МЕТОДИЧЕСКИЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Экологические факторы среды, определяющие динамику численности вредных организмов

Итак, интегрированная защита растений представляет собой систему мер управления внутрипопуляционными и межпопуляционными взаимоотношениями в пределах конкретного агробиоценоза и рассматривается как один из неотъемлемых элементов современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, в которых каждое мероприятие по борьбе с вредными организмами должно быть биологически и экологически обоснованным. Опираясь на глубокое изучение многообразных биоценотических связей, она для своей реализации требует детального знания теоретических основ динамики численности популяций, входящих в биоценоз (Фадеев, 1979). Именно поэтому глубокие знания и популяционных свойств вредных организмов, и механизма действия на них различных экологических факторов необходимы для грамотного построения любых программ интегрированной защиты.

На численность любых организмов, в том числе вредящих сельскохозяйственному производству, большое влияние оказывают различные природные факторы среды. Различают факторы абиотические и биотические. К абиотическим относят факторы неживой природы: климатические (температуру, влажность воздуха, осадки, ветер), физические (свет, атмосферное давление, гравитационное воздействие и др.), свойства воды, почвы как среды обитания. К биотическим факторам относят любые воздействия, связанные с существованием и жизнедеятельностью других живых организмов, в том числе и особей своей популяции. Выделяют также антропогенные факторы, которые обусловлены деятельностью человека.

Начнем анализ с абиотических факторов. Среди факторов, составляющих климат Земли в целом и отдельных ее территорий, к основным по воздействию на живую природу можно отнести излучение Солнца, температуру и влажность атмосферы.

Влияние температуры. Для успешного развития любого организма, в том числе вредного, необходимо определенное количество тепла, которое может быть выражено в виде суммы эффективных температур (А). Она обычно рассчитывается по формуле

S = ntcp-t„),(1)

где tcp среднесуточные температуры воздуха; /0 — нижний температурный порог развития организма.

Зная сумму эффективных температур, необходимую для развития полной генерации того или иного вредителя, а также сумму тепла за вегетационный период, характерную для конкретного региона, можно вычислить число поколений поливольтинных видов вредных организмов, которое будет развиваться за сезон в данном регионе. Температура определяет скорость размножения микроорганизмов, интенсивность роста и размножения сорняков.

Влияние влажности. Влажность среды оказывает относительно меньшее влияние на развитие большинства видов насекомых и других вредителей по сравнению с температурой, однако ее действие нельзя не учитывать. По уровню требования к влажности насекомых, как и другие группы животных-вредителей, можно разделить на гигрофилов, мезофилов и ксерофилов. Первые избирают влажные местообитания, среди них слизни, долгоножка вредная. Вторые — типичные обитатели средних широт, такие как луговой мотылек, озимая совка. Третьи — обитатели степей, полупустынь и пустынь — пустынная саранча, жуки-чернотелки. На возбудителей болезней и сорные растения влажность среды обитания оказывает еще большее воздействие. На практике влагообеспеченность региона чаще всего выражается в виде суммы осадков.

Для характеристики совместного влияния температуры и влажности используют климограммы, где по оси ординат откладывают значения температуры, а по оси абсцисс — количество осадков. При наложении на годичные климограммы зон оптимума для отдельных фаз развития насекомых получают биоклимограммы. По ним прогнозируют характер развития того или иного вида и выделяют лимитирующие для его популяций факторы. Примером подобных биоклимо- грамм могут служить биоклимограммы Уварова (Бей-Биенко, 1966), иллюстрирующие совместное действие температуры и влажности на мароккскую саранчу. Большое количество осадков, выпадающих в Малой Азии в октябре—феврале, оказывается причиной гибели зимующих яиц мароккской саранчи (Dociostaurus ma-roccanus Thnb.)

В качестве комплексного показателя влаго- и теплообеспеченнос- ти можно использовать также гидротермический коэффициент Селя- нинова (ГТК). Его рассчитывают по формуле

где г — сумма осадков за период со среднесуточными температурами выше 10°С; — сумма температур за тот же период.

Роль света. Свет несет для многих вредных организмов, например насекомых, прежде всего сигнальную, т.е. предупреждающую информацию (Чернышев, 1996). Биология насекомых существенным образом зависит от интенсивности и регулярности излучения Солнца как основного природного источника света. Уровень освещенности служит главным фактором, определяющим время лета насекомых. Длина дня (т.е. фотопериод) определяет календарные сроки прекращения активной вегетации сорняков, размножения насекомых и клещей, наступления состояния диапаузы. Аспектов влияния света на сорные растения как фотосинтезирующие организмы, безусловно, еще больше.

Почвенные (эдафические) факторы. Для сорных растений (как и для культурных) почва является основной средой обитания. Многие насекомые и другие членистоногие так или иначе связаны с почвой как средой обитания. По степени связи с почвой они подразделяются на геобионтов, геофилов и геоксенов (Гриценко и др., 2004). Гео- бионты проводят в почве значительную часть жизни, выбираясь на поверхность лишь в крайних случаях (медведка обыкновенная, некоторые виды жужелиц). Геофилы проживают в почве на определенных фазах своего развития (щелкуны и чернотелки, вредная долгоножка, хлебные жуки, саранчовые). Геоксены временно зарываются в почву, используя ее только как укрытие или место для зимовки. К ним относятся большинство видов вредителей в наших российских климатических зонах. Многие фитопатогенные микроорганизмы также неразрывно связаны с ней, сохраняясь, например, в ней в зимний период.

Почва оказывает влияние на вредные организмы через свои свойства: гранулометрический состав, структуру, химический состав, влажность, микробиологическую активность и пр. Весь комплекс факторов, обусловленный ее составов и свойствами, нередко называют эдафоном.

Почти все компоненты эдафона, в том числе комплекса почвообитающих организмов — будь то насекомые, клещи, нематоды или бактерии, прямо или косвенно связаны с растениями, поэтому состав эдафона сильно меняется в зависимости от режимов землепользования, стадий деградации и восстановления земель (Горбачев и др., 2002).

Биотические факторы среды традиционно рассматриваются в рамках внутривидовых и межвидовых отношений организмов.

Внутривидовые отношения. Среди многочисленных форм внутривидовых отношений наиболее сильное влияние на динамику численности вредных организмов обычно оказывает внутривидовая конкуренция. Она проявляется в борьбе за ограниченные ресурсы природной среды: пространство, пищу, свет — и зависит прежде всего от плотности популяций особей. Например, при «перенаселении» у многих вредителей замедляется развитие личинок, проявляется каннибализм, у самок сокращается плодовитость. Однако при попадании выживших особей в благоприятные условия популяция может быстро восстановиться.

Внутривидовая конкуренция, несмотря на кажущиеся отрицательные взаимодействия между особями или группами особей, является одним из механизмов выживания популяций и вида в целом, существенно увеличивая темпы эволюционных приспособительных изменений в популяциях вредных организмов.

Межвидовые отношения. Значение межвидовых отношений, пожалуй, более разнообразно. Рассмотрим, тем не менее, лишь те из них, которые имеют наиболее важное значение для понимания процессов, лежащих в основе изменения численности большинства вредных организмов. Это прежде всего межвидовая конкуренция, хищничество и паразитизм.

Межвидовая конкуренция — это соперничество особей разных видов за ограниченный ресурс. Примером могут служить два вида амбарных вредителей: малый мучной и малый булавоусый хрущаки, которые, если их содержать совместно, могут поедать друг друга. Экологами был сформулирован принцип конкурентного исключения (принцип Гаузе), согласно которому два вида, имеющие близкие экологические требования, совместно сосуществовать не могут. На использовании этого принципа основано применение для защиты растений от некоторых патогенов микроорганизмов-антагонистов (Шпаар и др., 2003). Взаимоотношения основной культуры и сорных растений также укладываются в рамки острых межвидовых конкурентных отношений. Именно этим и обусловливается необходимость борьбы с сорняками в агроценозах. Острая конкуренция может происходить и между популяциями растущих на одном поле сорных растений. Однако если виды хотя бы незначительно различаются по ряду свойств, то полного вытеснения одного другим, как правило, не происходит. При этом сосуществование конкурирующих видов объясняется разделением их экологических ниш. Под экологической нишей понимают весь комплекс условий среды, в которых нуждается организм для своей жизнедеятельности. Разделение экологических ниш происходит, если обитающие в однородной среде виды различаются в требованиях даже к одному из ресурсов: температуре, влажности, пище и т.п (Одум, 1975). Эта экологическая концепция имеет большое методологическое и практическое значение (Доспехов, 1985; Туликов, 2004).

Хищничество. Под хищничеством понимают способность питания одного организма другим, при котором хищник умерщвляет свою добычу сразу, уничтожая за свою жизнь множество жертв. Хищниками являются многие жужелицы и жуки-стафилиниды, питающиеся гусеницами и личинками вредных двукрылых, а также другими почвообитающими вредителями. Не менее эффективными хищниками являются божьи коровки, златоглазки, мухи-сирфиды, питающиеся в основном тлями. Щищничают многие пауки, клоп-анто- корис. Множество хищных видов имеется среди клещей (фитосей- улюс, амблисейус, метасейулюс западный), которых сейчас активно используют при защите овощных культур защищенного грунта и некоторых ягодников от других вредных членистоногих.

Паразитизм. Паразиты, в отличие от хищников, питаются своей жертвой долговременно, часто в течение всей своей жизни, используя нередко тело хозяина в качестве местообитания. В качестве примера эффективных паразитов, использующихся в практике защиты растений, можно назвать энкарзию (паразита белокрылок), трихог- рамму (паразита яиц многих чешуекрылых и др. Отметим, что и сам паразит может стать жертвой другого паразита. Данное явление называется гиперпаразитизмом.

Хищники и паразиты являются важнейшими регуляторами численности вредных членистоногих. Увеличивая свою численность вслед за ростом численности жертв, они стабилизируют их численность нередко ниже уровня экономического порога вредоносности. Среди сорных растений выделяют паразитов и полупаразитов (Земледелие, 2008).

Патогенные микроорганизмы. Членистоногие подвержены многим заболеваниям, которые вызывают патогенные бактерии, грибы, вирусы и простейшие (бактерии родов Bacillus и Pseudomonas, энтомоф- торовые и мускардинные грибы, вирусы гранулеза и полиэдроза). Патогенные микроорганизмы также могут оказывать на популяции вредных организмов мощное воздействие.

Антропогенные факторы. Учитывая возросшие масштабы воздействия человека на природу, в отдельную группу выделяют антропогенные факторы.

Глобальные изменения в видовом составе и плотности популяций насекомых, микроорганизмов, сорных растений вызывают изменения условий обитания, связанные, например, с мелиорацией, распашкой целинных и залежных земель, изменением севооборотов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Например, при массовой распашке целинных земель в Оренбургской области в 1950-е гг. общая численность видов насекомых уменьшилась с 312 до 135; однако при этом плотность популяций отдельных специализированных видов вредителей резко возросла (Бей-Биенко, 1961). Активный переход в тех же регионах с отвальной на безотвальную обработку почвы, наряду с положительными моментами, резко обострил проблему с защитой растений от сорняков (Каштанов, 1995; Кирюшин, 2004).

К числу крайне мощных антропогенных воздействий можно отнести и широкомасштабное применение химических средств защиты растений, которое может коренным образом изменить структуру биоценозов и свойства отдельных его звеньев. Например, частые обработки препаратами одной химической группы могут провоцировать выработку резистентности (устойчивости) вредителей, патогенных микроорганизмов и сорняков к этим пестицидам. Только среди вредных членистоногих к настоящему времени известно более 500 видов, развивших резистентность к традиционным группам инсектоакарицидов (Гриценко, 2004; Спиридонов, 2005; Захаренко, 2007).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >