Учёные выявляют опасных вредителей леса и их гибридов по размерам гениталий

Сибирский шелкопряд Dendrolimus sibiricus - один из самых опасных вредителей хвойных лесов Северной Азии. Его вспышки массового размножения охватывают тысячи гектаров тайги, что наносит серьёзный экологический и экономический ущерб. Вид является карантинным в России, ряде стран Центральной Азии и Европе.

В России ареал сибирского шелкопряда пересекается с ареалом близкого вида - соснового шелкопряда Dendrolimus pini, который считается не таким опасным, как его собрат. Внешне эти виды почти неразличимы, что затрудняет мониторинг и контроль, особенно в зонах совместного обитания насекомых, где возможно появление их гибридов. Оказалось, что эти виды могут успешно скрещиваться.

Учёные Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами нашли надёжный способ отличить сибирского шелкопряда от соснового шелкопряда, а также изучить их гибриды. Надёжным инструментом отличия таксонов послужили генитальные аппараты самцов.

Сравнение строения генитальных аппаратов - это классический метод, который основан на уникальных признаках полового аппарата, позволяющих точно идентифицировать насекомых, даже если внешне они неотличимы.

Специалисты изучили строение генитальных аппаратов самцов сибирского и соснового шелкопрядов и их гибридов. Материалом для исследования послужила уникальная коллекция образцов, собранных за 130 лет на территории Европы и Азии, которая хранится в Зоологическом институте РАН и Всероссийском центре карантина растений.

Учёные измеряли ключевые структуры генитального аппарата бабочек: длину клешневидных придатков (вальвы и костального отростка), а также размеры копулятивного органа (эдеагуса) и длину корнутусов (иголочек, упакованных в эдеагусе). У сибирского шелкопряда все генитальные структуры оказались крупнее, чем у соснового, кроме корнутусов. Гибриды, полученные от скрещивания самок соснового и самцов сибирского шелкопрядов, заняли промежуточное положение.

Длина двух основных придатков, вальвы и костального отростка, оказались наиболее информативными для видовой диагностики. Эти признаки легко измеряются и надёжно отличают сибирского шелкопряда от соснового.

Исследователи предложили простой диагностический индекс: отношение длины одной структуры к длине другой: длины костального отростка к длине вальвы. Он позволяет с высокой точностью различать не только два вида, но и их гибридов.

«У подавляющего большинства чешуекрылых, или бабочек, генитальные структуры самцов несут диагностические признаки, по которым можно различить виды. Однако при работе с близкородственными видами и особенно гибридами простого визуального описания признаков недостаточно. Количественные измерения и расчёт индексов дают объективный и воспроизводимый результат. Предложенный нами индекс особенно удобен для быстрой и точной идентификации видов и разграничения родительских видов и их гибридов. Для расчёта этого индекса используются замеры длины костального отростка и вальвы - структур, которые легко измеряются и не повреждаются ни после спаривания особей, ни при подготовке генитальных препаратов в лаборатории. Использование данного индекса позволит уточнить текущий ареал сибирского шелкопряда и своевременно выявить его проникновение в регионы, где ранее этот вид отсутствовал», - поясняет аспирантка и старший лаборант Института леса имени В. Н. Сукачёва СО РАН Мария Рязанова, которая успешно выполняет диссертационное исследование по данной теме.

Разработка точных морфометрических критериев имеет прямое практическое значение для программ мониторинга, карантинных и лесозащитных служб. Это особенно актуально в связи с потенциалом сибирского шелкопряда распространиться в европейской части России, где он может иметь больше шансов на взаимодействие с сосновым шелкопрядом.

«Учитывая риски распространения сибирского шелкопряда в регионах европейской части страны, соседство с сосновым шелкопрядом и продемонстрированную в лабораторных условиях способность этих видов к скрещиванию, разработка надёжных и простых в использовании диагностических инструментов имеет важное значение для карантина, программ мониторинга и лесозащиты. Поскольку самцы соснового шелкопряда способны откликаться на синтетический половой феромон самок сибирского шелкопряда, стандартные феромонные ловушки в зонах совместного обитания могут давать неоднозначные данные. Ситуацию способна ещё больше осложнить гибридизация. Морфометрические показатели гениталий самцов и рассчитанные индексы существенно повышают точность видовой идентификации», - заключила руководитель проекта, ведущий научный сотрудник Института леса имени В. Н. Сукачёва, доктор биологических наук. Наталья Кириченко.

В исследовании также принимали участие специалисты Всероссийского научно-исследовательского института лесоводства и механизации лесного хозяйства, Зоологического института РАН, Всероссийского центра карантина растений, Федерального центра оценки безопасности и качества продукции агропромышленного комплекса, Европейско-средиземноморской организации по защите растений (Франция).