Восточный шершень
Виды шершней

Восточный шершень
на Кипре
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Эукариоты
Королевство:Анималия
Тип:Членистоногие
Сорт:Насекомые
Заказ:Перепончатокрылые
Семья:Веспиды
Род:Веспа
Разновидность:
В. восточная
Биномиальное имя
Vespa orientalis
Распространение Vespa orientalis [2] [3] [4]

Восточный шершень ( Vespa orientalis ) — вид социальных насекомых семейства Vespidae . Его можно встретить в Юго-Западной Азии , Северо-Восточной Африке , на острове Мадагаскар (но сообщений о его присутствии на острове не поступало в течение многих лет), на Ближнем Востоке, в Центральной Азии и в некоторых частях Южной Европы . [2] Восточные шершни также были обнаружены в нескольких изолированных местах, таких как Мексика и Чили, из-за интродукции человеком. [5] [6] Восточный шершень живет в сезонных колониях, состоящих из кастовой системы, во главе которой стоит королева. [2] Шершень строит свои гнезда под землей и общается с помощью звуковых колебаний. [7] У шершня есть желтая полоса на кутикуле (экзоскелете), которая может поглощать солнечный свет , чтобы генерировать небольшой электрический потенциал , и это может помочь обеспечить энергией для рытья. [8] Взрослый шершень питается нектаром и фруктами, а также ищет насекомых и животные белки, чтобы кормить свое потомство. [9] Поскольку шершни являются падальщиками, они также могут служить переносчиками болезней после употребления в пищу зараженных растений. [10] Шершни являются основными вредителями медоносных пчел , нападая на пчелиные колонии, чтобы получить мед и животные белки. [11] Укус восточного шершня может быть довольно болезненным для человека, а у некоторых людей аллергия на укусы. [10]

Таксономия и филогения

Восточный шершень ( V. orientalis ) принадлежит к семейству Vespidae, которое состоит из ос , шершней и шершней-осы . Он является членом рода Vespa , который представляет собой настоящих шершней. [2] V. orientalis обладает уникальной адаптацией к засушливому климату , что затрудняет оценку его филогенетической связи с другими видами рода Vespa на основе только морфологических данных. [12] Таким образом, только недавно использование молекулярной филогенетики дало доказательства того, что V. orientalis наиболее тесно связан с Vespa affinis и Vespa mocsaryana . [12] Хотя существует история признания подвидов внутри многих шершней, включая V. orientalis , последняя таксономическая ревизия рода рассматривает все подвидовые названия в роде Vespa как синонимы, фактически сводя их к не более чем неофициальным названиям региональных цветовых форм. [13]

Описание и идентификация

Взрослый шершень имеет две пары крыльев и тело длиной от 25 до 35 мм (0,98 и 1,38 дюйма). [2] Трутни и рабочие особи меньше по размеру, чем королева . V. orientalis имеет красновато-коричневый цвет и имеет отличительные толстые желтые полосы на брюшке и желтые пятна на голове между глазами. У него очень сильные челюсти , и он укусит, если его спровоцировать. [2] У самок (рабочих и королевы) есть яйцеклад , который представляет собой специализированный орган в форме трубки, который используется для откладывания яиц. Яйцеклад выступает из конца брюшка и также используется как жало. [2] Самцов (трутней) можно отличить от рабочих по количеству сегментов на их антеннах. У трутней 13 сегментов, а у рабочих — только 12. [14] Восточный шершень похож на европейского шершня ( V. crabro ), и его не следует путать с азиатским гигантским шершнем ( V. mandarinia ) из Восточной Азии . [14]

Распределение

Восточные шершни обитают в Центральной Азии , юго-западной Азии от Армении и Турции до Индии и Непала , по всему Ближнему Востоку , в Северо-Восточной Африке , в некоторых афротропических странах, таких как Эфиопия и Сомали , и в некоторых частях Южной Европы : Хорватия , Босния , Черногория , Северная Македония , Албания , Греция , Испания , Болгария , Кипр , Мальта , Сицилия и южная половина полуострова Италия . [2] [15] [16] Восточные шершни были завезены людьми в дополнительные места, включая Чили , [6] Мадагаскар , Мексику и Синьцзян , Китай , а также иногда через фрукты в Бельгию и Соединенное Королевство . [5] Восточный шершень является единственным представителем рода Vespa , который встречается в пустынном климате , например, в Северной Африке , на Ближнем Востоке и в некоторых частях юго-западной Азии. [14]

Гнезда

Восточный шершень обычно живет в гнездах, которые он роет под землей. [8] К основанию каждой ячейки сота прикреплены одна или несколько минеральных гранул поликристаллического материала. [17] Гнездо содержит несколько сот, в которых живет колония . [7] Хотя гнезда чаще всего находятся под землей, некоторые бумажные гнезда строятся в защитных полостях, таких как полые деревья, в грузовых контейнерах, припаркованных транспортных средствах и самолетах. [2] Чтобы построить бумажные гнезда, рабочие сдирают кору с веток, ветвей деревьев и кустарников, чтобы собрать волокна. [2]

Колонии

Рабочие у входа в гнездо машут крыльями, чтобы охладить гнездо в жаркий полдень.

Восточные шершни живут в сезонных колониях, которые формируются каждый год весной одной королевой , которая спаривалась прошлой осенью. [2] Осенью королева устоявшейся колонии откладывает яйца, из которых разовьются новые королевы и трутни. После спаривания трутни умирают, а недавно оплодотворенные королевы ищут укрытия, в которых можно перезимовать . [2] Недавно основанная колония растет в течение весны и лета, пока численность и активность колонии не достигают пика в конце лета и начале осени. [7] Пиковый размер колонии составляет несколько тысяч особей, и колония обычно содержит от трех до шести сот, каждая из которых содержит 600-900 отдельных ячеек. [2]

Поведение

V. orientalis — это тип общественной осы . Особи живут коллективно в колониях с одной королевой и тысячами рабочих. Общественные осы необычны своей практикой альтруизма , при которой нерепродуктивные особи работают на благо колонии. Это происходит потому, что все особи в колонии тесно связаны.

Социальная структура

В колонии кастовая система доминирует над королевой, которая является единственной репродуктивной самкой в ​​колонии. Подчиненными королеве являются рабочие (дочери) и трутни (сыновья). [2] Как и королева, трутни выполняют исключительно репродуктивные функции. Рабочие отвечают за остальную часть труда. Рабочие специализируются на выполнении различных задач. Рабочие отвечают за добычу пищи, предоставление убежища, защиту колонии и заботу о выводке колонии , который состоит из потомства королевы. [2]

Коммуникация

Восточные шершни общаются посредством звуковых вибраций. Три основных типа вибраций, используемых для общения, — это постукивания королеве, пробуждающие постукивания и сигналы голода личинок. [7] Когда рабочие постукивают, находясь лицом к королеве, отмечаются три эффекта: королева начинает искать в сотах свободные ячейки, в которые можно отложить яйца, рабочие возвращаются к выполнению своих обычных обязанностей, а сигналы голода от личинок немедленно прекращаются и не возобновляются в течение как минимум 30 минут. [7] Основная цель этих постукиваний, по-видимому, заключается в том, чтобы побудить королеву откладывать больше яиц. Пробуждающие постукивания рабочих вызывают общую интенсификацию деятельности в колонии. [7] Эффект минимален в течение дня. Однако ночью вибрации будят всю колонию, что заставляет личинок подавать сигналы голода, а рабочих отправляться на поиски пищи, чтобы накормить личинок. [7] Сигналы голода личинок не вызывают заметных изменений в активности личинок в дневное время. Однако рабочие особи уделяют больше внимания и дают больше пищи ячейкам, которые находятся поблизости от места возникновения вибраций. [7] Ночью личинки подражают сигналам голода друг друга и будят все гнездо. [7]

Родственный отбор и альтруизм

Шершни V. orientalis живут в колониях, в которых все рабочие являются дочерьми королевы, поэтому все рабочие являются сестрами. Социальные осы гаплодиплоидны , что означает, что все самцы гаплоидны и развиваются из неоплодотворенных яиц, в то время как самки диплоидны и развиваются из яиц, оплодотворенных трутнями. Королевы обычно спариваются только с одним трутнем. У каждого трутня есть только один набор хромосом для передачи своему потомству. Таким образом, сестры-работницы, которые разделяют отцовство, необычайно тесно связаны друг с другом. Каждая получила 100% генов своего отца и 50% генов своей матери, поэтому каждая в среднем на 75% связана со своими сестрами и только на 50% с королевой. Таким образом, рабочая получает выгоду, заботясь о королеве и ее колонии, чтобы наилучшим образом обеспечить выживание своих генов. Индивид, действующий в интересах других, а не только в своих собственных интересах, известен как альтруизм .

Взаимодействие с другими видами

Диета

Восточные шершни ловят других насекомых, таких как кузнечики , мухи, медоносные пчелы и веспиды , которыми они кормят выводок колонии . [2] Они также собирают другие животные белки для своего потомства, такие как кусочки свежего или испорченного мяса и рыбы. [9] Взрослые особи питаются углеводами, такими как нектар, медвяная роса и фрукты. [9]

Конфликт с пчелами

Лучшим местом для шершней, где можно найти комбинацию животных белков (пчелы или личинки) и углеводов (мед), являются пчелиные ульи. [9] Известно, что восточные шершни наносят серьезный ущерб пчелиным колониям. [9] Они являются основными вредителями, которые нападают на колонии медоносных пчел во многих странах. [11]

Жало

Антибактериальное действие яда

Яд V. orientalis был протестирован на грамположительных бактериях, Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis , и грамотрицательных бактериях, Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae . Было показано, что экстракт яда эффективен в подавлении роста грамположительных бактерий. Поэтому яд рассматривается как потенциальный терапевтический агент. [18]

Физиология

Толерантность к алкоголю

Этанол питателен, но сильно опьяняет большинство животных, которые обычно переносят только до 4% в своем рационе. Однако исследование 2024 года, проведенное доктором Софией Бушебти и соавторами, показало, что восточные шершни, которых в течение недели кормили сахаристыми растворами, содержащими до 80% этанола, не показали никаких неблагоприятных последствий для поведения или продолжительности жизни. [19] У шершней есть несколько копий гена алкогольдегидрогеназы , что помогает им быстро усваивать алкоголь. Шершни также переносят Saccharomyces cerevisiae , также известные как пивные дрожжи, которые сбраживают фрукты. Таким образом, предполагается, что восточные шершни находятся в симбиотических отношениях с дрожжами, «сохраняя» фрукты для себя, уменьшая конкуренцию за еду со стороны других. [20]

Сбор солнечной энергии

В отличие от большинства ос, которые наиболее активны ранним утром, V. orientalis уникальна тем, что проявляет пик активности в середине дня. [8] Восточные шершни роют свои гнезда под землей, подбирая почву своими челюстями , пролетая небольшое расстояние, сбрасывая почву и возвращаясь в гнездо, чтобы продолжить рытье. [8] Рытье шершня коррелирует с инсоляцией (солнечной энергией). Чем больше инсоляция, тем активнее шершень. [8] Такое дневное рытье V. orientalis может быть возможным из-за способности его кутикулы собирать солнечную энергию . [8]

Кутикула

Кутикула восточного шершня содержит желтый пигмент , который защищает кутикулу от вредного ультрафиолетового излучения солнца. [8] Коричневые сегменты тела шершня содержат меланин , который выполняет аналогичную функцию. Коричневая кутикула состоит примерно из 30 слоев, толщина которых увеличивается от внутренней части к внешней. [ 8] Коричневый пигмент меланин находится в этих слоях. Желтая кутикула состоит из 15 слоев, которые содержат желтый пигмент. Желтая полоса содержит ксантоптерин в бочкообразных гранулах . [8] Как коричневая, так и желтая кутикула поглощают 99 процентов видимого света, падающего на них. Поверхностная структура коричневых кутикул действует как дифракционная решетка , улавливая больше света внутри слоев кутикулы. [21]

Электрический потенциал

Было показано, что активность фермента в слое желтых гранул ксантоптерина выше у шершней, содержащихся в темных условиях, и ниже у тех, которые подвергались воздействию ультрафиолетового (УФ) света. [8] Измерение электрического напряжения между гипокутикулой и экзокутикулой желтой полосы показывает отрицательный электрический потенциал на гипокутикулы по отношению к положительному экзокутикулу. [8] Если желтая полоса подвергается воздействию света, разность потенциалов между светлыми и темными условиями увеличивается. В темных условиях электрический потенциал полосы уменьшается. [8] Птерины играют роль в фоторецепции и фототрансдукции ближнего УФ-света в синий свет, а птерины могут играть роль в фотосинтезе . [8] Некоторые из тех же исследователей предполагают, что это энергия для теплового органа [22] (см. #Терморегуляторный орган ниже).

Кроме того, шелк продемонстрировал схожие электрические свойства при воздействии света. [23]

Орган терморегуляции

В грудной клетке V. orientalis имеется терморегуляторный орган . [22] Он поддерживает температуру на 6 °C (11 °F) выше, чем в остальной части тела, и на 9 °C (16 °F) выше окружающей среды. [ 22] (В частности, он расположен в дорсальной части грудной клетки , внутрь от мезоскутальной пластины переднегруди . [22] Этот орган находится около срединного нотального шва . [22] Он имеет диаметр 1 миллиметр ( 3 ⁄ 64  дюйма) и форму бабочки. [22] Самая верхняя, задняя сторона примыкает к основанию передних крыльев .) [22] Авторы предполагают, что это тепловыделение обеспечивается электрическим потенциалом (выше), который некоторые из тех же авторов ранее обнаружили и исследовали. [22]

Исследования и эксперименты

Эксперимент в условиях невесомости

Лицо восточного шершня, фотография сделана в Национальном парке Масада , Израиль

Исследование шершней Израильского космического агентства [24] ( ISAIAH ) было проектом Тель-Авивского университета, начатым в 1984 году для изучения влияния почти нулевой гравитации на восточных шершней, их развития и инстинктов строительства гнезд. Эксперименты финансировались Израильским космическим агентством с целью обнаружения способов предотвращения головных болей, тошноты и рвоты у астронавтов во время миссий. Образец из 230 восточных шершней, бортовое оборудование и измерительные приборы были упакованы на космический челнок Endeavour , миссия STS-47 , в 1992 году, в то время как контрольная группа оставалась на Земле для сравнения. [24]

Во время запуска 202 шершня погибли в результате неисправности в системе водоснабжения, которая вызвала аномальное повышение влажности . Выжившие шершни потеряли чувство направления и, в отличие от шершней из контрольной группы, не смогли взбираться на стены или оставаться в скоплениях. Вместо этого они оставались неподвижными и отделенными друг от друга. Примерно через 3–4 дня после возвращения на землю шершни снова начали взбираться на стены и строить гнездо. Выжившие шершни жили в среднем 23 дня по сравнению со средней выживаемостью 43 дня для шершней из контрольной группы. [25]

Ссылки

  1. ^ Международный союз охраны природы и природных ресурсов (2014). "Красный список МСОП видов, находящихся под угрозой исчезновения [версия 2014.2]". Архивировано из оригинала 27 июня 2014 года . Получено 25 сентября 2014 года .
  2. ^ abcdefghijklmnop Программа энтомологических наук USAPHC. "Восточные шершни" (PDF) . Командование общественного здравоохранения армии США. Архивировано из оригинала (PDF) 24 августа 2014 г. Получено 24 сентября 2014 г.
  3. ^ "Восточный шершень". Дитер Космайер. 13 июня 2014 года . Проверено 23 сентября 2014 г.
  4. ^ Арчер М. Э. (1998). «Таксономия, распространение и биология гнездования Vespa orientalis L. (Hym., Vespidae)». Entomologist's Monthly Magazine . 138 : 45–51 .
  5. ^ ab Dvorak, Libor (июнь 2006 г.). "Восточный шершень Vespa orientalis Linnaeus, 1771 найден в Мексике" (PDF) . Энтомологические проблемы . 36 : 80. Архивировано из оригинала (PDF) 29 октября 2013 г. . Получено 24 сентября 2014 г. .
  6. ^ аб Риос, Мауро; Баррера, Роберто; Контрерас, Хосе (2020) Первоначальный отчет о роде Vespa Linnaeus (Hymenoptera: Vespidae: Vespinae) в Чили. Ревиста Чилена де Энтомология 46:237-242. 10.35249/рче.46.2.20.14.
  7. ^ abcdefghi Ishay J, Motro A, GITTER S, Brown N (1974). "Ритмы в акустической коммуникации восточного шершня, vespa orientalis" (PDF) . Animal Behaviour . 22 (3): 741– 744. CiteSeerX 10.1.1.407.6956 . doi :10.1016/s0003-3472(74)80026-6 . Получено 25 сентября 2014 г. . 
  8. ^ abcdefghijklm Плоткин, Ход, Забан; и др. (2010). «Сбор солнечной энергии в эпикутикуле восточного шершня (Vespa orientalis)». Naturwissenschaften . 97 (12): 1067– 1076. Bibcode :2010NW.....97.1067P. doi :10.1007/s00114-010-0728-1. PMID  21052618. S2CID  14022197.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ abcde Bacandritsos N, Papanastasiou I, Saitanis C, Roinioti E (2006). "Три нетоксичные ловушки для насекомых, полезные при отлове ос — врагов медоносных пчел" (PDF) . Бюллетень инсектологии . 59 (2): 135–145 . ISSN  1721-8861.
  10. ^ ab Abdel-Ghany GM, Zalat SM, Abo-Ghalia AH, Semida FM (январь 2009 г.). "ИЗМЕНЕНИЕ ЯДА И БЕЛКОВ ГРУДНЫХ МЫШЦ ПОПУЛЯЦИЙ VESPA ORIENTALIS В СВЯЗИ С ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ В ЮЖНЫХ ПРОТЕКТОРАТАХ СИНАЙСКОГО ПОЛУОСТРОВА, ЕГИПЕТ" (PDF) . Egyptian Journal of Natural Toxins . 6 (1): 16– 32. Архивировано из оригинала (PDF) 13 ноября 2014 г. . Получено 25 сентября 2014 г. .
  11. ^ ab Glaiim MK (2009). «ОХОТНИЧЬЕ ПОВЕДЕНИЕ ВОСТОЧНОГО ШЕРШНЯ, Vespa orientalis L., И ЗАЩИТНОЕ ПОВЕДЕНИЕ МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ, Apis mellifera L., В ИРАКЕ». Bull. Iraq Nat. Hist. Mus . 10 (4): 17–30 .
  12. ^ ab Perrard A, Pickett KM, Villemant C, Kojima J, Carpenter J (24 апреля 2013 г.). «Филогения шершней: подход на основе всех доказательств (Hymenoptera, Vespidae, Vespinae, Vespa )». Журнал исследований перепончатокрылых . 32 : 1– 15. doi : 10.3897/jhr.32.4685 .
  13. ^ AH Smith-Pardo, JM Carpenter, L. Kimsey (2020) Разнообразие шершней рода Vespa (Hymenoptera: Vespidae; Vespinae), их значение и перехваты в Соединенных Штатах. Систематика и разнообразие насекомых 4(3) https://doi.org/10.1093/isd/ixaa006
  14. ^ abc Глобальный информационный фонд по биоразнообразию (1 июня 2013 г.). "Vespa orientalis Linnaeus, 1771" . Получено 25 сентября 2014 г.
  15. ^ Четкович А. «Обзор европейского распространения восточного шершня (Hymenoptera, Vespidae: Vespa orientalis )». Экология . 37 : 1–22 .
  16. ^ Даглио А.О таксономии и распространении подсемейства Vespinae. Lambert Academic Publishing, Бо-Бейсин, том +49 стр.
  17. ^ Ishay, JS; Joseph, Z.; Galushko, D.; Ermakov, N.; Bergman, DJ; Barkay, Z.; Stokroos, I.; Van Der Want, J. (2005). «Перовскиты в основании крыши гребня шершней: их возможная функция». Microscopy Research and Technique . 66 (5): 259– 269. doi :10.1002/jemt.20168. PMID  15940685. S2CID  6818662.
  18. ^ Jalaei, Jafar; Mehdi Fazeli; Hamid Rajaian; Seyed Shahram Shekarforoush (2014). "Исследование предпочтений в спаривании для соседей по гнезду у бумажной осы Polistes fuscatus (Hymenoptera: Vespidae)" (PDF) . Журнал ядовитых животных и токсинов, включая тропические заболевания . 20 (22) . Получено 29 сентября 2014 г. .
  19. ^ «Шершни могут удерживать алкоголь, как никакое другое животное на Земле». New Scientist .
  20. ^ Бушебти, София; Гершон, Яэль; Гордин, Александр; Хучон, Доротея; Левин, Эран (29.10.2024). «Толерантность и эффективная метаболизация чрезвычайно высоких концентраций этанола общественной осой». Труды Национальной академии наук . 121 (44): e2410874121. doi :10.1073/pnas.2410874121. ISSN  0027-8424. PMC  11536130. PMID  39432778.
  21. ^ Zoologger: Электрический шершень на солнечной энергии
  22. ^ abcdefgh Плоткин, Мариан; Ермаков, Наталья Ю.; Волынчик, Станислав; Баркай, Захава; Бергман, Дэвид Дж.; Ишай, Джейкоб С. (2005). "Центр терморегуляции у шершней: ИК-фотография". Исследования и техника микроскопии . 68 (6). Wiley Publishing : 321– 328. doi :10.1002/jemt.20257. ISSN  1059-910X. PMID  16358280. S2CID  6710421.
  23. ^ Ishay, JS; Litinetsky, L.; Linsky, D.; Lusternik, V.; Voronel, A. (2002). "Шелк шершня: термофизические свойства". Journal of Thermal Biology . 27 (1): 7. Bibcode : 2002JTBio..27....7I. doi : 10.1016/S0306-4565(01)00010-9.
  24. ^ ab "STS-47". NASA . Получено 20 ноября 2013 г.
  25. ^ "Эксперимент с Хорнетом". IAMI. Архивировано из оригинала 28 октября 2013 года . Получено 20 ноября 2013 года .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Vespa orientalis.
  • Восточный шершень изображения
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Восточный_шершень&oldid=1262036785"