Термиты: экосистемные инженеры, глобальные деструкторы и их роль в биосфере

Термиты (Isoptera) представляют собой отряд высокосоциальных насекомых, часто ошибочно именуемых «белыми муравьями». Научное название отряда происходит от греческих слов «изос» (равный) и «птерон» (крыло), что указывает на две пары сходных по размеру крыльев у репродуктивных особей. Эти в основном мелкие (5–15 мм) и слабо пигментированные насекомые развиваются с неполным превращением (гемиметаболия), минуя стадию куколки. Филогенетически термиты близки к тараканам, а их эволюционная история насчитывает свыше 180 миллионов лет. Известно более 2600 видов, пик разнообразия которых наблюдается в Африке; их совокупная биомасса составляет ошеломляющие 15–33% от биомассы всех наземных животных, особенно в тропиках и субтропиках.

Экологический успех термитов основан на двух ключевых факторах: сложной эусоциальной организации и уникальной пищеварительной системе. Они относятся к немногим животным, способным эффективно расщеплять лигноцеллюлозу — основной структурный компонент древесины. Эта способность обусловлена симбиозом с кишечными микроорганизмами (простейшими и бактериями), превращающими кишечник в высокоэффективный биореактор, который за 24 часа конвертирует до 95% целлюлозы в доступную энергию.

Сообщество термитов уникально включением особей обоих полов во все касты. Новая колония основывается после брачного лёта крылатых половозрелых особей — алатов (рис. XVI.III). После сбрасывания крыльев они образуют пару — короля и царицу. Колонии могут насчитывать миллионы особей, организованных в строгую кастовую систему с разделением труда (рис. XVI.II). Основные касты включают стерильных рабочих, солдат и репродуктивных особей.

Рис. XVI.III: Алат термита Kalotermes flavicollis. Особь имеет тёмно-коричневое тело, желтоватую переднеспинку и прозрачные крылья. Лёт происходит в конце лета.

Рис. XVI.II: СЭМ1сравнение голов рабочего (слева) и солдата (справа) вида Reticulitermes lucifugus. У рабочего округлая голова с короткими мандибулами для пережёвывания древесины. У солдата — удлинённая голова с длинными серповидными жвалами для защиты.

Рабочие, наиболее многочисленная каста, отвечают за фуражировку, строительство и трофические взаимодействия внутри колонии через трофаллаксис — взаимный обмен пищей (рис. XVI.I, XVI.V). Солдаты морфологически специализированы для обороны, используя увеличенные мандибулы или химические секреты (рис. XVI.II, XVI.IV), но полностью зависят от рабочих в питании. Основная царица после начала яйцекладки претерпевает физогастрию — сильное увеличение брюшка, позволяющее производить тысячи яиц ежедневно.

Рис. XVI.I: Рабочая особь подземного термита Reticulitermes lucifugus — широко распространённого вредителя в Италии.

Рис. XVI.V: Группа рабочих и солдат инвазивного вида Coptotermes formosanus. Солдаты выделяют защитный секрет из фронтальной железы на голове.

Рис. XVI.IV: Солдат Kalotermes flavicollis (слева) и СЭМ его головы (справа), демонстрирующая длинные зазубренные мандибулы.

С экологической точки зрения термиты классифицируются по типам гнездования и питания: древесные, подземные, почвенные и строители курганов. Подземные виды (например, Reticulitermes) создают разветвлённые системы галерей и являются серьёзными городскими вредителями. Термиты-курганостроители в тропиках возводят сложные сооружения высотой до 8 метров.

В экосистемах термиты выступают как ключевые инженеры. Их роющая деятельность аэрирует почву, улучшает инфильтрацию воды и обогащает её органическим веществом. По оценкам, они потребляют до трети ежегодного прироста растительной биомассы, ускоряя круговорот питательных веществ и деструкцию мёртвой древесины. Однако их потребность в целлюлозе приводит к конфликту с человеком: такие виды, как Coptotermes formosanus и Reticulitermes flavipes, наносят многомиллиардный ущерб инфраструктуре и сельскому хозяйству (рис. XVI.VI, XVI.VII).

Рис. XVI.VI: Типичные повреждения древесины, вызванные деятельностью термитов.

Рис. XVI.VII: Псевдоэргаты (функциональные рабочие) и царица вида Kalotermes flavicollis. Этот вид может повреждать живые деревья.

Изучение кишечных симбионтов термитов открывает перспективы для биотехнологий, в частности, для производства биотоплива путём эффективной деградации растительной биомазы. Их роль в ремедиации почв и поддержании углеродного цикла подчёркивает глобальную экологическую значимость. Таким образом, термиты представляют собой мощную природную силу, одновременно формирующую экосистемы и оказывающую значительное экономическое воздействие, что требует комплексного изучения и управления.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Rebekka Artz, The Macaulay Land Use Research Institute, UK Dimos Anastasiou, Bio4met, Greece Dominique Arrouays, L’Institut National de la Recherche Agronomique, France Ana Catarina Bastos, Cranfield University, UK Anna Bendetti, Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante.

Источник: European Atlas of Soil Biodiversity.

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам биологических и экологических специальностей, почвоведам, экологам-практикам, а также всем, кто интересуется основами почвенного биоразнообразия и функционирования наземных экосистем.