Харківський державний аграрний університет
імені В.В. Докучаєва

Хасан Мохамад Махмуд

УДК 632.7:632:94:632:14

Екологічне обгрунтування закономірностей
динаміки популяцій і багаторічного
прогнозу масового розмноження
шкідливої черепашки

03.00.09 - ентомологія

Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківському державному аграрному університеті імені В.В. Докучаєва, Міністерство аграрної політики України

Науковий керівник - доктор біологічних наук, професор БІЛЕЦЬКИЙ Євген Миколайович, Харківський державний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, завідувач кафедри зоології та ентомології.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, доцент Секун Микола Павлович, Інститут захисту рослин УААН, завідувач лабораторії токсикології пестицидів;

доктор сільськогосподарських наук, професор ДОЛЯ Микола Миколайович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри фітофармакології і зоології.

Провідна організація - Полтавський державний сільськогосподарський інститут, кафедра екології і ботаніки, Міністерство аграрної політики України, м. Полтава.

Захист дисертації відбудеться "31" жовтня 2000 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.803.02 в Харківському державному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва: 62483, Харківська обл., п/в "Комуніст - 1", ХДАУ, учбовий корпус № 4, аудиторія 418.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного
аграрного університету ім. В.В. Докучаєва.

Автореферат розіслано "29" вересня 2000 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Білик М.О.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Недостатня вивченість і теоретична обгрунтованість закономірностей масових розмножень шкідливої черепашки, відсутність методів прогнозу чергових популяційних циклів, визначили актуальність теми дисертаційної роботи і доцільність її розробки для служби сигналізації і прогнозів України і країн Близького і Середнього Сходу.

Зв'язок теми з науковими програмами, темами, планами. Тема дисертаційної роботи є складовою досліджень кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва "Обгрунтувати теорію та розробити прийоми управління динамікою популяцій комах в агробіоценозах України на основі екологічних прогнозів різної завчасності". Тема входить до державної науково-технічної програми 03.04 "Високоефективні технології і засоби захисту сільськогосподарських культур". Номер держреєстрації 0100U003468.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - обгрунтувати закономірності масових розмножень шкідливої черепашки для розробки багаторічного їх прогнозу. Для досягнення поставленої мети вирішувались такі завдання:

·

· обгрунтувати зв'язок і синхронізацію популяційних циклів шкідливої черепашки з різкими змінами сонячної активності;

· розробити багаторічний прогноз масових розмножень шкідливої черепашки для України і країн Близького та Середнього Сходу.

Об'єкт дослідження - багаторічна динаміка популяцій шкідливої черепашки.

Предмет дослідження - закономірності масових розмножень шкідливої черепашки у просторі і часі у зв'язку та взаємодії з космічними і кліматичними чинниками (прогнозним фоном).

Методи дослідження: статистичний метод - для зіставлення та порівняння повторюваності масових розмножень хлібних клопів; аналого-історичний метод - для вивчення масових розмножень шкідливої черепашки в минулому; міжсистемний метод - для розробки багаторічного прогнозу масового розмноження хлібних клопів на основі циклічності динаміки популяцій і сонячної активності; метод якісного екстраполяційного прогнозування - для визначення у майбутньому початку чергового масового розмноження шкідників у тому чи іншому регіоні з певною імовірністю; лабораторно-польовий - для вивчення фенології та морфофункціональної структури популяцій шкідливої черепашки.

Наукова новизна одержаних результатів. Всупереч думки деяких провідних екологів про відсутність циклічності в динаміці популяцій шкідливої черепашки, нами доведена наявність популяційних циклів у цього шкідника, їх синхронність у просторі і часі в різних регіонах світу. Основним синхронізатором є сонячна активність та її різкі зміни на протязі сонячного циклу.

Вперше показано, що глобальний спалах чисельності хлібних клопів у 1938 році, це закономірний процес, синхронізований з різкими змінами глобальних і планетарних чинників, насамперед сонячної і геомагнітної активності, але не широке впровадження в Росії комбайнового збирання врожаю зернових, починаючи з 1937 року, як це вважали екологи.

Нами вперше показана приуроченість масових розмножень шкідливої черепашки та інших хлібних клопів у Палеарктиці до географічної широти 30-50 0П.Ш., в Україні відповідно - 46-52 0П.Ш. Ця зона, як відомо, відноситься до зони комфорту з ультрафіолетового опромінення земної поверхні, а це пояснює глобальність і синхронність масових розмножень хлібних клопів в окремі роки.

На основі теорії циклічності динаміки популяцій і міжсистемного методу прогнозування нами вперше розроблено багаторічний прогноз масових розмножень шкідливої черепашки в Україні і в країнах Близького і Середнього Сходу на період до 2014-2015 рр.

Практичне значення одержаних результатів. В результаті виконаних статистичних досліджень стало можливим прогнозувати масові розмноження шкідливої черепашки на основі закону циклічності на 5 і більше років вперед.

Службі сигналізації та прогнозів України пропонується використовувати розроблений автором прогноз масових розмножень шкідливої черепашки на період до 2014 року.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто розроблено програму й методику узагальнення та аналізу масових розмножень шкідливої черепашки. Сумісно з науковим керівником професором Є.М. Білецьким розроблено прогноз масового розмноження шкідливої черепашки (доля участі 50 %) для України. Самостійно виконано екологічне обгрунтування закономірностей масових розмножень шкідливої черепашки і розроблено прогноз масового розмноження цього шкідника для країн Близького та Середнього Сходу.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень опубліковані у чотирьох статях в журналі "Известия Харьковского энтомологического общества" і доповідались на засіданнях кафедри зоології та ентомології Харківського державного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва та підсумкових наукових конференціях професорсько-викладацького складу і аспірантів факультету захисту рослин ХДАУ у 1996-1998 рр.

Обсяг та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 133 сторінках комп'ютерного тексту, складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних літературних джерел в кількості 170 найменувань, в тому числі 30 іноземних авторів, одного додатку, має 38 таблиць. Таблиці, список використаних літературних джерел та додаток займають 29 сторінок.

Основний зміст роботи

Теоретичні основи прогнозування масових
розмножень шкідливої черепашки

Історичні відомості про масові розмноження хлібних клопів, насамперед, шкідливої черепашки, важливі з теоретичної і прикладної точок зору. По-перше, для пізнання закономірностей багаторічної динаміки популяцій і чинників які її обумовлюють, по-друге, для теоретичного обгрунтування і розробки методів прогнозування масових розмножень шкідливої черепашки.

Зона постійної високої чисельності і значної шкодочинності черепашки - Північний Кавказ (Краснодарський, Ставропольський краї і Ростовська область) і південно-східні степові райони України (Виноградова, 1970).

Зона циклічних масових розмножень шкідливої черепашки - степові райони Поволжя, центральні області України і південна частина Молдавії.

Краснодарський край відомий як один із первинних осередків масових розмножень шкідливої черепашки. Тут згідно наших узагальнень (Білецький, Хасан, 1993), за останні 140 років масові розмноження шкідливої черепашки були у 1854-1856, 1865-1867, 1881-1884, 1894-1896, 1901-1905, 1909-1911, 1924-1926, 1937-1941, 1949-1957, 1966-1968, 1972-1973, 1986-1988 і 1995-1998 рр.

У Ставропольському краї спалахи чисельності цього шкідника мали місце у 1865-1867, 1881-1885, 1894-1896, 1901-1965, 1909-1913, 1926, 1937-1941, 1949-1957, 1966-1968, 1972-1973, 1986-1988 і 1995-1998 рр.

У Ростовській області шкідлива черепашка в масовій кількості відмічена у 1890-1893, 1901-1911, 1923-1924, 1937-1940, 1948-1949, 1955-1958, 1966-1970, 1981-1985 і 1995-1998 рр.

У Нижньому і Середньому Поволжі масові розмноження цього шкідника спостерігалися у 1892, 1901-1903, 1909-1912, 1931, 1938-1942, 1952-1957, 1968-1969, 1986-1988 і 1995-1998 рр.

У Центральному чорноземному районі Росії масові розмноження хлібних клопів зареєстровані у 1894, 1901-1904, 1909-1912, 1938-1941, 1954-1957, 1967-1968, 1984-1986 і 1995-1998 рр.

В Україні найбільш повні матеріали про масові розмноження шкідливої черепашки відомі для десяти географічних популяцій: дніпропетровської, донецької, запорізької, кіровоградської, кримської, луганської, миколаївської, одеської, харківської і херсонської (Білецький, 1986). Масові розмноження були у 1870-1871, 1892-1896, 1901-1903, 1909-1912, 1924-1927 (луганська, одеська і харківська), 1936-1941, 1947-1956, 1967-1968, 1972-1973 (миколаївська, одеська, харківська і херсонська), 1979-1988, 1991-1998 рр.

У Казахстані масові розмноження шкідливої черепашки відмічені у 1905, 1918, 1938-1943, 1961-1966 рр.; у Киргизії: 1905, 1918, 1938-1941; у Таджикистані: 1901-1903, 1926-1927, 1939-1942 рр.; у Туркменістані: 1891-1892, 1903-1905, 1909-1912, 1940-1942 рр. і Узбекистані: 1901-1902, 1907, 1913, 1918, 1920-1922, 1924-1928, 1931, 1940-1943 рр.

В країнах Європи (Болгарія, Угорщина, Німеччина, Іспанія, Італія, Польща, Румунія, Португалія, Франція і Югославія) масові розмноження австрійської, маврської і шкідливої черепашок спостерігалися у 1931-1937, 1950-1957, 1964-1970, 1977-1981 і 1986-1991 рр.

Особливо слід виділити країни Близького і Середнього Сходу, як центри походження пшениці, ячменю і еволюцією клопів із роду Eurigaster (Пайкин, 1958). Про масові розмноження клопів-черепашок в цих країнах відомо з робіт вітчизняних та іноземних авторів (Білецький, Хасан, 1993; Передельський, 1947; Шумаков, 1958; Achard,1926, 1927; Rizan, Simsec, 1992; Salkan, 1992): Іран - 1735-1736, 1909, 1924-1932, 1937-1938, 1943-1949, 1953-1958, 1978-1981, 1986-1991 рр.; Ірак - 786-809, 1909, 1920, 1924-1928, 1937-1938, 1943-1949, 1953-1956, 1978-1981, 1986-1991 рр.; Йорданія - 1924-1926, 1935-1938, 1956-1961 рр.; Палестина - 1924-1926, 1935-1938, 1956-1961 рр.; Сірія - 1924-1926, 1935-1938, 1947-1956, 1989-1992 рр.; Ліван - 1924-1926, 1935-1938, 1947-1956, 1961-1966, 1989-1992 рр.; Туреччина - 1886-1889, 1909, 1927-1929, 1932-1933, 1939-1941, 1955-1959, 1967-1972, 1979-1990 рр.; Єгипет - 1931-1933 рр.; Пакистан - 1940-1946 рр..

В Марокко масові розмноження австрійської черепашки відбувалися в 1933-1934, 1940-1947, 1953-1955 рр.

Критичний аналіз детальних оглядів з проблеми масових розмножень шкідливої черепашки, виконаних дослідниками у різних регіонах і в різні роки, дозволив нам зробити узагальнений висновок про відсутність провідних чинників, визначаючих динаміку популяцій хлібних клопів. На різних фазах популяційної динаміки провідне значення середовищних чинників може мінятися місцями і це досить закономірно. Природні популяції, як відомо, відносяться до класу надзвичайно складних систем, поведінка яких при дії на них обурюючих чинників часто не підлягає точному прогнозу на сучасному рівні розвитку науки. Причини цього - істотна нелінійність в розвитку комах, в структурі яких хаотична динаміка відіграє важливу роль (Большаков, Кряжимський, Павлов, 1993; Пригожин, 1985; Пригожин, Стенгерс, 1986).

Перші методологічні і теоретичні обгрунтування річного прогнозу появи шкідливої черепашки наведені в роботах К.І. Ларченко (1947, 1958), Д.М. Федотова (1949, 1954, 1955) і А.О. Передельського (1948, 1949). В якості критеріїв прогнозу вони пропонували враховувати морфофункціональний стан популяції, обумовлений кліматичними показниками минулого року, а також відомості Державних хлібних інспекцій про ступінь пошкодженості зерна клопами.

Однак жодна із цих теорій не дозволила розробити єдину методику прогнозу появи шкідливої черепашки, яка б задовольняла сільськогосподарське виробництво (Старостін, Куперштейн, Смирнова та ін., 1978).

Методологічні основи щодо розробки багаторічних прогнозів масового розмноження шкідливих комах вперше заклав Ф.П. Кеппен (1870). Виконавши аналіз масових розмножень саранових в Росії та інших країнах за 1300-річний період, він встановив закономірну їх повторюваність у часі і синхронність з сонячною активністю.

У 1952 році М.С. Щербиновський, без посилки на роботу Ф.П. Кеппена підтвердив цю закономірність на прикладі масових розмножень пустельної сарани, а дещо пізніше висунув гіпотезу сонячно обумовленої циклічності масових розмножень усіх шкідливих комах, у тому числі шкідливої черепашки (Щербиновський, 1960, 1964).

З метою розробки довгострокового прогнозу було виконане порівняння багаторічної динаміки популяцій шкідливої черепашки в Харківській області з 1880 до 1973 рр. з циклікою сонячної активності (Заговора, Білецький, Лі-тун, 1974). В результаті досліджень між зміною чисельності черепашки і динамікою сонячної активності встановлено криволінійний статистичний зв'язок (r = 0,65). Як показано цими авторами такий показник тісноти зв'язку припустимий для розробки прогнозу чисельності черепашки у місцях зимівлі з помилкою не більше 2 екз./м2.

У подальшому проблема динаміки популяцій, особливо прогноз масових розмножень шкідників на основі циклічності, набула гостродискусійного характеру. Провідні екологи виступили опонентами сонячно-земних зв'язків масових розмножень шкідливих організмів, а саме, використання показників сонячної активності у якості основного критерію прогнозування (Вікторов, 1967; Поляков, 1976, 1983; Поляков, Персов, Смирнов, 1984).

На прикінці 80-х, початку 90-х років на основі міждисциплінарного синтезу з позицій системного підходу було обгрунтовано теорію циклічності динаміки популяцій та її технологічне рішення щодо розробки багаторічних прогнозів масового розмноження шкідливих комах (Білецький, 1985, 1986, 1988, 1989, 1992, 1993, 1997; Трибель, 1988, 1989, 1990, 1998). При цьому було доведено, що багаторічна циклічність динаміки популяцій комах визначається не частковими чинниками, а системоутворюючими. Насамперед, циклами сонячної активності, клімату, біоценотичними і трофічними циклами, їх взаємодією і синхронізацією у часі.

Обгрунтування напрямку досліджень. Методологія,
методика та місце проведення досліджень

Всезростаюче теоретичне і практичне значення прогнозу у захисті рослин, особливо завчасне прогнозування масових розмножень шкідливих комах, визначили напрямок наших досліджень.

Дослідження закономірностей масових розмножень шкідливої черепашки виконували згідно методології системного підходу і системного аналізу. Вони припускають зв'язок, взаємодію і синхронізацію об'єкту прогнозу (динаміка популяцій) і прогнозного фону (космос, біосфера, біогеоценоз), які функціонують у коливальному режимі, проявленням його є циклічність або повто-рюваність подій і явищ у просторі та часі через різні проміжки (Авер'янов, 1985; Білецький, 1985, 1997; Дружинін, 1987).

Аналіз історичних даних про масові розмноження шкідливої черепашки виконували статистичним методом, який широко застосовується при зіставлені та порівнянні подій і явищ які повторюються як у природі, так і в суспільстві (Рубанов, 1974).

Дані про масові розмноження шкідливої черепашки запозичені із опублікованих робіт (в дисертації наводиться ціла низка посилок).

Зв'язок і взаємодію космічних, кліматичних, трофічних і популяційних циклів оцінювали за допомогою критерію "хі-квадрат".

Багаторічний прогноз масового розмноження шкідливої черепашки розробляли на основі теорії циклічності динаміки популяцій і міжсистемного методу прогнозування (Білецький, 1985, 1992, 1993, 1997; Трибель, 1988, 1989, 1990).

Дослідження фенології і динаміки чисельності шкідливої черепашки виконували у 1995-1999 рр. на стаціонарних ділянках Харківського пункту сигналізації і прогнозів в учбово-дослідному господарстві Харківського ДАУ ім. В.В. Докучаєва згідно методики, яка застосовується на пунктах сигналізації і прогнозів.

Закономірності масового розмноження
шкідливої черепашки

Аналіз сучасного стану проблеми масового розмноження шкідливої черепашки свідчить, що в цей час накопичені великі матеріали в цілому для Палеарктики (Західна і Східна Європа, Північний Кавказ і Закавказзя, Нижнє і Середнє Поволжя, Центральний чорноземний район, Україна, Казахстан і Середня Азія, країни Близького і Середнього Сходу). Однак закономірності масового розмноження цього шкідника повністю ще не розкриті, особливо синхронність спалахів чисельності в різних регіонах, їх повторюваність у часі, географічна широтність, екологічне районування первинних осередків, від вирішення яких залежить розробка надійних методів багаторічного прогнозу появлення шкідливої черепашки в тому, чи іншому регіоні. Названі питання вельми актуальні, для їх вирішення нами виконано порівняльно-статистичний аналіз історичних матеріалів про масові розмноження хлібних клопів (табл. 1).

Таблиця 1

Роки масових розмножень хлібних клопів у Палеарктиці

Роки масових розмножень Регіони

1880-1886 Північний Кавказ, Закавказзя, Крим, Туреччина

1890-1896 Башкирія, Північний Кавказ, Закавказзя, Поволжя, Цен-тральний чорноземний район, Україна, Казахстан, Киргизія, Молдавія, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан

1901-1912 Башкирія, Північний Кавказ, Закавказзя, Поволжя, Цен-тральний чорноземний район, Україна, Казахстан, Киргизія, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан, Іран, Ірак, Туреч-чина

1923-1929 Угорщина, Північний Кавказ, Україна, Таджи-кистан, Узбекистан, Іран, Ірак, Йорданія, Ліван, Палестина, Сірія, Туреччина

1931-1943 Єгипет, Західна і Східна Європа, Північний Кавказ, Повол-жя, Центральний чорноземний район, Україна, Крим, Казахстан, Марокко, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан, Іран, Ірак, Йорданія, Ліван, Палестина, Туреч-чина

1947-1959 Західна і Східна Європа, Північний Кавказ, Поволжя, Цен-тральний чорноземний район, Україна, Крим, Іран, Ірак, Йорданія, Ліван, Марокко, Палестина, Сірія, Туреччина

1966-1970 Західна і Східна Європа, Північний Кавказ, Поволжя, Цен-тральний чорноземний район, Україна, Казахстан, Туреч-чина

1977-1988 Західна і Східна Європа, Північний Кавказ, Поволжя, Цен-тральний чорноземний район, Україна, Іран, Ірак, Йорданія, Ліван, Палестина, Сірія, Туреччина

1989-1998 Західна і Східна Європа, Північний Кавказ, Поволжя, Центральний чорноземний район, Україна

Як видно із таблиці, масові розмноження хлібних клопів за період з 1880 по 1993 рр. відбувалися синхронно на великій території у регіонах, значно віддалених один від одного, які відрізняються грунтово-кліматичними умовами. Повторюваність масових розмножень у часі склала, відповідно 10, 11, 22, 8, 16, 19 і 12 років. Аналогічні періоди виявлені дослідниками в багаторічній динаміці сонячної та геомагнітної активності, атмосферної циркуляції, температури повітря, опадів, урожайності сільськогосподарських культур, прирості дерев та інших геофізичних і біологічних явищах (Витинський, Оль, Сазонов, 1976; Вплив сонячної активності на атмосферу і біосферу Землі, 1971; Вплив деяких космічних і геофізичних чинників на біосферу Землі, 1973). У середньому повторюваність масових розмножень шкідливої черепашки в Палеарктиці зареєстровано через 12 років. Дванадцятирічний цикл вважають сонячно обумовленим, його також виділено в коливаннях земного клімату (Шиятов, 1986). Якщо між дуже віддаленими популяціями шкідливої черепашки та інших хлібних клопів існує синхронізація, то вона може бути обумовлена впливом сонячної або геомагнітної активності (табл. 2).

Таблиця 2

Масові розмноження хлібних клопів у Палеарктиці та різкі зміни
сонячної і геомагнітної активності

Роки масових розмножень Роки різких змін сонячної активності Роки різких змін геомагнітної активності

1880-1886 1880, 1882-1886 1879, 1883, 1885

1890-1896 1890, 1892-1894, 1896 1890, 1893-1894, 1896

1901-1912 1901, 1903, 1905-1908, 1910-1911 1901, 1903-1905, 1909-1912

1923-1929 1923-1925, 1927-1928 1923-1924, 1929

1931-1943 1931-1937, 1939-1942 1931-1935, 1937, 1943

1947-1959 1947-1952, 1954, 1956-1957 1946, 1948, 1950-1953, 1956

1966-1970 1966-1967 1966, 1968-1969

1977-1988 1977-1979, 1982-1983, 1986 1977-1979, 1981-1982, 1984, 1986

1989-1998 1988, 1991-1993, 1995-1996, 1998 1988-1991, 1993-1995

Аналіз даних таблиці свідчить про повне співпадання 7 (77,7 %) масових розмножень хлібних клопів у Палеарктиці з різкими змінами сонячної та геомагнітної активності і запізненням або випередженням двох (22,3 %) на один рік відносно реперів. Цей висновок справедливий практично для всіх регіонів світу, де розповсюджені і дають спалахи масового розмноження ав-стрійська, маврська і шкідлива клопи-черепашки. В таблицях 3, 4 наведені дані масових розмножень хлібних клопів у Європі та в Україні зокрема.

Таблиця 3

Масові розмноження хлібних клопів у Європі
та різкі зміни сонячної і геомагнітної активності

Роки масових розмножень Роки різких змін сонячної активності Роки різких змін геомагнітної активності

1931-1937 1931-1935, 1937 1931-1935, 1937

1950-1957 1950-1952, 1954, 1956-1957 1950, 1952-1953, 1956

1964-1970 1964, 1966-1967 1963, 1966, 1968,1969

1977-1981 1977, 1979 1977, 1979, 1981

1986-1991 1986, 1988, 1991 1987, 1990-1991

Як видно із табл. 3, 4 всі масові розмноження співпали з різкими змінами СА; з різкими змінами геомагнітної активності співпало 50 % масових розмножень хлібних клопів.

Аналогічні результати отримані нами при порівняльному аналізі масових розмножень шкідливої черепашки та інших хлібних клопів на Північному Кавказі, у Поволжі, Центральному чорноземному районі, Туреччині, Йорданії, Лівані, Палестині, Північній Африці і Середній Азії. Тобто вказана закономірність має глобальний характер.

Таблиця 4

Масові розмноження хлібних клопів в Україні
та різкі зміни сонячної і геомагнітної активності

Роки масових розмножень Роки різких змін сонячної активності Роки різких змін геомагнітної активності

1870-1871 1870-1871 1870

1892-1896 1892-1894, 1896 1893-1894, 1896

1901-1903 1901, 1903 1901, 1903

1909-1912 1908, 1910-1911 1909-1912

1924-1927 1924-1925, 1927 1924

1936-1941 1936-1937, 1939-1941 1935, 1937

1947-1956 1947-1952, 1954, 1956 1946, 1948, 1950 1952-1953

1967-1968 1967 1966, 1968

1972-1973 1972-1973 1972-1973

1979-1988 1979, 1982-1983, 1986, 1988 1979, 1981-1982, 1984, 1987

1991-1998 1991-1993, 1995-1996, 1998 1991, 1993-1995

Аналіз розповсюдження і масових розмножень шкідливої черепашки дозволяє зробити деякі теоретичні і практичні висновки. Широкий ареал шкідливої черепашки у Палеарктиці, який охоплює в роки масових розмно-жень різні з географічними і кліматичними умовами регіони Північного Кав-казу і Закавказзя, Нижнього і Середнього Поволжя, України, Центрального чорноземного району, Казахстану і Середньої Азії, країн Близького і Середнього Сходу свідчить про те, що цей шкідник має високий біотичний потенціал. Масові розмноження, як нами встановлено, приурочені до геогра-фічної зони, яка простягається у Палеарктиці між 30-500 П.Ш., в Україні - 46-520 П.Ш. Ця зона, згідно М.П. Русину (1979) ставиться до зони комфорту з ультрафіолетового опромінення земної поверхні, а її південна частина (південніше 420 П.Ш.) - до зони надзалишкового.

У світлі цих даних, стає імовірним механізм синхронізації глобальних спалахів масових розмножень хлібних клопів у зоні комфорту з ультрафіолетового опромінення земної поверхні. На початку спалаху масового розмноження відбувається різке зростання чисельності окремих географічних популяцій шкідливої черепашки, а потім поступово рік за роком, спалах розповсюджується на великій території (Білецький, 1992).

Така ситуація створилась, наприклад, у 1923-1926 рр. коли почалися масові розмноження далеко територіально віддалених ростовської, луганської, одеської, харківської, таджикської, узбекської, іракської, іранської, йорданської, ліванської, палестинської і сірійської популяцій шкідливої черепашки.

У 1931-1932 рр. масове розмноження шкідливої черепашки почалося в Єгипті, Поволжі, Криму, Західній і Східній Європі, в Туреччині.

З 1938 року розпочався глобальний спалах чисельності хлібних клопів, головною причиною якого Є.М. Шумаков (1958) вважав широке впровадження комбайнового збирання врожаю зернових в Росії, починаючи з 1937 року.

Однак цей висновок, на нашу думку, суперечить дійсності. Згідно нашого аналізу масових розмножень хлібних клопів у Палеарктиці, в 1935-1938 рр. колосальні спалахи чисельності австрійської, маврської і шкідливої черепашок мали місце в Західній і Східній Європі, Казахстані і Середній Азії, Іраці й Ірані, Йорданії, Палестині, Лівані, Туреччині і Сірії. У ті ж роки, згідно даних Є.М. Білецького (1992), одночасно спостерігалися масові розмноження у 30 видів шкідливих комах в різних регіонах світу. Ми вважаємо, що головною причиною є різкі зміни глобальних і планетарних чинників, насамперед, сонячної і геомагнітної активності. Як показав наш аналіз, усі масові розмноження шкідливої черепашки та інших хлібних клопів повністю співпали з різкими змінами сонячної і геомагнітної активності у 1923-1926, 1930-1932, 1934-1939, 1946-1956, 1979-1990, 1992-1998 рр. Аналогічна ситуація склалася і у 1900-1903 і 1909-1912 рр., коли також мали місце глобальні спалахи масового розмноження хлібних клопів.

Таким чином, основним синхронізатором масових розмножень шкідливої черепашки та інших хлібних клопів є різкі зміни сонячної активності як одного з глобальних екологічних чинників. Сонячна активність справляє вплив на біосферу тільки через зміни геомагнітного поля (Чижевський, 1973), а геомагнітне поле є всепроникаючим фізичним чинником, синхронізуючим біологічні явища: чисельність тварин, у тому числі комах, повторюваність спалахів чисельності (Дубров, 1974).

Аналіз багаторічної повторюваності масових розмножень дніпропетровської, донецької, кіровоградської, луганської, миколаївської, одеської, харківської і херсонської географічних популяцій шкідливої черепашки дозволив нам зробити висновок, що вони відрізняються типом динаміки чисельності у часі, але синхронізовані з роками посух, які являють собою кліматичні аномалії.

Зона масових розмножень шкідливої черепашки знаходиться в Україні між 46 і 500 П.Ш. Тут, як показано М.І. Гойса і В.І. Гришко (1971), відбуваються різкі зміни радіаційного режиму місцевості, показником якого є тривалість сонячного сяйва. А радіаційний режим, температура і опади змінюються циклічно в залежності від змін сонячної активності, тому і динаміка чисельності географічних популяцій синхронізована з її різкими змінами (табл. 5).

Таблиця 5.

Динаміка чисельності шкідливої черепашки в Україні у 1947-1985 рр.
в зв'язку з сонячною активністю (співавтор Є.М. Білецький)

Області Відносні частоти зміни чисельності, % c2 Рівень імовірності, %

в роки різких змін СА в інші роки

Луганська 71,4 21,7 8,94 0,50

Дніпропетровська 80,0 39,0 6,15 2,50

Донецька 92,0 43,4 8,99 0,50

Запорізька 80,0 30,0 4,97 2,50

Кіровоградська 73,3 43,4 3,26 10,00

Миколаївська 66,6 30,0 4,91 5,00

Одеська 71,4 39,0 3,64 10,00

Харківська 100,0 26,0 20,03 0,05

Херсонська 73,3 52,0 1,70 20,00

Середнє 80,0 24,0 10,71 0,50

Як видно із таблиці, в цілому в Україні багаторічні зміни чисельності дев'яти географічних популяцій шкідливої черепашки циклічні і пов'язані з різкими змінами сонячної активності. Однак, для кіровоградської, одеської і херсонської популяцій цей зв'язок статистично не достовірний.

Цей висновок дозволяє розглядати динаміку популяцій шкідливої черепашки як закономірний циклічний процес, який можна прогнозувати з урахуванням сонячної активності.

Методи прогнозу появлення шкідливої черепашки

Виконано аналіз багаторічних кількісних даних, які характеризують щільність клопів у місцях зимівлі Харківської області за остання 52 роки у зв'язку з різкими змінами сонячної активності. За ці роки було чотири спала-хи чисельності шкідливої черепашки: 1953-1956, 1967-1968, 1972-1973 і 1995-1998 рр., усі вони без виключення починались в роки різких змін соняч-ної активності.

Нами виконано перевірку кількісної моделі розробленої Є.М. Білець-ким (1992), а також зроблено розрахунок середньої щільності клопів-чере-пашок у місцях зимівлі Харківської області на період до 2007 року, згідно моделі максимальна щільність їх очікується у 2000-2003 рр.

Дослідження з фенології та динаміки чисельності шкідливої черепашки виконано нами у 1995-1999 рр. на стаціонарних ділянках Харківського пункту сигналізації і прогнозів в учбово-дослідному господарстві ХДАУ ім. В.В. Докучаєва згідно загальноприйнятій методиці. Кінцеві результати досліджень наведено у табл. 6.

Таблиця 6

Фенологія і динаміка чисельності шкідливої черепашки
(Учбово-дослідне господарство ХДАУ ім. В.В. Докучаєва )

Показники Роки

1995 1996 1997 1998 1999

Загибель клопів за період зимівлі, % 13,0 25,0 11,0 12,5 18,0

Строки масового заселення посівів пшениці перезимувавшими клопами 12.05 5.05 12.05 5.05 20.05

Середня щільність клопів на посівах, екз./м2 0,3 0,4 0,3 0,4 1,8

Строки відкладання яєць:

початок 12.06 30.05 30.05 - 8.06

масове 18.06 12.06 12.06 - 12.06

Щільність личинок:

у фазу формування зерна 0,4 2,0 3,4 0,8 2,0

у фазу наливу зерна 1,4 3,8 4,8 5,4 4,5

Коефіцієнт розмноження шкідливої черепашки 4,66 9,5 16,0 13,5 2,5

Пошкодженість зерна, % 0,8 0,8 0,2 1,1 3,2

Середня щільність клопів у місцях зимівлі, екз./м2 0,4 2,5 5,1 4,5 1,7

Співвідношення самців і самок, % 55,6: 44,4 75: 25 74: 26 69: 31 52: 48

Середня маса клопів, мг:

самців 100 117 114 116 111

самок 115 125 125 170 115

Із 12 показників, наведених у таблиці, згідно до яких у цей час пункти сигналізації та прогнозів оцінюють фітосанітарний стан і розробляють річний прогноз появлення шкідливої черепашки, лише один, а саме, коефіцієнт розмноження може бути більш-менш об'єктивним критерієм.

Коефіцієнт розмноження дозволив нам оцінити початок чергового масового розмноження цього шкідника на стаціонарних ділянках (1995 р. - 4,66; 1996 - 9,5; 1997 - 16; 1998 - 13,5; 1999 - 2,5). Роки масового розмноження шкідливої черепашки на стаціонарних ділянках (Харківський район) точно співпали з роками спалаху чисельності хлібних клопів у цілому в Україні, Краснодарському і Ставропольському краях, Середньому і Нижньому Поволжі і Центральному чорноземному районі. Однак коефіцієнт розмноження черепашки не прогнозується на наступний рік і може бути показником лише для оцінки фітосанітарного стану, який вже склався.

Вирішення важливої проблеми, щодо багаторічних прогнозів масового розмноження шкідливої черепашки, стало можливим після обгрунтування циклічності масових розмножень переважної більшості шкідників сільського і лісового господарства, їх зв'язку з багаторічними змінами сонячної активності, клімату і погоди, врожайності сільськогосподарських культур (Білецький, 1985, 1986, 1992, 1993, 1997; Білецький, Хасан, 1993; Дружинін, 1987; Дружинін, Хам'янова, 1969; Максимов, 1984; Трибель, 1981, 1988, 1990, 1998). Крім того, було доведено, що для розробки багаторічних прогнозів масового розмноження шкідливих комах необхідна досить велика історична інформація про спалахи їх чисельності у часі (Білецький, 1992).

Для розробки прогнозу масового розмноження шкідливої черепашки нами зібрано, узагальнено і оброблено інформацію про спалахи чисельності хлібних клопів у Палеарктиці (Білецький, Хасан, 1993).

За останні 100 років в Україні мали місце 11 спалахів масового розмноження шкідливої черепашки, а саме, у 1870-1871, 1892-1896, 1901-1903, 1909-1912, 1924-1927, 1936-1941, 1947-1956, 1967-1968, 1972-1973, 1979-1988 і 1991-1998 рр. Середній період між початками чергових спалахів масового розмноження складав 11 років. Із одинадцяти масових розмножень десять точно співпали з роками різких змін СА, один спалах чисельності був через один рік після реперу. Розподіл масових розмножень шкідливої черепашки відносно різких змін СА був наступним:

Роки масових розмножень від екстремумів СА

-1 0 +1

Частоти початку масових розмножень

0 10 1

Імовірність їх початку, %

0,0 90,9 9,1

Із розподілу масових розмножень шкідливої черепашки випливає, що з імовірністю 90,9 % наступне масове розмноження цього шкідника в Україні слід очікувати точно в роки різких змін сонячної активності і зі 100 %-ю в роки різких змін СА та наступного року після них. Виходячи із цього, початки чергових масових розмножень шкідливої черепашки в Україні ми прогнозуємо у 2003-2004 і 2014-2015 рр.

В країнах Близького і Середнього Сходу масові розмноження шкідливої черепашки відомі давно, особливо в Іраку та Ірані (табл. 7).

Таблиця 7

Роки масових розмножень шкідливої черепашки в країнах
Близького та Середнього Сходу

Країна Роки масових розмножень

Ірак 786-809, 1909, 1920, 1924-1928, 1937-1938, 1943-1949, 1953-1956, 1978-1981, 1986-1991

Іран 1735-1736, 1909, 1924-1932, 1937-1939, 1943-1949, 1953-1956, 1978-1981, 1986-1991

Йорданія 1924-1926, 1935-1938, 1956-1961, 1989-1991

Ліван 1924-1926, 1935-1938, 1956-1961, 1989-1992

Сірія 1924-1926, 1935-1938, 1953-1961, 1989-1992

Палестина 1924-1926, 1935-1938, 1956-1961

Туреччина 1886-1889, 1909, 1927-1929, 1932-1933, 1939-1941, 1956-1959, 1967-1972, 1979-1990

Синхронність масових розмножень шкідливої черепашки в країнах Близького і Середнього Сходу дає нам підстави для розробки прогнозу масового розмноження цього шкідника в цілому для усього регіону на прикладі Туреччини.

Середній період між початками чергових масових розмножень шкідливої черепашки в Туреччині складає 11,6 року.

Для розробки прогнозу масового розмноження шкідливої черепашки використовували розподіл спалахів з урахуванням різких змін СА:

Роки масових розмножень від екстремумів СА

-1 0 +1

Частоти початку масових розмножень

0 6 2

Імовірність їх початку, %

0,0 75,0 25,0

Із розподілу випливає, що з 75 %-ю імовірністю можна очікувати чергове масове розмноження шкідливої черепашки в Туреччині та інших країнах Близького і Середнього Сходу точно в роки реперів і зі 100 %-ю - в роки різких змін СА та наступного року після них. На основі алгоритму якісного прогнозу початок чергового спалаху масового розмноження шкідливої черепашки в країнах Близького і Середнього Сходу ми прогнозуємо в 2002-2003 і 2013-2014 рр.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації виконано теоретичне узагальнення і нове рішення важливої задачі у захисті рослин - екологічне обгрунтування закономірностей динаміки популяцій шкідливої черепашки для розробки багаторічного прогнозу масового розмноження цього шкідника.

2. Жодна із раніше запропонованих теорій динаміки популяцій і засновані на них методи прогнозування не в змозі відповісти на актуальне питання: коли слід очікувати початок чергового масового розмноження шкідливої черепашки.

3. Масові розмноження шкідливої черепашки та інших хлібних клопів у Палеарктиці циклічні і синхронізовані у часі. Основним синхронізатором є сонячна активність і її різкі зміни, як один із глобальних екологічних чинників.

4. Масові розмноження шкідливої черепашки та інших хлібних клопів у Палеарктиці приурочені до географічної широти 30-500 П.Ш., в Україні - 46-520 П.Ш. Вказана зона відноситься до зони комфорту з ультрафіолетового опромінення земної поверхні. Цим пояснюється глобальність і синхронність популяційних циклів в окремі роки.

5. Динаміка географічних і локальних популяцій шкідливої черепашки в Україні циклічна і залежить від циклічних змін сонячної і геомагнітної активності, які прямо або опосередковано впливають на усі процеси в біосфері, а також на кліматоутворюючі чинники і метеорологічні елементи, від яких залежить розвиток популяцій комах.

6. Фактичні і прогностичні показники сонячної активності можна використовувати у якості основного (системоутворюючого) чинника для пояснення закономірностей циклічності динаміки популяцій і прогнозу масових розмножень шкідливої черепашки.

7. На основі теорії циклічності динаміки популяцій і міжсистемного методу прогнозування, нами вперше розроблено багаторічний прогноз масових розмножень шкідливої черепашки в Україні і в країнах Близького і Середнього Сходу.

8. Початок чергових масових розмножень шкідливої черепашки слід очікувати: в Україні - 2003-2004 і 2014-2015 рр., в країнах Близького і Середнього Сходу у 2002-2003 і 2013-2014 рр.

Цей прогноз пропонується використовувати для організації і проведення захисту зернових колосових культур від хлібних клопів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Белецкий Е.Н., Хасан Мохамад Махмуд. Массовые размножения хлебных клопов в Палеарктике // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -1993. -Т. I. -Вып. 2. -С. 162-165. (Доля участі здобувача: узагальнення історичних даних про масові розмноження шкідливої черепашки в країнах Близького і Середнього Сходу).

2. Хасан Мохамад Махмуд. Вредная черепашка в странах Ближнего и Среднего Востока // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -1997. -Т. V. -Вып. 2. -С. 151-152.

3. Хасан Мохамад Махмуд. Цикличность массовых размножений вредной черепашки // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -1998. -Т. VI. -Вып. 1. -С. 130-131.

4. Белецкий Е.Н., Хасан Мохамад Махмуд. Методология прогноза массовых размножений вредных насекомых // Изв. Харьк. энтомол. об-ва. -1999. -Т. VII. -Вып. 1. -С. 137-141. (Доля участі здобувача: узагальнено історичні дані про масові розмноження шкідливої черепашки, проведено математичну обробку, зроблено висновки).

Хасан Мохамад Махмуд. Екологічне обгрунтування закономірнос-тей динаміки популяцій і багаторічного прогнозу масового розмно-ження шкідливої черепашки. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата сільськогоспо-дарських наук зі спеціальності 03.00.09 - ентомологія. -Харківський дер-жавний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва, Харків, 2000.

Виконано теоретичне узагальнення і нове рішення важливої задачі у захисті рослин - екологічне обгрунтування закономірностей динаміки попу-ляцій шкідливої черепашки для розробки багаторічного прогнозу масового розмноження цього шкідника.

Масові розмноження шкідливої черепашки та інших хлібних клопів у Палеарктиці циклічні і синхронізовані у часі. Основний синхронізатор - сонячна активність і її різкі зміни, як один із глобальних екологічних чинників. Фактичні і прогностичні показники сонячної активності можна використовувати у якості основного (системоутворюючого) чинника для пояснення закономірностей циклічності динаміки популяцій і прогнозу масових розмножень шкідливої черепашки.

На основі теорії циклічності динаміки популяцій і міжсистемного методу прогнозування, вперше розроблені багаторічні прогнози масових розмножень шкідливої черепашки в Україні і в країнах Близького і Середнього Сходу. Початок чергового масового розмноження шкідливої черепашки слід очікувати: в Україні у 2003-2004, 2014-2015 рр., в країнах Близького і Середнього Сходу - в 2002-2003, 2013-2014 рр.

Ключові слова: шкідлива черепашка, динаміка популяцій, циклічність, сонячна і геомагнітна активність, прогноз.

Хасан Мохамад Махмуд. Экологическое обоснование закономер-ностей динамики популяций и многолетнего прогноза массового размно-жения вредной черепашки. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяй-ственных наук по специальности 03.00.09 - энтомология. Харьковский госу-дарственный аграрный университет им. В.В. Докучаева, Харьков, 2000.

Диссертация посвящена экологическому обоснованию закономерно-стей динамики популяций вредной черепашки и разработке многолетнего прогноза массовых размножений этого вредителя.

В процессе исследований показано, что массовые размножения вред-ной черепашки и других хлебных клопов в Палеарктике приурочены к гео-графической широте 30-500 С.Ш., в Украине, соответственно, 46-500 С.Ш. Эта зона, согласно данным Н.П. Русина (1979), относится к зоне комфорта по ультрафиолетовому облучению земной поверхности. Этим объясняется одно-временность и глобальность популяционных циклов в отдельные годы.

Динамика географических и локальных популяций вредной черепашки в Украине циклична и зависит от циклических изменений солнечной и гео-магнитной активности, которые прямо или опосредованно регулируют все процессы в биосфере, в том числе климатообразующие факторы и метеоро-логические элементы, которые оказывают влияние на развитие популяций насекомых.

Фактические и прогностические показатели солнечной активности, вы-раженные в относительных числах Вольфа, можно использовать в качестве основного (системообразующего) фактора для объяснения закономерностей цикличности динамики популяций и прогноза массовых размножений вред-ной черепашки.

На основе теории цикличности динамики популяций и межсистемного метода прогнозирования, впервые разработаны алгоритмы многолетнего прогноза массовых размножений вредной черепашки и других хлебных кло-пов в Украине и странах Ближнего и Среднего Востока.

Начало очередного массового размножения вредной черепашки следует ожидать: в Украине - 2003-2004, 2014-2015 гг., в странах Ближнего и Среднего Востока - в 2002-2003, 2013-2014 гг.

Ключевые слова: вредная черепашка, динамика популяций, циклич-ность, солнечная и геомагнитная активность, прогноз.

Hasan Mohamad Mahmud. Ecological base for natural law of population dynamics and many-year prognosis of mass reproduction of Eurigaster integriceps. -Manuscript.

The thesis is presented to complete for the degree of a candidate of science, speciality 03.00.09 - entomology. Kharkov State Agrarian University, Kharkov, 2000.

Theoretical generalization has been done and a new approach has been carried out in solution of one of the principal tasks in the field of plant protection - ecological basing of natural laws of population's dynamics of Eurigaster integriceps to work out many-year prognosis of this pest's mass population.

Mass population bursts of Eurigaster integriceps and the other cereal bugs in the Palearctic zone are of cyclic character and synchronized in time. The main synchronizing factor is the solar activity and its sharp changes as global ecological causes. Real and prognostic indices of solar activity can be used as the principal (system-forming) factor to explaine both natural law of cyclicity in population dynamics and prognosis of Eurigaster integriceps's mass distribution.

On the base of the cyclicity of population dynamics and the intersystem method of prognosis there have been worked out many-year prognosis of Eurigaster integriceps's mass populations in Ukraine and the countries of Near and Middle East. According to the given prognosis the beginning of the next coming mass distribution of this pest is expected to take place correspondingly in 2003-2004, 2014-2015 and 2002-2003, 2013-2014 years.

Key words: Eurigaster integriceps, dynamics of populations, cyclicity, solar and