Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Закономерности многолетней динамики популяции и прогноз массового размножения саранчовых

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности многолетней динамики популяции и прогноз массового размножения саранчовых"

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ

Г.С.СКОВОРОДИ

На правах рукопису

Закарі Мусса Усма

УДК 632.7.634.11 (477.54)

ЗАКОНОМІРНОСТІ БАГАТОРІЧНОЇ ДИНАМІКИ ПОПУЛЯЦІЙ ТА ПРОГНОЗ МАСОВОГО РОЗМНОЖЕННЯ САРАНОВИХ

03.00.09 - ентомологія

Автореферат дисертації на здобуття паукового ступеня кандидата біологічних наук

Харків - 1998

Дисертацією е рукопис

Робота виконана в Харківському державному аграрному университет! імені

В.В.Докучаєва Міністерства агропромислового комплексу України

Науковий керівник доктор біологічних наук, професор Білецький

Євген Миколайович, Харківський державний аграрний університет, завідувач кафедрою зоології та ентомології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук , доцент Шелестова Валентина Сергійовна, Національний аграрний університет, доцент кафедри ентомології та біологічного захисту

кандидат біологічних наук, доцент Максимова Юлія Петрівна, Харківський державний педагогічний університет ім. Г.С. Сковороди, доцент кафедри біології

Провідна установа Полтавський державний сільськогосподарський інститут,

кафедра екології та ботаніки, Мінагропром України. М. Полтава

Захист відбудеться « /б» червня 1998 рС^Згодині на засіданні спеціалізованої

вченої ради К.64.053.02 при Харківському державному педагогічному университеті ім. Г.С.Сковороди: 310168 м. Харків-163,

вул.Блгахера, 2, зал засідань

З дисертацією можно ознайомитися у бібліотеці Харківського державного

педагогічного університету ім. Г.С.Сковороди

Автореферат розісланий « уА> травня 1998 р

Вчений секретар спеціалізованої , вченої ради, кандидат біологічних М* (У.

наук, доцент /](■ і*' и Н.П.Чепурна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В останні роки ФАО намагається створити глобальну систему контролю та прогнозу стану саранових на Африканському континенті. А поки що установи, які проводять боротьбу з сараною, повинні здійснювати неперервні спостереження і знаходитись в постійній готовності, а це пов'язано з великими витратами сил і засобів. Тому розробка методів екстраполяційного прогнозу масового розмноження саранових є актуальною і своєчасною. Вона дозволить намітити стратегію і тактику профілактичних екологічно орієнтовних міроприемств щодо захисту сільськогосподарських культур від саранових в первинних осередках з урахуванням охорони навколишнього середовища і різко знизити витрати сил і засобів на проведення моніторингу динаміки їх чисельності. Доцільність подібного роду досліджень безсумнівна. Вони відкривають широкі можливості щодо спрямованого використання інтегрованих систем, концептуальною основою яких є управління динамікою популяцій шкідливих і корисних організмів на підставі прогнозу масового розмноження і відповідно - застосування сучасних методів і засобів захисту рослин.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи входить, як складова частина головного напрямку досліджень кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету імені В.В.Докучаева ‘Обгрунтувати теорію і розробити прийоми управління динамікою популяцій комах у агробіоценозах на основі екологічних прогнозів різно? завчасності". Номер державної реєстрації 0195ио07027.

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - теоретично обгрунтувати закономірності і розробити метод якісного багаторічного прогнозу масового розмноження пустельної сарани, африканської перелітної, червоної і азіатської сарани. .

Основні завдання дослідження.

З'ясувати закономірності у багаторічних часових спалахах масових розмножень саранових. Виконати екологічне районування первинних осередків масового розмноження пустельної сарани в Республіці Нігер.

Розробити метод якісного багаторічного прогнозу масового розмноження саранових.

Наукова новизна одержаних результатів.

Виконано теоретичне обгрунтування закономірностей масового розмноження саранових. Екологічне районування первинних осередків масового розмноження пустельної сарани в Республіці Нігер і розроблені алгоритми багаторічного якісного прогнозу саранових.

Практичне значення одержаних результатів.

Одержані в процесі досліджень результати пропонується використовувати при розробці багаторічних (стратегічних) прогнозів масового розмноження саранових щодо перспективного планування і прийняття оптимальних рішень в захисті рослин з урахуванням охорони навколишнього середовища.

Особистий внесок здобувана.

Обгрунтування закономірностей масових розмножень саранових в різних регіонах на основі теорії циклічності динаміки популяцій, розробленої Є.М.БІлецьким. Екологічне районування

первинних осередків розмноження шистоцерки в Республіці Нігер. Розробка алгоритмів якісного багаторічного прогнозу масового розмноження саранових.

На захист виносяться основні положення.

Теоретичне обгрунтування циклічності в динаміці популяцій і алгоритм багаторічного якісного прогнозу масового розмноження саранових.

Апробація результатів дисертації.

Основні положення результатів викладені:

• на засіданнях кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету в 1995-1997 рр.;

• на иауковогтеоретичних конференціях факультету захисту рослин Харківського ДАУ в 1996-1998 рр.

• ка засіданні Харківського ентомологічного товариства в 1998 р.

Публікації.

Основні результати досліджень опубліковані у чотирьох наукових статях в фахових журналах.

Структура та обсяг дисертації.

Дисертація викладена на 124 сторінках комп’ютерного тексту і складається із вступу, 6 розділів, висновків. Робота ілюстрована 9 рисунками, 14 таблицями і 4 додатками. Список літературних джерел містить 126 найменувань, серед яких ЗО іноземних.

ЗМІСТ РОБОТИ

РОЗДІЛ 1. Теоретичні уявлення гро закономірності масового розмноження помах

1.1. Сучасні теорії популяційних циклів

В середині двадцятих - на початку тридцятих років поточного сторіччя екологи провідних країн світу сформулювали уявлення про популяційні цикли тварин, в тому числі комах, назвавши їх теоріями популяційних циклів. Щодо тлумачення причин популяційних циклів запропоновано декілька теорій. Насамперед, це метеорологічна теорія, випадкових змін, теорія взаємодії популяцій (хижак-жертва, паразит-хазяїн) і теорія трофічних рівнів. Однак ні одна з запропонованих теорій не тлумачить цього складного екологічного явища, а усі спроби зв'язати циклічність коливань чисельності популяцій з кліматичними чинниками поки залишаються невдалими (Білецький, 1992, 1993; Бенкевич, 1984; Варлі, Градуелл, Хассел, 1978).

В екологічній літературі давно дискутується питання про зв'язок популяційних циклів комах та інших тварин з багаторічною динамікою сонячної активності.

Перша спроба встановлення статистичного зв’язку масових розмножень комах зі змінами сонячної активності належить відомому російському зоологу Ф.П.Кеппану (1870,1881).

Проаналізував масові розмноження і міграції шкідливих саранових у Європі за 1300-річний період, він зіставив їх з багаторічною мінливістю сонячних плям. З аналізу випливає висновок про те, що періоди з особливо сильними розмноженнями і далекими міграціями азіатської сарани у переважній більшості випадків починалися в роки мінімуму сонячної активності, через рік після мінімуму або за рік до нього.

з

Декілька пізніше Б.П.Уваров (1929) звернув увагу на одночасність спалахів масового розмноження пустельно? сарани в державах пустельно-степової зони Африки 1 Західної Азії, а також відмітив Тх збіжність з циклічністю сонячної активності.

Уваров (1927) заснував фазову теорію, згідно якої стадні саранові створюють низку форм, відмінних не тільки морфологічними, але також біологічними ознаками. Він встановив, що створення стадної фази саранових б прямим наслідком "скопичеиня великої кількості особин на певному просторі, а це трапляється в результаті підйому хвилі розмноження Тх у зв’язку з кліматичними умовами*.

За даними М.С.ІЦербиновського (1952) і низки акридологів, за останні 150 років масові спалахи розмноження пустельної сарани трапляються з середнім періодом 11-12 років.

Основна причина циклічності масових розмножень сарани це зміни сонячної активності, яка впливає на динаміку і циркуляційний режим атмосфери, і відповідно, погоду в зоні первинних осередків розмноження цього шкідника. Саме на ці зміни шистоцерка реагує циклічністю розмноження і міграцією зграй, відлігаючи на тисячі кілометрів від своїх первинних осередків (Щербиновський, 1952).

Є.П.Ципльонков (1970, 1975) також вважає, що масове розмноження азіатської сарани має циклічність, синхронну з циклічністю сонячної активності, а це дозволяє прогнозувати масове розмноження цього шкідника.

В останні два десятиріччя в Україні і СНД опубліковано низку робіт з проблеми сонячно-екологічних зв’язків масових розмножень шкідників сільського і лісового господарства (Галин, 1975; Трибель, 1985,1980; Білецький, 1986,1988,1992,1993,1995,1995; Гурь'янова, 1986) та інші.

Ретельні теоретичні огляди взаємодії популяційних і космічних циклів наведені в роботах А.О.Максимова (1984), А.О.Махсимова і Л.М.Єрдахова (1965) і Є.МБіпецького (1992, 1993, 1995, 1997).

Вельми плідною щодо аналізу масових розмножень комах і пошуку фундаментальних закономірностей цієї важливої екологічної проблеми виявилася нова галузь науки - косі/Ічне природознавство, засновником якого е відомий вчений - енциклопедист ОЛ.Чижевський.

Аналіз літературних джерел, наявних у міжнародному протисарановому науково-дослідному центрі за останні 20 років (1976-1996 рр.) свідчать про те, що по цей час закономірності масових розмножень саранових вивчені недостатньо і не розроблені алгоритми і методи прогнозу, які дозволяють відповісти на одне з найважливіших запитань: коли можна очікувати чергове масове розмноження цих небезпечніших шкідників.

РОЗДІЛ 2. Методологія і методика досліджень.

Теоретичні дослідження виконані в 1995-1997 рр. на кафедрі зоології та ентомології Харківського ДАУ ім. В.В.Докучаєва, експедиційні-в 1994-1996 рр. в Республіці Нігер.

Дослідження закономірностей масових розмножень саранових виконували згідно методології системного підходу (Авер'янов, 1985).

Масові розмноження цих шкідників кваліфікували як цілісний процес розвитку і функціонування популяцій у просторі і часі у зв’язку, взаємодії і синхронізації з середовищними

системоутворюючими чинниками (космічними і кліматичними), створюючими циклічний часовий природний фон (Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974).

Історичні дані про масові розмноження пустельної сарани та інших саранових аналізували з допомогою статистичного методу (Рубанов, 1974).

Спалахи чисельності саранових інтерпретирували таким чином, що вони містять інформацію про інтегральний вплив сукупності сонячної активності і кліматичних чинників, особливо екстремальних, на кінцеву чисельність популяцій цих шкідників у межах ареалу. Такий підхід у свій час було здійснено Є.М.Еілецьким (1992) лід час аналізу динаміки популяцій багатьох видів комах-шкідників сільського і лісового господарства за багаторічний період. Були одержані досить задовільні результати щодо розробки міжсистемного методу прогнозу масових розмножень комах.

Зв'язок, взаємодію і синхронізацію популяційних циклів пустельної і інших видів саранових з різкими змінами сонячної активності установлювали згідно методам, викладеним у роботах (Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974; Білецький, 1985).

Екологічне районування пустельної сарани в Республіці Нігер виконували згідно методиці (Білецький, 1992).

Спостереження за розвитком пустельної сарани з метою морфометрічних вимірювань і перевірки гіпотези Б.П.Уварова (1927) про фазову мінливість цього шкідника проводили при сажковому утриманні, згідно загальноприйнятої щодо розведення комах методики.

Алгоритм багаторічного якісного прогнозу масового розмноження саранових розробляли на основі теорії, циклічності динаміки популяцій і міжсистемного методу прогнозування у часовій послідовності ■минуле-теперішнє-майбутнє" (Білецький, 1993,1995).

Зв’язок масових розмножень саранових з різкими змінами сонячної активності і магнітної обуреності оцінювали за допомогою критерію згоди "хі - квадрат’ (Дружиніи, Хам’янова, 1669; Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974).

Результати статистичної обробки даних наведені в додатках 1-4.

РОЗДІЛ 3. Концепція зв’язку, взаємодії і синхронізації космічних, кліматичних, трофічних і популяційних циклів.

В сучасному природознавстві вже затвердилась думка про важливу роль космічних чинників у походженні і еволюції життя на нашій планеті. При цьому збагачується одна з провідних категорій диалектики - поняття про всебічний зв'язок і взаємодію усіх процесів і явищ в живій і неживій природі, тобто системний підхід аналізу складних систем від механічних до екологічних (Авер’янов, 1985). Взаємозв’язок життя з космічними чинниками середовища розкрито відомими вченими сучасності В.І.Вернадським і О.Л.Чижевським. Завдяки останнього були чітко розмежовані дві природничі наукові проблеми: ’’Сонце-клімат-біосфера" і "Сонце-біосфера". Перша значно розширила і поглибила поле діяльності метеорології і кліматології, друга з’явилася об’єктом досліджень нової наукової дисципліни - геліобіології.

За три останні десятиріччя проблема просторово-часових змін геліогеофізичних чинників і біологічних процесів набула величезне теоретичне і практичне значення у галузі екології і захисту рослин.

3.1. Сонячна активність.

Наводяться відомості про сучасні уявлення про ці фізичні явища, наявність циклів різної тривалості і різких змін цього процесу.

3.2. Синхронізація космічних і кліматичних циклів.

Сонячна активність, як вважають багато хто з дослідників впливає на клімат, погоду і відповідна на рослинний і тваринний світ (Витинський, 1973; Витинський, Оль, Сазонов, 1976; Владимирський, 1960, 1962; Мизун, 1986; Дружинін, 1987 та інші).

Особливий інтерес становить при цьому взаємодія і синхронізація космічних, кліматичних і трофічних циклів щодо популяційної екологи, насамперед динаміки популяцій комах.

Відомо, що причини змін їх чисельності пояснюють комплексним впливом природничих (географічних, кліматичних, трофічних) чинників, а також ієрархією зв’язків між різними видами. Тому ця проблема має важливе теоретичне і практичне значення, особливо дослідження

І.П.Дружиніна та ін. (1969, 1974, 1987), котрі на величезних матеріалах довели, що підвищена концентрація переломів багаторічного ходу багатьох процесів біля років з найбільш різкими змінами сонячної активності можуть бути використані щодо якісного прогнозу змін земних процесів на основі прогнозів сонячної активності.

3.3. Синхронність популяційних циклів.

Проблема масових розмножень комах і досі залишається однією з центральних в екології. Закономірні або випадкові популяційні цикли, їх причини і наслідок, можливості прогнозу, ці та інші питання завжди порушували фундаментальні закономірності динаміки популяцій у просторі і часі (Беріман, 1930).

Особливо дискусійним було і залишається питання щодо синхронізації популяційних циклів. К.Уаат (1971) ще у 1971 році писав: "Як щоб коливання чисельності популяцій носили випадковий характер, то в різних районах Канади не можна було б спостерігати максимум чисельності низки видів хутрових звірів одночасно".

У свій час, аналізуючи багаторічну динаміку популяцій шкідливих комах Є.М.БІлецький (1986) відзначив синхронність масових розмножень хлібних клопів (австрійської, шкідливої і маврської черепашок) в Росії, Україні, країнах Західної і Східної Європи, Близького і Середнього Сходу і Північній Африці в 1909-1912, 1925-1928 і 1936-1941 рр.

Ми (Закарі, Білецький, 1997) виконали статистичний аналіз і зробили висновок про те, що саранові (сарана пустельна, сарана перелітна або азіатська, сарана перелітна австралійська, прус, або сарана італійська, сарана мароккська, білосмугастий та сибірський коники і інші також розмножуються одночасно в багатьох регіонах світу. В переважній більшості максимуми чисельності декількох видів спостерігаються в одні і тіж роки (таблиця наведена в дисертації' і є громіздкою).

Огляд літературних даних про динаміку популяцій шкідливих комах і результати наших статистичних досліджень масових розмножень саранових та інших шкідників дозволили зробити висновок щодо зв'язку взаємодії і синхронізації космічних, трофічних і популяційних циклів.

Цей висновок має важливе методологічне значення щодо розробки алгоритмів багаторічного прогнозу масових розмножень шкідливих комах, насамперед, з використанням різких

змін сонячної активності, як глобального чинника, впливаючого безпосередньо або опосередково на біосфер/, біогеоценози і копуляції.

РОЗДІЛ 4. Динаміка популяцій пустельної сарани.

Пустельна сарана (Бсііійосегса дгедагіа РогеК) займає серед розповсюджених в країнах Африки, Близького і Середнього Сходу шйдників важливе місце не тільки як небезпечний шкідник, але і в зв'язку з успішним виживанням в умовах аридної зони завдяки її винятковим здібностям щодо міграцій.

Останні роботи відомих акридолоіів, опубліковані в період з 1958 до 1995 рр., з’явилися нам головним джерелом інформації про масові розмноження сарани в регіоні щодо аналізу закономірностей популяційних циклів цього шкідника як в цілому у ареалі, так і в первинних осередках.

Основною метою наших досліджень з'явилося вивчення закономірностей багаторічної динаміки популяцій пустельної сарани, екологічне районування первинних осередків у Республіці Нігер і відповідно - розробка алгоритмів прогнозу.

4.1. Екологічна характеристика осередків пустельної сарани ($сіїШосегса дгедагіа Рогзк) у Республіці Нігер.

Первинні осередки масового розмноження пустельної сарани, згідно нашим дослідженням розташовані в важхопристулній місцевості, відрізняються надто нестабільними метеорологічними показниками (річними, сезонними, багаторічними). Для прикладу візьмемо три таких осередки: Агадез, Вильну і Бірні Нконні. Порівняна характеристика показує, що різкі флуктуації температурного режиму, опадів і, особливо, тривалості сонячного сяйва мають місце в Більмі і Агадезі, саме тут цей показник як на протязі сезону, так і в багаторічному аспекті може змінюватись в півтора і майже в три рази, особливо в травні-червні, колі випадає мінімальна кількість спадів, тривалість сонячного сяйва максимальна, отже до Землі з космосу приходить максимум біологічно активного ультрафіолетового випромінювання.

В Бірні Нконні ці метеорологічні показники відносно стабільні, тобто немає таких різких флуктуацій, яке двох згаданих осередках.

Інтересно відмітити, що і коливання чисельності пустельної сарани тут також меньш виражені; щодо мешкаючих її популяцій не характерні катастрофічні підйоми та різкі падіння чисельності.

4.2. Особливості помешкання пустельної сарані у південній Сахарі на прикладі району Тамесна на півночі Нігеру.

Приводиться грунтово-климатична характеристика регіону з описом років масових розмножень пустельної сарані (е відеофіпьм).

4.3. Знутрішкьопспуляційна мінливість пустельної сарани.

Виконані нами у 1934-1996рр. спеціальні дослідження у протисарановому центрі м.Агадез Республіки Нігер дозволили зробити висновок про гетерогенність популяцій пустельної сарани. Доведено, що при сажковому утриманні цього виду з різної щільністю поява 'стадної" форми починається вже з другої генерації і сягає максимуму - в четвертій. Зроблено висновок про те, що це лише зміни екологічної, генетичної і морфофізіологічної структури лопупяцій цього шкідника.

Аналогічну картину ми спостерігали на протязі трьох років (1994-1996рр.) в первинних осередках масових розмножень пустельної сарани в Республіці Нігер, коли одночасно в великих кулигах зустрічалися особини з різним забарвленням, так звані "поодинокі' і •стадні' (наводяться рисунки в дисертаційній роботі). Локальні популяції шистоцерки, як нами доведено, відрізняються надзвичайним поліморфізмом, який необхідно враховувати при розробці і уточненні річного прогнозу появи і розповсюдження цього шкідника.

4.4 Закономірності масового розмноження пустельної сарани.

Нами (Закарі, Білецький, 1993) виконані узагальнення і статистичні дослідження закономірностей масових розмножень пустельної сарани в ареалі, який умовно розділено на чотири регіони (Мадог, 1994): східний, захадний, центральний і південний. Наведені країни, які входять у названі регіони.

Аналіз масових розмножень сарани в усіх регіонах і в цілому в ареалі показує, що повторюваність спалахів мас циклічний, але не періодичний характер в часі. За зазначений період (1862-1995 рр.) вони повторювались у середньому у 88% випадків через 6-10 років і 12%-22 роки.

Низкою інших дослідників (Захаров, 1950; Добрецов, 1970; Ципльонков, 1970, 1975) показано стислий зв’язок масових розмножень багатьох видів саранових з певними періодами активності Сонця.

Наприклад, Ципльонков (1975) вважає, що максимуму сонячної активності відповідає максимум розмноження пустельної сарани і мінімуму, відповіано-азіатської сарани. Однак цей зв'язок, як ми довели, не однозначний. Насправді масозе розмноження саранових можуть виникати на різних гіпках сонячної активності, а також як в максимуми, так і в мінімуми останньої. Про це свідчать наші статистичні дослідження, виконані на прикладі пустельної, азіатської, австралійської сарани, італійського пруса і нестадних саранових в різних регіонах світу. Так, за 1825 - річний історичний період (з 125 по 1948 рр.) в Європі і Азії, згідно літописам, даних екологів, істориків, географів, мандрівників і філософів відмічено 263 масових розмножень саранових, в тому числі в максимум сонячної активності 22 або 8,3% від загальної кількості, в мінімум 24 (9%), на гіпьці підйому сонячної активності - 94 (35,3%) і на гіпьці падіння останньої - 126 (47,4%). З цього розподілу випливає важливий методологічний висновок: як що розробляти прогноз появи саранових з урахуванням епохи максимуму або мінімуму, то відповідно, його вірогідність, згідно нашим даним, може скласти 8-9%!

Аналогічні результати нами одержані при дослідженнях масових розмножень інших видів саранових в різних регіонах (табп. 4.4.1,4.4.2).

Таблиця 4-4.1

Масові розмноження пустельної сарани в залежності від сонячної активності (СА) в країнах Африки, Близького і Середнього Сходу.

Регіон і роки масових Масові розмноження (%), пов'язані до різних епох СА

розмножень Максимум СА Мінімум СА Глка підйому СА Гілка падіння СА

Східний (1862-1995) 8,3 25,0 . 16,7 50,0

Західний (1863-1994) 15,4 30,8 15,4 30,8

Централький(1863-1995) 0,0 30,7 30,7 38,6

Південний (1900-1995) 11,4 33.3 22,2 33,3

В цілому в ареалі (18ВЗ-1995) 0,0 50,0 8,3 41,7

Таблиця 4.4.2

Масові розмноження перелітної сарани і італійського пруса в залежності від сонячної активності (СА) в різних державах

Країна і роки масових Масові розмноження (%), пов'язані до різних епох СА

розмножень Максимум С.А Мінімум СА Гілка підйому СА Гілка падіння СА

Австрія (1542-1912) 38,5 7,7 23,0 30,8

Угорщина (1542-1909) 23,0 15,5 23,0 33,5

Німеччина (592-1873) 9,3 19,3 22,6 48,4

Іспанія (1584-1914) 0,0 28,6 14,3 57,1

Італія (842-1916) 10,8 13,5 21,6 54,1

Казахстан (1944-1995) 20,0 40,0 20,0 20,0

Китай (1921-1969) 0,0 0,0 20,0 80,0

Португалія (1876-1916) 25,0 25,0 0,0 50,0

Росія (1648-1914) 13,3 26,6 6,7 53,3

Румунія (1640-1907) 7,2 0,0 50,0 48,2

Україна (1008-1997) 15,4 17,9 17,9 48,8

Франція (1542-1914) 0,0 45,5 0,0 54,5

Статистичний аналіз масових розмножень азіатської сарани в Західній і Центральній Африці, на острові Мадагаскар, заході СЩА, Середній Азії і Казахстані за історичний період 18661992 рр. також показав, що 50% спалахів чисельності цього шкідника було в епоху максимуму СА, 16,6% - на гільці підйому СА і 33,4% - на гільці падіння останньої.

Сарана перелітна австралійська за період 1934-1990 рр. у масі розмножувалася у максимумі СА у 14,2% випадків, в мінімумі - 28,4%, на гільці підйому СА - 28,6% і гільці падіння -відповідно-28,6%.

Масове розмноження мароккської сарани з 1901 по 1974 рр. у Вірменії, Афганістані, Болгарії, Угорщині, Закавказзі, Казахстані, Марокко, Сірії та Югославії у 57% випадків мали місце на гільці падіння СА, 14,3% - гільці підйому і 14,3% у максимумі і мінімумі сонячної активності.

Аналогічна закономірність нами встановлена при статистичних дослідженнях масових розмножень нестадних саранових (сибірський, чорносмугастий, безкрилий, хрестовий коники) у Сибіру і Якутії. У зазначених регіонах також у 57% випадків масового розмноження, вказаних видів саранових відмічені на гілці падіння СА, 14,3% - на гілці підйому і по 14,3 % в мінімуми та максимуми сонячної активності. Таким чином, ця раніше невідома закономірність, притаманна усім видам саранових, має глобальний характер і примушує критично оцінювати правомірність побудови прогнозу їх масових розмножень з урахуванням тільки максимумів або мінімумів сонячної активності. Вірогідність подібного роду прогнозів не перевершить 8-50%.

Далі обґрунтовується необхідність використання щодо розробки прогнозів масового розмноження саранових, на прикладі пустельної і азіатської сарани (табл. 4.4.3, 4.4.4) різких змін сонячної активності і магнітної обуреності.

Таблиця 4.4.3 .

Різкі зміни сонячної активності, магнітної обуреності і масові розмноження пустельної

сарани.

Масові розмноження (%), в роки

Реперів Через 1 рік після реперу За 1 рік до реперу

Східний 100,0 0,0 0,0

Західний 92,3 7,7 0,0

Центральний 69,2 23,1 7,7

Південний 88,8 11,2 0,0

Цілком в ареалі 83,3 16,7 0,0

X" = 14.30 < 0,1%

Таблиця 4.4.4

Різкі зміни СА і МА у зв’язку з масовим розмноженням азіатської сарани.

Початок масових розмножень (%) в роки:

Реперів Через 1 рік після реперу

Казахстан 80,0 20,0

Китай 100,0 0,0

Північний Кавказ 71,4 28,6

Україна 88,0 12,0

Спід відмітити, що початок масових розмножень перелітної сарани за період з 1934 по 1990 рр. у 86% випадків спостерігалися в роки-репери и 14% - через 1 рік після них. У Алжирі, Афганістані, Болгарїі, Закавказзі, ІспанГї, Італії, Китаї, Україні, Франції і Югославії масові розмноження італійського пруса також у 70% випадків починалися в роки - репери и 30% - через рік після них.

Аналіз масових розмножень пустельної сарани в ареалі за період 1863-1995 рр. дозволив нам виявити цікаву закономірність: в роки спалахів чисельності цього шкідника середнє число Вольфа не перевершувало 100 одиниць (табл. 4.4.5).

Таблиця 4.4.5

Розподіл років масових розмножень пустельної сарани в залежності від величини числа

Вольфа.

Величина середнього числа Кількість років Відношення років розмноження

сонячних плям (УУ) сарани до загальної кількості років, %

до 50 одиниць 38 42,2

60 - 90 одиниць 52 57,7

Ця закономірність пояснюється тим. що зі збільшенням кількості плям на Сонці сонячна постійна (Б) спочатку зростає дуже швидко, потім зростання її зменшується, сягая максимуму для 60-100 одиниць ЇУ і в подальшому зі збільшенням числа \Л/ сонячна постійна вже не збільшується, а зменшується (Вітиньський, Опь, Сазонов, 1976). Цей феномен підтверджує висновки М.П.Русіна (1979) про те, що радіаційний режим визначає у комах та інших пойкілотермних тварин час їх появи, умови розмноження і загибелі, а радіаційний режим знаходиться у причинно-наслідковому зв’язку зі сонячною активністю та її різкими змінами (Гойса, Гришко, 1971; Дубров, 1974; Русін, 1979).

Первинні осередки масового розмноження пустельної сарани, знаходяться у Мавританії, Малі, Нігері, Чаді, Судані, Саудівській Аравії, Омані і східній частині Індії і зосереджені в основному в зоні 20-30° п.ш. (цані ФАО, 1993). Для цієї широтної зони характерні різкі коливання температури, опадів, але особливо тривалості сонячного сяйва, яке є посереднім показником радіаційного режиму місцевості. Більш того, первинні осередки шисгоцерки знаходяться у зони надлишкового ультрафіолетового випромінювання (Згідно класифікації В.А. Білинського, 1968; цитовано по Русіну, 1979).

З цьому зв’язку, в роки масових розмножень пустельна сарана здійснює з первинних осередків міграції, як у північному, так і у південному напрямках і вимирає у екваторіальній зоні (Щербиновський, 1952).

На нашу думку, міграції пустельна сарана здійснює, головнім чином із зони надлишкового ультрафіолетового випромінювання у зону комфорту, а виживаємість її у екваторіальній зоні залежить від того, що в цій зоні на протязі усього року випадає дуже багато опадів і постійно велика хмарність, а тривалість сонячного сяйва практично знаходиться на рівні прямої лінії. •

РОЗДИЛ 5. Методи прогнозу появи і розповсюдження шкідливих організмів

Наводиться класифікація сучасних методів прогнозу за Поляковим (1976, 1984), підкреслюється, що в захисті рослин мають місце відхилення від стандарту, критично оцінюються багаторічні прогнози і обґрунтовується необхідність розробки методів прогнозу масового розмноження шкідливих комах.

5.1.1. Міжсистемний метод прогнозування.

Обгрунтовано застосування міжсистемного методу прогнозування щодо використання для цього фундаментальних закономірностей взаємодії систем Космос - Земля (Ягодинський, 1975; Галкін, 1976; Гур'янова, 1986; Дружинін, 1987; Єілецький, 1997 та інші).

5.1.2. Методи довгострокового прогнозу популяційних циклів пустельної сарани. Наводиться історія масових розмножень цього шкідника в ареалі і підходи щодо прогнозу

розмноження сарани у роботах М.С.Щербиновського та інших акридологів і обґрунтовується необхідність для розробки алгоритму прогнозу використовувати різкі зміни сонячної активності і магнітної обуреності, але так звані роки-репери.

5.1.3. Алгоритм довгострокового прогнозу масового розмноження пустельної сарани. Заради встановлення зв'язку популяційних циклів пустельної сарани зі реперними роками

нами виконано ретроспективний аналіз масових розмножень шкідника в державах, розташованих в різних регіонах Африки, країн Близького і Середнього Сходу.

Масові розмноження пустельної сарани в Західному регіоні мали місце в 1863-1877, 18901894, 1900-1903, 1905-1911, 1913-1919, 1928-1935, 1940-1947, 1950-1962, 1966-1968, 1972-1975, 1979-1983, 1986-1989 і 1992-1994 рр. Східному регіоні: 1862-1873, 1875-1881, 1889-1908, 1912-1919,1926-1336,1939-1946,1950-1954,1966-1968,1972-1975,1981-1983,1936-1990,1992-1995 рр. Центральному регіоні: 1663-1866, 1869-1870, 1877-1880, 1889-1896, 1903-1909, 1913-1917, 19261932, 1936-1939,1940-1952, 1965-1970, 1973-1980, 1986-1990 и 1992-1995 рр.; Південному регіоні: 1900-1909, 1912-1917, 1926-1932, 1940-1947, 1950-1962, 1968-1970, 1973-1981, 1986-1990 і 19921395 рр.

В ареалі масові розмноження пустельної сарани зареєстровано (Мадог, 1994): 1863-1875, 1878-1881, 1690-1896, 1900-1909, 1913-1917, 1926-1932, 1939-1946, 1950-1960, 1965-1970, 19731980,1986-1990 і 1992-1995 рр. '

За аналізуємий історичний період масових розмножень пустельної сарани (1862-1995 рр.) різкі зміни або екстремуми сонячної активності (СА) і магнітної обуреності (МО) були у такі роки: 1859-1862, 1865, 1867-1868,1870-1873, 1875, 1878, 1880, 1882-1884, 1889-1890, 1892-1894, 1896, 1899-1901. 1903-1908, 1910-1913, 1915, 1917-1918, 1920, 1923-1925, 1929-1937, 1939-1940, 19421944, 1946-1954, 1956-1957, 1961, 1964, 1966-1967, 1971-1973, 1975, 1977-1981, 1983-1984, 1986, 1988,1991-1993 і 1995-1996 рр.

Аналіз масових розмножень пустельної сарани в ареалі вказує; що із 12 спалахів чисельності цього шкідника 10 точно починалися в роки екстремумів і два через один рік після них. На основі цих даних розраховуємо імовірність початку масових розмножень пустельної сарани:

Роки від екстремуму СА і МО -1 0 +1.

Частота початку масових розмножень 0 ю 2

Імовірність їх початку, % 0 83,3 16,7

З аналізу розподілу у часі масових розмножень пустельної сарани випливає, що зі 83%-ю імовірністю можно прогнозувати наступний спалах чисельності цього шкідника точно в епоху екстремуму і зі 100%-й - в його критичну фазу, або через один рік після. Середній період між спалахами масового розмноження пустельної сарани складає 10,8 року або біля 11 років.

Цей цикл найбільш поширений. Багатьма вченими він виділений у багаторічних змінах сонячної активності і магнітної обуреності і цілій низці геофізичних та біологічних явищ. Початок наступного масового розмноження ми прогнозуємо тут у 2003-2004 рр.

У Західному регіоні Африки з 13-ти масових розмножень сарани, 11 точно починалися в роки репери, а розподіл їх в часі був таким:

Роки від екстремуму СА і МО -1 0 +1

Частота початку масових розмножень 0 11 2

Імовірність їх початку, % 0 84,6 15,4

Таким чином, з Б4%-ю імовірністю початок наступного масового розмноження пустельної сарани у Західному регіоні можна прогнозувати точно в роки екстремумів СА і МО та з 100%-ю відповідно точно в епоху їх, та через один рік після.

Ретельний аналіз історії масових розмножень пустельної сарани дозволив нам встановити їх циклічність у часі і на основі теорії циклічності динаміки популяції розробити довгостроковий прогноз появи цього шкідника, як для окремих регіонів, так і для ареалу в цілому.

РОЗДІЛ 6. Закономірності масових розмножень стадних саранових з роду Ьосизіз і Мотайаспэ.

Наведено 7 підвидів перелітної сарани, їх місця помешкання у різних природно-географічних зонах.

Основна увага приділена африканській перелітній, червоній сарані I азіатській.

Доведено зв’язок масових розмножень саранових з роками посух та їх механізм дії на комах, згідно уявленням американських екологів Меттсона та Хейка (цитовано по Білецькому, 1992).

6.1. Алгоритм прогнозу масового розмноження африканської мігруючої сарани (Ьосигіа глідгаизгіа тідга!огіоіс!е$ Неї Р.)

В країнах Америки за останні 103 роки масові розмноження цього шкідника мали місце у 1891-1892, 1903-1907, 1913-1914, 1927-1929, 1936-1938, 1946-1951, 1953-1956, 1961-1668, 19771978, 1986-1989 і 1993-1994 рр. Імовірність початку наступного масового розмноження розраховується аналогічно:

Роки від екстремуму СА і МО -1 0 +1

Частота початку масових розмножень 0 10 О

Імовірність їх початку, % 9,1 90,9 0,0

З розподілу масових розмножень у часі свідчить, що з 90%-ю імовірністю можно очікувати початок наступного популяційного циклу цього шкідника точно в роки-репери і зі 100%-ю відповідно за рік до реперів та в їх критичну фазу. Таким чином, початок наступного масового розмноження африканської мігруючої сарани ми прогнозуємо у 2000-2001 рр.

6.2. Алгоритм прогнозу масового розмноження африканської червоної сарани (Мотасіасгіз зеріетїазсіаіа Зег^.).

В Намібії', Ботсвані і Замбії з 1847 по 1993 рр. було 12 масових розмножень африканської червоної сарани: 1647-1857. 1891-1692, 1906-1907, 1913-1920, 1927-1930, 1935-1938, 1940-1944, 1956-1958,1961-1968,1977-1978,1986-1989 і 1993-1994 рр.

Розподіл масових розмножень у часі був таким:

Роки від екстремуму СА і МО -1 0 <•1

Частота початку масових розмножень 1 11 0

Імовірність їх початку, % 8,4 91,6 0.0

Майже з 92%-ю імовірністю можно протезувати початок наступного популяційного циклу африканської червоної сарани точно в роки екстремумів СА і МО1 з 100%-ю - за один рік до них та віх критичну фазу.

6.3. Закономірності динаміки популяцій і прогноз масового розмноження азіатської або перелітної сарани (иосийатідгаЮсіа тідгаЮгіа І.)

Наводяться відомості про первинні осередки масових розмножень цього виду і роки спалахів чисельності в ареалі.

6.3.1. Алгоритм довгострокового прогнозу масового розмноження азіатської сарани.

За історичний період масові розмноження азіатської сарани мали місце в такі роки: 18651863, 1882-1384, 1292-1895, 1901-1903, 1911-1913, 1921-1924, 1928-1928, 1937-1939, 1945-1948, 1955-1958,1961-1965,1980-1984 і 1992-1995 рр.

Розподіл масових розмножень азіатської сарани:

Роки від екстремуму СА і МО -1 0 +1

Частота початку масових розмножень 0 10 3

Імовірність їх початку, % 0,0 77,0 23,0

Аналогічно аналізам масових розмножень інших саранових, початок наступного популяційного циклу азіатської сарани ми прогнозуємо в 2002-2003 рр.

ВИСНОВКИ

1. Аналітичний огляд літератури і результатів популяційних досліджень, анотованих міжнародним протисарановим науковим центром за останні 20 років (1976-1996 рр.) дозволив нам зробити висновок про те, що закономірності масових розмножень стадних саранових вивчені недостатньо і не розроблені вірогідні методи прогнозів їх появи на наступні 5-10 років, тобто довгострокових прогнозів.

2. Нами в. 1994-1997 рр. виконані теоретико-статистичні дослідження закономірностей масових розмножень у ареалі пустельної сарани, африканської перелітної, червоної сарани і азіатської сарани. Встановлена закономірність багаторічної циклічної повторюваності їх розмножень, синхронізованих з різкими змінами сонячної активності

3. Масові розмноження, зазначених видів шкідливих саранових, приурочені к різним епохам змін сонячної активності: максимуму, мінімуму, висхідній і низхідній гілкам, всупереч твердженням переважної більшості акридологів, вважавших максимуми і мінімуми останній в якості критерію прогнозів початку чергових спалахів чисельності.

4. Виконано екологічне районування первинних осередків масового розмноження пустельної сарани в Республіці Нігер. Показано, що нестабільність екологічних чинників в цих осередках, насамперед, тривалості сонячного сяйва, температурного режиму, випадаючих опадів - одна з основних причин різких коливань і масових розмножень тут шистоцерки.

5. Дослідження, виконані у протисарановому нігерійському центрі в 1994-1995 рр., дозволили нам довести, що пустельна сарана або шистоцерка розвивається в первинних осередках цілорічно (знято відеофіпьм). При сажковому утриманні шисгоцерки і морфометрічних вимірюваннях показано неспроможність теорії фаз, однак підтверджено висновок переважної більшості акридологів про наявність у цього шкідника поліморфізму по кількісним і якісним ознакам.

6. Поліморфізм популяцій пустельної сарани пояснює зміни річної та сезонної динаміки, але не придатний в якості критерію щодо прогнозу масових розмножень цього шкідника.

7. Аналіз багаторічних даних ФАО про первинні осередки, масові розмноження і міграції пустельної сарани в ареалі, дозволив нам встановити, що зона рецесії цього шкідника знаходиться на географічній широті надлишкового ультрафіолетового випромінювання, прихожого до земної поверхні. В роки масових розмножень пустельна сарана здійснює закономірні широтні міграції з зони надлишкового ультрафіолетового випромінювання в зону комфорту.

8. Враховуючи, що первинні осередки пустельної сарани розташовані на одній і тій же широті у всіх країнах, нами розроблені алгоритми прогнозів масового розмноження пустельної сарани, африканської перелітної, червоної сарани і азіатської сарани з урахуванням різких змін сонячної активності (СА) та магнітної обуреності (МО). Згідно нашому прогнозу, початок чергових масових розмножень в ареалі очікується: пустельної сарани в 2003-2004 рр., африканської перелітної - 2000-2001 рр„ червоної - 2004-2005 рр. і азіатської в 2002-2003 рр.

9. Всі дані, одержані нами в процесі досліджень вірогідні, вони засновані на традиційному статистичному аналізі багаторічних якісних матеріалів (хронік масових розмножень, різких змін сонячної активності і магнітної обуреності).

10. Результати досліджень рекомендується використовувати у протисаранових центрах у якості вихідних матеріалів щодо розробки стратегії і тактики боротьби з шкідливими сарановими. Пропонується виключити щорічне проведення моніторингу стану саранових в роки їх рецесії, а засоби, витрачені на проведення цього заходу, направити на наукоао-досДцну роботу в галузі популяційної динаміки і підготовки висококваліфікованих кадрів.

11. Пропонуємо підтримати ініціативу ФАО в наданні 'сарановій* проблемі міжнародного статусу. Боротьба з сарановими повинна проводитися на міжнародному рівні.

12. Результати досліджень багаторічної динаміки популяцій і методику розробки алгоритмів прогнозу масового розмноження пустельної сарани, африканської перелітної, червоної і азіатської сарани з урахуванням космічних чинників пропонується включити є підручники і учбові посібники з екології і захисту рослин

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Закари М.У., Белецкий Е.Н. Закономерности массовых размножений и прогноз появления пустынной саранчи (Schistocerca gregaria ForsK.). // Сборник трудов Харьковского гос. агр. ун-та. Харьков, 199S. с. 16-24.

2. Закари М.У. Экологическая характеристика первичных очагов пустынной саранчи (Schistocerca gregaria Forsk.) в Республике Нигер // Известия Харьковского энтомол. об-ва. Харьков, 1997. т.5. Вып.1. с.112-114.

3. Закари М.У., Белецкий Е.Н. Синхронность массовых размножений // Известия Хэрысовсхого энтомол. об-ва. Харьков. 1997. т.5, вып.2. с.136-140.

4. Закари М.У. Резкие изменения солнечной активности и массовые размножения саранчовых// Известия Харьковского энтомол. об-ва. Харьков 19S7. т.5, вып.2. с.141-144.

Закарі М.У. Закономірності багаторічно? динаміки популяцій та прогноз масового розмноження саранових. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.09 - ентомологія. - Харківський державний педагогічний університет. Харків, 1998.

Дисертація присвячена вивченню закономірностей багаторічної динаміки популяцій найбільш поширених шкідливих саранових: пустельної, африканської перелітної, червоної і азіатської. Розробці алгоритмів багаторічного якісного прогнозу масових розмножень вказаних шкідників з урахуванням циклічності космічних, кліматичних і популяційних циклів.

Ключові слова: саранові, динаміка популяцій, масові розмноження, сонячна активність, мзгнггна обуренісгь, алгоритм прогнозу.

Закари М.У. Закономерности многолетней динамики популяций и прогноз массового размножения саранчовых. - Рукопись

Диссертация ка соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.09 - энтомология. - Харьковский государственный педагогический университет, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена изучению закономерностей многолетней динамики популяций наиболее распространенных вредных саранчовых: пустынной, африканской перелетной, красной и азиатской. Разработке алгоритмов многолетнего качественного прогноза массовых размножений указанных вредителей с учетом цикличности космических, климатических и популяционных циклов

Ключевые слова: саранчовые, динамика популяций, массовые размножения, солнечная активность, магнитная возмущенность, алгоритм прогноза.

Zakari M.U. Natural conformity of longterm population dynamics and forecast of the plague upsurges of locusts - Manuscript

Dissertation for a Ph D degree in biology on the speciality 03.00.09. Entomology - Kharkov Pedagogical State University, Kharkov 1998

The dissertation is devoted to the study of longleim population dynamics of the most widely spread harmful (damaging) Locusts.

Schistocerca gregaria Forsk, Locusta migratoria migratoriodes R & F, Nomadacris seplemfasciata serv, Locusta migratoria migratoria L Algorithms were worked out of longterm qualitative forecasting plague upsurges of the above mentioned pest taking into account cosmic, climatic and population cycles.

Key words: locusts, population dynamics, plague upsurges, solar activity, magnetic perturbation, forecast algorithm.

Підписано до друку 8,05.56. Формат 60 х 84 1/16. І.Оук.-лрук.врк., 1,0 обл.-вкд.арк. Тираж 100. Замовлення. 77. Дільниця оперативного друку ХДАУ. ЗІ2ІЗІ,кХаркІв, п/в "Комуніст -І" учб. містечко ,