Рішення щодо розробки багаторічних (стратегічних) прогнозів масового розмноження шкідливих комах. Постановка завдання




Дата конвертації15.04.2016
Розмір247 Kb.

УДК 632.93:633.853.478:633:19:632.931.2


ОСОБЛИВОСТІ БАГАТОРІЧНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ РОЗВИТКУ ШКІДНИКІВ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР ТА СОНЯШНИКУ В УМОВАХ СТЕПУ УКРАЇНИ

А.В. Дудник, кандидат сільськогосподарських наук

Миколаївський державний аграрний університет



Розглянуто причини масових розмножень шкідників та аспекти багаторічного прогнозування їх розвитку в умовах Степу України.

Ключові слова: багаторічний прогноз, масові розмноження шкідників


Вступ. Захист рослин від шкідливих організмів займає одне з провідних місць серед технологічних прийомів вирощування сільськогосподарських культур.

Низька купівельна спроможність сільгосптоваровиробників призвела до різкого зменшення обсягів застосування засобів, що забезпечують збереження врожаю, та, як наслідок, до погіршення фітосанітарного стану агроценозів і зниження валових зборів продукції землеробства.

Найбільш шкодочинними в посівах зернових культур є хлібні клопи, жуки, блішки, хлібні п'явиці, злакові мухи (гессенська, шведська), хлібні пильщики, злакові попелиці. Також великої шкоди завдають посівам (особливо просапних культур) личинки хрущів, личинки жуків чорнишів і коваликів.

Актуальність теми обумовлена необхідністю підвищення наукової обґрунтованості багаторічних прогнозів, які визначають стратегію і тактику захисту рослин, його екологічну і природоохоронну орієнтацію, економічну і соціальну цінність. Актуальність і доцільність прогнозних досліджень в екології і захисті рослин не викликає сумнівів, особливо в Україні, де вперше в світі у 1926 році було створено Службу сигналізації та прогнозів, вперше обґрунтовано системну теорію циклічності динаміки популяцій та її технологічне рішення щодо розробки багаторічних (стратегічних) прогнозів масового розмноження шкідливих комах.



Постановка завдання. Мета дослідження полягає в обґрунтуванні закономірностей масових розмножень і розробці алгоритму багаторічного прогнозу появи основних шкідників зернових культур та соняшнику.

Метою досліджень обумовлені такі завдання:

1. Створення багаторічної бази даних про динаміку чисельності комплексу шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику в Степу Україні.

2. Створення багаторічної бази даних з погодних умов та сонячної активності в Степу України.

3. Дослідження поточного стану популяцій основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику у вогнищах.

4. На базі системного аналізу баз даних встановлення залежності динаміки чисельності шкідливих комах від еколого-економічних чинників різної природи.

5. Дослідження шкодочинності основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику в різних регіонах України.

6. Уточнення видової структури, динаміки чисельності, трофічних зв’язків та фенології основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику в умовах Степу України.

7. Обґрунтування оптимальної системи моніторингу основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику в умовах Степу України.

8. Дослідження ефективності різних елементів інтегрованої системи захисту озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику від комплексу шкідників.

9. Обґрунтування методики багаторічного прогнозу загрози шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику посівам.

10. Обґрунтування системи заходів контролю та прогнозу стану популяцій основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику в Степу Україні.

Кінцевою метою роботи є багаторічний прогноз розвитку кожного з основних шкідників озимої пшениці, ярого ячменю та соняшнику, а також подання сільськогосподарському виробнику рекомендацій по інтегрованій системі боротьби з вказаними організмами.

Результати, які будуть одержані в процесі досліджень, пропонується використовувати службам сигналізації та прогнозів України і Миколаївської області в розробці та уточненні річних прогнозів появи та поширення основних шкідників зернових культур та соняшнику. Багаторічний (стратегічний) прогноз дозволяє підвищити вірогідність річних прогнозів.



Результати дослідження. Прогнозування – це розробка прогнозу, який є передбаченням, імовірнісним міркуванням про майбутній стан певного явища на основі спеціальних наукових досліджень. Теоретичною основою прогнозування процесів на рівні біогеоценозу є дослідження циклічності в природі. Популяційні цикли – закономірно повторювані у просторі і часі масові розмноження живих організмів, зокрема комах. Повторюваність є фундаментальною закономірністю; її відсутність означала б повний відрив загального від окремого, унікальність явищ, виключала б їх передбачення [1-3].

Прогнозування динаміки популяцій є одним з основних елементів прогнозів на рівні екосистеми.

В останні роки в Україні набула визнання теорія циклічності динаміки популяцій, а також її технологічне рішення розробки міжсистемного методу прогнозування масового розмноження шкідливих комах. Концептуальною засадою цієї теорії є зв'язок, взаємодія і синхронізація у розвитку біосфери, біогеоценозів і популяцій з космічними та кліматичними циклами. Циклічність як загальна фундаментальна закономірність розвитку та функціонування будь-якої матеріальної системи пояснює закономірності масових розмножень шкідливих комах у просторі і часі і є об'єктивним критерієм для прогнозування популяційних циклів [3].

Прогноз масових розмножень комах потребує з'ясування закономірностей їх циклічності, а для цього найчастіше застосовують історико-статистичний екологічний метод [3].

Дослідження, проведені наприкінці 90-х років довели, що існуючі методи прогнозу, які ґрунтуються на використанні гідротермічного коефіцієнта і суми ефективних температур як предикторів, не придатні не тільки для прогнозування, а й для пояснення закономірностей масового розмноження основних шкідливих видів [3].

Аналіз літературних даних, свідчить про дискусійність проблеми популяційних циклів комах і про відсутність надійних методів прогнозу масових розмножень шкідників в Україні та в інших регіонах. Це і визначило напрямок наших досліджень, які мають важливе теоретичне і практичне значення в екології та захисті рослин.

Проблема масових розмножень взагалі давно цікавить ентомологів. Вирішальне значення в динаміці чисельності комах К.Ф. Рульє, який вважається засновником трофо-кліматичної теорії динаміки популяцій комах, надавав трофічній базі та кліматичним чинникам, які визначають не тільки інтенсивність розмноження комах, а й стан їх трофічної бази. Пізніше О. Грим і Ф. Кепен підтвердили точку зору К.Ф. Рульє [1-3].

Понад сто років серед ентомологів панує думка, що масові розмноження шкідливих комах відбуваються після посушливих теплих років. Відомі американські екологи Метсон та Хейк також підтвердили зв'язок масових розмножень шкідливих комах з посухами і обгрунтували уявлення про основні механізми їх впливу на поведінку шкідників і фізіологію рослин. А це дозволяє накреслити можливу схему впливу космічних, кліматичних і трофічних чинників на динаміку популяцій комах.

Відомо, що температура, відносна вологість повітря, тривалість сонячного сяйва, ультрафіолетове випромінювання, врожайність сільськогосподарських культур змінюються циклічно, особливо в роки різких змін сонячної активності. Тому стає збіг в окремі роки масових розмножень шкідливих комах на величезній території: синхронізаторами, як вважають, є сонячна та геомагнітна активність [1-3].

Наприклад, за останні 180 років в різних регіонах світу було 20 спалахів масового розмноження озимої совки – вони повторювалися через 9 років. Наступні спалахи починалися відповідно через 6-7, 8-9, 10-11 і 13 років, тобто через різні проміжки часу або циклічно. В цей час аналогічні за тривалістю цикли відомі у багаторічній динаміці сонячної та геомагнитної активності і цілої низки процесів і явищ в атмосфері, біосфері, гідросфері, а також в атмосферної циркуляції та сонячної радіації, які відповідальні за зміни клімату та погоди на нашій планеті [3]. Усі вказані явища, за сучасними уявленнями, циклічні, тобто повторюються через різні проміжки часу.

Однак ентомологи, порівнюючи динаміку сонячної активності та масові розмноження цілої низки шкідливих комах, припускалися методичної помилки: вони вважали, що цей критерій неможна використовувати для прогнозу, тому що масові розмноження не завжди співпадають з роками максимумів або мінімумів сонячної активності. В цьому головна помилка опонентів існування сонячно-земних зв'язків [1-3].

Отже, використовувати як критерій прогнозу фази мінімумів і максимумів сонячної активності (як це рекомендується в літературі) не доцільно, оскільки справджуваність таких прогнозів не перевищить 30 %.

Для розробки багаторічних прогнозів масового розмноження шкідливих комах, як вважає Є.М. Білецький, доцільно використовувати як інтегральний критерій роки різких змін сонячної активності, або так звані роки сонячних реперів [1-3].

Тривалість сонячного сяйва поряд з температурою і опадами є важливим чинником динаміки популяцій. Вказані чинники перебувають під контролем сонячної активності, змінюються циклічно і завдають циклічність коливанню чисельності шкідників. Тобто синтетична теорія Є.М. Білецького пояснює динаміку популяцій шкідників як циклічний процес, як своєрідний ритм функціонування популяції, синхронізований з циклами навколишнього середовища і насамперед з циклами сонячної активності [1-3].

В захисті рослин використовуються чотири види фітосанітарних прогнозів: багаторічні – період п'ять і більше років; довгострокові (на один-два роки, на сезон); короткострокові (на термін до одного місяця); сигналізація (оперативне визначення термінів проведення заходів із захисту рослин за показниками фенології шкідливих організмів і культур, які захищаються від шкідників, за екологічним та економічним критеріями [1-3].

Вихідною інформацією до багаторічних прогнозів є аналіз стану і мінливості фітосанітарного стану в межах кожного регіону мінімум за п'ять-десять років.

Аналізуючи інформаційне забезпечення і концептуальні засади багаторічного прогнозу за І.Я. Поляковим, можна стверджувати, що теоретичні засади та методи багаторічного прогнозу масового розмноження шкідливих комах ще не розроблені. Більше того, в більшості доступних для нас літературних джерел проблема багаторічного прогнозу масових розмножень шкідливих комах обговорюється за давньою методологічною засадою з аналізом одного-двох провідних чинників взаємодії виду із середовищем [2].

Висновки. 1. Існуючі теорії динаміки популяцій і прогнозу масового розмноження шкідливих комах повністю не пояснюють багаторічну повторюваність (циклічність) їх у просторі і часі і спроможні передбачити початок чергового популяційного циклу того чи іншого шкідника з певним відсотком достовірності. Тому проблема масового розмноження і прогнозування в екології популяцій та захисті рослин є однією з пріоритетних і потребує подальшого вирішення. Теоретичні засади та методи багаторічного прогнозу масового розмноження основних шкідників зернових культур та соняшнику практично не розроблені.

2. Причини масових розмножень шкідників зернових культур та соняшнику не можна пояснити лише змінами суми ефективних температур і гідротермічного коефіцієнта, а тим більше використовувати їх як предиктори прогнозу.

3. Роки масових розмножень основних шкідників зернових культур та соняшнику синхронізуються з роками посух і різких змін сонячної активності, яка є основним синхронізатором усіх процесів і явищ в біосфері, а її різкі зміни можна використовувати як критерій у прогнозуванні наступних масових розмножень шкідників.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ


  1. Байдик Г.В. Сільськогосподарська ентомологія: Підручник / Байдик Г.В. – К.: Вища освіта, 2005. – С. 511.

  2. Поляков И.Я. Прогноз развития вредителей и болезней сельскохозяйственных культур (с практикумом) / И.Я. Поляков, М.П. Персов, В.А. Смирнов. – Л.: Колос, 1984. – 318 с.

  3. Хуссейн М.Х. Методи багаторічного прогнозу массового розмноження озимої совки / Хуссейн М.Х. // Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандадата сільськогосподарських наук. – Харків: Вид-во ХДАУ, 2000. – 20 с.

УДК 632.93:633.853.478:633:19:632.931.2



ЦИКЛІЧНІ ЗМІНИ КЛІМАТУ ТА ПОПУЛЯЦІЙНІ ЦИКЛИ ШКІДНИКІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

А.В. Дудник – к. с.-г. н., доцент, Миколаївський ДАУ
Вступ. Актуальність теми обумовлена необхідністю підвищення наукової обґрунтованості багаторічних прогнозів, які визначають стратегію і тактику захисту рослин, його екологічну і природоохоронну орієнтацію, економічну і соціальну цінність. Актуальність і доцільність прогнозних досліджень в екології і захисті рослин не викликає сумнівів, особливо в Україні, де вперше в світі у 1926 році було створено Службу сигналізації та прогнозів, вперше обґрунтовано системну теорію циклічності динаміки популяцій та її технологічне рішення щодо розробки багаторічних (стратегічних) прогнозів масового розмноження шкідливих комах.

Постановка завдання. Мета дослідження полягає в обґрунтуванні закономірностей масових розмножень і розробці алгоритму багаторічного прогнозу появи основних шкідників зернових культур та соняшнику.

Метою досліджень обумовлені такі завдання:

виконати статистичний аналіз дослідних даних та історичних відомостей про масові розмноження основних шкідників зернових культур та соняшнику в Степу України, про їх зв'язок і взаємодію із середовищними чинниками;

виділити загальні (системні) закономірності масових розмножень основних шкідників зернових культур і соняшнику та обґрунтувати використання цих закономірностей в розробці багаторічного прогнозу;

розробити алгоритм багаторічного регіонального прогнозу появи основних шкідників зернових культур та соняшнику.

На основі системного підходу обґрунтувати закономірності масового розмноження основних шкідників зернових культур та соняшнику. Провести екологічне районування первинних осередків цих шкідників в Степу України. На основі теорії циклічності динаміки популяцій розробити алгоритм багаторічного прогнозу масового розмноження основних шкідників зернових культур та соняшнику.

Результати, які будуть одержані в процесі досліджень, пропонується використовувати інспекціям сигналізації та прогнозів України і Миколаївської області в розробці та уточненні річних прогнозів появи та поширення основних шкідників зернових культур та соняшнику. Багаторічний (стратегічний) прогноз дозволяє підвищити вірогідність річних прогнозів.

Результати дослідження. Гіпотеза про циклічні зміни клімату – чергування прохолодно-вологих і тепло-сухих періодів в інтервалі 35-45 років, висунута ще наприкінці XIX в. російськими вченими Э.А. Брикнером і А.И. Воейковым. Далі ці наукові положення були істотно розвинені А.В. Шнитниковым у вигляді чіткої теорії про внутрішньовікову та багатовікову мінливість клімату й загальної зволоженості материків Північної півкулі. По А.В. Шнитникову тривалість окремих внутрішньовікових «брикнеровських» кліматичних циклів коливається від 20-30 до 45-47 років, на грунті яких розвиваються цикли тривалістю в 7-11 років. У кожному другому «брикнеровському» циклі максимальні та мінімальні значення температури й вологості істотно перевищують внутрішньовікові показники й класифікуються як цикли вікового масштабу. Вікові цикли розвиваються в інтервалі 60-80 років, наближаючись у північних районах до 90 років [4, 5].

При обґрунтуванні багатовікової мінливості клімату А.В. Шнитниковым показано, що з моменту закінчення льодовикового періоду, у наступний період – 12 тис. років тому – сучасність, що одержав назва «голоцен», клімат і загальна зволоженість материків Північної півкулі змінювалися циклічно, в інтервалі 1500-2100 років. Усього за голоцен розвивалося 6 макрокліматичних циклів, у кожному з яких прохолодно-волога епоха займала 300-500 років, змінюючись тепло-сухою в 600-800 років, а потім перехідною із тривалістю 700-800 років. Обґрунтовуючи факт існування 2000 літніх циклів А.В. Шнитников особливо акцентував, що такі цикли існують і в цей час. Із цих позицій середина XIX століття розцінена ним як принциповий рубіж – закінчення чергової прохолодно-вологої кліматичної епохи й початку тепло-сухої епохи, що розвивається по теперішній час. Сучасний багатовіковий тренд потепління особливо помітно виявився в 70-і роки XIX століття й в 30-і роки ХХ століття [4, 5].

У багаторічній динаміці чисельності як безхребетних, так і хребетних тварин простежуються підйоми та спади в інтервалах, близьких за часом до геліогідрокліматичних циклів – 3-4, 7-11, 30-45, 70-90 років. Динаміка ареалів тварин є наслідком багатовікових (1500-2000 літніх) циклів клімату. По мірі чергування прохолодно-вологих і тепло-сухих епох відбуваються якісні зміни в місцеперебуваннях, при цьому в різних ландшафтних зонах для конкретного виду вони можуть змінюватися в діаметрально протилежних напрямках. Сума таких змін в ареалі обумовлює періодичні експансії або депресії виду, різноспрямовану динаміку життєвих арен різних видів [4, 5].

Синхронність розвитку гідрометеорологічних, геліо- та геологічних ритмів Землі, їхній вплив на рослинний і тваринний світ, на проходження екологічних сукцесій, дає підставу говорити про єдність і взаємозв'язок цих природних тенденцій. На основі розвитку геліогідрокліматичних і геофізичних циклів на планеті Земля в єдиних ритмах змінюються врожайність зернових культур, динаміка чисельності й ареалів тварин [3].

Існування популяцій як цілісних біологічних систем досить тривалий час припускає постійну циклічну зміну типів організації внутрішньопопуляційного населення для забезпечення їхньої адаптації до циклічних змін умов існування (сезонних і багаторічних). Багаторічні зміни чисельності популяцій, що повторюються в часі через різні проміжки, були названі екологами популяційними циклами. Для пояснення причин циклічних коливань чисельності популяцій було запропоновано кілька різних теорій: метеорологічна, випадкових коливань, теорія взаємодії популяцій (хижак-жертва, паразит-хазяїн) і теорія трофічних рівнів. Однак всі спроби зв'язати циклічні зміни чисельності популяцій з метеорологічними факторами поки залишаються безуспішними [1, 2].

Деякі закордонні екологи, наприклад Палмгрен і Коул вважають, що популяційні цикли є наслідком взаємодії стохастичних (випадкових) змін абіотичних і біотичних факторів. З ними не згодний Ю. Одум «Якщо ця теорія вірна, – пише він, – то жоден з факторів не можна вважати важливіше інших». [1, 2].

Теорія взаємодії популяцій, здавалося б, найбільш близька до істини, має давню історію, однак є ряд відомостей, які її спростовують. Наприклад, в окремих регіонах спостерігаються багаторічні циклічні коливання чисельності дрібних гризунів там, де відсутні їхні природні вороги (хижаки) [1, 2].

Теорія трофічних рівнів пояснює закономірності циклічних коливань чисельності тварин, у тому числі комах, круговоротом біогенних елементів (зокрема фосфору), що змінюють харчову цінність рослинності. Вона співзвучна трофічної теорії динаміки популяцій, що має чимало прихильників серед вітчизняних екологів.

Динаміка популяцій піддається впливу цілого ряду факторів, з яких генетико-автоматичні процеси відіграють немаловажну роль.

На початку минулого сторіччя С.С. Четвериков у невеликій статті «Хвилі життя» вперше висловив думку про загальне поширення цього явища у світі рослин і тварин і вказав на можливе еволюційне значення популяційних циклів [1, 2].

Детальні дослідження з генетики популяцій комах були виконані в 30-х роках Н.П. Дубиніним і Д.Д. Ромашовим. Вони обґрунтували теорію генетико-автоматичних процесів (ГАП), що мають важливе значення для пояснення закономірностей популяційних циклів комах. Вони показали, що протягом всього життя популяцій в них відбуваються генетико-автоматичні процеси, які особливо інтенсивні в періоди зниження чисельності, коли відбувається перебудова генетичної структури популяцій. При наростанні чисельності протікання генетико-автоматичних процесів надзвичайно повільне, але проте триває безперервна диференціація генетичного складу популяцій [1, 2].

Питання популяційних циклів шкідливих комах як обмеження панміксії були представлені в роботі відомого біолога-еволюціоніста И.И. Шмальгаузена. Для пояснення закономірностей популяційних циклів важливі висновки останнього про чотири фази змін чисельності й наслідках, що випливають із них. Перша фаза – ріст чисельності в сприятливих умовах при ослабленні дії природного добору – нагромадження й комбінування мутацій (збільшення індивідуальної мінливості). Друга фаза – відносна стабілізація, посилення конкуренції, а також прямої боротьби за існування – ефективний природний добір сприятливих комбінацій і скорочення мінливості. Третя фаза – більш-менш різке скорочення чисельності під тиском потужних факторів, що елімінують, з подальшим скороченням мінливості й частиною з випадковим переживанням деяких більш сприятливих комбінацій. Нарешті, четверта фаза – нове розмноження – пов'язана зі швидким поширенням комбінацій, що вижили, і подальшим нагромадженням нових мутацій [1, 2].

И.И. Шмальгаузен вважав, що циклічні коливання чисельності популяцій вносять лише часткове обмеження панміксії в періоди депресії, однак їхнє еволюційне значення не підлягає сумніву [1, 2].

У вітчизняній та закордонній екологічній літературі давно дискутується питання про зв'язок популяційних циклів комах і інших тварин з багаторічною динамікою сонячної активності. Це питання, що виросло в теоретичну проблему про можливості використання показників сонячної активності для пояснення закономірностей популяційних циклів і використання її як основного критерію для прогнозування масових розмножень шкідників сільськогосподарських і лісових культур, завжди стосується питань теорії динаміки популяцій.

З огляду на актуальність названої проблеми, Е.Н. Белецкий обґрунтував теорію циклічності динаміки популяцій. Вона пояснює закономірності популяційних циклів комах, їхню багаторічну повторюваність у часі як автохвильовий циклічний процес розвитку, функціонування й перетворення структури популяцій синхронно із циклікою зовнішнього середовища, у якій еволюційно формувався популяційний гомеостаз. Однак ця теорія не розкриває механізму популяційних циклів, тобто є феноменологічною [1, 2].

Закономірності масових розмножень шкідливих комах. За даними Е.Н. Белецкого [1, 2] у 28 видів найпоширеніших комах – шкідників сільського й лісового господарства – виявлена поліциклічність або повторюваність їхніх масових розмножень через різні проміжки часу, а саме: 5-6 років, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 11-12, 12-14, 16, 21-24 роки. Такі ж часові періоди характерні у повторюваності космічних, геофізичних і трофічних факторів. Фундаментальною закономірністю масових розмножень шкідливих комах є їхня просторово-тимчасова синхронізація. Відомо, що об'єкти неживої й живої природи побудовані з тих самих хімічних елементів, представлених у періодичній системі Д.І. Менделєєва, а також, що закони збереження справедливі для будь-яких систем; живе формується й розвивається в зовнішнім середовищі й, природно, під впливом останнього, тому й неминуча синхронізація ритмів і циклів живої та неживої природи [1, 2].

На відміну від простих систем, популяції комах – надзвичайно складні біологічні системи, що мають генетичну «пам'ять» у минулому. Вони від покоління до покоління передають генетичну інформацію про вплив на їхню динаміку всіх середовищних факторів і, насамперед тих, які послідовно повторюються в часі. Тому популяційні цикли – це мікроеволюційний процес, що розвивається в часі відповідно до еволюційної тріади – мінливість, спадковість, природний добір, що особливо підсилюється в періоди масових розмножень комах. Дане положення про еволюційно обумовлений механізм популяційних циклів комах підтверджується результатами досліджень Г.В. Гречаного і його наукової школи [1, 2].

Висновки. 1. У багаторічній динаміці чисельності як безхребетних, так і хребетних тварин простежуються підйоми та спади в інтервалах, близьких за часом до геліогідрокліматичних циклів – 3-4, 7-11, 30-45, 70-90 років. Динаміка ареалів тварин є наслідком багатовікових (1500-2000 літніх) циклів клімату.

2. У найпоширеніших комах – шкідників сільського й лісового господарства – виявлена поліциклічність або повторюваність їхніх масових розмножень через різні проміжки часу, а саме: 5-6 років, 6-7, 7-8, 8-9, 9-10, 11-12, 12-14, 16, 21-24 роки.

3. Популяційні цикли – це мікроеволюційний процес, що розвивається в часі відповідно до еволюційної тріади – мінливість, спадковість, природний добір, що особливо підсилюється в періоди масових розмножень комах [1, 2].

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ:
1. Белецкий Е.Н. Теория цикличности динамики популяций и методы многолетнего прогноза массового размножения вредных насекомых: Дис. д-ра биол. наук. – Харьков: ХГАУ им. В.В. Докучаева, 1992. – 290 с.

2. Белецкий Е.Н. Теория и технология многолетнего прогноза // Защита и карантин растений. – 2006. - №5. – С. 46-50.

3. Борисенко Е.П. Парниковый эффект. Механизмы прямой и обратной связи. Географические проблемы ХХ века. – Ленинград: РГО, 1988. – С. 34-36.

4. Кривенко В.Г. Концепция внутривековой и многовековой изменчивости климата как предпосылка прогноза // Климаты прошлого и климатический прогноз. – М.: Наука, 1992. – С.39-40.

5. Кривенко В.Г. Прогноз изменений климата Евразии с позиций концепции его циклической динамики // Всемирная конференция по изменению климата. Тезисы доклада. – М.: Наука, 2003. – С. 514.

УДК 632.93:633.853.478:633:19:632.931.2


А. В. ДУДНИК, к. с.-г. наук

Миколаївський державний аграрний університет

e-mail: andrejj-vinogradov635@rambler.ru


БАГАТОРІЧНА ДИНАМІКА ПОПУЛЯЦІЙ І ПРОГНОЗ МАСОВОГО РОЗМНОЖЕННЯ НАЙГОЛОВНІШИХ ШКІДНИКІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В СТЕПУ УКРАЇНИ
Наведено результати досліджень масових розмножень найбільш розповсюджених і шкідливих комах на озимій пшениці та обґрунтовано причини їх популяційних циклів в умовах Степу України.

Ключові слова: шкідники, масові розмноження, багаторічна динаміка популяцій.

Вступ. Недостатня вивченість закономірностей багаторічної динаміки популяцій найголовніших видів комах-шкідників озимої пшениці в Степу України і необхідність розробки науково обґрунтованого прогнозу їх масового розмноження з метою підвищення ефективності інтегрованого захисту цієї культури від шкідників визначили актуальність теми досліджень. Мета дослідження – виявити загальні (системні) закономірності багаторічної динаміки чисельності популяцій найголовніших шкідників озимої пшениці і розробити регіональний прогноз їх масового розмноження.

Постановка проблеми. Завдання досліджень: 1) виконати історико-статистичний аналіз масових розмножень озимої совки, хлібної жужелиці, гессенської мухи, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки в Степу України для виявлення загальних (системних) закономірностей їх популяційної динаміки у часі; 2) на основі виявлених закономірностей і сучасних теоретичних уявлень про багаторічну динаміку чисельності популяцій розробити регіональний прогноз масового розмноження названих шкідників для підвищення ефективності і природоохоронності інтегрованого захисту озимої пшениці.

Об‘єкт досліджень – закономірності багаторічної динаміки популяцій головних шкідників озимої пшениці для розробки регіонального прогнозу їх масового розмноження.

Предмет досліджень – озима совка, хлібна жужелиця, гессенська муха, шкідлива черепашка і хлібний жук-кузька.

Аналіз теоретичних уявлень про динаміку популяцій комах і прогнозування їх масового розмноження, свідчать, що ця проблема, незважаючи на її складність і дискусійність залишається актуальною.

Існуючі теорії, головним чином факторіальні, не пояснюють закономірної повторюваності масових розмножень шкідливих комах у просторі і часі та не виконують прогностичної функції.

Нині існуючі методи розробки прогнозів, які ґрунтуються на розрахунках гідротермічного коефіцієнту і суми ефективних температур, не спроможні передбачити початок чергового масового розмноження того чи іншого шкідника [4, 5].

Теоретичною основою наших досліджень є теорія циклічності динаміки популяції. Ця теорія відповідає основним принципам системного підходу, пояснює динаміку популяцій як закономірний еволюційний процес їх розвитку, який синхронізований з циклами навколишнього середовища [1, 2].

Дослідження багаторічної динаміки популяцій головних шкідників озимої пшениці виконували на основі методології системного підходу, яка передбачає розгляд процесів як цілісних систем, їх зв‘язок і взаємодію між собою і чинниками зовнішнього середовища [3].

При розробці прогнозів особливу увагу приділяли значенню часу, враховуючи, що зрозуміти майбутнє не можна без знання минулого. Для розробки прогнозів масового розмноження головних шкідників озимої пшениці виконували аналіз часових рядів із застосуванням історико-статистичного методу з виділенням закономірностей багаторічної динаміки їх чисельності популяцій та її зв‘язок з різкими змінами сонячної активності [1, 2].

Результати досліджень. Дослідження історії масових розмножень шкідливих комах важливі як з теоретичної, так і практичної точок зору. По-перше, для пізнання закономірностей багаторічної динаміки чисельності популяцій і чинників, які їх обумовлюють, по-друге, для обґрунтування і розробки прогнозу масового розмноження.

Озима совка (Scotia segetum L.). За період з 1813 по 2005 рр. (192 роки) у Степу України було 20 масових розмножень озимої совки, які повторювались через 6-7, 8-9, 10-11, 12-13 років. Цикли тривалістю 6-7 років виявлені в показниках геомагнітної активності, повторюваності форм атмосферної циркуляції, в коливаннях кількості опадів, прирості дерев; цикли 8-9 років в коливаннях сонячної активності; цикли 10-11, 12-13 років – в коливаннях клімату, вони є сонячно обумовленими.

Із аналізу масових розмножень озимої совки в названому регіоні, 16 або 80% точно співпали з роками посух; три або 15% були через один рік після посух і тільки одне розмноження спостерігалося за рік до, а саме, у 1913-1919 рр.

Нами встановлено, що 65% масових розмножень цього шкідника починалися при східній і меридіональній формах атмосферної циркуляції, які приносять на материк сухе тепле повітря і створюють антициклонічний тип погоди. Це підтверджує давню думку екологів про те, що масові розмноження комах починаються після низки посушливих років. Із 20-ти масових розмножень озимої совки, 18 (90%) точно співпали з роками різких змін сонячної активності і тільки два з них (10%) були через один рік після, а саме, у 1876-1852 і 1879-1886 рр.

Хлібна жужелиця (Zabrus tenebrioides Goeze.). Всупереч існуючим уявленням про те, що хлібна жужелиця в масовій кількості розмножується в теплі вологі роки, наші дослідження свідчать, що це не відповідає дійсності.

Усі 13 масових розмножень хлібної жужелиці (100%) точно співпали з роками посух; із 13 масових розмножень 10 (76,9%) точно співпали з роками різких змін сонячної активності, 3 (23,1%) були через один рік після. Цілковите співпадання масових розмножень хлібної жужелиці з роками посух свідчить про причинно-наслідковий зв‘язок цих явищ. Крім того, посухи, як кліматичні аномалії функціонально пов‘язані з багаторічними змінами сонячної активності [1-5].

В цей час достовірно встановлено, що окрім посух на рослини і комах справляє вплив підвищена інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, яке функціонально пов‘язане з тривалістю сонячного сяйва і сонячною активністю. Враховуючи, що перелічені чинники змінюються в просторі і часі циклічно, стає зрозумілим чому в окремі роки масові розмноження шкідливих комах, в тому числі й хлібної жужелиці, співпадають на величезній території.

Гессенська муха (Mayetiola destructor Say.). В результаті наших досліджень встановлено, що масові розмноження гессенської мухи синхронізовані з роками посух і різкими змінами сонячної активності.

Усі 19 масових розмножень гессенської мухи (100%) точно співпали з роками посух, а 18 (94,4%) – з роками різких змін сонячної активності.

Шкідлива черепашка (Eurygaster integriceps Put.). Степ входить в зону циклічного підвищення чисельності і шкодочинності цього шкідника. За період 1890-2002 рр. масові розмноження шкідливої черепашки тут мали місце в 1890-1896, 1900-1904, 1919-1912, 1937-1940, 1953-1955, 1967-1968, 1972-1973, 1984-1986 і 1997-2002 рр. Із 9-ти масових розмножень 6 або 66,7% їх починалися в період панування меридіональної форми атмосферної циркуляції, 2 (22,2%) – східної і тільки одне (11,1%) – західної форми, тобто 88,9% масових розмножень шкідливої черепашки починалися при теплій посушливій погоді. Це добре узгоджується з тим, що в Степу України масові розмноження шкідливої черепашки значною мірою стримуються недостатньою кількістю тепла, особливо у весняно-літній період.

Враховуючи, що закономірності регіональних масових розмножень шкідливої черепашки вивчені недостатньо, особливо синхронізація їх у просторі і часі, нами виконано історико-статистичний аналіз багаторічних даних про спалахи чисельності цього шкідника в різних регіонах світу.

Із 5-ти глобальних масових розмножень шкідливої черепашки, які відбувалися в 1900-1904, 1909-1912, 1937-1940, 1953-1955 і 1997-2002 рр., 3 (60%) починалися при пануванні меридіональної форми атмосферної циркуляції, одне (20%) – східній і одне (20%) – західній формі, тобто 80% їх починалися при посушливій, теплій погоді. Це пояснюється тим, що шкідлива черепашка походить із країн з теплим сухим кліматом аридної зони [1, 2].

У свій час Є. М. Білецький зі співавторами [1, 2] також показали, що коефіцієнт розмноження куп‘янської мікропопуляції шкідливої черепашки залежить від тривалості сонячного сяйва за травень-червень. Зі збільшенням тривалості сонячного сяйва у 1979 і 1981 рр., відповідно зростав й коефіцієнт розмноження цього шкідника. В цьому зв‘язку вони вважають за доцільне врахування радіаційного режиму за період онтогенезу комах, особливо за період відкладення яєць й розвитку личинок, для уточнення і корегування річного прогнозу.

Хлібний жук-кузька (Anisoplia austriaca Hrbst.). В Степу України за останні 163 років відбулося 16 спалахів масового розмноження хлібного жука-кузьки. При цьому переважна більшість масових розмножень цього шкідника відбувалися в роки посух, різких змін сонячної активності, меридіональної і східної форм атмосферної циркуляції.

Із 16 масових розмножень хлібних жуків 11 або 68,7% точно співпали з роками посух, 5 (31,6%) були через один рік після посух. Дванадцять масових розмножень були точно в роки різких змін сонячної активності (75%), три (18,7%) – через один рік після репера і одне (6,3%) – за рік до репера. Дванадцять масових розмножень (75%) починалися при східній і меридіональній формах атмосферної циркуляції, тобто при посушливій погоді і тільки 25% – при західній, яка обумовлює вологу погоду.

В захисті рослин розробка усіх видів фітосанітарних прогнозів, в тому числі і масових розмножень шкідливих комах, базується на обґрунтованій системі збору, обробки, аналізу і узагальнення інформації. В цей час переважна більшість цієї інформації заснована на кількісних оцінках стану популяцій у відповідності сучасній статистиці. При цьому результати спеціальних досліджень показали, що одержати абсолютно вірні дані практично неможливо. Це пов‘язано з тим, що популяції є виключно складними біологічними системами, а їх розвиток у просторі і часі неможливо передбачити із-за неповноти інформації, або так званого принципу невизначеності [1, 2].

Нами проаналізовані багаторічні дані про середню щільність популяцій найголовніших шкідників озимої пшениці і різких змін сонячної активності і одержані висновки про те, що використовувати кількісні показники для розробки прогнозів недоцільно із-за відсутності зв‘язку між цими показниками.

Основна причина – неповнота кількісної інформації, її невизначеність, а скоріше недостовірність. За цієї причини не справджуються кількісні фітосанітарні прогнози.

В цьому зв‘язку, для розробки багаторічних прогнозів слід рекомендувати використання в якості інформаційного забезпечення хроніки масових розмножень шкідників.

Висновки. 1. Існуючі теорії динаміки популяцій і прогнозу масового розмноження шкідливих комах повністю не пояснюють багаторічну повторюваність (циклічність) їх у просторі і часі і спроможні передбачити початок чергового популяційного циклу того чи іншого шкідника з певним відсотком достовірності. Тому проблема масового розмноження і прогнозування в екології популяцій і захисті рослин є однією з пріоритетних і потребує подальшого вирішення.

2. В процесі досліджень нами встановлена закономірна повторюваність і синхронність популяційних циклів озимої совки, хлібної жужелиці, гессенської мухи, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки в Степу України з посухами і різкими змінами сонячної активності.

3. Переважна більшість регіональних масових розмножень озимої совки, хлібної жужелиці, гессенської мухи, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки починалися точно в роки різких змін сонячної активності і через один рік після. Це дає підстави для використання різких змін сонячної активності в якості критерію для прогнозування початку масових розмножень вказаних шкідників.

4. На наш погляд метод річного і багаторічного прогнозу основних шкідників (на прикладі озимої совки), заснований на критеріях, які використовує служба сигналізації і прогнозів може бути доповнений показниками які були досліджені нами. Це сонячна активність, зокрема число Вольфа.

5. Для інформаційного забезпечення багаторічних прогнозів рекомендується використовувати історичні хроніки масових розмножень найголовніших шкідників озимої пшениці в Степу України, які дають змогу виявити певну кореляцію між масовими розмноженнями та показниками, що нами досліджувалися (сонячна активність, посухи).

6. На основі теорії циклічності динаміки популяцій, міжсистемного і аналого-історичного методів розроблено регіональний прогноз початку чергових масових розмножень найголовніших шкідників озимої пшениці.


СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Белецкий Е. Н. Теория цикличности динамики популяций и методы многолетнего прогноза массового размножения вредных насекомых : дис. д-ра биол. наук / Е. Н. Белецкий. – Харьков : ХГАУ им. В.В. Докучаева, 1992. – 290 с.

2. Белецкий Е. Н. Теория и технология многолетнего прогноза // Защита и карантин растений / Е. Н. Белецкий. – 2006. – №5. – С. 46-50.

3. Борисенко Е. П. Парниковый эффект. Механизмы прямой и обратной связи. Географические проблемы ХХ века / Е. П. Борисенко. – Ленинград : РГО, 1988. – С. 34-36.

4. Кривенко В. Г. Концепция внутривековой и многовековой изменчивости климата как предпосылка прогноза // Климаты прошлого и климатический прогноз / В. Г. Кривенко. – М. : Наука, 1992. – С.39-40.

5. Кривенко В. Г. Прогноз изменений климата Евразии с позиций концепции его циклической динамики // Всемирная конференция по изменению климата : тезисы доклада / В. Г. Кривенко. – М. : Наука, 2003. – С. 514.



МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ И ПРОГНОЗ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ГЛАВНЕЙШИХ ВРЕДИТЕЛЕЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ В СТЕПИ УКРАИНЫ // А. В. ДУДНИК

Приведены результаты исследований массовых размножений наиболее распространенных и вредных насекомых на озимой пшенице и обоснованы причины их популяционных циклов в условиях Степи Украины.



Ключевые слова: вредители, массовые размножения, многолетняя динамика популяций.
LONG-TERM OUTLOOK POPULATION DYNAMICS AND THE MASS REPRODUCTION OF THE MAIN PESTS OF WINTER WHEAT THE STEPPES OF UKRAINE // A. V. DUDNIK

Results of investigations of mass outbreaks of the most common and harmful insects on winter wheat and justified the reasons for their population cycles in the Steppe of Ukraine.



Keywords: pests, mass reproduction, long-term dynamics of populations.


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка