Клещ, убивающий пчел

• 1067
• 0,4
• 0
• 2

Добавить в избранное
Обзор

Медоносная пчела, страдающая от клеща-паразита Varroa destructor и вируса деформации крыла

Автор

Редакторы

• «Био/мол/текст»-2020/2021
• Биология
• Экология

Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Пчелы делают сладкий мед. Но жизнь этих пчел далеко не всегда «сладкая». Последние десятилетия их численность резко снижается. Большую опасность для них представляет клещ-паразит, переносчик вирусов Varroa destructor. Зачем защищать пчел, кто такой Varroa destructor, какой вред он приносит и как с ним бороться — обо всем этом и пойдет речь сегодня.

Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Партнеры номинации — медико-биологическая школа «Вита» и «Новая школа».

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Зачем защищать пчел?

Медоносные пчелы (Apis mellifera) имеют большое значение для человечества и окружающей среды. Уже много лет пчел разводят для получения меда, воска, прополиса, пчелиного яда и других продуктов пчеловодства. A. mellifera — один из самых важных опылителей во всех изученных природных экосистемах, благодаря широкому распространению и универсальному поведению, связанному с поиском и добыванием пищи [1]. Пчелы опыляют растения, частями которых (например, орехами, ягодами, семенами, фруктами) питаются многие животные [2]. Опыление пчелами приводит к увеличению количества и качества семян и плодов, а также может служить для защиты сельскохозяйственных культур от вредителей [3]. Доказано, что опыляемая пчелами клубника дает больше коммерчески ценных плодов с более длительным сроком хранения по сравнению с самоопыляемой клубникой и клубникой, опыляемой ветром [4]. Перекрестное опыление, осуществляемое с помощью пчел, способствует генетической изменчивости, приспособляемости к меняющимся условиям среды и биоразнообразию. Эти насекомые — модельные организмы в научных исследованиях в области биологии развития, социобиологии, памяти, обучения и даже в исследованиях кишечной микробиоты [5].

К сожалению, жизнь пчел не так сладка, как производимый ими мед. По всему миру наблюдается явление, которое называется синдромом разрушения пчелиных семей (colony collapse disorder). Существует множество факторов, отрицательно влияющих на численность A. mellifera. Среди них наибольшее влияние имеют фрагментация и разрушение мест обитания, применение пестицидов, патогенные организмы и паразиты.

Фрагментация и разрушение мест обитания — одни из главных факторов, способствующих снижению численность пчел. Развитие сельского хозяйства, строительство дорог, городов приводят к сокращению цветочных лугов и мест гнездования диких пчел. Фрагментация среды обитания может изолировать виды, препятствуя потоку генов между популяциями и уменьшая генетическое разнообразие. В результате повышается уязвимость видов к болезням и паразитам [6].

Применение в сельском хозяйстве инсектицидов — пестицидов, используемых для борьбы с насекомыми-вредителями, — может представлять большую опасность также и для пчел. Прямой контакт пчелы с инсектицидами приводит к тому, что пчела умирает и не возвращается в улей. В этом случае пчела не заражает остальных членов пчелиной семьи и колония выживает. Но в другом случае пчела может принести инсектицид вместе с пыльцой или нектаром в улей, и тогда вся колония может погибнуть [7]. Очень токсичен для пчел класс инсектицидов, называемый неоникотиноидами.

Кроме того, пчелы страдают от широкого круга патогенных организмов (вирусы, грибы, бактерии и др.) и паразитов. Один из самых известных паразитов медоносной пчелы — это клещ Varroa destructor [8]. Именно ему и посвящена эта статья.

Varroa destructor и всё, что с ним связано

Прежде чем понять, какой вред приносят клещи этого вида и какие существуют способы борьбы с ним, важно разобраться, кто они такие, как они выглядят и что собой представляет их жизненный цикл.

Varroa destructor — вид клещей, паразитирующих на медоносных пчелах и вызывающих заболевание варроатоз. Клещи Varroa атакуют пчел на всех жизненных стадиях (Рис. 1). Родиной V. destructor считается Азия. Ареал паразита расширился до Европы в 1970-х годах, в США был обнаружение в 1980-х. Его первоначальный хозяин — китайская восковая пчела Apis cerana [9].

Рисунок 1а. Клещ Varroa destructor паразитирует на взрослой медоносной пчеле

Рисунок 1б. Клещ Varroa destructor паразитирует на куколке

Рисунок 1в. Клещ Varroa destructor паразитирует на личинке медоносной пчелы

Морфология

У клещей этого вида присутствует половой диморфизм. Взрослые самцы (рис. 2а), играющие лишь репродуктивную роль, по размеру меньше самок. Их тело имеет форму груши и желтоватый окрас, ноги чуть темнее. Мужские хелицеры модицированы для переноса сперматозоидов и не приспособлены к захвату пищи [10]. А зрелые самки (рис. 2б) красновато-коричневого цвета. Их овальное тело сплющено и слегка изогнуто [11].

Рисунок 2а. Самец клеща Varroa destructor

Рисунок 2б. Самка клеща Varroa destructor

Жизненный цикл. Питание. Дыхание. Размножение

Паразит V. destructor тесно связан с организмом-хозяином и не ведет свободного образа жизни. Взрослая самка проводит зиму на теле хозяина, питаясь жировым телом пчелы, хотя ранее считалось, что эти клещи потребляют гемолимфу (рис. 3а, взрослая пчела) [12]. Дыхание клеща происходит с помощью специального органа — перитремы [13]. Весной для размножения самка клеща входит в ячейку, где находится пчелиный расплод, и остается в пище для расплода (рис. 3а, цифра 1) до того момента пока ячейка не будет закрыта (рис. 3а, цифра 2). Вероятно, таким образом она избегает обнаружения и удаления из ячейки рабочими пчелами [13]. Затем она начинает питаться незрелой пчелой и откладывать яйца (рис. 3а, цифры 3–8). В норме самка откладывает до пяти яиц в расплоде рабочих пчел и до шести яиц в расплоде трутней. Из одного неоплодотворенного яйца вылупляется самец, а из остальных оплодотворенных — самки [13]. Молодые клещи растут. Их стадии взросления: яйцо → протонимфа → дейтонимфа → взрослая особь (рис. 3б) [14]. Мать проявляет «родительскую заботу», создавая отверстия в кутикуле куколки пчелы, чтобы нимфы могли питаться. Еще не развитые мягкие хелицеры женских нимф не могут пробуравливать отверстия в кутикуле, а мужские хелицеры, как уже было отмечено выше, предназначены лишь для переноса сперматозоидов. Брачное поведение инициируется женскими половыми гормонами. Так молодая самка становится более привлекательной, чем старшие самки и нимфы [13]. Взрослые брат и сестры спариваются в ячейке. Зрелые клещи-самки покидают ячейку вместе со сформировавшейся пчелой и либо паразитируют на ней и потом атакуют новый расплод, либо нападают на личинки в еще не запечатанных ячейках. Незрелые самки и самцы умирают, так как не способны выжить вне ячейки (рис. 3а, цифра 9) [11].

Рисунок 3а. Жизненный цикл клеща-паразита Varroa destructor

Рисунок 3б. Жизненный цикл клеща-паразита Varroa destructor состоит из двух фаз: форетической (паразитирование на взрослой пчеле, вне ячейки) и репродуктивной (паразитирование на расплоде, в ячейке). Из отложенных взрослой самкой яиц вылупляются самки и самец. Они взрослеют, проходя через стадии протонимфы и дейтонимфы, и спариваются в ячейке. Зрелые самки выходят из ячейки вместе с молодой пчелой, а самец и несформировавшиеся самки, неспособные жить вне ячейки, умирают.

Вред, который приносит V. destructor отдельно взятой пчеле и колонии в целом

Какой вред приносит V. destructor отдельной пчеле? Во-первых, масса тела молодой пчелы, подвергшейся влиянию паразита, ниже, чем масса тела здоровой. Потеря массы тела молоди зависит от того, сколько материнских клещей попало в ячейку и атаковало расплод и сколько раз произошло спаривание между потомством клеща-матери. Единичное заражение приводит к потере массы тела, в среднем, на 7%. Во-вторых, у зараженных пчел отмечается снижение продолжительности жизни и способности к нормальной навигации (из-за чего они могут подолгу не возвращаться в колонию или не возвращаться вообще) [13]. В-третьих, клещ ослабляет иммунную систему пчелы [15], что снижает сопротивляемость насекомого вирусам и другим патогенным организмам. Также под влиянием вирусов, переносчиками которых являются клещи варроа, из ячеек выходят особи с деформированными крыльями и лишенные способности к полету [10].

V. destructor может привести к снижению репродуктивной способности колонии. Трутни, атакованные клещами в период их развития, имеют значительно меньшие шансы к спариванию с пчелиной маткой. В инфицированных колониях роения (деления одной колонии на части) происходят реже [13]. Если уровень заражения клещами Varroa в колонии высокий, то пчелиная семья может полностью погибнуть за полгода — два года [15]. Необработанные от клещей колонии, в которых частота заражения взрослых пчел летом больше 30%, не имеют шансов выжить следующей зимой [13].

V. destructor и вирусы

V. destructor — переносчик разнообразных вирусов, атакующих медоносных пчел. Вирусов много, но мы коротко рассмотрим лишь некоторые. Вирус Кашмира (Kashmir bee virus) обычно не вызывает четко определенных симптомов заболевания, но является смертельным для пчелиных колоний. Вирус острого паралича (Acute bee paralysis virus) вызывает заболевание, симптомы которого — быстро прогрессирующий паралич, дрожь, неспособность летать, постепенное потемнение и выпадение волосков. В итоге инфекция приводит к быстрой смерти взрослых особей. Вирус Какуго (Kakugo virus) поражает мозг медоносных пчел и вызывает их агрессивное поведение. Зараженные вирусом мешотчатого расплода (Sacbrood virus) личинки теряют способность окукливаться, в их оболочках накапливается богатая частицами этого вируса жидкость и образуется «мешок»; в конечном счете личинки погибают [13], [16].

Самым известным и распространенным вирусом пчел считается вирус деформации крыла (Deformed wing virus) [13], [16]. Как можно понять из названия, вирус деформации крыла вызывает заболевание, явные симптомы которого — это изувеченные крылья пчел (рис. 4). Но есть и другие клинические признаки этой вирусной инфекции. Например, смерть куколки, раздутые, обесцвеченные и укороченные животы у молодых пчел. Зараженные вирусом деформации крыла пчелы нежизнеспособны и быстро погибают [17]. Вышеперечисленные признаки возникают только в присутствии переносчика — клеща V. destructor. Если же его нет, распространение вируса деформации крыла остается на низком уровне, а гибель пчелиной колонии в этом в случае случается очень редко [18].

Рисунок 4а. Здоровая медоносная пчела

Рисунок 4б. Медоносная пчела с деформированными крыльями

Как происходит размножение лесных клещей

Иксодовые клещи (семейство Ixodidae) – небольшая группа Паукообразных. Это семейство является одним из самых изученных, поскольку в его состав входят наиболее крупные клещи–паразиты человека и домашних животных. Семейство по всему миру насчитывает более 600 видов, причем в современной России отмечено около 60.

Все иксодовые клещи – временные паразиты. Временными их называют потому, что они находятся на теле хозяина не в течение всей жизни, а лишь во время питания (питание кровью критически важно для процесса размножения этих клещей, поскольку дополнительное питание для них не характерно).

Повышенный интерес к указанному семейству вызван в первую очередь тем, что его представители переносят опасные заболевания, такие как энцефалит, сыпной тиф, туляремия. С точки зрения эпидемиологии, наибольший интерес представляют таежный клещ (лат. Ixodes persulcatus) и собачий клещ (лат. Ixodes ricinus), которые широко распространены на территории России и являются переносчиками клещевого энцефалита.

О том, как происходит размножение этих клещей, мы дальше и поговорим….

Массовое размножение и распространение клещей

Несмотря на то, что собачий и таежный клещи достаточно обычны для нашей территории, встретить их можно далеко не везде. Живут они в лиственных и хвойных лесах с буйной травянистой и кустарниковой растительностью. Причем чем жарче регион, тем более влажные участки клещи предпочитают, и наоборот.

Характерными местами обитания клещей являются хорошо освещаемые солнцем влажные опушки лесных массивов, тропы и лужайки парков, растительность около водоемов. Если клещ находит благоприятные для его проживания условия, он начинает активно размножаться.

Для клещей описаны активные вспышки численности, когда на небольшом, благоприятном участке сконцентрировано большое количество взрослых особей и их личинок. Не стоит объяснять, что при попадании человека в такие биотопы, контакт с клещами практически неизбежен.

Очаги массового размножения клещей на севере России возникают и на границах разных природных стаций (пересеченной местности), при вырубке лесов паразиты переселяются на пастбища, где активно питаются на сельскохозяйственных животных. В природе размножение клещей сдерживается низкой плотностью жертв, на пастбищах же хозяев более чем достаточно.

Явление массового размножения опасно еще и тем, что при достижении популяцией определенной плотности, происходит массовое расселение паразитов на соседние территории, где со временем также случаются вспышки численности. Если в состав такой популяции входят клещи-носители какого-либо заболевания, например энцефалита, то болезнь мигрирует вместе со своими «хозяевами» все дальше и дальше. Это может грозить высокой заболеваемостью среди людей и даже эпидемией.

Выделить места со значительной вероятностью подобной вспышки можно, но спрогнозировать ее крайне сложно, ведь на размножение клещей влияет множество факторов (см. далее), в том числе и погодные условия, которые сильно отличаются в разные годы.

Особенности жизненного цикла

Под жизненным циклом подразумевают весь период развития и жизни организма – в данном случае от яйца до взрослой половозрелой особи. Жизненный цикл энцефалитных клещей достаточно сложен, характеризуется сменой хозяев и длится более 1 года. Он состоит из яйца, личинки, нимфы и взрослой особи (имаго).

Начнем описание жизни и размножения клещей со встречи полов. Самец и самка обычно встречаются в природе, гораздо реже – на организме-хозяине. Последнее менее характерно, так как шансы паразитирования 2 клещей на 1 организме относительно невелики.

После нахождения самцом самки происходит оплодотворение. Интересен механизм передачи семенного материала. Копуляции или соития не происходит. Самец оставляет на субстрате своеобразный мешочек со сперматозоидами (сперматофор), который защищает сперму от действия внешних факторов. Самка подползает к капсуле и захватывает ее специальными створками, расположенными около полового отверстия, как пинцетом. Так происходит оплодотворение.

На заметку

Самца и самку иксодовых клещей легко отличить друг от друга даже обывателю. Если смотреть на клеща сверху, то можно увидеть, что его тело покрывает блестящий плотный хитиновый щиток, выполняющий защитную функцию. У самцов этот щиток покрывает всю спину, и тело при питании не может сильно растянуться. У самок же щиток более мелкий и прикрывает лишь половину спины, из-за чего ее тело может увеличиваться в размерах в несколько раз.

После оплодотворения самки начинают активно искать жертву для питания. Клещам свойственна так называемая «гонотрофическая гармония», когда процесс питания теснейшим образом связан с созреванием яиц. Если говорить простым языком, почти все извлеченные из крови питательные вещества пойдут на развитие яиц.

Соответственно, каждой яйцекладке обязательно предшествует кровососание. Из-за этого самки очень прожорливы – их обильное питание является залогом успешного размножения. Самцы же питаются реже и в гораздо меньших количествах. У некоторых видов клещей самцы не питаются вовсе, и после передачи семенного материала погибают.

Это интересно

У некоторых видов иксодовых самцы не ищут себе жертв самостоятельно. Во время полового процесса они прокалывают покровы самки и питаются содержимым ее кишечника, при этом не нанося ей существенного ущерба. На яйцекладку это также мало влияет.

Самки насасываются кровью достаточно долго, в среднем около 10 дней. Мягкие покровы обеспечивают возможность потребления больших объемов крови. Для питания самцов иногда достаточно и 20 минут.

Самка клеща начинает откладывать яйца через неделю-месяц после того, как окончила питание (скорость созревания яиц зависит от внешних факторов). Откладка длится около месяца, при этом клещ откладывает яйца небольшими группами, по мере созревания.

Клещи очень плодовиты – в их кладках может встречаться до 2000 яиц. Количество яиц зависит от того, насколько самка была упитанна, немаловажную роль играет и фактор беспокойства. Для самок клещей свойственно и дополнительное питание, когда первого было недостаточно. Иногда клещи докармливаются непосредственно в период откладки яиц, что, естественно, делает ее более продолжительной.

Кладки располагаются либо на почве в природной среде, либо (гораздо реже) – на теле хозяина, что увеличивает шансы на питание будущих личинок.

В течение месяца после откладки из яиц вылупляются личинки. Они мелкие, внешне похожи на взрослых клещей, но имеется и ряд отличий. У личинок 3 пары ходильных ног (как у насекомых) и нет полового отверстия.

Некоторое время после выхода из яйца личинки сидят на кладке, ожидая, когда их внешние покровы отвердеют. Затем они расползаются в поисках жертвы.

Известны агрегации личинок на кладках даже после отвердения покровов – голодные особи не разбредаются, а ждут будущую жертву на поверхности растений или почвы. Тогда к хозяину прикрепляется не одна личинка, а сразу несколько. Это ослабляет иммунные реакции организма жертвы и способствует лучшему насыщению личинок.

Личинки питаются в течение 2-4 дней, после чего открепляются от хозяина, или некоторое время находятся на нем, используя его, как укрытие. Далее они снова попадают в природную среду, где линяют в нимф.

Нимфы клещей аналогичны имаго (взрослым особям), имеют 4 пары ходильных ног, овальное тело с плотными покровами, но полового отверстия еще нет.

Линьку в жизненном цикле этих паразитов можно считать своего рода диапаузой, при которой клещи не питаются и не двигаются, в их организме происходят сложные биохимические процессы. Даже после того как иксодиды перелиняют, они некоторое время не способны к активной жизнедеятельности, ведь изменения в организме продолжаются.

Линька необходима всем членистоногим, так как плотный хитиновый внешний скелет препятствует росту и развитию. Именно в этот небольшой промежуток времени, пока старые покровы сходят, а новые еще не отвердели, и происходит рост организма. Все оставшееся время уходит на подготовку к этому процессу.

Поэтапный тип развития позволяет в итоге начать кормиться на более крупной добыче и занимать другие экологические ниши – это важный эволюционный механизм, позволяющий снизить трофическую и стационную внутривидовую конкуренцию, а значит – увеличить шансы популяции на активное размножение.

Взрослые особи не растут, их внешний облик остается неизменным.

Это интересно

Формы и размеры тела имаго клещей, как и насекомых, неизменны и являются видовым признаком, по которым можно определить организм. Хорошим примером могут служить божьи коровки, размер тела и количество точек на которых остаются постоянными и служат для идентификации вида.

Нимфы питаются на хозяине около недели, после чего покидают его. Через некоторое время они либо уходят на зимовку, либо превращаются в имаго. Зимовать могут личинки, нимфы и имаго.

Известны случаи зимовки клещей в ушах и других частях тела копытных животных. Но чаще иксодовые клещи зимуют в своих естественных ареалах обитания: под растительным дендритом, в почве, под камнями и старой древесиной, под корой сухих деревьев, в норах млекопитающих и гнездах птиц. Иногда клещи остаются на скотных дворах, в хозяйственных постройках, куда их заносят домашние животные.

Вообще, диапауза у иксодовых клещей не облигатная, то есть не носит обязательного характера. При достаточно высоких температурах клещи могут не впадать в состояние покоя и продолжать свое развитие зимой в помещении.

У большинства иксодовых клещей жизненный цикл является трехгодичным. Общая схема выглядит примерно так:

• имаго весной (апрель-май) активно нападают на позвоночных животных. Этот период характеризуется наибольшей динамикой таежного и собачьего клеща, поэтому при прогулках на природе нужно быть особенно осторожными. В конце лета, как правило, взрослые особи не питаются на животных. Личинки появляются во второй половине лета. Независимо от того, насытились они или нет, происходит уход на зимовку;
• В течение всего второго года личинки развиваются и линяют в нимф. Голодные и наевшиеся нимфы уходят на зимовку;
• На третий год уже нимфы активно питаются, и в конце лета превращаются во взрослых особей. Осенью имаго жертв не ищут и сразу впадают в диапаузу.

Теперь становится понятным, почему опасность контакта с клещами возрастает именно весной. В областях с сухой жаркой погодой цикл может проходить довольно быстро, за 1-2 года – тогда показатели динамики высоки не только весной, но и осенью.

В лабораторных условиях неоднократно проводились исследования по продолжительности размножения иксодовых клещей в целом. Результатом стали данные, варьирующие в широком диапазоне: от 200 до 2000 дней (скорость размножения в природе соответствует середине этого диапазона).

Таким образом, жизненный цикл клещей характеризуется не только многолетием, диапаузами и линьками, но и сменой хозяев, а также чередованием паразитирования со свободноживущим образом жизни. О разнообразии хозяев мы как раз и поговорим далее.

Животные, на которых размножаются лесные клещи

Собачий и таежный клещи используют широкий спектр хозяев. Причем жертвами могут стать как теплокровные, так и холоднокровные животные. Это крупные домашние и дикие парнокопытные, лошади, овцы, дикие кабаны. Животные поменьше: собаки, коты, барсуки, зайцы и другие.

Ниже на фото показан пример паразитирования большого количества клещей на теле лося:

Наибольший спектр паразитирования наблюдается на мелких мышевидных грызунах, в том числе в их норах: сони, полевки, лесные мыши. Таких насекомоядных, как еж и крот, клещи тоже не обделили своим вниманием. Среди рептилий паразитирование наблюдалось на ящерицах и змеях. Излюбленная добыча нимф – птицы, ведущие оседлый образ жизни.

Развитие энцефалитных клещей протекает по треххозяинному типу. Это означает, что в течение всего жизненного цикла, клещ питается на трех разных, в систематическом плане, животных.

Личинки выбирают хозяина поменьше. Массово их можно встретить на мышах, белках, ежах. Личинкам свойственно и питание на рептилиях, а иногда и амфибиях, чего уже избегают нимфы. Нимфы выбирают хозяина крупнее – например собаку, кота, разных птиц. Таежный клещ предпочитает молодых особей рябчика.

На заметку

Нимфы у клещей выполняют и расселительную функцию. Для этого они используют различных животных. Цепляясь к их шерсти, клещи могут передвигаться на большие расстояния. Мигрируют они также с летающими птицами, поэтому нимфы могут оказываться в несвойственных им местообитаниях. Это явление получило название зоохории.

Факторы, которые влияют на размножение клещей

Заказать избавление от насекомых у экспертов уже через 30 секунд!

https://biomolecula.ru/articles/kleshch-ubivaiushchii-pchel

Как происходит размножение лесных клещей