Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Поэма'
Художественное течение в западноевропейском и американском искусстве и литературе во второй половине XVIII в., сложившееся в результате разочарования...полностью>>
'Документ'
С именем какого политического деятеля связано здание Тюменской сельскохозяйственной академии (в прошлом Александровского реального училища) в 1941-194...полностью>>
'Документ'
У 2008/2009 навучальным годзе выпускнікі агульнаадукацыйных устаноў (узровень агульнай сярэдняй адукацыі) вывучаюць беларускую мову па адной з наступ...полностью>>
'Инструкция'
СОГЛАСОВАНА - УТВЕРЖДЕНАписьмом ЦК профсоюза постановлениемработников строительства Госстроя Россиии промышленности строительных от 22 ноября 1993г.м...полностью>>

Влияние экологических факторов на структуру и динамику численности популяции колорадского жука в условиях кемеровской области

Главная > Автореферат
Сохрани ссылку в одной из сетей:

На правах рукописи

Рябова Наталья Владимировна

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СТРУКТУРУ И ДИНАМИКУ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА В УСЛОВИЯХ

КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 03.02.08 – Экология (биология)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Тюмень – 2011

Диссертационная работа выполнена на кафедре ботаники в ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Заушинцена Александра Васильевна

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Петухова Галина Александровна

кандидат биологических наук, в.н.с.

Фасулати Сергей Радиевич

Ведущая организация:

Томский государственный университет

Защита диссертации состоится «29» июня 2011 года в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.064.02 при Тюменской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7, тел./факс: (3452) 46-87-77, E-mail: dissTGSHA@

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменской государственной сельскохозяйственной академии

Автореферат разослан «26» мая 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат с.-х. наук _________________________ Литвиненко Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) относят к числу супердоминантных вредоносных видов насекомых по уровню его численности и вредоносности (Павлюшин В.А. и др., 2008). Он является эврибионтным видом, склонным к массовым размножениям и биологическим инвазиям, которые приводят к структурно-функциональной дезинтеграции агроэкосистем. Для вида свойственны территориальные экспансии и способность к ускоренной адаптации в самых разнообразных экологических условиях, что привело к формированию экологических рас, в том числе географических. Такие расы колорадского жука выявлены в основных агроклиматических зонах Евразии (Фасулати С.Р., 1988, Головатенко Н.А., 2004; Удалов М.Б., 2006; Калинина К.В., 2009). Структура популяций насекомого в разных зонах инвазии, как правило, имеет значительные различия. Проблематичность контроля численности вредителя связана с высокой экологической пластичностью данного вида, в основе которой лежит генетический и связанный с ним внутрипопуляционный адаптивный полиморфизм (Вилкова Н.А. и др., 2002). Определение популяционной структуры вида является принципиальным вопросом экологии, поскольку во всех этих направлениях вид является элементарной единицей, а популяция − реальной формой устойчивого его существования (Яблоков А.В., 1987). Основополагающее значение в микроэволюции и адаптациогенезе популяций вида в экстремальных климатических условиях имеют абиотические факторы.

Химические меры борьбы с фитофагом дорогостоящи и экологически опасны, а вопросы экологической чистоты сельскохозяйственной продукции во всем мире приобретает первостепенное значение (Сугоняев Е.С., 1998; Соколов М.С., 2001; Ходус А.В., 2005). Особую озабоченность вызывает нарастающая резистентность жука к традиционным инсектицидам (Павлюшин В.А. и др., 2008). В связи с этим придается большое значение интегрированной защите растений от вредителя, которая требует высокого уровня научного обеспечения, проведения фитосанитарного мониторинга агроценозов, экологической оценки целесообразности средств защиты растений (Жученко А.А., 1990; Монастырский О.А., 2009; Alyokhin А., 2009). Один из важнейших факторов, сдерживающих рост численности фитофага и снижающих его вредоносность – это возделывание устойчивых к вредителю сортов. Доля таких сортов в посадках картофеля очень низка (Вилкова Н.А., 2001).

На территории Кемеровской области влияние абиотических факторов на свойства популяций колорадского жука, взаимовлияние растения-хозяина и вредителя, устойчивость сортов картофеля к повреждению, резистентность фитофага к инсектицидам не были изучены и являются актуальными.

Цель исследований: Изучение влияния экологических факторов на структуру и динамику численности популяции колорадского жука в условиях Кемеровской области.

Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить особенности сезонного цикла развития колорадского жука в условиях Кемеровской области.

2. Проанализировать зависимость динамики численности вредителя от абиотических факторов среды.

3. Изучить фенотипическую структуру популяций колорадского жука в Кемеровской области.

4. Определить степень антиксенотического воздействия сортов картофеля на вредителя в лабораторных условиях.

5. Оценить степень устойчивости сортов картофеля к повреждению вредителем в полевых условиях.

6. Оценить эффективность воздействия химических препаратов (инсектицидов), направленных на снижение численности жука, в лабораторных условиях.

Научная новизна. Впервые в условиях Кемеровской области определен цикл развития колорадского жука, отражающий гетерогенность популяции по составу (моно- и поливольтинные формы). Установлена зависимость динамики численности популяции насекомого от температуры воздуха. Выявлена гетерогенность популяций колорадского жука по соотношению девяти известных морфотипов в зависимости от географической принадлежности. Определен экотип вида для Кемеровской области, характеризующийся доминированием 3-го и 6-го морфотипов имаго, маркируемых рисунком переднеспинки.

Выявлено депрессирование популяции фитофага сортами с разными механизмами иммунитета к повреждению. Установлены сорта с антиксенотическим и органогенетическим барьером устойчивости. Выделены группы сортов картофеля по степени устойчивости к повреждению фитофагом.

Выявлена резистентность и чувствительность популяции колорадского жука в условиях Кемеровской области к инсектицидным препаратам разных химических групп.

Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что эффективное регулирование состояния агроценозов возможно при условии систематического мониторинга динамики численности, структуры популяции, степени резистентности колорадского жука к используемым инсектицидам и возделывании устойчивых сортов картофеля. Это послужит основой для дифференциации схем защиты растений.

Материалы диссертации могут быть использованы при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплинам: экология, энтомология, частная генетика и селекция растений, иммунитет растений.

Положения, выносимые на защиту:

  1. Популяция колорадского жука гетерогенна по составу и соотношению девяти известных морфотипов переднеспинки в зависимости от географической принадлежности.

  2. Динамика численности популяции насекомого зависит от температуры воздуха.

  3. Фенетическая структура популяции колорадского жука, обитающего на территории Кемеровской области, достоверно отличается от других известных географических рас вида и характеризуется доминированием 3-го и 6-го морфотипов имаго.

  4. Популяция фитофага обладает резистентностью к фосфорорганическому препарату актеллик и находится на начальных этапах формирования резистентентности к одному из пиретроидных препаратов − фьюри.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно-методического семинара кафедры ботаники ГОУ ВПО «КемГУ» (Кемерово, 2006-2008 гг.), Кемеровского отделения Русского Ботанического общества (Кемерово, 2006-2008 гг.), на II и VI международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Образование, наука, инновации – вклад молодых исследователей» (Кемерово, 2007 г., 2011 г.), на IV международной научной конференции молодых учёных, посвящённой 40-летию СО Россельхозакадемии «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых учёных» (Новосибирск, 2010 г.).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 страницах компьютерного текста, содержит 6 глав, 19 таблиц, 28 приложений, иллюстрирована 25 рисунками. Список используемой литературы включает 215 источников, в том числе 45 на иностранном языке.

Выражаю искреннюю благодарность за научные консультации, советы и помощь при выполнении диссертационной работы доктору биологических наук, профессору Александре Васильевне Заушинценой. Я глубоко признательна за ценные рекомендации кандидату биологических наук, доценту Любови Никифоровне Ковригиной, кандидату сельскохозяйственных наук Светлане Валерьевне Свирковой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1 Характеристика колорадского жука как биологического вида (Обзор научной литературы)

Приводятся обобщенные сведения на основе отечественной и зарубежной литературы по изучаемым вопросам. Дана биоэкологическая характеристика вида с рассмотрением вопросов об адаптациях вида к абиотическим и биотическим факторам среды и о природе его экологической пластичности. Освещены мероприятия по защите растений от повреждения данным вредителем.

Глава 2 Условия, материал, методы и методики исследований

Исследования проведены в 2006-2008 гг. на опытном полигоне и в лаборатории кафедры ботаники ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет». Агротехника – принятая для зоны исследования. Почва – выщелоченный чернозем, тяжелосуглинистый по гранулометрическому составу.

Гидротермический режим в годы исследований был различным. Для развития колорадского жука условия были значительно ниже оптимальных значений. Для формирования урожая картофеля погодные условия были благоприятными.

Объектами исследования были популяции картофельного листоеда (Leptinotarsa decemlineata Say) из различных агроклиматических районов Кемеровской области и коллекция из 20 сортов картофеля, районированных и находящихся в селекционном процессе.

Экспериментальная работа проведена полевыми и лабораторными методами. Основные учеты и наблюдения, токсикологические и фенетические анализы, оценка на устойчивость к колорадскому жуку изучаемых сортов картофеля осуществлялась с помощью общепринятых методик Всероссийского научно-исследовательского института защиты растений (Шапиро И.Д. и др., 1993; Вилкова Н.А. и др., 2004; Павлюшин В.А. и др., 2005) и методик полевых опытов (Доспехов Б.А., 1985).

Статистическую обработку и анализ экспериментальных данных провели с помощью однофакторного дисперсионного и корреляционного анализов, критерия идентичности согласно руководствам по биометрии (Лакин Г.Ф., 1980; Доспехов Б.А., 1985) с использованием программ «Excel», «Statistica 6.0».

Глава 3 Зависимость сезонного цикла развития и динамики численности популяции колорадского жука от абиотических факторов среды

3.1 Сезонный цикл развития колорадского жука. Цикл развития колорадского жука, как основного вредителя картофеля, тесно связан с циклом развития растений данной культуры. Приведены сроки прохождения фенофаз сортов картофеля разных групп спелости. В силу различий по группам спелости на посадках одновременно находились растения с разными фазами развития, что, несомненно, благоприятствовало активному заселению посадок колорадским жуком.

Выход перезимовавших имаго вредителя из почвы и заселение ими изучаемых посадок картофеля регистрировали в III декаде июня в период массового формирования вегетативной сферы растений картофеля. Отсутствие синхронизации выхода перезимовавших жуков с появлением всходов картофеля свидетельствует о значимости показателя суммы эффективных температур. Существенное негативное влияние на выход перезимовавших имаго оказывает периодическое проявление засухи в весенний период. Выход продолжался в течение всех трех летних месяцев (рис. 1), особенно растянутым он был в 2006 и 2008 гг. и совпадал с фазой цветение среднеранних, среднеспелых и среднеспелых сортов картофеля и с фазой созревание клубней ранних сортов.

Численность имаго, шт. / куст


Рис. 1 − Динамика численности имаго колорадского жука

В 2007 массовый выход имаго начался существенно раньше – в фазу формирование вегетативной сферы среденепоздних и фазу бутонизация растений среднеранних и среднеспелых сортов картофеля. Второй подъем численности, обусловленный выходом имаго летней генерации, был отмечен в конце августа.

Кладка яиц проходила в течение всего сезона. Самки приступали к откладке яиц без восстановительного периода после диапаузы, либо данный период был минимальным, что позволило фитофагу пройти полный цикл развития (рис. 2).

Численность имаго, шт. / куст

Рис. 2 − Динамика численности отложенных яиц

Пик яйцекладки отмечали два раза за сезон. Наиболее интенсивной яйцекладка была в июле в период бутонизации и цветения растений картофеля.

Отрождение личинок из яиц в полевых условиях отмечено в начале июля в фазу цветения. Максимальная заселенность посадок личинками 1-2 возрастов в 2006 и 2008 годах была отмечена в конце июля-начале августа, в 2007 году – во второй декаде июля (рис. 3). Второе увеличение численности личинок 1-2 возрастов наблюдали в конце августа.

Заселение посадок, %

Рис. 3 − Динамика заселения личинками 1-2 возрастов посадок картофеля

Наличие личинок 3-4 возрастов в первый год исследований отмечали во второй декаде июля в фазу созревания клубней у ранних сортов и цветения остальных сортов картофеля, в 2007-2008 гг. – в первой декаде июля в фазу цветения (рис. 4). Численность личинок нарастала равномерно за сезон и достигла максимальных значений во второй декаде августа в 2006 году и конце июля-начале августа в 2007-2008 гг.

Численность личинок, баллы

Рис. 4 − Динамика численности личинок 3-4 возрастов

Начало окукливания личинок колорадского жука зарегистрировано в третьей декаде июля в период фазы созревания клубней. Выход имаго фитофага летних генераций начинался во второй декаде августа.

На основании полученных данных, мы можем говорить об успешной акклиматизации вредителя в условиях Кемеровской области, опираясь на факт ежегодного завершения полного цикла развития одной генерации. В то же время, ежегодно отмечаемое развитие личинок второго поколения указывает на неполную вторую генерацию вредителя. Следовательно, популяция колорадского жука на территории Кемеровской области является гетерогенной по числу поколений и состоит из моно- и поливольтинных форм. Растянутость во времени периодов выхода перезимовавших жуков из почвы, откладки ими яиц и постэмбрионального развития, может быть связана с наличием у данного вида симпатрических форм, различающихся сроками наступления фаз онтогенеза в связи с особенностями реагирования на факторы внешней среды.

3.2 Динамика численности возрастной структуры популяции под влиянием абиотических факторов. Колорадский жук обладает определенным диапазоном толерантности к температурным и гидрологическим условиям развития (Ушатинская Р.С. и др., 1981). Эти абиотические факторы могут лимитировать увеличение численности популяции.

Анализ зависимости динамики численности и возрастной структуры популяции от абиотических условий развития показал, что она выражена двумя подъемами за сезон (рис. 1): последняя декада июня-начало июля (период массового выхода перезимовавших имаго) – до 0,43-0,63 шт./куст; и в третьей декаде августа (выход имаго летнего поколения) – до 0,64-0,74 шт./куст.

Увеличение количества отложенных яиц в 2006 и 2008 гг. отмечали два раза за период наблюдений (рис. 2): в июле (13,65-17,25 шт./куст) и в конце августа-начале сентября (14,85 и 16,1 шт./куст). Оно совпадало с периодами максимального заселения посадок картофеля имаго вредителя. В 2007 году кладка яиц имела три пика за сезон: первой половине июля (17,85 шт./куст), первой декаде августа (13,05); и в начале сентября (22,05 шт./куст). Изменение динамики откладки яиц в 2007 г. связано с высокой степенью переувлажнения (на 148 мм выше нормы за сезон).

В динамике заселения посадок личинками 1-2 возрастов в 2006-2007 гг. наблюдалось несколько периодов увеличения количества заселенных растений (рис. 3): первая декада июля – до 18,5-38,5%, первая декада августа – до 28-29% и начало сентября – 34,5-42%. В 2008 году заселенность посадок личинками равномерно возрастала дважды: в конце июля − 37,5 % и в начале сентября – 37,5%. Несмотря на различия в сезонной динамике заселения посадок личинками 1-2 возрастов, четко прослеживается общая тенденция к увеличению плотности популяции к концу сезона, обусловленная выходом личинок второй генерации.

Численность личинок 3-4 возрастов за весь период наблюдений нарастала равномерно за сезон (рис. 4).

Корреляционный анализ подтвердил колебание численности вредителя в зависимости от погодных условий летних месяцев (табл. 1).

Таблица 1 − Зависимость численности особей колорадского жука разных стадий развития от погодных условий

Стадия развития колорадского жука

Коэффициент корреляции, r

Температура воздуха, 0С

Количество осадков, мм

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2006 г.

2007 г.

2008 г.

Имаго

0,19

0,67

0,31

0,51

-0,02

0,25

Яйца

0,36

0,80

0,54

0,56

0,11

0,24

Личинки 1-2 возр.

0,06

0,73

0,52

0,40

-0,02

0,27

Личинки 3-4 возр.

-0,09

0,53

0,40

0,25

-0,26

0,36

Наблюдается прямая корреляционная зависимость между увеличением численности колорадского жука и повышением летних температур, что выражается в увеличении коэффициента корреляции по всем стадиям развития.

Судя по коэффициенту детерминации (dyx) увеличение численности имаго в 2007 г. на 45%, интенсивности яйцекладки на 64%, количества личинок 1-2 возрастов на 53%, количества личинок 3-4 возрастов на 28% обусловлено повышением температуры.

С количеством выпавших осадков четкой закономерности не выявлено. Высокое количество осадков в 2007 г. ограничило численность вредителя, что подчиняется «закону толерантности» В.Э. Шелфорда, который гласит о том, что любой фактор, присутствующий в избытке может стать для популяции вредным (цит. по Пианка Э., 1981). Таким образом, можно утверждать, что переувлажнение лишь до определенных величин стимулирует рост численности колорадского жука и при увеличении относительной влажности воздуха наблюдается ингибиторный эффект.

Огромное влияние на численность колорадского жука следующего сезона оказывают погодные условия августа предшествующего года. Успешная зимовка определяется тем, насколько жуки успели накопить жировое тело для пережидания этого неблагоприятного периода. Этим отчасти объясняется высокая смертность во время зимовки молодых жуков летней генерации, приступивших к размножению и не успевших пройти преддиапаузную подготовку (Ушатинская Р.С. и др., 1981).

Данная закономерность подтверждена нашими наблюдениями. В августе 2006 года температура воздуха составила 13,50С, наблюдали минимальное количество окрылившихся жуков летнего поколения, приступивших к яйцекладке. В среднем по опыту количество отложенных яиц составило 10,35 шт./куст. Большая часть жуков ушла подготовленной на зимовку. Этим объясняется всплеск численности перезимовавших имаго в июне 2007 года (0,63 шт./куст). Погодные условия летних месяцев способствовали раннему выходу имаго летней генерации и их размножению. Средняя температура августа составила 15,70С, что позволило развиться личинкам второй генерации. Дальнейшее осеннее понижение температуры привело к их гибели и помешало преддиапаузной подготовке размножавшихся имаго. В результате максимальная численность перезимовавших имаго в 2008 году составила на 37,2% ниже, чем в предыдущем.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Конкурс учебно-исследовательских экологических проектов «Человек на Земле»

    Конкурс
    Конкурс детских экологических проектов «Человек на Земле» проводится, начиная с 1995 г. Конкурс способствует формированию у подрастающего поколения экологического мировоззрения и активной гражданской позиции посредством участия детей
  2. V. географическое и экологическое образование для устойчивого развития шимова о. С

    Документ
    В декабре 2002 г. Генеральная Ассамблея ООН резолюцией 57/254 объявила период с 2005 по 2014 г. Десятилетием образования для устойчивого развития (ОУР) Организации Объединенных Наций, а совещание высокого уровня представителей министерств
  3. Научно-методической комиссии по технологии возделывания, защите растений, хранению и переработке картофеля вниикх им. А. Г. Лорха (протокол №35 от 29 марта 2007 г.)

    Документ
    В рекомендациях рассмотрены вопросы минерального питания картофеля макро- и микроэлементами. Представлены результаты многолетних исследований по использованию микроэлементов в хелатной форме для обработки семенного материала перед
  4. Фисинин Владимир Иванович Доктора наук Габитов Ильдар Исмагилович Зыкин Владимир Александрович Сиразетдинов Фарит Хамитович Шириев Вакиль Миргалеевич введение вотчет

    Публичный отчет
    В отчетном году исследования по сельскохозяйственным наукам велись по Государственной научно-технической программе 5. «Развитие научной и инновационной деятельности в сельском хозяйстве, биологии и медицине» (рук.
  5. Рекомендации новосибирск 2011 удк

    Документ
    Донченко А.С., Кашеваров Н.И., Каличкин В.К., Ашмарина Л.Ф., Утенков Г.Л., Гончаров П.Л., Христов Ю.А., Горобей И.М., Вальков В.А., Чичкань Т.Н. (Президиум СО Россельхозакадемии); Власенко А.

Другие похожие документы..