Материал: Лісова ентомологія_конспект лекцій

ТЕМА 6 ЕКОЛОГІЯ ТА ДИНАМІКА КОМАХ

План:

1)Основні поняття й проблеми екології

2)Абіотичні фактори

3)Біотичні фактори

4)Антропічні фактори

5)Місце мешкання виду

6)Теорії масових розмножень шкідників та прогноз

Всі організми складають невід'ємну частину того середовища, в якому вони мешкають. Тому не можна уявити собі організми як щось незалежне від всієї сукупності зовнішніх умов життя. Взаємини організму з середовищем і наслідку цих взаємин вивчаються екологією (від грецьких слів oikos, або ekos

— житло, місцеперебування, і logos — наука).

Кожна комаха того чи іншого виду потребує певних умов для існування, розвитку і розмноження. Вона є невід'ємною частиною того середовища, в якому живе. Тому не можна вивчати комах як щось окреме, незалежне від сукупності зовнішніх умов життя.

У процесі господарської діяльності людини постала необхідність регулювати склад і чисельність комах, а це неможливо без пізнання цих явищ. Без знань екології неможливо також вирішувати теоретичні й практичні завдання захисту рослин.

Так і виникла наука "Екологія комах", що вивчає взаємозв'язки організмів комах і утворюваних ними угруповань із середовищем, в якому вони мешкають.

1. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ Й ПРОБЛЕМИ ЕКОЛОГІЇ

Екосистеми й агроекосистеми. В природі організми живуть не ізольовано один від одного, а існують у вигляді угруповань, або біоценозів (ценоз — комплекс, угруповання).

Біоценозом називають історично сформований комплекс організмів, що включає рослини, тварин та мікроорганізми і займає певну ділянку середовища з більш-менш однорідними умовами існування. Будь-яке угруповання живих брганізмів і неживих компонентів (органічних, неорганічних), що складають функціональне ціле, в якому може відбуватись кругообіг речовин, розуміють як екосистему. Поняття "екосистема" є основною функціональною одиницею екології.

До виникнення землеробства всі екосистеми були природними. Вони склалися в процесі спільної еволюції біологічних угруповань з природними абіотичними факторами навколишнього середовища і є цілинними й перелоговими ділянками, а також лісами, болотами, заплавами річок й іншими ділянками земної поверхні, що функціонують у природі без істотного втручання людини. Природні екосистеми відрізняються збалансованістю, гнучкою саморегуляцією компонентів (гомеостаз).

56

Екологічні ніші шкідників. Реалізація потенціалу розмноження, виживання й налагодження трофічних зв'язків, а також життєвого циклу в цілому відбувається завдяки властивим шкідникам екологічним нішам. Під екологічною нішею в екології розуміють сукупність адаптацій, що забезпечують особині, популяції або угрупованню існування й відтворення потомства в екосистемах.

Розрізняють фундаментальні, або потенційні, екологічні ніші й реалізовані в тих чи інших умовах навколишнього середовища. Фундаментальні ніші завжди ширші за реалізовані.

Потенційні можливості біологічних видів до розмноження за наявності доступних кормових ресурсів і сприятливих умов надзвичайно великі. Наприклад, злакова попелиця за сезон розвивається в 15 поколіннях, даючи 60 нащадків у кожному. Теоретично потомство однієї партеногенетичної самиці до закінчення сезону могло б сягнути 6015. Якщо прийняти довжину тіла попелиці в 5 мм й уявно розставити комах у шеренгу, то такий ланцюжок обігнув би земну кулю вздовж екватора 7,5 млн разів.

Насправді ж такого розмноження не буває завдяки "опору середовища", або сукупній дії всіх (фізичних, біологічних й ін.) факторів смертності в реальному середовищі, через що даний вид попелиці не в змозі реалізувати свої потенційні можливості розмноження.

Взагалі на межі компромісу між потенційними потребами організму й "опором" конкретного середовища в процесі еволюції формуються екологічні ніші, що дають змогу популяціям виду зайняти певне місце й функціонувати в угрупованнях екосистем.

Екологічні дослідження. Вивчення дії різних факторів навколишнього середовища на плодючість та виживання організмів і їх впливу на зміни чисельності є одним з найважливіших завдань прикладних екологічних досліджень. Знання закономірностей зміни чисельності організмів у природі дає можливість прогнозувати ці зміни, з одного боку, й шукати шляхи зміни умов існування в несприятливому для розмноження шкідливих організмів напрямі — з другого.

Розшифрування складних взаємовідносин між організмами, вивчення їх екології ведуть на трьох рівнях — шляхом вивчення екології окремих особин (аутекологія), екології популяцій (популяційна екологія) й екології угруповань, або біоценозів (біоценологія).

Всю різноманітність екологічних факторів звичайно ділять на абіотичні, едафічні, біотичні й антропічні чинники.

2. АБІОТИЧНІ ФАКТОРИ

До абіотичних, або неорганічних, факторів відносять кліматичні (тепло, волога, світло, повітря та ін.), а також такі як сила тяжіння, сонячна радіація, склад та властивості атмосфери, радіоактивність, рельєф поверхні тощо. До цієї ж групи факторів часто відносять і ґрунтові, або едафічні: механічний і хімічний склад ґрунту, його температура, вологість тощо.

57

Температура. Більшість шкідників — пойкілотермні тварини (з непостійною температурою тіла). їх активна життєдіяльність можлива лише в межах певного діапазону температур, специфічних для кожного виду. За зниження або підвищення температури навколишнього середовища за ці межі настає холодове або теплове заціпеніння, що може призвести до загибелі організму. Верхні й нижні межі температур, у рамках яких можливий розвиток того чи іншого виду, називають температурними порогами розвитку. Діапазон температур у цих межах називають ефективними температурами.

Для завершення розвитку кожному організму потрібна певна кількість теплової енергії, тобто постійна для певного виду сума ефективних температур. У окремих видів від -1°С (зимовий п'ядун) до +10° (посівний ковалик). При пониженні температури за межі нижнього порогу комахи впадають в стан холодового заціпеніння або депресії. Верхній термічний поріг, як правило, не перевищує +50°С. За цією межею комахи впадають в теплове заціпеніння. Подальше зниження температури від нижнього порога та підвищення від верхнього призводить до летального кінця. Температуру між нижнім та верхнім порогами прийнято називати ефективною. Для кожної стадії розвитку комах потрібна певна сума ефективних температур (с.е.т.), яка є майже постійною для кожного виду. Підраховують суму ефективних температур за формулою:

teф=n (T-t),

де teф — сума ефективних температур; t — нижній поріг розвитку;

Т — середньодобова (декадна або місячна) температура повітря протягом періоду, коли відбувався розвиток;

n — кількість днів розвитку даної стадії або покоління взагалі. Для кожного виду, знаючи середньодобову температуру, поріг і тривалість розвитку можна обчислити суму ефективних температур і визначити строки появи шкідливої стадії. Так, для повного циклу розвитку дубової широкомінуючої молі с.е.т. дорівнює близько 1000°С. За даними суми ефективних температур, середньодобової температури, порогу розвитку і дати його настання можна визначити період ембріонального розвитку, строки вилуплення з яєць гусениць шкідника і початку мінування ними листя, що важливо для організації своєчасного проведення захисних заходів проти нього. Наприклад, згідно формули тривалість періоду розвитку яєць молі можна визначити за формулою: Якщо за період розвитку яєць дорівнює 100°С, а нижній (холодовий) поріг їх розвитку +5°С, то при середній температурі даної місцевості +15°С перші гусениці з'являться з яєць через 10 днів.

Слід мати на увазі, що особливо у весняний період розвитку молі сума ефектив них температур може помітно коливатись. Це пояснюється тим, що навесні, коли середньодобова температура повітря не досягла нижнього порога, вдень температура часто буває значно вищою від нього. Тому остання може стимулювати початок розвитку ще до того, як середньодобова температура перевищить цей поріг. Холодостійкість комах значною мірою визначається фізіологічним станом організмів. Вона підвищується при

58

збільшенні в організмі вмісту жиру і зменшенні вільної води. Тому, готуючись до перезимівлі, комахи при сприятливих умовах інтенсивно живляться. За вмістом в організмі жиру вже можна в деякій мірі прог_ нозувати перспективу їх розмноження. Однак розрахунки за методом ефективних температур часто дають значні відхилення від фактичних показників. Причинами цих відхилень можуть бути знижена вологість повітря або несприятливі умови живлення, що вповільнюють темпи розвитку, підвищені денні температури, за яких настає теплове заціпеніння організмів протягом певного часу, а також літня діапауза. За зазначених умов частина поколінь випадає. Відома мінливість показників суми тепла та порогу розвитку й у особин одного виду, але з різних частин ареалу. Все це слід враховувати при розрахунках за методом ефективних температур.

Не менш важливий вплив температури на виживання організмів і за значних похолодань. Холодостійкість залежить від багатьох факторів. Так, види з ареалу теплого клімату можуть загинути навіть за незначного зниження температури нижче нуля; деякі з них, як, наприклад, 7-крапкове сонечко, витримують сильні морози. Види, що зимують на рослинах відкрито (яйця попелиць, медяниць, плодових кліщів, гусениці яблуневої молі), витримують нижчі температури, ніж ті, що зимують у ґрунті, під сніговим покривом (колорадський жук, гусениці підгризаючих совок).

Особливо важливу роль у підвищенні холодостійкості відіграє фізіологічна підготовленість організму, що досягає максимуму в період зимової діапаузи. Так, у гусениць золотогуза, що перебувають у стані діапаузи, тривалість виживання при температурі — 15°С у 30 разів, а при — 10°С у 48 разів вища, ніж у гусениць, які живляться 1—2 дні. Згідно з численними дослідженнями, підготовка організму полягає в зв'язуванні вільної води гідрофільними колоїдами, накопиченні резервних речовин у вигляді вуглеводів та жирів, зниженні інтенсивності обміну речовин тощо.

Вологість середовища. Маючи малі розміри тіла й відносно велику випаровуючу поверхню, комахи, кліщі, нематоди в своєму розвитку значною мірою залежать від вологості середовища. В зв'язку з цим у них є різні захисні пристосувальні механізми для регулювання водного обміну. Наприклад, дорослі комахи, що мешкають у повітрі, мають товстішу кутикулу (жуки чорниші), додатковий восковий покрив (попелиці, кокциди), а лялечки — павутинний кокон. У процесі живлення комахи поповнюють запаси води, відсмоктуючи її з неперетравлених залишків їжі в задньому відділі кишечнику, а під час зимового спокою використовують метаболічну воду, що утворюється за окислення вуглеводів та жирів. Комахи, які мешкають у ґрунті й менше захищені від втрат води, при підсиханні верхніх горизонтів здійснюють вертикальні міграції.

Гігрофіли — види, приурочені до найбільш вологих місць мешкання голі слимаки, імаго стеблового метелика, комарі, сліпняки, більшість рослиноїдних нематод.

До мезофілів, тобто видів, що віддають перевагу помірній вологості, відносять озиму совку, лучного метелика та багатьох інших.

59

Ксерофіли — це сухолюбні види, найчастіше мешканці пустель та напівпустель (жуки чорниші, пустельна сарана). Але такий розподіл певною мірою умовний, оскільки в природі вплив вологості часто невіддільний від інших екологічних факторів, особливо температури й корму.

На життєдіяльності комах значною мірою позначається спільна дія температурний вологості. Так, у дослідах І.В. Кожанчикова (1941) найбільша плодючість метеликів озимої совки (840 яєць в середньому на 1 самицю) спостерігалася за температури 20°С і відносної вологості 85%. З підвищенням температури до 30°С плодючість знижувалася до 377 яєць, а при поєднанні цієї температури з підвищеною вологістю (95%) було відкладено лише 30 яєць. Від конкретних поєднань температури й вологості середовища залежать також тривалість розвитку й виживання організмів. Для оцінки впливу поєднань температури й опадів на комах у природних умовах застосовують методи графічного аналізу цих показників у вигляді клімограм.

Запропонований в 1982 році біогідротермічний показник умов, що склалися для розвитку хвоєта листогризучих видів та насаджень, в яких вони знаходяться, одразу ж знайшов широке застосування в практичній роботі працівників лісового господарства. Цей показник враховує не тільки погодні умови, біологію конкретного виду, який прогнозується, і базується на концепції про „критичний період" (КП) розвитку живих організмів, які в найбільшій мірі піддаються несприятливому впливу навколишнього середовища в молодому віці. Для хвоє – та листогризучих – це, відповідно, стадія личинок молодших віків.

Критичні періоди в розвитку основних хвоєта листогризучих шкідників та кількість генерацій, необхідних для аналізу погодних умов, що склалися для них

Для цих умов навколишнього середовища в першу чергу відносяться температура і опади. Однак, слід мати на увазі, що для різних видів при

60