Методи багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський державний аграрний університет імені В.В. Докучаєва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

03.00.09 - Ентомологія

Методи багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки

Хуссейн Мустафа Худжейрі

Харків 2000

Дисертація є рукописом

Роботу виконано в Харківському державному аграрному університеті імені В.В. Докучаєва, Мінагропром України.

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор Білецький Євген Миколайович Харківський державний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, завідувач кафедрою зоології та ентомології.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Красиловець Юрій Гаврилович, Інститут рослинництва ім В.Я. Юрєва УААН, завідувач сектора технології захисту рослин;

кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник Чайка Володимир Миколайович, Інститут захисту рослин УААН, завідувач лабораторії прикладної екології і прогнозів.

Провідна установа - Національний аграрний університет, кафедра ентомології та біологічного захисту рослин, Кабмін України, м. Київ.

Захист дисертації відбудеться "28" лютого 2000 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.803.02 в Харківському державному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва: 62483, Харківська обл., п/в "Комуніст - 1", ХДАУ, учбовий корпус № 4, аудиторія 407.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва

Автореферат розісланий "27" січня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Білик М.О.

1. Загальна характеристика роботи

розмноження озима совка шкідник

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.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є складовою головного напрямку роботи кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва: “Обґрунтувати теорію і розробити прийоми управління динамікою популяцій комах у агробіоценозах на основі екологічних прогнозів різної завчасності”. Номер державної реєстрації 0195U007027.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження полягала в обґрунтуванні закономірностей масових розмножень і розробці алгоритму багаторічного прогнозу появи озимої совки.

Метою дослідження були обумовлені такі завдання:

виконати статистичний аналіз історичних відомостей про масові розмноження озимої совки в Україні та інших регіонах, про їх звязок і взаємодію із середовищними чинниками;

виділити загальні (системні) закономірності масових розмножень озимої совки й обґрунтувати використання цих закономірностей в розробці багаторічного прогнозу;

розробити алгоритм багаторічного регіонального прогнозу появи озимої совки.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі системного підходу обґрунтовано закономірності масового розмноження озимої совки. Проведено екологічне районування первинних осередків цього шкідника в Україні. На основі теорії циклічності динаміки популяцій розроблено алгоритм багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки.

Практичне значення одержаних результатів. Результати, одержані в процесі досліджень, пропонується використовувати службам сигналізації і прогнозів України і Харківської області в розробці й уточненні річних прогнозів появи та поширення озимої совки. Багаторічний (стратегічний) прогноз дозволяє підвищити вірогідність річних прогнозів.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці програми та методики досліджень, в обґрунтуванні закономірностей масових розмножень озимої совки, в проведенні екологічного районування первинних осередків цього шкідника, спільно з науковим керівником проф. Є.М. Білецьким здобувачем розроблено алгоритм багаторічного прогнозу та стратегічний прогноз появи озимої совки на період до 2030 року.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися на засіданнях кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва у 1997-1999 рр. і на науково-теоретичних конференціях факультету захисту рослин Харківського ДАУ (1998-1999 рр.).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані у трьох статтях в журналі "Известия Харьковского энтомологического общества".

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота викладена на 128 сторінках компютерного тексту і складається зі вступу, пяти розділів, висновків, списку використаних джерел в кількості 189 найменувань, в тому числі 20 іноземних авторів, має 39 таблиць, один додаток.

2. Основний зміст роботи

Закономірності та прогнозування популяційних циклів комах

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. (Авер'янов, 1985).

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

Наводиться аналітичний огляд літературних джерел, присвячених закономірностям і прогнозуванню масових розмножень шкідливих комах, в тому числі озимої совки. Підкреслюється недостатня теоретична обґрунтованість цієї проблеми. Існуючими теоріями динаміки популяцій не можна пояснити закономірності багаторічної повторюваності масових розмножень шкідливих комах, зокрема озимої совки. 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 звязок, 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 обєктивним критерієм для прогнозування популяційних циклів (Білецький, 1991, 1992, 1993, 1995, 1997).

Обґрунтування напрямку досліджень.

Прогноз масових розмножень комах потребує зясування закономірностей їх циклічності, а для цього найчастіше застосовують історико-статистичний екологічний метод, особливо для прогнозування появи озимої совки (Драховська, 1962).

Дослідження, проведені наприкінці 90-х років (Чайка, Кочерга, 1998) 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 озимої совки.

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

При дослідженні закономірностей масових розмножень озимої совки ми виходили з методології системного підходу, яка передбачає розгляд процесів і явищ як цілісних систем, у взаємодії між собою і з факторами зовнішнього середовища (Аверянов, 1985). Повторюваність масових розмножень озимої совки ми розглядали як екологічний процес взаємодії обєкта прогнозування (популяційних циклів) і прогнозного фону, тобто чинників зовнішнього середовища, в тому числі сонячної активності і її різких змін, а популяції цього шкідника - як складні біологічні системи з історичним минулим (Пригожин, 1985; Пригожин, Стенгерс, 1986). При розробці алгоритмів прогнозу масового розмноження озимої совки були проаналізовані минулі ряди із застосуванням історико-статистичного екологічного методу (Драховська, 1962), який дозволяє виділити закономірності популяційних циклів і їх зв'язок з різкими змінами сонячної активності (Білецький, 1985, 1995; Дружинін, Хамянова, 1969; Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974; Дружинін, Хамянова, Лобановська, 1977; Дружинін, 1987).

З позицій концепції природної циклічності А.О. Максимова (1984, 1989), повторюваність посух і масових розмножень озимої совки у східному регіоні України оцінювалась, як зміна фаз природного циклу. Посухи розглядалися як один з елементів однієї з цих фаз, у звязку зі змінами радіаційного фону місцевості, яким характеризується тривалість сонячного сяйва.

Як показник ступеня розмноження озимої совки був використаний коефіцієнт заселеності (КЗ) сільськогосподарських угідь (головним чином посівів озимої пшениці) гусеницями зимуючого покоління (Дружелюбова, Макарова, 1976; Чайка, Кочерга, 1999).

Стаціонарні дослідження фенології та екології озимої совки виконувалися в базовому господарстві Харківського пункту сигналізації і прогнозів, розташованому в учбово-дослідному господарстві Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва в 1996-1999 рр. за методикою прийнятою для пунктів сигналізації і прогнозів України.

Алгоритм багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки розроблений за методикою Є.М. Білецького (1995, 1997).

Динаміка популяцій озимої совки

Проблема масових розмножень взагалі і озимої совки зокрема, давно цікавить ентомологів. Першим висловив думку щодо причин масового розмноження цього небезпечного шкідника К.Ф. Рульє (1852) який вважається засновником трофокліматичної теорії динаміки популяцій комах (Поляков, 1976). Вирішальне значення в динаміці чисельності комах він надавав трофічній базі та кліматичним чинникам, які визначають не тільки інтенсивність розмноження комах, а й стан їх трофічної бази. Пізніше О. Грим (1874) і Ф. Кепен (1883) підтвердили точку зору К.Ф. Рульє.

На початку ХХ-го сторіччя К.М. Росіков (1905), який виконав монографічне дослідження біології й екології озимої совки, прийшов до висновку, що в динаміці чисельності озимої совки важливу роль відіграють також господарська діяльність, паразити, хижаки та збудники хвороб.

Понад сто років серед ентомологів панує думка, що масові розмноження шкідливих комах відбуваються після посушливих теплих років. Відносно озимої совки цю думку вперше висловив О. Грим (1874), потім Ф. Кепен (1883), їх підтримали М.С. Щербиновський (1925), Мірослава Драховська (1962).

Виконаний нами (Худжейрі Хуссейн, Білецький, 1997) історико-статистичний аналіз посух і масових розмножень озимої совки в Україні показав, що із 17 спалахів масового розмноження цього шкідника за період з 1823 до 1999 рр. тринадцять (76,5 %) точно співпали з роками посух і чотири (23,5 %) відбулися через рік після них. Збіг масових розмножень озимої совки та посух свідчить про звязок цих двох явищ, а посухи як кліматичні аномалії функціонально повязані з багаторічними циклічними змінами сонячної та геомагнітної активності (Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974; Костін, 1975; Покровська, 1975; Дружинін, 1987; Roberts, 1975). Відомі американські екологи Метсон та Хейк (1987) також підтвердили звязок 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, в тому числі озимої совки, на величезній території: синхронізаторами, як вважають, є сонячна та геомагнітна активність (Ма, 1963, 1965; Hasek,1971, 1972; Becker, 1977, 1980).

Нами також встановлено синхронність масових розмножень озимої совки в різних регіонах світу (табл. 1). 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 (Чижевський, 1963, 1976; Ейгенсон, 1963; Покровська, 1965, 1975; Пресман, 1968; Ясманов, 1985; Шиятов, 1986). Усі вказані явища, за сучасними уявленнями, циклічні, тобто повторюються через різні проміжки часу.

Нами вперше (Худжейрі Хуссейн, 1999) виявлено сторічну циклічність масових розмножень озимої совки в різних регіонах світу, які різняться між собою грунтово-кліматичними особливостями. Так, сторічні популяційні цикли озимої совки повторювалися в такі роки: 1813-1819 і 1915-1919; 1823-1825 і 1923-1926; 1836-1842 і 1936-1941; 1846-1852 і 1946-1950; 1855-1856 і 1955-1957; 1861-1868 і 1964-1968; 1871-1880 і 1971-1975; 1882-1888 і 1982-1987; 1892-1896 і 1992-1998 рр. Ця закономірність є фундаментальною, вона вказує на те, що у популяцій комах як "найскладніших" біологічних систем є минуле. Ми пропонуємо використовувати цю закономірність для обґрунтування та розробки наддовгострокового прогнозу масових розмножень озимої совки з урахуванням аналогових популяційних циклів, які відбувалися в минулому.

Таблиця 1 Синхронність і циклічність масових розмножень озимої совки в різних регіонах світу

Роки масових розмножень	Період між спалахами чисельності, років	Регіони
1813-1819	-	Прибалтика, Україна
1823-1825	10	Росія, Україна, Південна Франція
1836-1842	13	Західна т Східна Європа, Росія, Україна
1846-1852	10	Росія (18 губерній), Україна
1855-1857	9	Росія, Україна
1861-1868	6	те ж
1871-1880	10	- " -
1882-1888	11	- " -
1892-1896	10	Німеччина, Росія, Україна
1899-1900	7	Росія, Україна
1907-1909	8	Угорщина, Росія, Україна
1915-1919	8	Англія, Африка, Угорщина, Болгарія, Єгипет, Італія, Росія, Україна
1923-1926	8	Австрія, Америка, Бразилія, Данія, Італія, Іспанія, Корея, Марокко, Росія, Україна, Чехословаччина, Японія
1936-1941	13	Казахстан, Киргизія, Росія, Україна
1946-1950	10	Угорщина, Казахстан, Киргизія, Росія, Румунія, Україна, Чехословаччина, Югославія
1955-1957	9	Болгарія, Росія, Україна, Югославія
1964-1968	9	Болгарія, Угорщина, Казахстан, Киргизія, Росія, Туркменистан, Узбекистан, Україна, Югославія
1971-1975	7	Росія, Україна
1982-1987	11	Польща, Росія, Україна
1992-1998	10	Нижнє та Середнє Поволжжя, Україна

Сонячна активність і масові розмноження озимої совки

На основі інформаційного аналізу даних про сонячну активність і про її вплив на земні процеси та явища і по результатах особистих статистичних досліджень обґрунтовується доцільність використання показників сонячної активності як критерію для розробки прогнозу масових розмножень озимої совки.

Масові розмноження озимої совки і основні показники, які нині застосовуються для прогнозу (температура, опади, трофічна база), залежать від різких змін сонячної активності, або так званих років сонячних реперів (табл. 2).

Таблиця 2 Частоти багаторічної динаміки температури, опадів, урожайності озимої пшениці та жита і масових розмножень озимої совки в Харківській області

Показники	Загальна кількість років	Відносні частоти змін, %	Критерій 2	Рівень імовірності, %
		в роки сонячних реперів	через 1 рік після реперу	в інші роки
Температура повітря	47	76	100	19	6,00	5,00
Атмосферні опади	81	100	82	29	7,30	2,5
Урожайність: озимої пшениці	70	82	100	50	14,90	0,10
озимого жита	82	100	76	23	15,10	0,05
Масові розмноження озимої совки	115	64,8	37,8	21,9	15,15	0,001

Однак ентомологи, порівнюючи динаміку сонячної активності та масові розмноження цілої низки шкідливих комах, припускалися методичної помилки (Поляков, 1964, 1968; Поляков, Персов, Смірнов, 1984; Klimetzek, 1971, 1972, 1976): вони вважали, що цей критерій неможна використовувати для прогнозу, тому що масові розмноження не завжди співпадають з роками максимумів або мінімумів сонячної активності (СА). В цьому головна помилка опонентів існування сонячно-земних звязків.

На прикладі масових розмножень озимої совки за історичний період 1813-1999 рр. показано, що з 20 масових розмножень цього шкідника в ареалі шість або 30 % були в роки мінімумів СА; сім (35 %) - на гілці підйому СА; в роки максимумів СА спалахів чисельності не зареєстровано, а на гілці падіння СА їх було сім (35 % від загальної кількості). Аналогічні дані одержані нами і для України. Так, з 17 масових розмножень озимої совки в Україні шість або 35,3 % були в роки мінімумів сонячної активності; чотири або 23,5 % - на гілці підйому СА; у роки максимумів спалахів чисельності не відмічено, а на гілці падіння СА їх було сім (41,2 % від загальної кількості).

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 (1985, 1988, 1989, 1991, 1992, 1993, 1995), доцільно використовувати як інтегральний критерій роки різких змін сонячної активності, або так звані роки сонячних реперів.

Екологічне районування первинних осередків озимої совки в Україні

Перша спроба районування території України за показниками заселеності сільськогосподарських культур озимою совкою належить О.М. Кравченко (1977). Як критерій нею використаний коефіцієнт заселеності (КЗ) сільськогосподарських угідь гусеницями озимої совки. За цим показником було виділено зони сильної, середньої та слабкої шкодочинності. Дослідниця вважає, що відхилення даних чисельності озимої совки в період осінніх обстежень поточного року від середнього рівня і звичайних коливань багаторічних показників заселеності угідь гусеницями цього шкідника дає змогу передбачити ступінь зростання або зниження чисельності першого покоління в майбутньому році в кожній області України.

Критично оцінюючи результати районування території на основі коефіцієнта заселеності шкідником, слід вказати, що цей коефіцієнт характеризує відносну чисельність і тенденцію її змін, а не шкодочинність озимої совки. До того ж прогностичні можливості коефіцієнта заселеності не можна переоцінювати, оскільки він сильно варіює і може змінюватися в різних областях України, збільшуватись або зменшуватись максимум у 84 рази. За період з 1934 до 1998 рр. найбільш високі коефіцієнти заселеності озимої пшениці гусеницями озимої совки були у Вінницькій, Дніпропетровській, Київській, Полтавській, Сумській, Харківській і Черкаській областях.

Різкі зміни чисельності озимої совки не можна пояснити, як це прийнято в літературі, тільки впливом температури і опадів. Про це свідчить аналіз динаміки чисельності озимої совки за останні десять років в учгоспі ХДАУ ім. В.В. Докучаєва (табл. 3).

На нашу думку, на динаміку чисельності озимої совки впливають різкі зміни температури і опадів за травень-червень в комплексі з тривалістю сонячного сяйва. Саме радіаційний режим місцевості, особливо в первинних осередках масових розмножень, спільно з температурним режимом і опадами визначає динаміку чисельності комах (Уатт, 1971; Русін, 1979; Білецький, 1992). Ця закономірність особливо чітко простежується за останні чотири роки (1995-1998 рр.). Тривалість сонячного сяйва за вегетаційний період мала чітко виражені закономірні зміни. В 1995 р. сума ТСС за вегетаційний період (квітень-вересень) склала 1434 години, в 1996 р. - 1488, 1997 р. - 1277, а у 1998 р. - 1888 годин.

Таблиця 3 Заселеність посівів озимої пшениці гусеницями озимої совки в 1989-1998 рр.

Роки	% засел. площі	Середня щільність гусениць	Коеф. Засел.	Середня температура повітря, 0С	Сума опадів, мм	ТСС*, год.
				травень	червень	травень	червень
1989	35,0	0,4	0,14	14,3	20,5	47,1	74,6	485
1990	51,0	0,6	0,30	16,3	16,4	75,4	74,1	475
1991	18,0	0,8	0,14	13,6	20,5	89,4	75,0	429
1992	50,0	1,9	0,95	13,9	19,1	94,0	57,8	500
1993	41,0	1,1	0,45	16,0	16,6	40,2	108,8	-
1994	29,0	0,5	0,14	13,0	16,3	86,4	50,0	-
1995	77,0	2,4	1,84	16,2	19,7	13,3	91,0	508
1996	83,3	6,6	5,49	18,7	18,1	50,1	66,5	599
1997	48,0	4,2	2,01	15,6	18,7	54,1	104,8	531
1998	82,5	8,7	7,17	15,3	21,2	23,7	15,9	724

Для Харківського району середня багаторічна норма ТСС складає 1453 години. За останні чотири роки (1995-1998 рр.) відхилення ТСС від норми склали 1542128 годин, а по місяцях: квітень - 177,513,8; травень - 28527,1; червень - 30720,4 липень - 30029,2; серпень - 25820,9; вересень -18838,6 години. У 1995 та 1996 рр. тривалість сонячного сяйва була в межах норми, в 1997 р. - значно нижче норми; 1998 рік мав аномально високий показник тривалості сонячного сяйва за вегетаційний період і за травень-червень. Саме у 1998 р. відмічена найбільш висока за останні десять років щільність гусениць озимої совки та найвищий коефіцієнт заселеності озимої пшениці.

Таким чином, тривалість сонячного сяйва поряд з температурою і опадами є важливим чинником динаміки популяцій озимої совки. Вказані чинникі перебувають під контролем сонячної активності, змінюються циклічно і завдають циклічность коливанню чисельності цього шкідника. Тобто синтетична теорія Є.М. Білецького пояснює динаміку популяцій озимої совки як циклічний процес, як своєрідний ритм функціонування популяції, синхронізований з циклами навколишнього середовища (Чайка, Кочерга, 1998) і насамперед з циклами сонячної активності (Чижевський, 1963, 1976).

Розвиток і динаміка чисельності озимої совки в 1996-1999 рр. в учбово-дослідному господарстві ХДАУ ім. В.В. Докучаєва

Дослідження виконано на стаціонарних ділянках Харківського пункту сигналізації та прогнозів, який базується в учбово-дослідному господарстві ХДАУ ім. В.В. Докучаєва. Методика досліджень була загальноприйнятою для пунктів сигналізації та прогнозів. Оцінювався також екологічний стан території в поточному сезоні та його сполучність з розвитком озимої совки в Харківському районі, який є первинним осередком масового розмноження цього шкідника (Соловйова, 1947).

Дані досліджень наведено у 22-х таблицях, які містять інформацію про загибель гусениць озимої совки після зимівлі; про їх щільність весною на посівах озимої пшениці; про фенологію першого та другого поколінь; про щільність кладок яєць на різних культурах і на парових полях; про шкодочинність гусениць; дані осіннього обстеження озимих на заселеність гусеницями та їх віковий склад, тобто інформаційні матеріали, на яких базується річний прогноз появи озимої совки.

Нашими дослідженнями встановлена непридатність існуючої на пунктах сигналізації та прогнозів методики прогнозування появи озимої совки на наступний рік або сезон з урахуванням сприятливості погоди по сумах ефективних температур і трофічній базі, за фенологією розвитку конкретної культури. Такі критерії не обґрунтовані біологічно, а прогнози, розроблені на їх основі, на практиці не виправдовуються (Поляков, 1963). С.А. Трибель (1990) вважає, що за допомогою існуючих методів прогнозу за коефіцієнтом і сумою ефективних температур не завжди можна передбачити та пояснити черговий спалах чисельності шкідливих комах.

Так, в 1994 р. згідно із загальноприйнятою оцінкою метеорологічних умов в період розвитку озимої совки на стаціонарних ділянках, її чисельність повинна була збільшитися, насправді ж відбулося її зниження у три рази у порівнянні з 1993 р.

В 1995 р. слід було очікувати зниження чисельності озимої совки, в порівнянні з 1994 р., сталося ж протилежне: чисельність цього шкідника збільшилася в 13 разів. Аналогічною була ситуація і в 1996-1998 рр., а це вже не вкладається в існуючу методику прогнозу та появи озимої совки в наступному році.

Враховуючи, що озима совка належить до видів із значною динамічністю, необхідним є визначення плодючості метеликів кожного покоління, бо, користуючись тільки даними про чисельність гусениць при осінньому обстеженні та про їх поширення в межах господарств і районів, не можна визначити розміри загрози в майбутньому році (Приходкіна, 1938).

На нашу думку, річний прогноз появи озимої совки повинен базуватися на багаторічному прогнозі масового розмноження цього шкідника в конкретному регіоні. Така технологія прогнозування дозволяє значно підвищити вірогідність річного прогнозу появи шкідливих комах (Білецький, 1992, 1993, 1995; Трибель, 1998).

Методи багаторічного прогнозу появи озимої совки

Інформаційне забезпечення багаторічного прогнозу.

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 (Новожилов, Поляков, 1982).

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

Оцінюючи мету і завдання прогнозування в захисті рослин А.О. Максимов (1984) цілком справедливо вважає, що багаторічний прогноз за І.Я Поляковим та ін. (1984), належить до категорії господарського і економічного. Така ресурсна оцінка динаміки природного середовища і її об'єктів може бути не тільки перспективною (власне прогноз), а й ретроспективною, коли розкриваються шляхи історичного впливу діяльності людини на біогеоценози і їх компоненти. Однак такі прогнози не вирішують проблему масових розмножень, коли динаміку чисельності розуміють як мінливе явище з багаторічними підйомами та падіннями (Максимов, 1984). Спалахи масових розмножень шкідливих комах, а для деяких з них простежено хронологію за багато десятеліть і навіть століть (Білецький, 1992), мають чимало загальних рис. Це свідчить про загальність причин, які їх викликають (Кепен, 1870, 1883; Трибель, 1981, 1988, 1989, 1990, 1998; Максимов, 1982, 1984, 1989; Бенкевич, 1984; Білецький, 1985, 1986, 1988, 1989, 1991, 1992). Саме прогноз спалахів масових розмножень, а не аналіз їх причин, є однією з актуальних проблем сучасності.

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.

Перша спроба зіставлення спалахів масового розмноження озимої совки з кліматичними умовами належить Л.О. Володимирській (1933) для північної та південної частин ареалу цього шкідника за період з 1922 до 1930 рр. Метод зіставлення погодних умов з динамікою чисельності озимої совки почали широко застосовувати в 30-х роках в Росії при розробці річних прогнозів. Однак Г.К. П'ятницький і М.В. Клишевич (1936), які детально проаналізували основні положення про масові розмноження озимої совки за Л.О. Володимирською (1933), прийшли до висновку, що схема її прогнозів не знайшла підтвердження ні для півночі, ні для півдня і тому не може бути використаною на практиці. На їх думку, серед метеорологічних показників, які впливають на масові розмноження певного виду, вирішальними є їх крайні коливання (температури і опадів), за умови їх дії на деякі надто короткочасні фази розвитку шкідника.

В середині 70-х років Т.С. Дружелюбова і Л.О. Дороніна (1976) здійснили спробу на основі літературних джерел і спостережень пунктів діагностики та прогнозів за період з 1957 до 1974 рр. запропонувати метод багаторічного прогнозу озимої совки. Як показник ступеня розмноження шкідника було використано коефіцієнт заселеності сільськогосподарських угідь гусеницями зимуючого покоління. Однак, як свідчить аналіз масових розмножень озимої совки в Росії і Україні, жодного спалаху чисельності цього шкідника не було передбачено на основі запропонованого критерію.

Через відсутність надійних критеріїв прогнозу фазового стану популяції важко прогнозувати спалахи масового розмноження озимої совки (Чайка, Кочерга, 1998). Існуючі методи прогнозу, які грунтуються на розрахунках ГТК і суми ефективних температур (Поляков, 1964; Дружелюбова, Дороніна, 1976), не завжди можуть передбачити і пояснити черговий спалах масового розмноження (Трибель, 1990). Тому основою наших досліджень була теорія циклічності динаміки популяцій Є.М. Білецького, яка визнає, що зміни чисельності комах - це закономірний циклічний процес, який віддзеркалює відповідні циклічні зміни природного середовища, прямо або опосередково пов'язаних із сонячною активністю (Білецький, 1997).

Алгоритм багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки в Палеарктиці. За останні 180 років (19813-1992 рр.) відзначено 20 масових розмножень озимої совки в Палеарктиці: 1813-1819, 1823-1825, 1836-1842, 1846-1852, 1855-1856, 1861-1868, 1871-1880, 1882-1888, 1892-1896, 1899-1900, 1907-1909, 1915-1919, 1923-1926, 1936-1941, 1946-1950, 1955-1957, 1964-1968, 1971-1975, 1982-1987 і 1992-1998 рр. Середній період між спалахами склав дев'ять років, а наступні масові розмноження озимої совки починалися відповідно через 6-7, 8-9, 10-11 і 13 років, тобто через різні проміжки часу. Цикли такої ж тривалості виділені вченими за допомогою спектрального аналізу в багаторічній динаміці сонячної та геомагнітної активності і багатьох процесів в атмосфері, біосфері і гідросфері Землі, відповідальних за зміни кліматичних і метеорологічних показників.

На основі раніше запропонованого нами алгоритму (Худжейрі, Білецький, 1997) можна побудувати багаторічний прогноз наступного масового розмноження озимої совки в Палеарктиці. Так, з 1813 р. різкі зміни сонячної активності відмічені в 1813, 1815,1818, 1821, 1823, 1829, 1831, 1833, 1836-1838, 1841, 1843, 1845, 1847-1850, 1854-1856, 1859-1862, 1865, 1867-1868, 1870-1871, 1873, 1875, 1878, 1880, 1882-1887, 1889, 1892, 1894, 1896, 1899, 1900-1901, 1905-1908, 1910, 1913, 1915, 1917-1918, 1920, 1923, 1925, 1927-1928, 1930-1931, 1933-1934, 1936-1937, 1939-1940, 1942, 1944, 1946-1952, 1954, 1956-1957, 1961, 1964, 1967, 1971-1973, 1975, 1978-1979, 1982-1983, 1986, 1988, 1991-1993, 1995-1996 рр. З 20-ти масових розмножень озимої совки 18 (90 %) точно співпали з роками різких змін сонячної активності і лише два з них (1846-1852 і 1955-1957 рр.), 10 %, відмічені через рік після реперів (1845 і 1954 рр.).

По хроніках будується розподіл років масових розмножень озимої совки в Палеарктиці з урахуванням різких змін сонячної активності:

З цього розподілу випливає, що з імовірністю 90 % можна прогнозувати наступне масове розмноження озимої совки в Палеарктиці точно в рік різкої зміни сонячної активності і з імовірністю 100 % через рік після нього. На основі розробленого алгоритму ми прогнозуємо початок наступного масового розмноження озимої совки в Палеарктиці в 2006-2007 рр. Цей прогноз співпадає з прогнозом, розробленим нами для України (Худжейрі, Білецький, 1997).

Алгоритм прогнозу масового розмноження озимої совки в Україні. Перше масове розмноження озимої совки відоме з літератури (Рульє, 1852) в Подольській губернії в 1638 р., а потім, згідно з уточненими нами даними, масові розмноження цього шкідника відбувалися в такі роки: 1813-1819, 1823-1825, 1836-1842, 1846-1852, 1855-1856, 1861-1868, 1871-1880, 1882-1888, 1892-1896, 1899-1900, 1907-1909, 1915-1919, 1923-1925, 1934-1941, 1946-1950, 1955-1957, 1964-1968, 1971-1978, 1982-1985, 1992-1998 рр. Як і в Палеарктиці, в Україні за останні 180 років (1813-1992 рр.) було 20 масових розмножень озимої совки - в середньому через кожні дев'ять років повторювався наступний спалах чисельності.

З 20-ти масових розмножень озимої совки 18 (90 %) точно співпали з роками різких змін сонячної активності і лише два з них (10 %) були через рік після реперів.

З розподілу випливає, що з імовірністю 90 % ми можемо прогнозувати початок наступного масового розмноження озимої совки в Україні точно в рік різкої зміни сонячної активності і з імовірністю 100 % - через рік після нього. Останнє масове розмноження озимої совки в Україні почалося з 1992 р. з максимумом у 1996 р. Додаємо до року максимуму дев'ять років (середній період між спалахами за останні 180 років), і виходить, що наступне масове розмноження озимої совки в Україні з імовірністю 100 % можна очікувати в 2006-2007 рр. Тобто наш прогноз як екстраполяційний відповідає на запитання, коли можна очікувати наступне масове розмноження озимої совки в Україні.

Аналого-історичний метод прогнозу масового розмноження озимої совки. М. Драховська (1962) підкреслювала важливу роль аналого-історичного методу в прогнозуванні масових розмножень. Він полягає у вивченні матеріалів минулих масових розмножень певного іншого шкідника. Дослідниця вважає, що тільки через п'ять років можна узагальнити перші відомості і розробити методику практичного прогнозування. Ми не погоджуємося з цим висновком М. Драховської відносно п'ятирічного терміну узагальнень: це надто мало для побудови надійного прогнозу.

Аналіз історичних даних про масові розмноження озимої совки дозволив нам виявити їх фундаментальну закономірність - повторюваність через різні проміжки часу. Особливо показовою є сторічна повторюваність масових розмножень озимої совки, виявлена нами вперше при аналізі історичних матеріалів за останні 180 років. Столітні цикли масових розмножень були в такі роки: 1813-1819 (країни Прибалтики та Україна) і 1915-1919 (Англія, Африка, Угорщина, Болгарія, Німеччина, Єгипет, Італія, Росія, Україна); 1823-1825 (Росія, Україна, Південна Франція) і 1923-1926 (Австрія, Америка, Бразилія, Данія, Італія, Іспанія, Корея, Марокко, Росія, Україна, Чехословаччина, Японія); 1836-1842 (Західна та Східна Європа, Росія, Україна) і 1936-1941 (Казахстан, Киргизія, Росія, Україна); 1846-1852 (Росія -18 губерній, Україна) і 1946-1950 (Угорщина, Казахстан, Киргизія, Росія, Румунія, Україна, Чехословаччина, Югославія); 1855-1856 (Росія, Україна) і 1955-1957 (Болгарія, Росія, Україна, Югославія); 1861-1868 (Росія, Україна) і 1964-1968 (Болгарія, Угорщина, Казахстан, Киргизія, Росія, Туркменистан, Узбекистан, Україна, Югославія); 1871-1880 (Росія, Україна) і 1971-1975 (Росія, Україна); 1882-1888 (Росія, Україна) і 1982-1987 (Польща, Росія, Україна); 1892-1896 (Німеччина, Росія, Україна) і 1992-1998 (Нижнє та Середнє Поволжжя, Україна).

Столітні цикли масових розмножень озимої совки були використані нами для розробки методом історичних аналогій стратегічного прогнозу масового розмноження шкідника.

В найближчі 30 років масові розмноження озимої совки в Україні слід очікувати в такі роки: 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026, 2033-2041. Цей прогноз ми пропонуємо використовувати як стратегічний у перспективному плануванні у захисту рослин.

Висновки

Проблема масових розмножень озимої совки та їх прогнозування є однією з актуальніших проблем екології та захисту рослин. Теоретичні засади та методи багаторічного прогнозу масового розмноження цього шкідника практично не розроблені.

Причини масових розмножень озимої совки не можна пояснити лише змінами суми ефективних температур і гідротермічного коефіцієнта, а тим більше використовувати їх як предиктори прогнозу.

Роки масових розмножень озимої совки 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 цього шкідника.

Вперше виявлено столітні цикли масових розмножень озимої совки в Палеарктиці й Україні: 1813-1819 і 1915-1919; 1823-1825 і 1923-1926; 1836-1842 і 1936-1941; 1846-1852 і 1946-1950; 1855-1856 і 1955-1957; 1861-1868 і 1964-1968; 1871-1880 і 1971-1975; 1882-1888 і 1982-1987; 1892-1896 і 1992-1998 рр. Цю закономірність використано нами для розробки аналого-історичним методом стратегічного прогнозу масових розмножень озимої совки.

Виконано екологічне районування первинних осередків масового розмноження озимої совки в лісостеповій і степовій зонах Лівобережжя та Придніпров'я України. Для цих осередків характерною є нестабільність температурного режиму, коефіцієнта зволоження і тривалості сонячного сяйва. В минулому саме в цих зонах спостерігалися спалахи масових розмножень озимої совки в 1934-1940, 1947-1950, 1955-1957, 1964-1968, 1971-1975 і 1983-1985 рр. В 1999 р., згідно з даними служби сигналізації та прогнозів, в цій зоні масове розмноження досягло максимуму.

На підставі міжсистемного і аналого-історичного методів прогнозування розроблено стратегічний прогноз масового розмноження озимої совки в Палеарктиці, Україні і Харківській області.

Згідно з цим прогнозом наступні масові розмноження озимої совки слід очікувати:

в Палеарктиці в 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026 і 2033-2041 рр.;

в Україні в 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026 і 2033-2041рр.;

в Харківській області в 2007-2008, 2016-2019, 2025-2027, 2034-2037 рр.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Худжейри Хуссейн, Белецкий Е.Н. Закономерности массового размножения и прогноз появления озимой совки // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -Т. V. -Вып. 2. -Харьков, 1997. -С. 156-158. (Особистим внеском здобувача є статистичний аналіз, розробка алгоритму прогнозу масового розмноження озимої совки).

Белецкий Е.Н., Хасан Самер, Худжейри Хуссейн. Популяционные циклы насекомых // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -Т. VI. -Вып. 2. -Харьков, 1998. -С. 150-153. (Особистим внеском здобувача є теоретичні узагальнення масового розмноження озимої совки).

Худжейри Хуссейн. Синхронность массовых размножений озимой совки. // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -Т. VII. -Вып. 1. -Харьков, 1999. -С. 147-148.

Анотація

Хуссейн Мустафа Худжейрі. Методи багаторічного прогнозу масового розмноження озимої совки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.09 - ентомологія. - Харківський державний аграрний університет, Харків, 2000.

Причини масових розмножень озимої совки не можна пояснити лише змінами гідротермічного коефіцієнта і суми ефективних температур, а тим більше використовувати їх як предиктори прогнозу. Існуючі методи прогнозу появи озимої совки, які грунтуються на вказаних предикторах, не придатні для використання в практиці. Майбутню поведінку (динаміку популяцій) цього шкідника не можна описати за допомогою таких показників, як температура, опади, вологість повітря, які не прогнозуються на термін до одного року.

Роки масових розмножень озимої совки 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 чергових масових розмножень цього шкідника.

Вперше виявлено вікові цикли масових розмножень озимої совки в Палеарктиці й Україні. Ця фундаментальна закономірність використана для розробки стратегічного прогнозу масового розмноження озимої совки на основі міжсистемного і аналого-історичного методів прогнозування.

Згідно з нашим прогнозом, чергові масові розмноження озимої совки слід очікувати в Палеарктиці і Україні в 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026, 2033-2041 рр. Цей прогноз рекомендується використовувати службі захисту рослин як стратегічний.

Ключові слова: озима совка, динаміка популяцій, сонячна активність, прогноз.

Аннотация

Хуссейн Мустафа Худжейри. Методы многолетнего прогноза массового размножения озимой совки. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.09 - энтомология. - Харьковский государственный аграрный университет, -Харьков, 2000.

Причины массовых размножений озимой совки нельзя объяснять только изменениями гидротермического коэффициента и суммы эффективных температур, а тем более использовать их в качестве предикторов прогноза. Существующие методы прогноза появления озимой совки, основанные на указанных предикторах непригодны. Будущее поведение (динамику популяций) этого вредителя невозможно описать при помощи таких показателей как температура, осадки, влажность воздуха, которые не прогнозируются на период до одного года.

Массовые размножения озимой совки синхронизируются с годами засух и резких изменений солнечной активности, которая является одним из основных синхронизаторов ряда процессов и явлений в атмосфере и гидросфере (атмосферная циркуляция, солнечная радиация и т.д.), которые ответственны за изменения погоды и климата. Эти процессы и массовые размножения озимой совки цикличны и повторяются через разные промежутки времени.

Нами впервые выявлена столетняя цикличность массовых размножений озимой совки в различных регионах, отличающихся почвенно-климатическими особенностями.

Столетняя повторяемость популяционных циклов озимой совки отмечена в следующие годы: 1813-1819 и 1915-1919; 1823-1825 и 1923-1926; 1836-1842 и 1936-1941; 1846-1852 и 1946-1950; 1855-1856 и 1955-1957; 1861-1868 и 1964-1968; 1871-1880 и 1971-1975; 1882-1888 и 1982-1987; 1892-1896 и 1992-1998 гг. Эта закономерность является фундаментальной, она свидетельствует о наличии прошлого у популяций насекомых как “сверхсложных” биологических систем, а это важно для методологии прогноза массовых размножений вредных насекомых на основе аналоговых лет с использованием исторической информации о вспышках численности в прошлом.

Для разработки многолетнего прогноза массового размножения озимой совки следует использовать межсистемный метод, основанный на фундаментальной закономерности цикличности средовых системообразующих факторов и позволяющий ответить на вопрос, когда можно ожидать очередную вспышку численности этого вредителя.

На основе межсистемного и аналого-исторического методов нами впервые разработан стратегический прогноз массового размножения озимой совки в Палеарктике и Украине. Согласно нашему прогнозу, очередные массовые размножения озимой совки следует ожидать в Палеарктике и Украине в 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026 и 2033-2041 гг. Этот прогноз рекомендуется использовать службе защиты растений в качестве стратегического для перспективного планирования защитных мероприятий.

Ключевые слова: озимая совка, динамика популяций, солнечная активность, прогноз

Summary

Hussein Mostafa Hodgeiri. Methods of Many-Year Prognosis of Mass Population of Scotia Segetum. -Manuscript.

The thesis is presented to complete for the degree of a candidate of sciense, speciality 03.00.09 - entomology. -Kharkov State Agrarian University, Kharkov, 2000.

Reasons of mass population of Scotia segetum cannt be explained by only the changes of hydrotermic coefficient and by sum of effective temperatures, the so more its impossible to use them as indicators of prognosis.

The existing methods of prognosis of appearing Scotya segetum which are based on the above mentioned predictors are unsuitable. The dynamics of population of this pest cant be explained by means of such indices as temperature, precipitation, humidity of air because they cant be forecasted a year ahead.

The year of mass distribution of Scotia segetum are synchronized with the years of sudden changes of solar activity, which is the main factor synchronising all the processes and phenomena in the biosphere, and its changes can be used as a criteria of prognosing for next mass population of this pest.

We have found out the cycles within the century-long periods of distribution of Scotya segetum in Palearctic and Ukraine. This is fundamental law which was used for working out a strategic prognosis of Scotia segetum mass population on the base of intersystem and analogic-and-historic methods of prognosis.

According to our prognosis the next mass population of this pest expected in Palearctic and Ukraine in the years of: 2006-2007, 2015-2019, 2024-2026 and 2033-2041. This prognosis is recommended to be used in plant protection system as a strategic one.

Key words: Scotya segetum, dynamics of population, solar activity, prognosis.

Размещено на Allbest.ru

...