УДК 574.9:551.583:632.7
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА РАСШИРЕНИЕ АРЕАЛА И ФЕНОЛОГИЮ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА (LEPTINOTARSA DECEMLINEATA, COLEOPTERA, CHRYSOMELIDAE) НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ © 2014 г. Е. Н. Попова
Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН, Москва 107258, Россия e-mail: en_popova@mail.ru Поступила в редакцию 04.02.2013 г.
Методом картографического моделирования проведен анализ смещений границ ареала и зон, где возможно развитие одной, двух или трех полных сезонных генераций у колорадского жука (Leptino-tarsa decemlineata). Эти смещения вызваны наблюдаемыми в последние десятилетия климатическими изменениями на территории России. В качестве основного критерия выбрана годовая сумма эффективных среднесуточных температур воздуха, определяющая как пригодность района для устойчивого существования популяций колорадского жука, так и число генераций, которые он может воспроизвести в течение одного сезона. Основное приращение ареала наблюдается в восточном направлении, а наибольшие изменения произошли при расширении границ зон с возможным развитием одной и двух генераций. Границы зоны, где возможно развитие трех генераций колорадского жука, изменились менее значительно.
Ключевые слова: Leptinotarsa decemlineata, расширение ареала, число генераций, климатические изменения.
DOI: 10.7868/S0044513414020093
Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata Say) — наиболее опасный вредитель картофеля, способный поражать и другие важные сельскохозяйственные пасленовые культуры, такие как томаты и баклажаны. По уровню численности и вредоносности он относится к числу супердоминантных видов насекомых — вредителей сельскохозяйственных растений. Он способен снизить урожай клубней картофеля на 30% и более (Заха-ренко, 2006). В отдельные годы потери урожая могут достигать 60—90% (Слобожанина, 2007; Те-няев, 2000; Трибель, 2000). По темпам массовых нашествий и своей эвриадаптивности к условиям различных природно-климатических зон колорадский жук не имеет себе равных среди всех других видов насекомых — вредителей, населяющих агроэкосистемы (Павлюшин и др., 2009).
Формирование ареала колорадского жука и становление его в качестве вредителя происходило и происходит на протяжении последних 150 лет. За это время он заселил почти всю территорию Северной Америки (к концу 19 столетия), в 1922 г. был обнаружен в Европе, а с 1958 г. началось его
активное распространение по территории бывшего СССР. Современный ареал колорадского жука охватывает большинство зон массового картофелеводства и широкого возделывания баклажанов и томатов в открытом грунте в пределах умеренного и субтропического поясов Северной Америки и Евразии (Колорадский картофельный жук.., 1981; Павлюшин и др., 2009).
В настоящее время формирование ареала колорадского жука на территории России еще не завершено, он неуклонно продолжает расширяться. Это объясняется не только высокой экологической пластичностью данного вида, но и наблюдаемыми в последние десятилетия климатическими изменениями, связанными с общим потеплением климата. В целом по России прирост среднегодовой температуры приземного воздуха за 100 лет (1907—2006 гг.) составил 1.29°С, а за последние десятилетия (1976—2006 гг.) он увеличился до 1.33°С. Соответственно с середины 1970-х гг. возросла и скорость потепления, или коэффициент линейного тренда, выраженный в °С/10 лет — с 0.10-0.13 °С/10 лет для периода 1907-2006 гг. до
537
2*
0.43°С/10 лет в 1976-2006 гг. (Оценочный доклад..., 2008).
Колорадский жук относится к эктотермным организмам, которые существенно зависят от температуры окружающей среды. По данным целого ряда исследований, температура является основным фактором среды, определяющим границы распространения колорадского жука на территории России. Влияние влажности и наличие кормовой базы носит второстепенный характер (Колорадский картофельный жук., 1981; Малинина, 1984; Вольвач, 1987; Кахаров, 2008; Ясюкевич и др., 2007). Для оценки влияния температуры на жизнедеятельность и развитие живых организмов используют различные температурные критерии, такие как сумма активных температур, сумма эффективных температур, среднегодовая температура, максимальные и минимальные температуры и т.д. Одной из наиболее часто применяемых размерных величин, которые определяют количество необходимого для размножения и развития насекомых тепла, является сумма эффективных температур.
Цель работы состояла в том, чтобы выявить наблюдаемое на территории России изменение изолиний годовой суммы эффективных среднесуточных температур воздуха, определяющих зоны с различным числом возможных генераций вида Ь. decemlineata, в период 1991-2010 гг. по сравнению с периодом 1951-1970 гг. и проследить связанное с этим изменением расширение ареала вредителя и его способность к увеличению числа сезонных генераций на территории, где отмечено потепление климата.
ции при вычислении, исходя из среднесуточных значений температуры окружающей среды, ее размерность дается просто в °С. Согласно предложенному Злотниковым (1967) разделению территории России на климатические зоны, пригодные для воспроизведения колорадским жуком различного числа сезонных генераций, были выбраны изотермы годовой суммы эффективных среднесуточных температур воздуха 360°С, 720°С и 1080°С, рассчитанные исходя из нижнего температурного порога развития 11.5°С.
В качестве исходной метеорологической информации использовали ряды среднесуточных значений данных измерений температуры воздуха, полученные из сети метеорологических станций международного обмена, расположенных на территории России и соседних стран. Такие ряды периодически размещаются на сайте Всероссийского института гидрометеорологической информации — Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) Росгидромета в сети Интернет для свободного использования (http://www.meteo.ru). На основе этих данных рассчитывали средние значения суммы эффективных среднесуточных температур воздуха за два выбранных периода: 1951—1970 гг. и 1991—2010 гг. для каждой ячейки географической сетки 1° х 1°. Алгоритм и методика вычислений представлена в работах: Семенов, Гельвер, 2002, Семенов и др., 2006. Дальнейшую обработку данных проводили в среде Microsoft Excel с помощью макроса, написанного на языке программирования Visual Basic for Applications. На основе полученных рядов цифровых значений с помощью программы MapInfo Professional 9.5.1 строили климатические карты для выбранных изотерм.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Основным методом проведенного анализа стал метод картографического моделирования. Он заключается в том, что полученные с помощью расчетных моделей ряды данных наносят на картографическую основу и сравнивают визуально. В качестве основного параметра для картографирования выбрана годовая сумма эффективных среднесуточных температур воздуха. Она представляет собой интеграл превышения текущей температурой воздуха Т порогового значения t0 (нижний температурный порог развития вида), за временной период, необходимый для развития вида, и определяется по формуле (В1ипк, 1923):
С = (Тп -
где Тп - температура окружающей среды, ^ -нижний температурный порог развития вида, Б -продолжительность развития.
Размерность величины суммы эффективных температур есть [°С х время]. Однако по тради-
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Колорадский жук - полициклический вид, имеющий различное число поколений (генераций) в год (от одного до четырех), которое определяется теплообеспеченностью, или количеством поступающего тепла в вегетационный период в той местности, где происходит развитие популяции Ь. decemlineata, а также фотопериодической реакцией или длиной светового дня, определяемой широтой местности. По подсчетам Лар-ченко (1958), для завершения полного цикла развития одного поколения колорадского жука необходима сумма эффективных температур воздуха, равная 360°С. За нижний порог развития всех стадий вида при этом была принята величина 11.5°С (АНаго, 1943, 1949).
На основании этих параметров Злотников (1967) выделил следующие климатические зоны. Первая зона расположена севернее изотермы среднегодовой суммы эффективных температур
воздуха в 360°С. Эта зона расположена вне основного ареала распространения колорадского жука, у южной границы этой зоны могут образовываться лишь локальные очаги размножения L. decemlineata, где завершить свое развитие он может только в отдельные благоприятные для него годы. Вторая зона расположена между изотермами среднегодовых сумм эффективных температур воздуха 360°С и 720°С. В этой зоне возможно развитие одной полной генерации и частичное развитие второй генерации. Третья зона ограничена с севера изотермой среднегодовой суммы эффективных температур воздуха 720°С, а с юга — изотермой 1080°С. Здесь возможно развитие двух полных генераций, а развитие третьей генерации зависит от условий года и местности. В районах, где годовая сумма эффективных среднесуточных температур воздуха превышает 1080°С, находится четвертая зона, в которой возможно развитие трех полных генераций колорадского жука, а в отдельные годы в некоторых благоприятных местообитаниях — развитие четырех генераций. Однако в пределах каждой зоны могут быть регионы, где число развивающихся генераций ниже характерного для зоны в целом. Также количество генераций у колорадского жука может меняться в зависимости от погодных условий в разные годы в одной и той же местности (Колорадский картофельный жук..., 1981).
Следует также отметить, что из-за многообразия форм физиологического покоя у имаго колорадского жука, при выявлении числа поколений в полевых условиях может возникнуть трудность отделения вновь отродившихся жуков и жуков, вышедших из состояния зимнего, летнего или многолетнего покоя. Таким образом, критерий Злотникова (1967) позволяет выделить зоны с потенциально возможным числом генераций колорадского жука, которое в реальных условиях может и не реализоваться полностью. При проведении наших исследований было важно проследить влияние климатических изменений на выделенные этим автором изотермы и оценить смещение границ определяемых ими климатических зон в услови
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.