Jump to content

Динамика численности насекомых-вредителей

Соевая тля

Динамика популяций насекомых -вредителей представляет интерес для фермеров, экономистов сельского хозяйства, экологов и тех, кто занимается благополучием животных.

Факторы, влияющие на население

[ редактировать ]
Личинка японского жука
  • Независимый от плотности : влияет на популяцию одинаково независимо от ее плотности. Примеры: [1]
    • Зимние заморозки могут привести к гибели постоянной доли картофельных цикадок на арахисовом поле, независимо от общего количества цикадок.
    • Личинки японских жуков хорошо выживают при обильных летних дождях.
    • Температура, влажность, пожары, штормы, растворенный кислород для водных видов.
  • Зависит от плотности : влияет на популяцию в большей или меньшей степени по мере ее увеличения. Примеры: [1]
    • Большая популяция может быть более уязвима к болезням и паразитам.
    • Более крупная популяция может иметь большую внутривидовую конкуренцию , тогда как меньшая популяция может иметь более сильную межвидовую конкуренцию .
    • Эмиграция населения может увеличиться по мере его густонаселенности.

Таблицы смертности

[ редактировать ]
Личинка Helicoverpa zea питается кукурузой

Таблица смертности показывает, как и сколько насекомых погибает при созревании от яиц до взрослых особей. Это помогает в борьбе с вредителями, определяя, на какой стадии жизни насекомые-вредители наиболее уязвимы и как можно увеличить смертность. [2] Когортная таблица смертности отслеживает стадии жизни организмов, тогда как статическая таблица смертности показывает распределение стадий жизни среди популяции в определенный момент времени. [3]

Ниже приводится пример таблицы смертности когорты, основанной на полевых данных Варгаса и Нишиды (1980). [4] Общий уровень смертности составил 94,8%, но это, вероятно, заниженная оценка, поскольку в ходе исследования куколки собирались в чашки, и это могло защитить их от птиц, мышей, суровой погоды и так далее. [4]

Таблица жизни кукурузного червя Heliothis zea с 10 октября 1976 г. по 20 ноября 1976 г., адаптированная из Варгаса и Нисиды (1980). [4]
Этап ( ) Число живых на этапе ( ) Причина смертности Число умирает Доля выжившей исходной когорты ( ) Доля умирающей исходной когорты ( ) Смертность на этом этапе ( )
Яйцо 1000 Trichogramma confusum Осиный паразитизм 386 1 .386 .386
Яйцо 614 Orius insidiosus хищничество и неизвестно 232 .614 .232 .378
Личинка 1 382 O. insidiosus , каннибализм и неизвестно 90 .382 .090 .236
Личинка 2 292 Каннибализм и неизвестность 59 .292 .059 .202
Личинка 3 233 Каннибализм и неизвестность 34 .233 .034 .146
Личинка 4 199 Каннибализм, болезни, паразитизм и неизвестное 59 .199 .059 .296
Личинка 5 140 Каннибализм, болезни, паразитизм и неизвестное 69 .140 .069 .493
Личинка 6 71 Каннибализм, болезни, паразитизм и неизвестное 1 .071 .001 .014
Красный 70 Болезнь и неизвестность 18 .070 .018 0.257
Взрослый 52 (28 мужчин, 24 женщины) .052

Ожидаемая продолжительность жизни

[ редактировать ]

Из таблицы смертности мы можем рассчитать ожидаемую продолжительность жизни следующим образом. Предположим, что этапы расположены равномерно. Средняя доля организмов, живущих на стадии между началом и концом есть [3]

.

Общее количество будущих стадий, которые предстоит пережить людям в возрасте и старше [3]

.

Тогда продолжительность жизни в возрасте является [3]

.

Мы могли бы проделать те же вычисления, используя простое количество особей, а не их пропорции.

Базовая репродуктивная скорость

[ редактировать ]

Если мы еще узнаем число яиц, произведенных (плодовитость) в возрасте , мы можем подсчитать количество яиц, произведенных на одну выжившую особь как

,

где — количество особей, живущих на данном этапе.

Базовый репродуктивный уровень , [3] Также известный как коэффициент воспроизводства населения, это соотношение дочерей и матерей. Если оно больше 1, население увеличивается. В стабильной популяции коэффициент замещения должен колеблться около 1. [2] Мы можем рассчитать его на основе данных таблицы смертности как [3]

.

Это потому, что каждый вычисление продукта (родители первого поколения в возрасте )/(яйца первого поколения) раз (яйца второго поколения, произведенные по возрасту) родители)/(родители первого поколения в возрасте ).

Если - первоначальный размер популяции и - численность населения после поколения, тогда [3]

.

Время генерации

[ редактировать ]

Время формирования когорты — это средняя продолжительность между рождением родителя и рождением его ребенка. Если измеряется в годах, то [3]

.

Внутренняя скорость роста

[ редактировать ]

Если остается относительно стабильным на протяжении поколений, мы можем использовать его для аппроксимации внутренней скорости роста для населения: [3]

.

Это потому, что

,

где аппроксимация следует из ряда Меркатора . это изменение во времени, . Тогда у нас есть

,

что является дискретным определением внутренней скорости роста.

Модели роста

[ редактировать ]

В целом рост населения примерно следует одной из следующих тенденций: [1]

На скорость роста насекомых-вредителей сильно влияют, помимо других переменных, температура и количество осадков. Иногда популяции вредителей быстро растут и перерастают в вспышки заболеваний. [5]

Расчеты градус-дней

[ редактировать ]

Поскольку насекомые являются экзотермическими , «температура, вероятно, является единственным наиболее важным фактором окружающей среды, влияющим на поведение, распространение, развитие, выживание и размножение насекомых». [6] В результате для оценки развития насекомых обычно используются градус-дни роста , часто относительно точки биофиксации . [6] то есть биологическая веха, например, когда насекомое выходит из окукливания весной. [7] Градусо-дни могут помочь в борьбе с вредителями. [8]

Stenotus binotatus растительный клоп из отряда Heteroptera.

Ямамура и Киритани приблизились по темпу разработки как [9]

,

с текущая температура, является базовой температурой для данного вида, и является тепловой постоянной для вида. Генерация определяется как продолжительность, необходимая для интеграла по времени равным 1. Используя линейные приближения, авторы подсчитали, что если температура увеличится на (например, может быть = 2 °C для изменения климата к 2100 г. относительно 1990 г.), то увеличение числа поколений в год было бы [9]

,

где — текущая среднегодовая температура в данном месте. В частности, авторы предполагают, что потепление на 2 °C может привести, например, к появлению примерно одного дополнительного поколения для Lepidoptera , Hemiptera , двух дополнительных поколений для Diptera , почти трёх поколений для Hymenoptera и почти пяти поколений для Aphidoidea . Эти изменения в вольтинизме могут произойти в результате биологического расселения и/или естественного отбора ; авторы указывают на предыдущие примеры каждого из них в Японии. [9]

Геометрическое броуновское движение

[ редактировать ]

Сундинг и Зивин моделируют рост популяции насекомых-вредителей как процесс геометрического броуновского движения (GBM). [10] Модель является стохастической и позволяет учитывать изменчивость темпов роста в зависимости от внешних условий, таких как погода. В частности, если текущая популяция насекомых, - это внутренняя скорость роста , и – коэффициент дисперсии, авторы полагают, что

,

где представляет собой приращение времени, и является приращением винеровского процесса , при этом будучи стандартно-нормально распределенными. В этой модели в краткосрочных изменениях численности населения преобладает стохастический член: , но в долгосрочных изменениях преобладает тренд, . [10]

Решив это уравнение, мы находим, что численность населения в момент времени , , имеет логнормальное распределение :

,

где это начальная популяция. [10]

Салатная тля

В качестве примера авторы рассматривают применение мевинфоса на листовом салате в долине Салинас , Калифорния, с целью борьбы с тлей . Предыдущие исследования других авторов показали, что ежедневный процентный рост зеленой персиковой тли можно смоделировать как возрастающую линейную функцию среднесуточной температуры. В сочетании с тем фактом, что температура имеет нормальное распределение, это согласуется с уравнениями GBM, описанными выше, и авторы пришли к выводу, что и . [10] Поскольку ожидаемая популяция, основанная на логарифмически нормальном распределении, растет с , это означает, что время удвоения тли составляет дни. Обратите внимание, что в другой литературе указано, что время генерации тли находится примерно в диапазоне от 4,7 до 5,8 дней. [11]

Повторяющиеся циклы вспышек

[ редактировать ]

В исследовании 2013 года была проанализирована динамика популяций чайной черепахи — вредителя моли, который поражает чайные плантации, особенно в Японии. Данные состояли из подсчета взрослых бабочек, отлавливаемых световыми ловушками каждые 5–6 дней на чайной станции Кагосима в Японии с 1961 по 2012 год. Пиковые популяции были в 100–4000 раз выше, чем на самом низком уровне. Вейвлет - разложение показало четкий, относительно стационарный годовой цикл популяций, а также нестационарные пунктуации между концом апреля и началом октября, что соответствует 4–6 вспышкам этого мультивольтинного вида в год. [12] Циклы возникают в результате превышения численности населения . [13]

Эти бабочки имеют поэтапный жизненный цикл развития, и традиционная гипотеза предполагает, что эти циклы должны быть наиболее синхронизированы среди популяции весной из-за предшествующего воздействия холодных зимних месяцев, а по мере наступления лета этапы жизни становятся более случайными. ассорти. [12] Это часто наблюдается в Северной Америке. [13] Однако вместо этого в этом исследовании было обнаружено, что популяции более коррелируют с течением сезона, возможно, потому, что колебания температуры усиливают синхронность. Авторы обнаружили, что, когда температура впервые поднималась выше примерно 15 °C (59 °F) весной, динамика популяции пересекала бифуркацию Хопфа от стабильности к повторяющимся циклам вспышек до новой стабилизации осенью. Выше порога Хопфа амплитуда популяционного цикла увеличивалась примерно линейно с температурой. Это исследование подтвердило классическую концепцию температуры как «кардиостимулятора всех показателей жизнедеятельности». [12]

Понимание динамики жизненного цикла важно для борьбы с вредителями, поскольку некоторые инсектициды действуют только на одну или две стадии жизни насекомого. [13]

Эффекты борьбы с вредителями

[ редактировать ]
Взрослый самец непарного шелкопряда

Б. Чейни, консультант по ферме в округе Монтерей, Калифорния, считает, что при применении мевинфос уничтожит практически всю тлю на поле. [10] Уайетт, ссылаясь на данные различных испытаний по борьбе с членистоногими , подсчитал, что процент уничтоженной салатной тли составляет 76,1% для эндосульфана и 67,0% для имидаклоприда . [14]

Инсектициды, применявшиеся против непарного шелкопряда в 1970-х годах, имели уровень уничтожения примерно 90%. [15]

Влияние изменения климата

[ редактировать ]

Утверждается, что изменение температуры является самым большим прямым абиотическим воздействием изменения климата на травоядных насекомых. [16] В регионах с умеренным климатом глобальное потепление повлияет на перезимовку , а более высокие температуры продлят летний сезон, обеспечивая больший рост и размножение. [16]

По оценкам исследования 2013 года, с 1960 года вредители сельскохозяйственных культур и патогены перемещались в более высокие широты со скоростью около 2,7 км/год. [17] Это примерно соответствует оценкам темпов изменения климата в целом. [18]

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с Мейер, Джон Р. (8 апреля 2009 г.). «Динамика населения» . Курс общей энтомологии в Университете штата Северная Каролина . Проверено 17 июня 2014 г.
  2. ^ Jump up to: а б Мейер, Джон Р. (8 апреля 2009 г.). «Таблицы жизни» . Курс общей энтомологии в Университете штата Северная Каролина . Проверено 17 июня 2014 г.
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Эльзинга, Чарльз. «Популяционная биология: таблицы смертности и теоретические популяции» (PDF) . Лабораторное пособие для дипломированных специалистов по биологии организмов . стр. 37–48 . Проверено 17 июня 2014 г.
  4. ^ Jump up to: а б с Роджер Варгас; Тосиюки Нисида (февраль 1980 г.). «Таблица жизни кукурузного ушного червя Heliothis zea (Boddie) в сладкой кукурузе на Гавайях» (PDF) . Труды Гавайского энтомологического общества . XXIII (2): 301–307.
  5. ^ «Динамика численности насекомых-вредителей» . Техасский центр исследований и распространения знаний A&M AgriLife в Уэслако . Архивировано из оригинала 10 августа 2014 года . Проверено 16 июня 2014 г.
  6. ^ Jump up to: а б Кертис Петцольдт; Эбби Симан (2006). «Влияние изменения климата на насекомых и патогены» (PDF) . Изменение климата и сельское хозяйство: содействие практическим и прибыльным мерам реагирования . Расширенный университет Вермонта и Колледж сельского хозяйства и наук о жизни штата Нью-Йорк.
  7. ^ «Фруктовые насекомые-даты Biofix» . Юта Пестс . Архивировано из оригинала 17 июня 2014 года . Проверено 17 июня 2014 г.
  8. ^ Прюсс, Кеннет П. (1 июня 1983 г.). «Дневные методы борьбы с вредителями» . Экологическая энтомология . 12 (3): 613–619. дои : 10.1093/ee/12.3.613 .
  9. ^ Jump up to: а б с Коджи Ямамура; Кейзи Киритани (1998). «Простой метод оценки потенциального увеличения числа поколений в условиях глобального потепления в умеренных зонах» . Прикладная энтомология и зоология . 33 (2): 289–298. Бибкод : 1998AppEZ..33..289Y . дои : 10.1303/aez.33.289 .
  10. ^ Jump up to: а б с д и Дэвид Сундинг; Джошуа Зивин (август 2000 г.). «Динамика популяции насекомых, использование пестицидов и здоровье сельскохозяйственных рабочих». Американский журнал экономики сельского хозяйства . 82 (3): 527–540. дои : 10.1111/0002-9092.00044 . S2CID   12938719 .
  11. ^ Ли, Тан (8 мая 1995 г.). «Глава 6: Кратчайшее время генерации» . Книга рекордов насекомых Университета Флориды . Проверено 16 июня 2014 г.
  12. ^ Jump up to: а б с Уильям А. Нельсон; Оттар Н. Бьернстад; Такэхико Яманака (16 августа 2013 г.). «Повторяющиеся вспышки насекомых, вызванные температурными изменениями стабильности системы» . Наука . 341 (6147): 796–799. Бибкод : 2013Sci...341..796N . дои : 10.1126/science.1238477 . ПМИД   23907532 . S2CID   206549137 .
  13. ^ Jump up to: а б с Мессер, Андреа Элиз (1 августа 2013 г.). «Температура изменяет динамику популяций распространенных вредителей растений» . Новости штата Пенсильвания . Проверено 17 июня 2014 г.
  14. ^ Вятт, Ти Джей (28–31 июля 2002 г.). «Возврат к динамике популяций насекомых, использованию пестицидов и здоровью сельскохозяйственных рабочих: выбор пестицидов и снижение риска» (PDF) . Документ выбран для презентации на ежегодных собраниях Американской ассоциации экономики сельского хозяйства.
  15. ^ Майкл Х. Джерарди; Джеймс К. Гримм (май 1979 г.). История, биология, ущерб и борьба с непарным шелкопрядом, Porthetria Dispar (L.) . Крэнбери, Нью-Джерси: Associated University Press. п. 129 . ISBN  978-0838620236 .
  16. ^ Jump up to: а б Джеффри С. Бэйл; Грегори Дж. Мастерс; Ян Д. Ходкинсон; Кэролайн Омак; Т. Мартин Беземер; Валери К. Браун; Дженнифер Баттерфилд; Алан Бьюс; Джон К. Коулсон; Джон Фаррар; Джон Э.Г. Гуд; Ричард Харрингтон; Сьюзан Хартли; Т. Хефин Джонс; Ричард Л. Линдрот; Малкольм К. Пресс; Илиас Симрньюдис; Аллан Д. Ватт; Джон Б. Уиттакер (23 января 2002 г.). «Травоядные животные в исследованиях глобального изменения климата: прямое влияние повышения температуры на травоядных насекомых». Биология глобальных изменений . 8 (1): 1–16. Бибкод : 2002GCBio...8....1B . дои : 10.1046/j.1365-2486.2002.00451.x . S2CID   86258707 .
  17. ^ Дэниел П. Беббер; Марк А.Т. Рамотовский; Сара Дж. Гурр (1 сентября 2013 г.). «В условиях потепления в мире вредители сельскохозяйственных культур и патогены движутся к полюсам». Природа Изменение климата . 3 (11): 985–988. Бибкод : 2013NatCC...3..985B . дои : 10.1038/nclimate1990 .
  18. ^ Барфорд, Элиот (1 сентября 2013 г.). «Вредители сельскохозяйственных культур растут вместе с глобальным потеплением» . Природа . Новости природы. дои : 10.1038/nature.2013.13644 . Проверено 17 июня 2014 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 82e67ef616e9036593199c8763249228__1716327300
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/82/28/82e67ef616e9036593199c8763249228.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Pest insect population dynamics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)