Содержание к диссертации
Введение
Аналитический обзор литературы 9
1.1. Систематическое положение, морфология, ареал .9
1.2. Биология и характер-вреда
Ї.З. Экологические требования вида 17
1.4. Трофическая характеристика 20
1.6. Изменение численности 26
1.7. Проблемы прогнозирования численности и карантинного обеспечения 29
2. Климатические условия и методика исс/tf тюканий 12
3. Динамика заселения американской белой бабочкой карачаево-черкессии и сопредельных территорий 41
3.1. Расселение американской белой бабочки в Капачаево-Чевкессии 41
3.2. Расселение американской белой бабочки на сопредельных территориях 62
4 Экологические особенности формирования и развития ареала американской белой бабочки на северном кавказе 81
5. Фенология американской белой бабочки в условиях карачаево-черкессии.
6. Влияние растения-хозяина на американскую белую бабочку ... 105
Динамику численности американской белой бабочки 124
9. Совершенствование фнтодиагностики американской белой бабочки
Основные выводы и рекомендации 144
Список литературы
- Экологические требования вида
- Проблемы прогнозирования численности и карантинного обеспечения
- Расселение американской белой бабочки на сопредельных территориях
- Влияние растения-хозяина на американскую белую бабочку
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Высокий биоклиматический потенциал региона
Северного Кавказа, достаточная теплообеспеченность, плодородные земли по
зволяют получать стабильные урожаи фруктов с обеспечением их высокого ка
чества. Социальная инфраструктура региона, большая плотность лечебно-,
оздоровительных заведений, насыщенность транспортными магистралями, обу
славливают постоянную необходимость в перевозках свежих фруктов и другой
подкарантинной продукции внутри и за пределы региона. Это создает реальные
предпосылки заноса и распространения на территорию Северного Кавказа ряда
новых опасных карантинных вредных организмов. ,
Своевременно выявить новые очаги карантинных вредителей и не допустить их дальнейшего распространения - основная задача Государственной службы карантина растений Российской Федерации.
Американская белая бабочка, опасный карантинный вредитель плодовых
культур, шелковицы и других древесных и кустарниковых декоративных рас-,
тений была впервые обнаружена на Северном Кавказе в 1968г. в Краснодар
ском крае. В 1976г. очаги вредителя были выявлены в Ставропольском крае, в
1980г. в Карачаево-Черкессии^ -..' V .:; ,: ,
Высокая вредоносность белой бабочки, особенно в первые годы, вызывала необходимость проведения ежегодных карантинных мероприятий,, включая применение химических и биологических средств. Основными местами распространения бабочки являются населенные пункты, приусадебные участки, базы отдыха, парки и другие места, где применение химических средств резко ограничено. '-''
Научная обеспеченность системы карантинных мероприятий по локализа- '
ции и подавлению очагов американской белой бабочки недостаточна и несо
вершенна. Вредитель слабо изучен в региональном аспекте, особенно в части
путей формирования его очагов, фенологии, экологической характеристики,
динамики численности, влиянии абиотических и биотических факторов среды в
новых местах обитания.'"" ----^.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основной целью исследований было изучение биологии, экологии,! особенностей формирования ареала американской белой бабочки на Северном Кавказе, а также оценки отдельных элементов системы карантинных мероприятий в-Карачаево-Черкессии. Для выполнения этих исследований потребовалось детальное изучение мировой и отечественной научной информации по американской белой бабочке. .
Конкретными задачами были:
Изучить особенности формирования очагов американской белой бабочки
Установить распространение вредителя в условиях вертикальной зональности Карачаево-Черкессии
Определить основные кормовые растения американской белой бабочки в регионе Северного Кавказа и провести сравнительную оценку влияния растения-хозяина на вреди іеля.
Изучить фенологию американской белой бабочки и уточнить сроки проведения обследовательских мероприятий
Ш Оценить влияние абиотических и биотических факторов на развитие американской белой бабочки в условиях Карачаево-Черкессии
Усовершенствовать систему карантинных мероприятий по американской
белой бабочке в регионе
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате проведенных исследований впервые получена достаточно полная информация по биологоэкологическим особенностям американской белой бабочки в условиях вертикальной зональности Карачаево-Черкессии, определено влияние абиотических факторов на развитие вредителя, усовершенствована методика определения сроков проведения основных карантинных мероприятий на основе средних показателей суммы эффективных температур
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ В результате многолетних исследований получена ценная для карантинной службы информация по особенностям формирования очагов американской белой бабочки, определены зоны заселения с учетом вертикальной зональности, определены календарные сроки развития и установлены средние суммы эффективных температур для каждой из стадий развития вредителя, усовершенствована система карантинных мероприятий по локализации и подавлению очагов американской белой бабочки в Карачаево-Черкессии
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Исследования носили научно-производственный характер и апробация их осуществлялась в научных изданиях и в практическом использовании в процессе накопления экспериментальных и оперативных материалов. Результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях в 1996, 1997 и 1998г в Российском Государственном аграрном заочном университете, на оперативных совещаниях-семинарах в Госинспекции по карантину растений Российской Федерации (1996, 1997, 1998гг.), на научных конференциях во ВНИИ карантину растений (1996г.), в Ставропольском сельскохозяйственном институте (199бг) Материалы диссертации ежегодно включались в обзоры и отчеты республиканской карантинной службы Результаты исследований использовались в
практической деятельности Пограничной Государственной инспекции по карантину растений по Карачаево-Черкесской республике.
По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей в журнале "Защита и карантин растений", "АГРО-ХХГ*, ведомственных изданиях. ,
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация изложена на 160
страницах машинописного текста и состоит из введения, девяти глав, основ
ных выводов н рекомендаций. Экспериментально-аналитический материал
представлен на страницах, иллюстрирован 20 таблицами и 34 рисунка
ми. Список использованной литературы включает 155 наименований, в.том
числе 36 работ зарубежных авторов, 51 источник представлен авторами из
стран ближнего зарубежья.
Экологические требования вида
Американская белая бабочка - Hyphantria cunea Drury принадлежит к семейству медведиц ( Aretiidae), отряду чешуекрылых Lepidoptera.
Имаго - бабочка снежно-белого цвета, редко с черными или коричневыми точками на крыльях, усики черные с белым налетом, у самца гребенчатые, у самки нитевидные. Брюшко покрыто белым пушком, у самок, не отложивших яйца, оно зеленоватое от просвечивающихся яиц. В размахе крыльев 25-35 мм, длина 10-16 мм.
Яйцо зеленое, в диаметре 0,5-0,55 мм, по мере развития эмбриона становится грязно-серым. Самка откладывает яйца кучками, по 100-600 шт. на нижнюю сторону листа и покрывает их белыми волосками с кончика брюшка.
Гусеница, только что отродившаяся, зеленая в бугорках, с щетинками и волосками. Длина взрослой гусеницы 25-35 мм. Спина бархатно-коричневого цвета, по бокам тела проходит лимонно-желтая полоса, она сильно опушена длинными щетинками, волосками.
Куколка коричневая, с 10-15 тупыми щетинками на конце, с кремастером, длина куколки 8-15 мм. Куколка заключена в серый рыхлый кокон из волосков.
Родиной американской белой бабочки является североамериканский континент. Здесь она распространена от лесных зон Канады на севере до субтропиков США на юге. В северной части своего первичного ареала вредитель дает одно поколение. В южных зонах более длительный теплый период позволяет развиваться двум, трем и даже четырем поколениям (Чураев, 1962). Первые указания на вредоносность американской белой бабочки отмечаются в США в 1899 (Howard, 1899) и в 1907г. (Washburn, 1907) на декоративных древесных насаждениях в населенных пунктах. Было отмечено, что бабочки наиболее вредоносны во втором поколении, осенью. Высокая вредоносность бабочки проявлялась спорадически, вспышки массового размножения были отмечены в 1921г. (Severin, 1921) и 1969r,(Warren, Tadic,1970). Следствием полного объедания листьев было появление на деревьях вторичных вредителей, питающихся древесиной (Washburn, 1907). В Европе вредитель впервые обнаружен в Венгрии. В августе 1940 года венгр Ж.Везель поймал в окрестностях Г.Будапешта (на острове Чепель, в районе торгового пора) двух бабочек-самок, которые оказались новым для Европы видом -американской белой бабочкой (Nagy,1953; Крячко,1958).
В последующие три года вредителя находили только вблизи пристани на острове Чепель. Это дало возможность венгерским энтомологам предположить, что куколки американской белой бабочки завезены с грузами из Северной Америки.
В дальнейшем вредитель беспрепятственно размножался и расселялся, так как природные условия Европы оказались весьма благоприятными для него.
Вторая мировая война способствовала более широкому распространению американской белой бабочки. В 1946 году американская белая бабочка уже была обнаружена на всей территории Венгрии. В 1949-51гг. вредитель проник в Румынию, Австрию, Югославию, Чехословакию (Nagy,1953; Jasie,1964; Серафимовский,1975; Boehm,1976). В Болгарии в 1962 году впервые было обнаружено одно паутинное гнездо с гусеницами бабочки, а уже в 1963 году их было 880 (Boehrn,1976). Во Франции американская белая бабочка впервые обнаружена в 1977г. Она нанесла повреждения клену ясенелистному, платану, шелковице, липе, сливе, яблоне, дубу, лавровому дереву (Jarfac, Niclos, 1986; ОЕРР/ЕРРОЛ990).
В 1947 году вредитель был обнаружен в Японии, а парках Токио, а через 7 лет он был зарегистрирован в 14 префектурах (Hirai,1969).
На территории бывшего СССР первые очаги американской белой бабочки были выявлены в 1952 году в Закарпатской области УССР (Умнов,1957). В 1966 году вредитель проник из Румынии в Одесскую область УССР и Молдавию. В 1968 году он был обнаружен в Донецкой области Украины и на территории России в Краснодарском крае (Кудина, 1977; Никитенко, 1981).
В настоящее время мировой ареал американской белой бабочки (рис.1) охватывает Австрию, Азербайджан, Болгарию, Грецию, Грузию, Венгрию, Италию, Молдову, Румынию, Россию, Турцию, Украину, Чехию, Словакию, Швейцарию, Югославию, Китай, Корею, Узбекистан, Японию, Канаду, Мексику, США (Вредные организмы, имеющие карантинное значение для Европы, 1996). В пределах Российской Федерации (рис.2) вредитель отмечен в Адыгее, Дагестанской республике, Кабардино-Балкарской республике, республике Калмыкия, Карачаево-Черкесской республике, Ингушской республике, республике Северная Осетия, Краснодарском крае, Ставропольском крае, Астраханской, Волгоградской, Ростовской областях (Справочник, 1995).
Литературные данные свидетельствуют, что как мировой ареал американской белой бабочки, так и ареал в пределах Российской Федерации к настоящему времени не стабилизировался и продолжает расширяться, главным образом, за счет меридиального расселения.
Проблемы прогнозирования численности и карантинного обеспечения
В 1983г. площадь заражения расширилась до 73 га. При обследовании бабочка была выявлена в трех районах, 20 населенных пунктах, 5 крупных хозяйствах и 1412 индивидуальных хозяйствах.
В 1984г. очаги американской белой бабочки распространялись по Хабез-скому район} , примыкающему к Адыге-Хабльскому и Прикубанскому (Быковский, 1984). При обследовании очаги размножения были найдены в 25 населенных пунктах, 5 крупных хозяйствах и 1792 индивидуальных хозяйствах.
В 1985 году американская белая бабочка была впервые отмечена в г.Черкесске. В республике она была распространена в трех районах, 26 населенных пунктах, 6 крупных хозяйствах и 2733 индивидуальных хозяйствах, на 101,8 га.
В 1986 году американская белая бабочка была обнаружена в трех районах, 30 населенных пунктах, 6 крупных хозяйствах и 3574 индивидуальных хозяйствах, на площади 147 га.
В 1987 году вредитель был выявлен в трех районах, 1 городе, 30 населенных пунктах, 6 крупных хозяйствах, 6008 индивидуальных хозяйствах, на площади 370 га.
Приведенные показатели свидетельствуют, что в годы максимального расселения вредителя (1987г.), когда было заселено около 370 га плодовых и декоративных насаждений, свободными оставались около 97% садов, приусадебных участков, полезащитных, придорожных лесополос, парковых насаждений, общая площадь которых в республике составляет около 17000га. Это свидетельствует, с одной стороны, об эффективности системы карантинных мероприятий по отношению к американской белой бабочке и о наличии других факторов, эффективно сдерживающих распространение вредителя на территории республик. Рассмотрение географического положения районов заселения вредителя (рис.3) показывает, что они находятся на севере республики, т.е. в степной зоне, на границе с Краснодарским и Ставропольским краями, вдоль основных транспортных магистралей. Заселение Ставропольского края началось на четыре года раньше - в 1976г., и пик численности пришелся на 1985 год.
В литературе имеются сведения, что американская белая бабочка рассматривается как равнинный вид (Дуло, 1978), который не встречается в горных лесах. Причины, препятствующие проникновению ее в горные леса детально не исследовались. Предполагалось, что это могло быть связано с суровыми климатическими условиями и более высокой численностью энтомофагов, развитием эпизоотии, влиянием повышенной влажности воздуха, неблагоприятной для гусениц и куколок (Старец, 1982).
Первые очаги американской белой бабочки были обнаружены на территории, граничащей с Краснодарским краем (рис.3): Краснодарский край к этому времени был заселен ею полностью в отличие от Ставропольского края, куда американская белая бабочка попала в 1976г. и площади заселения не были сплошными. Заселение территории Карачаево-Черкессии происходило с запада на восток, по направлению господствующих ветров, поэтому можно говорить и о фронтальном распространении бабочки. Вместе с тем, населенные пункты, в которых был выявлен вредитель, находятся на трассах шоссейных и железнодорожных магистралей в направлении с севера на юг. По-видимому, расселение вида на большие расстояния и формирование первичных очагов в пределах республики происходило благодаря автомобильному и железнодорожному транспорту.
Сначала была заселена северная зона республики. Это равнинная территория с хорошо развитым сельскохозяйственным производством, высокой плотностью населения. Затем вредитель проник в центральную зону - в предгорья, но заселил ее только частично. В условиях Карачаево-Черкессии американская белая бабочка не заселяла не только горные леса, но и сады в населенных пунктах в горах, несмотря на достаточные кормовые ресурсы. Важно отметить, что на территории, где были обнаружены очаги вредителя, его стациальное распространение не было равномерным.
Динамика заселения американской белой бабочкой древесных насаждений и общих площадей под очагами в Карачаево-Черкессии представлены на оис.4. 5.
На приведенном рисунке количество приусадебных участков, заселенных вредителем, примерно соответствует количеству деревьев, заселенных американской белой бабочкой, т.е. приближенно может служить в качестве оценки численности вида. Участок считается зараженным, если на нем есть хотя бы одно зараженное дерево. Именно приусадебные участки (индивидуальные хозяйства) служили основными местообитаниями американской белой бабочки. В крупных садоводческих хозяйствах вредитель обнаруживался на очень ограниченной территории. Численность американской белой бабочки здесь увеличилась только во время вспышки массового размножения.
Соотношение количества зараженных деревьев и площади заражения дает возможность оценить плотность популяции. Но на зараженном дереве может быть более 10 гнезд с сотнями гусениц, а может быть одно гнездо с десятком гусениц. Поэтому, чтобы лучше оценить состояние популяции, мы использовали такой показатель, как площадь, на которой для борьбы с вредителем было необходимо использовать химические или микробиологические средства. До 1988г. этот показатель совпадал с общей площадью заражения вредителем, но после 1988г. наблюдалось заметное снижение численности, которое позволило с 1993 года резко ограничить применение химических и биологических средств борьбы.
Расселение американской белой бабочки на сопредельных территориях
В І 987 году увеличились площади заражения в Крымском, Успенском., Усть-Лабинском, Щербиновском и Адлеровском районах. Во втором поколении из-за высокой температуры и низкой влажности воздуха численность американской белой бабочки была низкой и ущерб от вредителя был незначительным.
В 1987году американская белая бабочка проникла в г.Сочи. Начиная с 1986 года, отмечено снижение ее вредоносности в большинстве районов края. Это связано с неблагоприятными гигротермическими условиями развития вредителя, а также с проводимыми мероприятиями по борьбе с ним.
В 1988 году сильные ветры и дожди привели к низкой численности вредителя и соответственно его низкой вредоносности.
В 1989 году из-за неустойчивой погоды с ливневыми дождями численность и вредоносность американской белой бабочки была также невысокой.
К 1990 году американская белая бабочка полностью заселила территорию края. Высокая вредоносность сохранилась только в отдельных районах -Динском, Кореновском, Тимашевском.
До 1994 года площади распространения и вредоносность сохранились на постоянном уровне, но засушливое лето 1994 года привело к уменьшению вредоносности американской белой бабочки.
В 1995 году ущерб от американской белой бабочки оценивался как минимальный за весь период распространения вредителя. Численность американской белой бабочки оставалась невысокой в 1996, 1997 и 1998 годах.
Анализ графика скорости распространения американской белой бабочки (рис.14) показывает, что за период наблюдений (1968 по 1998гг.) было отмечено увеличение численности вредителя. Если пик его первого максимума составлял 112, то амплитуды второго и третьего максимума было значительно меньше по высоте. Между первым и вторым максимумом интервал был 120
Скорость распространения американской белой бабочки в Краснодарском крае в 1968-1997 г года, между вторым и третьим - 6 лет. В дальнейшем продолжалось снижение численности американской белой бабочки в течение 1988-1997гг.
Анализ динамики изменения площадей заражения американской белой бабочкой в Краснодарском крае на различных массивах (рис. 15,16) показывает, что площади заражения, начиная с 1976 года изменились незначительно. Ареал американской белой бабочки в первом поколении был более изменчив, чем во втором. Это говорит о том, что условия перезимовки вредителя бывают неблагоприятны, в результате численность первого поколения колеблется сильнее.
Ставропольский край Впервые очаги американской белой бабочки в Ставропольском крае были обнаружены в сентябре 1976г. в населенных пунктах и хозяйствах Изобиль-ненского, Новоалександровского, Красногвардейского, Труновского, Ипатов-ского и Шпаковского районов, граничащих с Краснодарским краем и Ростовской областью (рис.17).
Как и в Краснодарском крае, происходило фронтальное расселение вредителя и расселение с попутным автотранспортом.
К 1980 году наибольшая площадь заражения и вредоносность американской белой бабочки были обнаружены в Новоалександровском, Кочубеев-ском, Ипатовском и Изобильненском районах, которые относятся отчасти и к восточной засушливой зоне и к центральной зоне неустойчивого увлажнения. Эти районы характеризуются суммой активных температур 3000 - 3400, лето жаркое и сухое. За год выпадает 350-550 мм осадков.
Влияние растения-хозяина на американскую белую бабочку
Нами также отмечено, что в условиях высокой влажности по сравнению со степными сухими условиями в предгорье наблюдается значительная смертность куколок от грибных заболеваний - в отдельные годы до 90-95%.
Немаловажно, что горные и предгорные районы характеризуются значительно меньшей степенью -сельскохозяйственного освоения, чем равнинные. Если в равнинных площадь сельскохозяйственных угодий достигает 90%, то в предгорьях она составляет 35-40%. Поэтому значительно выше численность птиц и хищных членистоногих полифагов, таких как златоглазки, пауки, уховертки, клопы. Высокая численность аборигенных видов бабочек-медведиц, обитающих на дикорастущих травянистых растениях, обуславливает накопление более высокой численности приуроченных к ним энтомофагов.
Более высокая численность естественных врагов в предгорьях, существенно влияет хча снижение численности вредителя, что приводит в конечном итоге к уменьшению количества очагов заражения. Такое явление наблюдалось нами в Хабезском районе Карачаево-Черкессии в 1992-1997гг. Если вблизи такого очага имеются стации с высокой численностью вредителя, то произойдет повторное его заселение. В период депрессии сокращение ареала вида происходит за счет увеличения территории таких бывших очагов, где не наблюдается восстановление популяции, смертность оказывается выше рождаемости.
В целом изучение процессов формирования ареала американской белой бабочки на Северном Кавказе показывает, что несмотря на различия по отдельным территориям, для них характерны некоторые общие закономерности. Это прежде всего то, что расширение ареала происходило не постепенно, а с чередованием подъемов и спадов. Очаг как бы пульсирует, период накопления численности сменяется периодом расселения.
Второй общей закономерностью является то, что первый пик (или группа из двух-трех следующих непрерывно друг за другом пиков) всегда значительно выше последующих, т.е. происходило как бы постепенное затухание колебаний численности. Эта закономерность многократно описана в "экологии нашествий" (Одум, 1976; Элтон, 1970; Дажо, 1975 и др.). Освоение видом нового местообитания часто сопровождается массовым размножением с невероятной для его обычного состояния плотностью популяции и вредоносностью.
Традиционное объяснение связано с тем, что в новом местообитании вид свободен от комплекса сдерживающих рост его численности паразитов и хищников. В последующем происходит постепенное уменьшение численности и вредоносности адвентивного вида, так как аборигенные энтомофаги и в первую очередь полифаги приспосабливаются к новой жертве.
В условиях высокой вероятности гибели очагов заражения в результате зимней смертности и действия энтомофагов и энтомопатогенных микроорганизмов, занос вредителя в предгорные районы, где летом условия благоприятны для размножения американской белой бабочки , будет приводить к образованию новых очагов на бывшей территории заражения, в результате чего происходит восстановление ИЛИ увеличение площади распространения вида. Большой запас еще не поврежденных кормовых растений создает необходимые условия для формирования новых очагов размножения на этой территории при благоприятных метеорологических условиях.
Этим, в основном, и объясняется колебание численности и изменение количества зараженных площадей в Карачаево-Черкесский и Кабардино-Балкарии. Влияние условий вертикальной зональности в данных республиках не позволяет формировать вредителю постоянные очаги заражения в предгорной зоне. Поэтому, сравнивая кривые динамики заражения приусадебных участков американской белой бабочки в этих республиках (рис.24) мы наблюдаем общие тенденции в подъеме численности 19804986гг. для Кабардино-Балкарии и 1981-1988гг. для Карачаево-Черкессии, образовании пика в виде плато 1987-1992гг. для Кабардино-Балкарии и 1989-1990гг. для Карачаево-Черкессии. В последующие годы отмечалось уменьшение количества зараженных площадей и снижение численности вредителя. В то время характер кривых динамики заражения приусадебных участков американской белой бабочкой для Краснодарского и Ставропольского края, а также Ростовской области отличается более выраженным пиком в виде плато в период с 1980 по 1987гг. с небольшими колебаниями в начальный период 19774985гг. и в конце (19954997гг.). Для Ростовской области уменьшение площадей заражения в 19954997гг. носило более выраженный характер. Причиной этому послужили засушливые условия в период развития второй генерации в предыдущие годы, которые оказали отрицательное влияние на формирование зимующей фазы популяции вредителя.
