Taisnspārņi ir ekonomiski un saimnieciski nozīmīga kukaiņu klases kārta, kas apvieno sienāžus, siseņus, sīksiseņus, circeņus un zemesvēžus. Pasaulē ir aprakstītas vairāk nekā 28 000 taisnspārņu sugu. Ortopteroloģijas pētījumi galvenokārt ir vērsti uz to izplatīšanās, sugu daudzveidības un filoģenēzes izpēti, kā arī to uzvedības un molekulāro izpēti. Taisnspārņi ir nozīmīgi bioindikatori, kā arī modeļobjekti citās bioloģijas apakšnozarēs.
ortopteroloģija
ortopterloģija ir entomoloģijas apakšnozare, kas pēta kukaiņu klases taisnspārņu kārtu
Saistītie šķirkļi
Nozares un apakšnozares
entomoloģija
- ortopteroloģija
Satura rādītājs
Praktiskā un teorētiskā nozīme
Galvenie virzieni, uz kuru pamata ir notikusi ortopteroloģijas attīstība, ir saistīti ar taisnspārņu ekonomisko nozīmi un izmantošanu kā modeļobjektus dažādiem zinātniskiem pētījumiem.
Taisnspārņi veido daļu no bioloģiskās daudzveidības. Salīdzinot ar citām kukaiņu kārtām, taisnspārņi nav sugu skaita ziņā lielākā kukaiņu grupa, tomēr tiem ir būtiska loma ekosistēmās – gan barošanās tīklā, gan vielu apritē dabā. Pētījumi liecina, ka ceturtajai daļai taisnspārņu sugu, kas sastopamas Eiropā, draud izmiršana. Vairumam sugu ir sliktas izplatīšanās spējas, kā rezultātā daļai no tām raksturīgi endēmi izplatības areāli un apgrūtināta sugu aizsardzība.
Tomēr atsevišķas taisnspārņu sugas ir ekonomiski nozīmīgas, radot zaudējumus lauksaimniecības nozarei. Šo sugu kā kaitēkļu nozīme ir vairāk raksturīga sausiem, tuksnešainiem un stepes reģioniem. Pasaulē galvenās sugas, kam ir kaitēkļa statuss, ir klejotājsisenis Locusta migratoria, siseņi Schistocerca gregaria un Calliptamus italicus, kā arī citas lokāli nozīmīgas sugas, piemēram, Austrālijā Chortoicetes terminifera un Phaulacridium vittatum, Āfrikā Zonocerus variegatus un Nomadacris septemfasciata un citas. Siseņi ir fitofāgi, kas galvenokārt uzturā patērē graudzāles, kas likumsakarīgi ir arī nozīmīgs pārtikas avots cilvēkiem. Iepriekš minētajām lauksaimniecībā nozīmīgākajām sugām galvenā kopīgā iezīme ir masveida savairošanās. Papildus lielākajai daļai kaitēkļu sugu ir raksturīgas arī labas izplatīšanās spējas, kas apgrūtina šo sugu populāciju ierobežošanu.
Pasaulē taisnspārņus lieto gan kā lopbarības piedevu, gan cilvēku uzturā. Atsevišķos pasaules reģionos (piemēram, Centrālamerikā) taisnspārņus tradicionāli lieto uzturā. Būtiski, ka savvaļā sastopamu taisnspārņu izmantošana uzturā var arī rezultēties ar saindēšanos, jo dažas taisnspārņu sugas satur cilvēkam toksiskus savienojumus.
Pateicoties taisnspārņu salīdzinoši vienkāršajam dzīves ciklam un zemajām uzturēšanas izmaksām, tos izmanto kā modeļobjektus zinātniskajās laboratorijās dažādiem ekoloģijas, etoloģijas, toksikoloģijas un citiem bioloģiskiem pētījumiem.
Vieta zinātnes klasifikācijā. Galvenie sastāvelementi
Ortopteroloģija ir zooloģijas apakšnozares entomoloģijas apakšnozare, kas pēta kukaiņu klases taisnspārņu kārtu. Ortopteroloģijas atzars ir akridoloģija (angliski Acridology), kas pēta siseņus (Acrididae), lai izprastu un kontrolētu lauksaimnieciski nozīmīgo sugu izplatību.
Galvenās teorijas
Ortopteroloģijas galvenās teorijas ir saistītas ar to sugu izcelsmi un izplatīšanos. Šim jautājumam joprojām tiek veltīti zinātniskie pētījumi. Būtiska uzmanība tiek pievērsta migrējošo siseņu masveida savairošanās cēloņu un bioloģiskā mehānisma izpētei. Tāpat tiek pētīta sugu izplatīšanās, reakcija uz traucējumiem un iespēja taisnspārņus izmantot bioindikācijā.
Galvenās pētniecības metodes
Pētniecības metodes ortopteroloģijā ir atkarīgas no pētījuma mērķa. Tomēr galvenās metodes populāciju un sabiedrību ekoloģijas pētījumos ir sugu indivīdu relatīvā populāciju blīvuma uzskaite ar entomoloģisko tīkliņu, kas ir klasiska entomoloģijas metode. Indivīdu populāciju blīvumu var uzskaitīt arī vizuāli, skaitot indivīdus uzskaites transektēs, tomēr šāda metode būs precīza tikai viegli atšķiramām sugām (piemēram, sienāžiem). Liela daļa taisnspārņu sugu ir jāievāc un jānosaka laboratorijā, tāpēc vizuālu uzskaiti zinātniskiem mērķiem izmanto salīdzinoši reti. Papildus kā vienu no specifiskām metodēm tieši ortopteroloģijā var minēt audiālās uzskaites jeb taisnspārņu radīto skaņu (sisināšanas) ierakstīšanu un analīzi. Kā papildu metodi absolūtā populācijas lieluma novērtēšanā nereti izmanto iezīmēšanas un atkārtotās ķeršanas metodi. Ģenētiskajām analīzēm parasti izmanto audus no lēckājas (pēdējais kāju pāris) muskuļaudiem, tālāk izmantojot mitohondriālās dezoksiribonukleīnskābes (DNS) molekulāros marķierus, ja mērķis ir izpētīt sugu izcelsmi, senus sugu ietekmējošus notikumus lielā telpiskā mērogā un kodola DNS, ja mērķis ir noskaidrot radniecību starp tuvu esošām populācijām un nesenu notikumu ietekmi mazākā (reģionālā vai lokālā) telpiskā mērogā. Sugu noteikšanā galvenās pazīmes sienāžiem ir priekškrūšu segmenta pazīmes, spārnu garums un ģenitāliju (dējēkļa, cerku) forma, savukārt siseņiem – priekškrūšu segmenta īpašības, spārnu garums un dzīslojums, timpanālā (dzirdes) orgāna uzbūve. Uzvedības pētījumu vajadzībām sugas tiek pavairotas un uzturētas nebrīvē, un pētītas laboratorijā.
Īsa vēsture
Taisnspārņi (Orthoptera) ir kukaiņu (Insecta) klases kārta, kas apvieno sienāžus, siseņus, sīksiseņus, circeņus un zemesvēžus. Taisnspārņu izcelšanās ir datējama aptuveni pirms 300 miljoniem gadu. Būtisks sugu diverģences virzītājs taisnspārņiem ir skaņu radīšana jeb sisināšana, ko tēviņi izmanto, lai atrastu dzimumpartneri. Tuvākie radniecīgie taksoni taisnspārņiem ir prusaki, spīļastes, zarkukaiņi un dievlūdzēji, kas kādu laiku tika apvienoti kopā ar taisnspārņiem.
Ortopteroloģijas pirmssākumi meklējami 18. gs. līdz ar entomoloģijas attīstību Eiropā un pasaulē. Taisnspārņus kā vienotu grupu pirmo reizi 1789. gadā definēja franču naturālists un entomologs Gijoms Olivijērs (Guillaume-Antoine Olivier) Metodiskās enciklopēdijas 4. izdevumā (Encyclopédie méthodique. Histoire naturelle. Entomologie, ou histoire naturelle des crustacés, des arachnides et des insectes, 1789). Šī autora līdzgaitnieki bija ortopteroloģijā un entomoloģijā nozīmīgi naturālisti un entomologi – Jūhans Fabrisiuss (Johan Christian Fabricius) un Pjērs Latreijs (Pierre André Latreille), kuri aprakstīja daudz taisnspārņu sugu un deva nozīmīgu ieguldījumu to sistemātikā. Pirms tam nozīmīgu skaitu sugu aprakstīja arī zviedru naturālists Karls Linnejs (Carl von Linné), kurš ir arī sistemātikas pamatlicējs.
Mūsdienu ortopteroloģijas vēsturē nozīmīgs ir 1976. gads, kad Argentīnā tika nodibināta Ortopterologu biedrība (The Orthopterists’ Society), kas kopš 1992. gada divreiz gadā izdod zinātniskās publikācijas ortopteroloģijai veltītā žurnālā (Journal of Orthoptera Research). Daniels Ote (Daniel Otte) un Pjotrs Naskreckis (Piotr Naskrecki) 1997. gadā pirmo reizi publicēja taisnspārņu sugu datubāzi (Orthoptera Species File), kas līdz mūsdienām ir kļuvusi par lielāko taisnspārņu sugu datubāzi pasaulē.
Attīstība mūsdienās
Taisnspārņu – kaitēkļu pētniecībā pēdējos gados īpašu vērību pievērš ģenētiskajiem pētījumiem, lai noteiktu galvenās izcelsmes vietas un šo informāciju izmantotu populāciju uzraudzīšanā un ierobežošanā. Ģenētiskās metodes izmanto arī taksonomijas jautājumu risināšanai, atklājot jaunas atziņas par sugu savstarpējo radniecību un to izcelšanās vēsturi.
Taisnspārņus izmanto kā modeļobjektus uzvedības, morfoloģijas, ekoloģijas pētījumos, arī kā bioindikatorus ekosistēmu funkcionalitātei, biotopu kvalitātei un traucējumiem. Mūsdienās vairāk nekā iepriekšējā gadsimtā uzmanība tiek pievērsta sugu aizsardzībai, proti, reto un apdraudēto populāciju monitoringam, apdraudošo faktoru identificēšanai, to apdzīvoto ekosistēmu apsaimniekošanai sugām labvēlīgā veidā, sugu reintrodukcijai un citiem aizsardzības pasākumiem.
Pēdējos gados arvien pieaug zinātniskie pierādījumi tam, ka taisnspārņu lietošana uzturā varētu arī būt kā viens no risinājumiem vides aizsardzībā. To audzēšana rada mazāk siltumnīcas efektu izraisošās gāzes nekā, piemēram, liellopu, cūku vai vistu audzēšana, tādējādi padarot taisnspārņus par ilgtspējīgu pārtikas produktu. Pasaulē popularitāti iegūst circeņu milti, kas salīdzinājumā ar augu izcelsmes miltiem ir ar paaugstinātu olbaltumvielu saturu.
Galvenās pētniecības iestādes
Galvenās pētniecības iestādes pārsvarā ir universitātes, dabas muzeji un zinātniskie institūti, kur strādā nozares vadošie pētnieki. Ievērojams zinātnisko publikāciju daudzums ortopteroloģijā top Vācijā – Erlangenas-Nirnbergas Universitātes Bioloģijas institūtā (Institute of Biology, University of Erlangen-Nürnberg), Humbolta Universitātes Bioloģijas nodaļā (Department of Biology, Humboldt-Universität zu Berlin) Berlīnē, Vircburgas Universitātes Dzīvnieku ekoloģijas un tropiskās bioloģijas katedrā (Department of Animal Ecology and Tropical Biology (Zoology III), University of Würzburg). Tāpat Eiropā nozīmīga ir Francijas Nacionālā Dabas muzeja Sistemātikas un Evolūcijas nodaļa (Muséum national d’Histoire naturelle, Département Systématique et Évolution) Parīzē. Ziemeļamerikā būtisku ieguldījumu devuši Teksasas A&M Universitātes Entomoloģijas katedras (Texas A&M University, Department of Entomology) Koledžsteišanā un Centrālfloridas Universitātes Bioloģijas nodaļas (University of Central Florida, Department of Biology) Floridā pētnieki.
Nozīmīgākie periodiskie izdevumi
Ņemot vērā ortopteroloģijas ciešo saikni ar entomoloģiju zinātnes klasifikācijā, arī nozīmīgākie periodiskie izdevumi ir tie paši. Turpmāk ir minēti nozīmīgākie izdevumi, tos uzskaitot secībā pēc lielākā publikāciju skaita ortopteroloģijā pēdējo 20 gadu laikā.
Vienīgais specializētais pasaules līmeņa zinātniskais žurnāls ortopteroloģijā, kas šajā nozarē arī publicē apjomīgāko pētījumu skaitu pēdējo divdesmit gadu laikā, ir Journal of Orthoptera Research (kopš 1992. gada; izdevējs Orthopterists’ Society). Taksonomijas, filoģenēzies, bioģeogrāfijas un evolūcijas jautājumos nozīmīgs ir žurnāls ZooKeys (kopš 2008. gada, izdevējs Pensoft Publishers). Daudzveidīgus pētījumus entomoloģijā publicē European Journal of Entomology (kopš 1904. gada, izdevējs Czech Academy of Sciences) un The Florida Entomologist (kopš 1920. gada, izdevējs Florida Entomological Society). Sugu aizsardzības jomā būtisks izdevums ir Journal of Insect Conservation (kopš 1997. gada, izdevējs Springer). Lielākā daļa no taisnspārņu migrācijas, sociālās uzvedības un citiem saistītiem pētījumiem tiek publicēti žurnālā Journal of Insect Behavior (kopš 1988. gada, izdevējs Springer).
Nozīmīgākie pētnieki
Kopš 2000. gada visvairāk zinātnisko publikāciju ortopteroloģijā publicējis Klauss Gerhards Hellers (Klaus-Gerhard Heller) – vairāk nekā 100 publikāciju. Nereti šo publikāciju līdzautore ir Klaudija Hempa (Claudia Hemp). Abu autoru pētījumi galvenokārt ir vērsti uz molekulāro mehānismu izpēti taisnspārņos (citoģenēzi, ģenētiku, adaptāciju veidošanos, filoģeogrāfiju), tomēr nereti apskatot arī uzvedības, vairošanās un ekoloģijas jautājumus. Tonijs Robillards (Tony Robillard) publikācijas veltījis taisnspārņu bioģeogrāfijas, filoģenēzes, sisināšanas mehānisma un bioloģiskās nozīmes izpētei. Daudzveidīgus un daudzpusīgus pētījumus ortopteroloģijā ir veicis Hojuns Songs (宋浩俊, Hojun Song) ar līdzautoriem, nereti koncentrējoties uz masveida savairošanās fenomenu.