Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние экологических факторов на динамику популяции озимой совки

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Влияние экологических факторов на динамику популяции озимой совки"

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

І

КОЧЕРГА МАРИНА ОЛЕКСАНДРІВНА

УДК: 595.7 : 633

ВПЛИВ ЕКОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ НА ДИНАМІКУ ПОПУЛЯЦІЇ ОЗИМОЇ СОВКИ

03.00.09 - ентомологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в лабораторії прикладної екології і прогнозу Інституту захисту рослин УААН

Науковий керівник - кандидат біологічних наук

ЧАЙКА Володимир Миколайович, Інститут захисту рослин УААН, завідувач лабораторії прикладної екології і прогнозу Офіційні опоненти - доктор сільськогосподарських наук, доцент ІІІЕЛЕСТОВА Валентина Сергіївна, Національний аграрний університет, професор кафедри ентомології і біологічного захисту рослин

кандидат біологічних наук КРУТЬ Валерій Олександрович,

Українська Академія Аграрних Наук, завідувач сектором селекції і захисту рослин Провідна установа - Харківський державний аграрний університет, кафедра ентомології, Міністерство аграрної політики України

Захист дисертації відбудеться ”___________________2000 р.о___год

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.02 в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, м. Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, навчальний корпус №3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету: 03041, м. Київ-41, вул.Героїв оборони,11, навчальний корпус №10

Автореферат розісланий “_______” ^ 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Джул В.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Популяції озимої совки притаманні періодичні спалахи масового розмноження, в результаті чого шкідник розселяється на великі площі і наносить величезну шкоду посівам. Спалахи масового розмноження шкідника за останні 159 років реєструвалися 17 разів з середнім періодом 9 років (Білецький Є.М.,1992) Такі спалахи необхідно прогнозувати, але і досі надійних методів прогнозу чисельності та шкодочинності озимої совки немає. Це пов'язано з тим, що недостатньо розроблені теоретичні основи факторів динаміки чисельності комах-фітофагів, відсутні надійні предиктори прогнозу фазового стану, прості та надійні методи моніторінгу шкідника. Особливості біології озимої совки -поліфагія, полівольтинізм, розтягнутість льоту імаго, приховане мешкання гусені в грунті - роблять цей вид дуже складним об’єктом с.-г. ентомології, як в плані обліку чисельності, так і в розробці заходів захисту.

Вдоконалення діючих методів обліку чисельності та розповсюдженості озимої совки, обгрунтування надійних предикторів прогнозу буде сприяти підвищенню ефективності захисту с.-г. культур від небезпечного шкідника.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках робочої програми лабораторії прикладної екології і прогнозів по Завданню 01. - «Розробити уніфіковані методи збору інформації про чисельність шкідливих організмів в умовах зізних форм ведення с.-г. виробництва та удосконалити коротко- і довгострокові прогнози їх поширення та шкодочинності».

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було вдосконалення иетодів обліку шкідника як основи прогнозу, поширення та шкодочинності ззимої совки. Завдання наших досліджень передбачали оцінку ролі зкологічних факторів в динаміці популяції озимої совки з метою >бгрунтування нових предикторів прогнозу, обгрунтування застосуванню £еромонів для спостереження за фенологією озимої совки, вдосконалення ехнології феромонного моніторингу для обліку чисельності шкідника.

Наукова новизна одержаних результатів. Виявлений зв’язок іагаторічної динаміки чисельності озимої совки з трендом екологічних умов іередовища мешкання добре узгоджується з синтетичною теорією динаміки юпуляції (Білецький Е.Н., 1992), подальша розробка якої можлива на основі :учасних концепцій організації та функціонування біологічних ритмів. В іинаміці популяції озимої совки виділено 3 характерних популяційних цикли, ’озроблена схема інтеграції біологічних ритмів комах-фітофагів, яка пояснює инхронізацію популяційних циклів з екологічними чинниками довкілля. Істановлено, що зміна співвідношення виловів світлопасток до феромонних асток на користь активності льоту метеликів на світло свідчить про зміну фізіологічного стану популяції озимої совки, що передує масовому озмноженню шкідника. Розроблена модель ролі фенологічної коадаптації в

системі комаха-рослина у формуванні фізіологічного стану попул? шкідника, яка свідчить, що характеристика фенології комах несе у о прогностичну інформацію стосовно фазового стану популяції.

Практична_______цінність. Визначена ефективність використан

феромонних пасток для оцінки порівняльної чисельності метеликів озиг совки в польовій сівозміні. Вдосконалена технологія феромоннс моніторингу, яка є складовою частиною системи моніторингу популя озимої совки і дозволяє суттєво знизити трудовитрати на проведен обстежень. Обгрунтовано принцип складання прогнозу чисельності розповсюдженості шкідника.

Особистий внесок здобувана. Приймала безпосередню участь спостереженнях, підготовці і проведення дослідів і експеримент аналітичній роботі, обробці дослідних даних, розробці методк феромонного моніторингу, інтерпретації результатів і підготовці матеріа. до друку.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної робс доповідалися на \/-му з’їзді Українського ентомологічного товариства і Харків, 1998), на засіданнях Вченої Ради Інституту захисту рослин (звітні та методичній комісії ІЗР УААН (1997-1998), розширеному засідаї лабораторії прикладної екології та прогнозів, міжнародній конференції м.Познань (Польща) у 1999 році.

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані ^ друкованих працях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 1 сторінках друкованого тексту і складається з загальної характерне™ роботи, 4 розділів, висновків, переліку посилань. Робота ілюстрована малюнками та 8 таблицями. Перелік літературних джерел охоплює 1 найменувань, серед яких 26 іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Зроблено детальний огляд теорій динаміки чисельності популяї комах, в тому числі аналіз факторів, які визначають спалахи масов розмножень шкідників. Проаналізовані сучасні концепції організації функціонування біологічних ритмів. Подана біолого-екологіч

характеристика озимої совки, зроблено аналіз існуючих методів обл чисельності і прогнозу масових розмножень шкідника.

2. МАТЕРІАЛ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Багаторічний аналіз (18 років) динаміки та фенології популяції озиі\і совки, а також фенології рослин цукрових буряків зроблений за допомогс бази даних Державного об’єднання «Украгрохім» та власних спостереже (1996-1998рр).* Для аналізу факторів навколишнього середовир

з

спостережень (1996-1998 рр).*Для аналізу факторів навколишнього середовища використовували дані Гідрометцентру Украіни, «Солнечные данные» за 1981-1993 рр. (видавництва Київської астрономічної обсерваторії), а з 1993-1998 рр. дані архіву Київської астрономічної обсерваторії. Для спостереження за чисельністю комах на присадибній ділянці і в польовій сівозміні використовували грунтові розкопки та візуальні обстеження згідно методичних рекомендацій за науковою редакцією Ченкіна

О.Ф. і Омелюти В.П. (1981), світлопастку типу “Пенсильванія”, корита з шумуючою мелясою за методом, запропонованим Поляковим І.Я.(1958), феромонні пастки “Методические указания по использованию половых феромонов озимой и восклицательной совок для диагностики и прогноза"(1989) з феромоном озимої совки фірми “РисЫт”(Молдова). Основні польові дослідження проводилися в Київській області, частина в Полтавській. Математична обробка одержаних результатів проводилася за допомогою персонального комп'ютера за стандартними програмами статистичної обробки результатів біологічних експериментів (Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

3. ДОСЛІДЖЕННЯ ЗВ’ЯЗКУ ДИНАМІКИ ПОПУЛЯЦІЇ ОЗИМОЇ СОВКИ З ЕКОЛОГІЧНИМИ ЧИННИКАМИ ДОВКІЛЛЯ

3.1. Характеристика багаторічної динаміки чисельності озимої совки Визначення періодів спалаху розмноження і вплив гідротермічних умов на чисельність шкідника нами було простежено на основі аналізу зимуючого запасу гусениць в агроценозах польових культур (1981-1998рр.) на прикладі зон середньої шкодочинності озимої совки - Київська область (рис. 1) та великої шкодочинності - Полтавська область.

Київська область з нормою ГТК 1,3 відноситься до регіонів достатнього зволоження. Відомо, що гусениці на високу зволоженість і низьку температуру реагують негативно. В роки, коли річний ГТК перевищував 1,3 чисельність гусениць була мінімальною - 0,3 екз/кв.м. Така чисельність може реєструватися майже 5 років поспіль. На протязі 18 років зміни ГТК майже повністю корегують збільшення або зменшення чисельності гусениць шкідника на полях сівозміни, а особливо на озимині.

Результати аналізу показали, що чисельність зимуючих гусениць озимої совки, яка визначає періодичні спалахи масового розмноження та шкодочинності фітофага, підпорядкована своєрідному популяційному циклу з середньою тривалістю 6,5 років. Таким чином, тривалість періоду між спалахами чисельності шкідника за останні роки зменшилась.

* Висловлюємо подяку зав. відділом фітосанітарної діагностики і прогнозів Міністерства АПК України О.Б. Сядристій за можливість використати базу ентомологічних даних.

----- ПОЛЯ сівозміни

озимі культури ......... ГТК

Рис.1.Зимуючий запас гусені в агроценозах польових культур (Київська обл., 1981-1998 рр.)

Аналіз багаторічної ентомологічної бази даних дав змогу виділити динаміці популяції озимої совки 3 характерних популяційних цикли. Перші відображає стан зимуючого запасу гусениць, два інших - зміну чисельнос імаго озимої совки (за даними виловів світлопасток (рис.2) , а з 1990 року феромонних пасток ( рис.З)).

її:

покоління, що перезимувало -----літнє покоління .....ГТК

Рис.2. Пікові вилови метеликів озимої совки на світлопастку (Київська обл.,1981-1998 рр.)

Відомо, що позитивний фототаксіс у комах є механізмом пошуку ідкритого простору (Мазохін-Поршняков,1965), таким чином, активність іьоту на світло свідчить про рівень міграційної активності популяції. За [опомогою феромонної комунікації у комах здійснюється пошук статевого іартнера, тому активність льоту метеликів на феромонні пастки відображає іівень репродуктивної активності популяції (Скіркявічус,1986).

Аналіз багаторічної (1981-1998) бази даних по виловах метеликів на вітлопастку показав, що кожне з двох поколінь шкідника на протязі цих юків мало 3 піки чисельності. Ступінь збільшення чисельності імаго амплітуда коливань) за досліджувані роки не постійна. Період циклу має ривалість 6,5 років, тобто він пов’язаний з чисельністю зимуючих гусениць. >ази наростання та спаду чисельності тривають 1-3 роки. За весь іроаналізований період кількість метеликів у фазу максимуму чисельності 1983, 1996 рр.), перевищувала чисельність імаго у фазу спаду чисельності у -8 разів. Крива ГТК повністю повторювала хід пікових виловів метеликів ізимої совки обох поколінь.

Більш складна залежність у відношенні ГТК до чисельності виловів ростежується по результатах виловів метеликів на феромонні пастки. На ротязі вказаних вище років, амплітуда коливань чисельності покоління, що ерезимувало і літнього покоління різко виражена. Період циклу активності іьоту на феромон складає біля 3-х років.

Розрахунки свідчать, що коефіцієнт кореляції між динамікою льоту на вітло та феромон складає 0,5. Періоди цих циклів не співпадають, імплітуда коливань теж не постійна. Таким чином виявлені цикли ідображають динаміку різних характеристик фізіологічного стану популяції, (ане положення підтверджується проведеним порівняльним аналізом ктивності льоту метеликів озимої совки на світлопастки і феромонні пастки.

1,8

1,6

1,4

1,2

о ЗО

0,6

± 0

0,4

0,2

0

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Рік

покоління, що перезимувало------літнє покоління ..... ГТК

Рис.З. Пікові вилови метеликів озимої совки на феромонні пастки (Київська обл., 1990-1998 рр.)

Якщо ці показники з року в рік стабільні, відношення виловів світлопасток до феромонних пасток буде сталою величиною. Результати аналізу розмноження озимої совки наведені на рис. 4 свідчать, що у роки, які

с

в

о

ч

>.

и

ш

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

покоління, що перезимувало

Рис.4. Динаміка співвідношення виловів метеликів озимої совки на світло- та феромонні пастки (Київська обл.,1990-1998 рр.)

передували спалаху масового розмноження шкідника, ефективність світлопасток значно перевищувала вилови феромонних пасток. Таким чином, перед спалахом розмноження озимої совки змінюється фізіологічний стан популяції, що добре узгоджується з літературними даними (Поляков, 1964).

Існуючі методи прогнозу за розрахунками гідротермічного коефіцієнту (ГТК) та суми ефективних температур (СЕТ) (Поляков, 1964; Макарова, Дороніна.1988) не завжди спроможні передбачити та пояснити черговий спалах чисельності (Трибель,1990).

Теоретичною базою наших досліджень є синтетична теорія Білецького Є.М (1974), яка пояснює динаміку як циклічний процес, тобто як своєрідний ритм функціонування популяції синхронізований з циклами навколишнього середовища. Постає питання, яким чином відбувається синхронізація популяційних циклів з циклами екологічних характеристик довкілля?

3.2. Зв’язок популяційних циклів озимої совки з космічними та геофізичними ритмами

Різка зміна сонячної активності впливає на хід геофізичних процесів, зокрема, на показники коливання земного магнітного поля (геофізична збудженість). Наростання чисельності озимої совки починається у роки з підвищеною сонячною активністю і частими магнітними бурями в 1981-1982 і 1993-1995 роках і досягає свого максимуму (зимуючий запас гусениць, вилови на світлопастки і феромонні пастки) у роки зі зниженою сонячною

активністю і послабленими магнітними бурями. Відомо, що на фоні зниження цих показників посилюється проявлення міграційного інстинкту комах (Трибель, 1984), що добре узгоджується з результатами виловів озимої совки на світлопастки. Визначена залежність свідчить про синхронізацію популяційних циклів з циклами навколишнього середовища.

Розробка моделі механізмів синхронізації популяційної динаміки озимої совки з факторами навколишнього середовища може сприяти обгрунтуванню нових предикторів прогнозу озимої совки. Були проаналізовані часові ряди сонячно-обумовлених циклів і наведені розрахунки кореляційної залежності динаміки чисельності від абіотичних і біотичних факторів. Вони свідчать, що популяційні цикли помітно та сильно корелюють з геофізичною та космічною ритмікою, урожайністю культури. Вплив усіх факторів інтегрується популяцією, але виділити серед них ключові не вдається.

3.3. Динаміка чисельності озимої совки - як прояв біологічного ритму популяції

Згідно сучасних концепцій (Ашофф,1984), повторюваність будь яких подій в біологічній системі через більш-менш регулярні проміжки часу можна представити як біологічний ритм. Передбаченість (стабільність) геофізичної ритміки надала можливість тваринам в процесі природнього добору генетично запрограмувати особливості поведінки та фізіології, забезпечивши тим самим живих істот можливістю передбачувати та максимально пристосовуватися до циклів екологічних факторів. Якщо період ритму перевищує тривалість життя особини, він проявляється тільки на рівні популяції.

Аналіз літературних даних, присвячених вивченню організації і функціональній ролі біологічних ритмів, дозволив нам формалізувати схему інтеграції біологічних ритмів комах-фітофагів (рис. 5).

Відомо, що основою, "маятником" будь-яких біоритмів є "водій" ритма, який у всіх тварин, в тому числі і комах, представлений нервовою клітиною або їх асоціаціями. Ритм електричної активності “водія” керує станом нервової системи організму, а через неї - всіма функціями.

Водіям ритму притаманна широка індивідуальна мінливість, що обумовлена генетичною програмою організму. Послідовно інтегруючи ритміку "водія" на різних рівнях організації систем організму, комахи набувають добові та сезонні ритми. Добові ритми виявляються за рівнем різноманітних видів активності організму: рухливості, харчування,

парування, тощо. Сезонні - за стадіями розвитку комах, які пов’язані з особливостями біології, фізіологічного стану, тощо.

Рис.б.Схема інтеграції біологічних ритмів комах-фітофагів

Наступний рівень інтеграції біоритмів - фенологія. Цей рити проявляється тільки на рівні популяції. Далі йдуть річні ритмі фізіологічного стану популяції та багаторічні ритми динаміки популяції Зміна генетичної структури популяції призводить до зміни генетичне програми організму, а разом з нею - характеристик "водіїв" ритму, і результаті чого індивідуальні біологічні ритми більш точно синхронізуються з ритмікою абіотичних факторів.

3.4. Моделювання механізмів впливу екологічних факторів на динаміку фізіологічного стану популяції озимої совки

Одна із існуючих концепцій щодо розробки прогнозу (Поляков, 1964 повідомлює про те, що очікувану фазу динаміки популяції, рівені шкодочинності, обумовлює механізм впливу енергетичних ресурсів, ї: доступність та якісний стан рослини-хазяїна.

Результати аналізу багаторічних даних (1981-1998рр.) з фенологі озимої совки та цукрових буряків свідчать, що календарні строки кожно фенофази цукрових буряків дуже розтягнуті в часі. Період відродженні гусениць найбільш шкодочинного 1-го покоління, перекриває строки початк; двох фенофаз цукрових буряків: фазу 3-х листків на півдекади і фазу початк; формування коренеплоду - на 2 декади. Тому, строки відродження гусені т< початок їх живлення можуть припадати на різний фізіологічний стан рослиі цукрових буряків. Аналізуючи метеорологічні умови у роки спалахів, можи'

зробити висновок, що швидкому проходженню фенофаз культури сприяють майже оптимальні гідротермічні умови вегетаційного сезону, температура повітря не нижче 18 °С і помірна вологість в начальні фази розвитку і у другій половині вегетації (липень-початок серпня).

Аналіз отриманих даних та літературних джерел дозволив нам розробити модель ролі фенологічної коадаптації в системі комаха-рослина в формуванні фізіологічного стану популяції озимої совки (рис. 6). В фазу трофічної взаємодії фізіологічний стан популяції буде визначатися динамікою метаболізму рослин, яка залежить від фенофази рослини. Період тривалості тієї або іншої фенофази, а також ефект дії сполук вторинного метаболізму на шкідливі організми залежить від гідротермічних умов грунту і повітря, агротехніки ( агротехнічних заходів, сортів, строків посіву, внесення добрив).

Таким чином рівень коадаптації фенології фітофага та кормової рослини може формувати фізіологічний стан популяції шкідника, а тим самим - фазу динаміки чисельності. Якщо період оптимальної синхронізації фенологій в системі комаха-рослина співпадає з фазою під’йому біологічного ритму репродуктивної активності популяції - може відбуватися черговий спалах чисельності озимої совки

Фаза трофічної взаємодії ^Фізіологічний стан популяції (плодючість, життєздатність)

і Динаміка Метеорологічні

метаболізму рослин Г фактори

■ І Фенологія фітофага ■ [ І

Фенологія рослини--*-Стооки заселення і хазяїна — Антропічні фактори

культури : Строки відродження шкодочинної фази і ] Сорт, культура ;

Строки сівби і

і Агротехніка ,

... . ... . І

Рис. 6. Модель ролі фенологічної коадаптації в системі комаха-рослина у формуванні фізіологічного стану популяції фітофага

3.5. Напрямки пошуку нових предикторів прогнозу озимої совки

Згідно поданого вище, у роки, які передують збільшенню чисельності популяції, різко змінюється співвідношення виловів світло- і феромонних пасток в бік збільшення інтенсивності льоту комах на світло.

Як свідчать дані, наведені на рис.4 такі зміни фізіологічного стану популяції надійно реєструються системою моніторингу за допомогою світло- і феромонних пасток, що не складно реалізувати на практиці.

Запропонована схема (див.рис.5) і модель (див.рис.6) свідчать, що фізіологічний стан популяції тісно пов’язаний з її фенологією. У цьому зв’язку основні характеристики фенології: динаміка льоту метеликів, строки відкладання яєць і відродження гусениць - також несуть у собі прогностичну інформацію, яка може бути реалізована через розробку методів формалізації фенологічного опису, тобто методів кількісного аналізу фенологічних характеристик.

4. ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ОБЛІКУ ТА ПРОГНОЗУ ЧИСЕЛЬНОСТІ, РОЗПОВСЮДЖЕНОСТІ ТА ШКОДОЧИННОСТІ ОЗИМОЇ СОВКИ

4.1. Порівняльна оцінка ефективності атрактивних пасток для обліку чисельності метеликів озимої совки

З метою вдосконалення методів обліку чисельності озимої совки, зменшення трудовитрат на обстеження, нами була проведена порівняльна оцінка ефективності атрактивних пасток в полях сівозміни.

Отримані результати (табл.1) свідчать, що льот метеликів 1-го покоління на присадибній ділянці спостерігався на всіх ловильних застосуваннях, крім коритця з мелясою. Спостереження за льотом ІІ-го покоління совки показало, що на присадибній ділянці жодне з ловильних застосувань не реєструвало льоту метеликів. Тому присадибна ділянка не може бути використана як обліковий майданчик для моніторингу за динамікою чисельності імаго озимої совки.

Кількість відловлених метеликів на ловильні застосування значно підвищувалась в агроценозі польових культур. Ефективність льоту на феромонні пастки була майже у 2 рази вища ніж на корита. За кількістю відловлених метеликів 1-го покоління на феромонні пастки (в середньому на одну пастку за період з початку льоту), переважають агроценози кукурудзи - 21,9 екз., і цукрових буряків - 20,2 екз, далі йдуть озима пшениця - 13,4, цукровий буряк (висадки) - 10,8 і капуста - 5,7 екз. Що стосується ІІ-го покоління озимої совки, то за результатами досліду саме в агроценозі капустяного поля спостерігався найбільш інтенсивний літ метеликів - 13,8 екз. В агроценозах інших досліджуваних культур, крім цукрових буряків, в пастках метеликів не виявлено. Досліди дали змогу порівняти технологічність різних засобів вилову метеликів. Світлопастка, наприклад, достатньо ефективна, але потребує спеціальних умов техніки безпеки, і тому її дуже складно експлуатувати в польових умовах. Ефективність виловів на коритця

з шумуючою мелясою в основному залежить від погодних умов. Феромонні пастки завдяки їх видоспеціфічності не потребують систематизації виловів, вони легкі в експлуатації, дія феромону продовжується на протязі ЗО діб. Щодо визначення дати початку льоту метеликів озимої совки в польових умовах слід сказати, що феромонні пастки значно раніше реєструють початок льоту ніж інші засоби обліку.

Таблиця 1 - Ефективність атрактивних пасток для метеликів озимої совки в різних стаціях

(Київська обл.,Бориспільській р-н, КСП “Вороньківський”,1997 р.)

Вилови на пастку

Стація корито з мелясою світлопастка феромонна пастка

І п ркол. II покол. І покол. II покол. 1 покол. II покол.

1 2 1 2 1 2 1 2 3 2 3 2

Садиба 0,25 га 0 0 0 0 16,8 3 0 0 5 3 0 0

Польові культури:

цукровий буряк, 50 га 9 3 7 4 - - - - 20,2 11 2,0 2

цукровий буряк(ви- садки), 20 га 5 2 0 0 - - - - 10,8 10 2,0 2

озима пшениця, 65 га 6 2 0 0 - - - - 13,4 5 0 0

кукурудза 99 га 10 3 0 0 - - - - 21,9 13 0 0

капуста, 12 га 2 1 6 .. .. 2 - - . - 5,7 3 13,8 6

1 - за період льоту; 2 - максимальна кількість метеликів у одній пастці за облік; 3- відловлено в середньому на 1 пастку за період льоту.

4.2. Обгрунтування методів використання феромонів для обліку чисельності озимої совки.

У зв’язку з тим, що рекомендації по застосуванню феромонних пасток в агроценозах польових культур в Україні відсутні, нами було проведено спостереження за динамікою і характером льоту метеликів озимої совки і визначено розподіл метеликів шкідника в польовій сівозміні. Початок льоту самців озимої совки у 1996 році був зареєстрований 20.05, у 1997 році - на декаду пізніше, у 1998 - 5.06. Така різниця в строках обумовлювалась несприятливими погодними умовами у фазу розвитку лялечки попередніх років. Характер сезонної динаміки льоту метеликів також суттєво відрізнявся за роками.

Як показали результати дослідів (рис.8), строки початку льоту метеликів озимої совки, тривалість льоту, тісно пов’язані з екологічними особливостями агроценозів. Розподіл метеликів озимої совки в сівозміні, визначається фазою кормової культури з одного боку, а з другого -тривалістю періоду вегетації культури. Тому для реєстрації льоту метеликів, що перезимували, феромонні пастки повинні бути розміщені на полях цукрових буряків і кукурудзи, для спостереження за льотом ІІ-го покоління шкідника - на капусті.

1,4

Ф -

£Ц

ш

о

с

д

ш

Цукровий буряк —•— кукурудза . капуста

— 1 ■■ озима пшениця висадки цукрових буряків

Рис. 8. Динаміка льоту озимої совки на феромонні пастки в полях сівозміни (Київська обл., Бориспільський р-н, 1998 р.)

Для біологічного обгрунтування оптимальної кількості феромонних пасток методом парної кореляції порівнювали результати динаміки льоту метеликів озимої совки, отримані за допомогою різної кількості пасток. Аналіз отриманих даних засвідчив, що 15 пасток вже достатньо для проведення достовірного моніторингу за динамікою чисельності шкідника в польовій сівозміні (г=0,92-0,99). Подібний аналіз проводили і при обгрунтуванні оптимальних агроценозів для встановлення феромонних пасток. Розрахунки

свідчать, що 2 пастки на цукрових буряках (г=0,93-0,97), 3 - на кукурудзі (г=0,67-0,99) і 4 - на пізньостиглій капусті (г=0,88-0,95) адекватно відображають динаміку льоту шкідника в дан ому агроценозі.

4.3. Вдосконалення системи моніторингу та прогнозу озимої совки

Існуюча система моніторингу озимої совки базується виключно на грунтових розкопках. Це дуже трудоміській метод обліку, який в сучасних економічних умовах на практиці не реалізується. В той же час відомо, що цикл масового розмноження шкідника складає біля 6,5 років, з яких майже 3,5 років, як ми визначили, припадають на фазу депресії. Таким чином, біля 50% трудовитрат на моніторинг озимої совки біологічно і економічно не обгрунтовані.Тому вдосконалення системи моніторингу шкідника полягає в тому, щоб надійно прогнозувати стан депресії (коли грунтові розкопки не потрібні), та надійно реєструвати початок фази збільшення чисельності, при якій грунтові розкопки обов’язкові.

На нашу думку, досягнення цієї мети можливе на підставі застосування технології феромонного моніторингу відносної чисельності метеликів шкідника як складової частини системи моніторингу популяції озимої совки. Отримані нами дані свідчать, що вилови феромонних пасток визначаються фазовим станом популяції: в період депресії вони мінімальні, у фазу масового розмноження - максимальні.

Інтенсивність виловів метеликів в різних стаціях - є ориентиром для розміщення пасток. Дослідження показали, що на капусті більш інтенсивний літ реєструвався у пастках, встановлених у центральній і кутовій зонах поля. На цукрових буряках і кукурудзі - у центрі поля. Розміщувати пастки треба на висоті 20-25 см від верхівок рослинності, через 50-60 м одна від одної; на капусті - вздовж діагоналі поля (дві пастки у центрі і дві - через 20-25 м від кожного кута). Для реєстрації початку льоту обстеження пасток треба проводити через кожні 1-3 дні, в подальшому - 1 раз на декаду. Отримані дані будуть достовірно відображати сезонну динаміку льоту. Якщо феромонний моніторинг свідчить про наростання чисельності шкідника -необхідно проводити додаткові обстеження методом грунтових розкопок.

4.3.1. Принцип складання прогнозу чисельності і розповсюдженості

озимої совки.

Аналіз багаторічної динаміки чисельності озимої совки дав змогу охарактеризувати фазовий стан популяції в залежності від основних кількісних показників чисельності шкідника. Сприятливі екологічні умови приводять до збільшення чисельності шкідника в осередках, розселенню його на полях сільськогосподарських культур. Заселені шкідником площі становлять майже 50% від обстежених у роки спалаху чисельності. Коли популяція знаходиться у піку чисельності всі показники мають найбільші величини. Заселені площі в кожній із фаз динаміки популяції завжди більші

на озимині, ніж на полях сівозміни, в той час як щільність зимуючого запасу на озимині більша тільки в роки спаду чисельності шкідника.

Принцип складання прогнозу чисельності та розповсюдженості озимої совки наведені у таблиці 2.

Таблиця 2 - Принцип складання прогнозу чисельності та розповсюдженості озимої совки _____________________

Індекси сонячної активності (\Уп) Індекси геомагнит ної збудженос ті (Ар) ГТК Методи Основний (вилови на феромон. паст. екз/5 днів) обліку допоміжний (грунтові розкопки) Прогноз

146,0-200,0 19,1 і више р 1 о <7 не проводити депресія чис-ть зимуючих гусен. 0,3 екз/ м.кв. КЗ = 0,08-0,1 шкодочинність відсутня

116,0-145,0 - 1,2- 1,3 7-10 проводити наростання чисельності чис-ть зимуючих гусен. 0,4 - 0,5 екз/м.кв. КЗ = 0,16 загроза шкодочинності

9,0-19,0 9,0-10,0 1,3- 1,5 >10 проводити пік чисельності чис-ть зимуючих гусен. >0,7 екз/м.кв. КЗ = 0,27 - 0,29 значна шкодочинність

20,0-115,0 - >1,5 зменшення виловів проводити спад чисельності чис-ть зимуючих гусен. 0,4 екз/м.кв. К3=0,08—0,11 зменшення шкодочин.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз зв’язку багаторічної динаміки популяції з екологічними факторами довкілля свідчить, що встановлені закономірності, а саме кореляція динаміки з сонячною активністю (г=0,26-0,73), геомагнітною збудженістю (г=0,27-0,89), ГТК (г=0,45-0,62) добре узгоджуються з синтетичною теорією динаміки популяції, подальша розробка якої можлива на основі сучасних концепцій організації та функціонування біологічних ритмів.

2: Розроблено схему інтеграції біологічних ритмів комах-фітофагів, яка пояснює синхронізацію багаторічної динаміки популяції з циклами екологічних факторів довкілля і дозволяє обгрунтувати перспективні напрямки пошуку нових предикторів прогнозу.

3. Встановлено, що для динаміки популяції озимої совки характерний 6,5-річний цикл масового розмноження. Крім зазначеного циклу, популяції шкідника притаманні багаторічні ритми активності льоту на світло та феромон. Середнестатистичні періоди цих ритмів складають біля 3-х років, тобто вони кратні ритму масового розмноження озимої совки. Ці ритми не співпадають між собою (г=0,5). Це свідчить, що вони пов’язані з різним фізіологічним станом популяції шкідника.

4. Встановлено, що в роки, які передують масовому розмноженню озимої совки різко змінюється співвідношення виловів світлопасток до феромонних пасток на користь активності льоту метеликів на світло. Це вказує на посилення міграційної активності озимої совки, в результаті якої змінюється просторова структура популяції, що передує спалаху масового розмноження шкідника.

5. Розроблена модель ролі фенологічної коадаптації в системі комаха-рослина в формуванні фізіологічного стану популяції шкідника, яка свідчить, що характеристика фенології комах вміщує прогностичну інформацію стосовно фазового стану популяції. В цьому зв’язку пошук нових предикторів прогнозу можливий шляхом розробки методів кількісного опису фенологічних характеристик.

6. Існуюча система моніторингу озимої совки базується в основному на грунтових розкопках. Це самий трудоміській метод обліку чисельності. Враховуючи 6,5-річний цикл масового розмноження шкідника, можна констатувати, що біля 50% трудовитрат на моніторинг шкідника припадає на фазу депресії, коли витрати на проведення розкопок біологічно і економічно не обгрунтовані. Вдосконалення системи моніторингу можливо на основі надійного прогнозування виходу популяції із стану депресії.

7. Вдосконалено технологію феромонного моніторингу, яка є складовою частиною системи моніторингу популяції озимої совки. Аналіз динаміки льоту метеликів совки на феромонні пастки визначив найбільш оптимальні агроценози для проведення обліків - це цукровий буряк і кукурудза (І покоління шкідника), пізньостигла капуста (ІІ-покоління). Встановлена оптимальна кількість феромонних пасток на цих культурах: 2 пастки на цукрових буряках (г=0,93-0,97), 3 - на кукурудзі (г=0,67-0,99) і 4 - на пізньостиглій капусті (г=0,88-0,95) адекватно відображають динаміку льоту шкідника в даному агроценозі.

в.Обгрунтовано принцип складання прогнозу чисельності і розповсюдженості шкідника, який дозволить суттєво знизити трудовитрати на проведення обстежень.

Основні положення дисертації викладені в таких публікаціях:

Кочерга М.О., Чайка В.М. Озима совка // Захист рослин.-1998.-№ 6.-С.6.

(Особистий внесок здобувача 75%. Проведені польові дослідження. Оброблено експериментальний матеріал і зроблено висновки).

Кочерга М.О., Чайка В.М. Моделювання механізмів модуляції фізіологічного стану озимої совки екологічними чинниками довкілля // Захист і карантин рослин.- Київ: Урожай, 1999.-вип.45.- С.67-71. (Особистий внесок здобувача 50%. Проаналізовано багаторічну базу даних, зібрано експериментальний матеріал. Зроблено висновки).

Кочерга М.О., Чайка В.М. Динаміка чисельності озимої совки як прояв біологічного ритму популяції // Захист і карантин рослин.- Київ: Урожай, 1999.-вип.45.-С.71-76. (Особистий внесок здобувача 50%. Отримані експериментальні дані. Проведено математичні розрахунки).

Чайка В.М., Кочерга М.О. Моделювання механізмів впливу екологічних чинників довкілля на динаміку популяції озимої совки Адгоіїз веденні ( І_ерісіорІега, МосМсІае ) Н Вестник зоологии. Праці V з'їзду УЕТ, 7-11 вересня 1998 р., Харків.-1998,- вип. 9. (спец.). - С.183-186. (Особистий внесок здобувача 50%.Проаналізована багаторічна ентомологічна база даних. Зроблено висновки).

Кочерга М.О. Вплив екологічних факторів на динаміку популяції озимої совки.

Дисертація (рукопис) на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарских наук за спеціальністю 03.00.09 - ентомологія, Національний аграрний університет, Київ, 2000.

Виявлено зв’язок багаторічної динаміки чисельності озимої совки з екологічними факторами довкілля, що добре узгоджується з синтетичною теорією динаміки популяції (Білецький Е.Н., 1992). В динаміці популяції озимої совки виділено 3 популяційних цикли (чисельність зимуючих гусениць, ритм репродуктивної активності, ритм міграційної активності). Розроблена схема інтеграції біологічних ритмів комах-фітофагів.

Розроблена модель ролі фенологічної коадаптації в системі комаха-рослина в формуванні фізіологічного стану популяції шкідника, яка передбачає пошук предикторів прогнозу фазового стану популяції в характеристиках фенології комах.

Вперше проведено аналіз стаціального розподілу метеликів шкідника, що надало можливість вдосконалити технологію застосування феромонних пасток в агроценозах польових культур.

Ключові слова: динаміка чисельності, озима совка, феромоніторинг, екологічні фактори, стаціальний розподіл, біологічний ритм, популяційний цикл, коадаптація, фізіологічний стан, прогноз.

Кочерга М.А. Влияние экологических факторов на динамику популяции озимой совки.

Диссертация (рукопись) на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.09 - энтомология. Национальный аграрний университет, Киев, 2000.

Виявлена связь многолетней динамики численности озимой совки с экологическими факторами окружающей среды (солнечная активность, геомагнитная возмущенность, трофика, ГТК), которая хорошо согласуется с синтетической теорией динамики популяций (Белецкий Е.Н.,1992).

Разработана схема интеграции биологических ритмов насекомых-фитофагов, которая поясняет синхронизацию многолетней динамики популяции с циклами экологических факторов среды и позволяет обосновать перспективные направления поиска нових предикторов прогноза.

В динамике популяции озимой совки выделено 3 популяционных цикла (численность зимующих гусениц, ритм репродуктивной активности, ритм миграционной активности). Асинхронность многолетних ритмов размножения озимой совки, которая наблюдается в природе, можно объяснить реализацией ритмов репродуктивной активности в года с экологическими оптимумами.

Установлено, что в года, которые предшествуют массовому

размножению озимой совки резко изменяется соотношение выловов светоловушек к феромонным ловушкам в пользу активности лета бабочек на свет. Это свидетельствует об усилении миграционной активности вредителя, в результате которой изменяется пространственная структура популяции, что в свою очередь, предшествует вспышке массового размножения озимой совки.

Система мониторинга численности бабочек озимой совки на основании свето- и феромонных ловушек позволяет фиксировать изменения

физиологического состояния популяции.

Разработана модель роли фенологической коадаптации в системе насекомое-растение в формировании физиологического состояния

вредителя, которая свидетельствует, что характеристика фенологии

насекомых содержит прогностическую информацию касательно фазового состояния популяции. В этой связи поиск новых предикторов прогноза возможен путем разработки методов количественного описания фенологических характеристик.

Известно, что система мониторинга озимой совки базируется в основном на почвенных раскопках. Это самый трудоемкий метод учета численности. На основании 6,5-летнего цикла массового размножения вредителя, можно констатировать, что около 50% трудозатрат на мониторинг озимой совки приходится на фазу депресии. Усовершенствование системы мониторинга возможно на основе надежного прогнозирования выхода популяции из состояния депресии.

Впервые проведен анализ стациального распределения бабочек вредителя, что позволило усовершенствовать технологию применения феромонных ловушек в агроценозах полевых культур.

Внесены дополнения в ряд показателей, которые характеризуют фазовое состояние популяции озимой совки (индексы солнечной активности и геомагнитной возмущенности, виловы феромонных ловушек, зимующий запас гусениц). Обоснован принцип составления прогноза численности и распространения вредителя, который позволяет существенно снизить трудозатраты на проведение обследований.

Ключевые слова: динамика численности, озимая совка,

феромониторинг, экологические факторы, стациальное распределение, биологический ритм, популяционный цикл, коадаптация, физиологическое состояние, прогноз.

Kocherga М-О. influence of the ecological factors on dynamics of a population of the winter cutworms. The Dissertation for a scientific degree of the Candidate of Agricultural Sciences on a speciality 03.00.09 - entomology . The Natuonal Academy of Agriculture, Kiev, 20CO.

The liaison between long-term dynamics of number winter cutworm and the ecological factors of an environment was found out, that is coordinated with the synthetic theory of dynamics of a population.

In dynamics of a population of the winter cutworm three population cycle was picked out (number of a hibernate caterpillar, reproduction rhythm of activity, migration rhythm of activity).

The scheme of integration of bioligical rhythms of insects was developed.

The model of a role fenology coadaptation in the insect - plant system in formation of a physiological condition of a population of the insect is developed which assumes search the predictors of the forecast of a phase of a population condition in the characteristics phenology of an insect.

Is established that feromonitoring as the method of the control of numbers winter cutworms is most effective. The analysis station of distribution of the pest butterflies for the first time was carried out , that has enabled to improve technology for using feromone traps in agrosenoz of crop rotation.

Key words: dynamics of number of the winter cutworm, feromonitoring,

ecological factors, population cycle, physiological condition, coadaptation, biological rhythm, station of distribution.