Щитники-черепашки – опасные вредители зерновых культур

Согласно научным исследованиям, в результате антропогенного вмешательства произошли селекционные преобразования злаковых культур. Это существенно повлияло на пищевые привычки многих организмов, сделав их вредоносность экономически значимой. Благодаря широкомасштабным обработкам фосфороорганическими инсектицидами (хлорофос, метатион, метилнитрофос и др.) с большей кратностью применения численность фитофагов резко возросла по причине гибели энтомофагов, таким образом приводя к снижению эффективности биоцентрической регуляции в агроценозах.

Определенные виды сосущих фитофагов стали адвентивными адаптантами, чей эволюционный скачок на фоне промышленной революции динамизировал общий ареал их вредоносности. Hemiptera (Полужесткокрылые) – пятый по величине отряд насекомых (после Жесткокрылых, Двукрылых, Перепончатокрылых и Чешуекрылых) и самая разнообразная группа.

Подотряд Heteroptera (Клопы) содержит также виды представителей семейства Scutelleridae (Щитники-черепашки). Согласно Всемирному каталогу Pentatomoidea 2017  года, щитники-черепашки начитывают около 531 видов, а непосредственно подсемейство Eurygastrinae – 37 (McPherson, 2018).

Согласно методике С. Р. Фасулати, у клопов-черепашек выделяются по три морфотипа с такими отличительными особенностями, как рисунок щитка и его окраска. Клопы первого морфотипа имеют щиток однотонной серой окраски, рисунок на щитке отсутствует или слабо выражен. Второй морфотип с щитком с отчетливым рисунком светло-серой окраски, у третьего – отчетливый рисунок, но темно-серого окраса. Реже встречаются клопы со щитком почти белой окраски без рисунка (четвертый морфотип) и абсолютно черные без рисунка, так называемая «меланистическая форма», которая чаще встречается у австрийской черепашки

Четыре вида клопов-черепашек (E. integriceps, E. maura, E. testudinaria, E. austrica) внешне очень похожи друг на друга и их часто путают (рис. 1). Примеры вариабельности окраски щитка представлены на рисунке 2

Клопы-черепашки обитают в основных районах возделывания зерновых культур в теплоумеренном и субтропическом поясах Северного полушария, степной и лесостепной зонах, в горных долинах и оазисах в полупустынных зонах в разных точках планеты (рис. 3) (Gibicsar, Keszthelyi, 2023).

К предпочитаемым типам почв в местах обитания клопов относятся черноземы, каштановые, коричневые, серо-коричневые, реже бурые почвы и сероземы (Каплин, Бурлака, 2019).

Для них характерны сезонные миграции (поиск кормовой базы, уход на зимовку) и регулярные суточные миграции с растений на поверхность почвы в неблагоприятный по метеоусловиям период.

Жизненный цикл развития данных сосущих фитофагов представляет собой неполное превращение, или паврометаболизм, состоящий из яйца, личинки или нимфы и взрослой стадии. Представители этих семейств имеют явно выраженный полиморфизм и полихроматизм, по мнению исследователей, возникшие благодаря морфологическим адаптациям в процессе эволюции, выполняя защитную и маскировочную функцию для гармонизации с общим фоном окружающей среды, прежде всего на местах питания (колосьях) и на поверхности почвы

Клопы наносят существенный вред сельскому хозяйству, периодически имея высокое экономическое значение из-за количественной и качественной потери урожайности. Наибольшая их вредоносность установлена на зерновых колосовых культурах, в соответствии с чем они получили название «хлебные клопы».

Особенно вредоносными представителями семейства Щитников-черепашек в мире являются:

• вредная черепашка (Eurygaster integriceps Puton, 1881),
• маврская черепашка или маврский клоп ((E. maura Linnaeus, 1758),
• австрийский клоп (Eurygaster austriaca Schrank, 1776).

По широте специализации хлебных клопов относят к олигофагам и полифагам. Фитофаги зимуют в стадии имаго под листовой подстилкой лесных насаждений и активно размножаются в период развития растений, так как их жизненные циклы синхронизированы с фазами вегетации зерновых (в большей степени с озимыми, чем с яровыми), заселяя молодые побеги и недозрелые колосья. Исследователями доказано, что питаться они могут также на растениях-резерваторах (например, тимофеевка луговая, кострец безостый, пырей ползучий, плевел многолетний и даже посевы просо). Вредящие стадии: перезимовавшие имаго, личинки и молодые клопы.

Обычно различают до трех периодов вредоносности (вредная черепашка):

• 1-й период для озимой пшеницы приходится на фазы кущение-колошение, для яровой – прорастание-кущение, когда вредят перезимовавшие клопы;
• 2-й период охватывает фазы цветение –формирование зерна, вредят личинки младших возрастов;
• 3-й период – стадии молочной-полной спелости зерна, вред наносят личинки старших возрастов и молодые клопы.

Все это снижает продуктивность растений, вызывает полную или частичную белоколосость, щуплозерность и снижение массы зерна, товарных и хлебопекарных качеств (Стригун, 2014).

Маврская черепашка наиболее вредоносна для пшеницы в фазе молочно-восковой спелости, когда она преимущественно питается нижней частью эндосперма. Тем не менее, тип локализации питания зависит от анатомо-морфологических особенностей колоса пшеницы, а интенсивность повреждения – от сорта мягкой пшеницы и места ее произрастания (Капусткина, 2022). В последних публикациях влаголюбивая черепашка (Eurygaster testudinaria Geoffroy, 1785) представлена только как потенциальный вредитель зерновых культур из-за редкой встречаемости на посевах (единичные экземпляры).

Но известно, что при массовом заселении этот вид способен вызывать снижение урожая зерна до 90% (Hariri и др., 2000). Хотя австрийский клоп предпочитает питаться на многолетних злаковых травах, в засушливые годы он переселяется на зерновые культуры, помимо этого – на кукурузу и просо. Данные вредители наносят одиночные несгруппированные уколы в верхнюю (базальную) часть зерновки, отдавая наибольшее предпочтение питанию на наружной боковой стороне, нежели внутренней, из-за слабой защиты этих областей колосовыми и цветковыми чешуями для прокола. Однако клопам рода Eurygaster свойственно при питании располагаться на колосе головой вниз, поэтому они чаще повреждают среднюю и нижнюю часть зерновки.

При питании на зерне последних фаз созревания остаются светлые пятна без характерной черной точки в  месте укола или следов вообще не остается, имеется лишь характерный для клопов «конус». Отмечено патологическое изменение формы поврежденного колоса (рис. 4). Для перевода нерастворимых белков клейковины, содержащихся в эндосперме зерновых, в растворимые клопы при уколе вводят протеазы, секретированные слюнными железами. Под их действиями высокомолекулярные агрегаты белков клейковины разрушаются и становятся пригодными для всасывания фитофагом (Darkoh и др., 2010; Конарев, 2020).

Пагубные последствия питания клопов усугубляются способностью передавать патогенные микроорганизмы растений. Исследователями предполагается, что клопы-щитники переносят различные болезнетворные микроорганизмы растений, включая возбудителей гнили семян и семенных коробочек, пятнистости листьев и некроза жилок, язвы стеблей, фитофтороз метелок и побегов, стигматомикоза и прочие заболевания.

Несмотря на то, что клопы активны всего три месяца в году, без должных защитных мероприятий этот вредитель может привести к 100% потере продукции. Обычно потери урожая в результате питания клопами-черепашками составляют 20-30% у ячменя и 50-90% у пшеницы, тогда как при 2-3% повреждении зерна целые партии становятся непригодными в дальнейшем из-за резкого снижения технологических, хлебопекарных и других качеств (Bouhssini и др., 2009).

Так, в двух тоннах зерна пшеницы присутствие 2 насекомых на 1 м2 может снизить хлебопекарные качества всей партии (Braun, 2021). В результате анализа зараженного зерна пшеницы установлено, что E. integriceps чаще всего повреждает зародыш (~ 83% случаев), реже среднюю (~ 9%) или апикальную (~ 8%) зоны. Было обнаружено, что всхожесть семян с поврежденными зародышами (19,5-21%) значительно ниже, чем у семян с поврежденной средней или апикальной зонами (до 76,6%). Поврежденное зерно легковесное с высокой влагопроницаемостью. У семян, поврежденных в зародыше, длина побега была уменьшена на 54%, а длина корня – на 20-25% (эта длина также обычно уменьшается у семян, поврежденных в других зонах) (Mackesy, Moylett, 2018). Исследователями также выявлено, что при 12% повреждении зерна происходит полная деградация клейковины, при 6-10% – снижение всхожести на 22-25% и энергии прорастания на 18-21%. Если в зерновой массе установлено от 10 до 20% поврежденности вредной черепашкой, то продовольственную пшеницу переводят в категорию фуражной (Капусткина, Хилевский, 2020). Зерно, экспортируемое за рубеж, значительно снижается в цене уже при 1% повреждении клопами. Сильное заселение клопами приводит к излому стеблей пшеницы еще до уборки урожая, поэтому иногда большие площади остаются неубранными

Вредная деятельность клопов является одним из основных препятствий для производства зерновых в Центральной и Западной Азии, Восточной Европе и Северной Африке.

Экономические затраты на инсектициды против сосущих фитофагов во всем мире составляют более 150 миллионов долларов США. Но в последние годы сообщается о  снижении эффективности, что, как предполагается, является признаком развития резистентности (Bouhssini и др., 2012). Около 42 млн. долларов США приходится только на один Евроатлантический регион в результате химической обработки против клопов-щитников (Davari и др., 2018).

Последствия вредоносности клопов-черепашек разрушительны для экономики стран «третьего» и даже «второго» мира, где при попытке обрести или сохранить самодостаточность производства зерновых культур может быть потерян ценный урожай на экспорт, вынуждая прибегать к импорту гораздо более дорогостоящего зерна и химических средств защиты растений. В странах СНГ хлебные клопы распространены повсеместно и являются второстепенными вредителями зерновых культур из-за отсутствия склонности к массовому размножению. Однако прямые и косвенные потери в России составляют $350-500 млн. в год. Прямые финансовые потери российских поставщиков – $100-150 млн./год (Рылько, 2011). 

Подготовлено по материалам журнала "Наше сельское хозяйство", 2023 год