям на голенях ног. Название отряда Thysanoptera образовано от древнегреческих слов θύσανος (thysanos) – «бахрома» или «кисть» и πτερόν (pteron) – «крыло», что связано с бахромчатыми крыльями этих насекомых.
Морфология
Трипсы – небольшие гемиметаболические насекомые с характерным сигарообразным строением тела. Они удлиненные, с поперечно суженным телом. Их размер варьируется от длины для более крупных хищных трипсов, но большинство трипсов достигают около 1 мм в длину. Способные к полету трипсы имеют две пары крыльев, похожих на ленты, с бахромой из щетинок. В состоянии покоя крылья складываются и прилегают к телу. Их ноги обычно заканчиваются двумя тарсальными сегментами с пузыревидной структурой, известной как «аролий», расположенной на претарсе. Эта структура может выворачиваться под давлением гемолимфы, что позволяет насекомому передвигаться по вертикальным поверхностям. У них сложные глаза, состоящие из небольшого числа омматидиев и трех простых глаз (оцеллий) на голове. Левая мандибула используется для кратковременного надреза в ткани растения-хозяина; впрыскивается слюна, а затем вводятся максиллярные стилеты, образующие трубку, и полупереваренная пища откачивается из поврежденных клеток. Этот процесс оставляет клетки разрушенными или коллапсирующими, а на поверхности стеблей или листьев, где питались трипсы, остаются характерные серебристо-бронзовые повреждения. Отряд Thysanoptera разделяется на два подотряда: Terebrantia и Tubulifera, которые различаются по морфологическим, поведенческим и онтогенетическим признакам. Подотряд Tubulifera состоит из одного семейства, Phlaeothripidae; его представителей можно идентифицировать по характерному трубчатому апикальному сегменту брюшка, откладыванию яиц на поверхности листьев и трем «куколочным» стадиям. У представителей семейства Phlaeothripidae самцы часто крупнее самок, и в популяции может наблюдаться широкий диапазон размеров. Самый крупный зарегистрированный вид Phlaeothripidae достигает около 14 мм в длину. Самки восьми семейств подотряда Terebrantia обладают характерным пилообразным (см. terebra) яйцекладом на антеапикальном сегменте брюшка, откладывают яйца поодиночке в ткани растения и имеют две «куколочные» стадии. У большинства Terebrantia самцы мельче самок. Семейство Uzelothripidae включает единственный вид, который уникален наличием хлыстовидного конечного сегмента антенны. В настоящее время известно более шести тысяч видов трипсов, объединенных в 777 существующих и 60 ископаемых родов. Некоторые трипсы были опылителями гинкговых еще 110–105 миллионов лет назад, в меловом периоде. Cenomanithrips primus, Didymothrips abdominalis и Parallelothrips separatus известны по янтарю из Мьянмы ценоманского возраста.
Филогения
Трипсы обычно считаются сестринской группой к Hemiptera (насекомым из отряда полужесткокрылых). Филогенез семейств трипсов изучен недостаточно. Предварительный анализ 2013 года, охвативший 37 видов с использованием 3 генов, а также филогенетический анализ 2012 года, основанный на рибосомальной ДНК и трех белках, подтверждают монофилию двух подрядов – Tubulifera и Terebrantia. В подряде Terebrantia семейство Melanothripidae, возможно, является сестринским ко всем остальным семействам, однако другие взаимосвязи остаются неясными. В подряде Tubulifera семейство Phlaeothripidae и его подсемейство Idolothripinae монофилетичны. Два крупнейших подсемейства трипсов, Phlaeothripinae и Thripinae, парафилетичны и требуют дальнейших исследований для определения их структуры. Внутренние взаимосвязи, выявленные в ходе этих анализов, представлены на кладограмме.
Кормление
Считается, что трипсы произошли от предка, питавшегося грибами, в мезозойскую эру, и многие группы до сих пор питаются и непреднамеренно распространяют грибковые споры. Они обитают в опавшей листве или на мертвой древесине и являются важными членами экосистемы, их рацион часто дополняется пыльцой. Другие виды примитивно эусоциальны и формируют галлы на растениях, а некоторые являются хищниками, питающимися клещами и другими трипсами. Akainothrips francisi из Австралии – паразит в колониях другого вида трипсов, Dunatothrips aneurae, который строит шелковые гнезда или домики на деревьях акации. Ряд трипсов из подсемейства Phlaeothripinae, специализирующихся на акациях в качестве хозяев, производят шелк, которым склеивают филлоды, формируя домики, внутри которых живут их полусоциальные колонии. Mirothrips arbiter был обнаружен в гнездах бумажных ос в Бразилии. Трипсы поедают яйца хозяев, включая Mischocyttarus atramentarius, Mischocyttarus cassununga и Polistes versicolor. Трипсы, особенно из семейства Aeolothripidae, также являются хищниками и считаются полезными в борьбе с вредителями, такими как яблонная плодожорка. Большинство исследований сосредоточено на видах трипсов, питающихся экономически важными сельскохозяйственными культурами. Некоторые виды хищные, но большинство питаются пыльцой и хлоропластами, извлекаемыми из внешнего слоя эпидермальных и мезофильных клеток растений. Они предпочитают нежные части растений, такие как бутоны, цветы и молодые листья. Помимо растительных тканей, обычный цветочный трипс питается пыльцой и яйцами клещей. Когда личинка дополняет свой рацион таким образом, сокращается время развития и смертность, а взрослые самки, потребляющие яйца клещей, увеличивают свою плодовитость и продолжительность жизни.
Опылитель
Некоторые цветочные трипсы опыляют цветы, которыми они питаются, и некоторые авторы предполагают, что они могли быть одними из первых насекомых, установивших опыляющие взаимоотношения со своими растениями-хозяевами. Scirtothrips dorsalis переносит пыльцу коммерчески важных сортов перца чили. Дарвин обнаружил, что трипсов невозможно удержать никакой сеткой при проведении экспериментов по исключению более крупных опылителей. Thrips setipennis является единственным опылителем Wilkiea huegeliana – небольшого однополого дерева или кустарника, ежегодно цветущего в тропических лесах восточной Австралии. T. setipennis выступает в качестве обязательного опылителя для других видов растений австралийских тропических лесов, включая Myrsine howittiana и M. variabilis. Род Cycadothrips является специализированным опылителем цикасовых, чьи шишки приспособлены для опыления мелкими насекомыми. Трипсы также являются основными опылителями вересковых из семейства Ericaceae и играют значительную роль в опылении манзаниты. Электронная микроскопия показала, что трипсы переносят зерна пыльцы, прилипшие к их спинам, а их бахромчатые крылья позволяют им свободно перелетать с растения на растение. Это влияние может распространяться на широкий спектр кормовых объектов, поскольку наблюдается значительная широта предпочтений к растениям-хозяевам как внутри отряда, так и даже внутри вида, с различной степенью привязанности к конкретному хозяину. Семейство Thripidae особенно известно видами с широким кругом хозяев, и большинство трипсов-вредителей относятся именно к этому семейству. Например, Thrips tabaci повреждает посевы лука, картофеля, табака и хлопка. Некоторые виды трипсов вызывают галлы, почти всегда в ткани листьев. Они могут проявляться в виде завитков, скручиваний или сгибов, либо в виде изменений в расширении тканей, вызывающих деформацию листовой пластинки. Более сложные случаи приводят к образованию розеток, мешочков и рогов. Большинство этих видов встречаются в тропиках и субтропиках, а структура галлов является диагностическим признаком для определения вида. Кажется, что на деревьях акации в Австралии произошло разнообразие видов трипсов; некоторые из них вызывают галлы на черешках листьев, иногда сращивая два стебля вместе, в то время как другие виды обитают в каждой доступной щели коры. В Casuarina, в той же стране, некоторые виды заселяют стебли, создавая долговечные древесные галлы.
Социальное поведение
Хотя химическая коммуникация изучена недостаточно, считается, что она играет важную роль в жизни этих насекомых. Анальные выделения производятся в задней кишке и высвобождаются вдоль задних щетинок, отпугивая хищников. В Австралии наблюдались скопления самцов обычного цветочного трипса на лепестках Hibiscus rosa sinensis и Gossypium hirsutum; самки привлекались к этим скоплениям, что позволяет предположить, что самцы выделяли феромоны. У флеотрипидов, питающихся грибами, самцы соперничают за право защищать и спариваться с самками, а затем охраняют отложенные яйца. Самцы дерутся, отбрасывая соперников брюшком, и могут убивать их передними лапками с зубцами. Мелкие самцы могут незаметно спариваться, пока крупные заняты борьбой. У представителей семейств Merothripidae и Aeolothripidae самцы также полиморфны, существуют крупные и мелкие формы, и, вероятно, также конкурируют за самок, поэтому эта стратегия, возможно, является древнейшей у тизаноптер. Многие трипсы вызывают образование галлов на растениях при питании или откладывании яиц. Некоторые галлообразующие флеотрипиды, например, роды Kladothrips и Oncothrips, образуют эусоциальные группы, подобные муравьиным колониям, с репродуктивными матками и нерепродуктивными кастами солдат.
Жизненный цикл
Трипсы откладывают очень маленькие яйца длиной около 0,2 мм. Самки подряда Terebrantia прорезают щели в растительной ткани своим яйцекладом и вставляют в них по одному яйцу. Самки подряда Tubulifera откладывают яйца поодиночке или небольшими группами на внешнюю поверхность растений. Трипсы характеризуются неполным превращением, постепенно метаморфизируя во взрослую форму. Первые две стадии развития, называемые личинками или нимфами, напоминают маленьких безкрылых взрослых особей (часто путают с поденками) без половых органов; они питаются растительной тканью. У представителей подряда Terebrantia третья и четвертая стадии, а у представителей подряда Tubulifera также и пятая стадия, являются неподвижными стадиями покоя, похожими на куколки: на этих стадиях происходит перестройка органов тела и формируются зачатки крыльев и половые органы. Взрослая стадия достигается примерно через 8–15 дней, а продолжительность жизни взрослых особей составляет около 45 дней. Трипсы могут перезимовывать в виде взрослых особей или в состоянии диапаузы яиц или куколок. У Pezothrips kellyanus самки вылупляются из более крупных яиц, чем самцы, возможно, из-за большей вероятности их оплодотворения. Полово определяющий бактериальный эндосимбионт Wolbachia является фактором, влияющим на способ размножения. В Соединенных Штатах несколько обычно бисексуальных видов стали устойчивыми, представленными только самками.
Как вредители
Многие трипсы являются вредителями сельскохозяйственных культур из-за повреждений, которые они наносят, питаясь развивающимися цветами или овощами, вызывая изменение окраски, деформации и снижение товарных качеств урожая. Некоторые трипсы служат переносчиками болезней растений, таких как тосповирусы. Известно, что более 20 вирусов, заражающих растения, передаются трипсами, однако, парадоксально, менее десятка описанных видов являются векторами тосповирусов. Эти вирусные патогены считаются одними из наиболее опасных возникающих болезней растений во всем мире, при этом виды-переносчики оказывают непропорционально большое влияние на сельское хозяйство. К этим вирусам относятся вирус томатного пятнистого увядания и вирусы некротического пятнистости импатьенса. Западная цветочная трипса, Frankliniella occidentalis, распространилась по всему миру и является основным переносчиком болезней растений, вызываемых тосповирусами. Другие вирусы, которые они распространяют, включают роды Ilarvirus, (Alpha|Beta|Gamma)carmovirus, Sobemovirus и Machlomovirus. Их небольшой размер и склонность к укрытым местам затрудняют их обнаружение при фитосанитарном контроле, а их яйца, откладываемые внутри растительных тканей, хорошо защищены от обработки пестицидами. В сочетании с растущей глобализацией торговли и развитием тепличного сельского хозяйства, трипсы, неудивительно, входят в число наиболее быстрорастущих групп инвазивных видов в мире. Примерами служат F. occidentalis, Thrips simplex и Thrips palmi. Трипсы, питающиеся цветами, обычно привлекаются яркими цветами (включая белый, синий и особенно желтый), садятся на них и пытаются питаться. В некоторых случаях (например, Frankliniella tritici и Limothrips cerealium) некоторые виды могут "кусать" людей. Хотя ни один вид не питается кровью и ни одно известное заболевание животных не передается трипсами, описаны случаи кожных раздражений.
Управление
Трипсы легко вырабатывают устойчивость к инсектицидам, поэтому постоянно ведутся исследования по разработке методов их контроля. Это делает трипсов идеальными моделями для тестирования эффективности новых пестицидов и методов борьбы с ними. Из-за малых размеров и высокой скорости размножения трипсов сложно контролировать методами классической биологической защиты. Эффективные хищники должны быть достаточно мелкими и вытянутыми, чтобы проникать в щели, где трипсы прячутся во время питания, и активно поедать их яйца и личинки. Только два семейства паразитических перепончатокрылых – Eulophidae и Trichogrammatidae – паразитируют на яйцах и личинках трипсов. К другим агентам биологической защиты взрослых особей и личинок относятся антокориды рода Orius и фитозеидные клещи. Биологические инсектициды, такие как грибы Beauveria bassiana и Verticillium lecanii, способны уничтожать трипсов на всех стадиях жизненного цикла. Эффективным средством борьбы с трипсами является инсектицидное мыло. Оно доступно в продаже или может быть приготовлено из определенных видов хозяйственного мыла. Японские ученые сообщают о значительном сокращении численности личинок и взрослых особей melon thrips при освещении растений красным светом.