Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В последние годы влияние факторов, связанных с изменением климата, на популяции вредных насекомых рассматривается мировыми учеными как основная проблема обеспечения безопасности пищевых продуктов в XXI в. В частности, ряд ученых в качестве доминирующего абиотического фактора, воздействующего на темпы развития насекомых-фитофагов, считают повышение температуры в глобальном масштабе, вследствие которого их ареалы расширяются по географическим широтам и высотным поясностям ввиду фенологических изменений, приводящих к увеличению числа поколений насекомых, а также к снижению сопротивляемости растений насекомым-фитофагам. В этом отношении отмечено, что в результате глобального повышения годовой температуры в среднем на 1 °С, ареалы распространения многих чешуекрылых насекомых могут переместиться по географическим широтам до 200 км на север, по высотным регионам – вверх до 40 м [1].

В заключении ведущих ученых лаборатории мониторинга насекомых-вредителей Китая на основании проведенного эксперимента 2021 г. по моделированию климатических данных 1989–2018 гг. в последующие 50 лет прогнозируется глобальное распространение яблоневой плодожорки (Cydia pomonella) [2].

Если широко распространенная в нашей республике инжирная огневка (Choreutis nemorana) в свое время была распространена от Средиземноморья до Азии, а также в регионах Юго-Западной, Восточной Европы и Северо-Западной Африки, то начиная с 2006 г. наблюдается раcширение ареала указанного вредителя в направлении к северу Европы. Подобная тенденция отмечена также на примере распространения в Южной Америке и Северной Америке хлопковой совки (Helicoverpa armigera) [3].

Картофельная моль (Phthorimaea operculella), а также томатная моль (Tuta absoluta) отмечены И.И. Зокировым в ряду пяти наиболее опасных видов вредителей овощных и бахчевых культур Ферганской долины [4]. Отмечено, что картофельная моль занесена в список наиболее опасных вредителей России, а также то, что степень ее вредоносности достигает 50–100 % [5]. В соответствии с результатами международных исследований, ввиду глобальных климатических изменений ареалы популяций таких опасных вредителей, как картофельная моль и томатная моль, будут расширяться еще больше [6].

Тутовая огневка (Glyphodes pyloalis Walker) – широко распространенный вид в Юго-Восточной Азии (Япония, Корея, Малайзия, Китай, Индия, Непал, Пакистан), встречается в Северной Америке (США – Флорида, Миссисипи, Вирджиния; Мексика), отмечена в Азербайджане, Грузии и России [7]. Во второй половине прошлого столетия через Индию и Пакистан происходило расширение ее ареала в северном направлении – по территории Афганистана. Природно-климатические условия региона способствовали резкому нарастанию численности тутовой или афганской огневки, что привело к заселению ей новых районов обитания и образованию «Афганского очага распространения». Продвигаясь на север по ходу преобладающих в летние месяцы «афганских ветров», к концу 1990-х гг. тутовая огневка достигла границы республик Центральной Азии (Таджикистана, Туркменистана, Узбекистана, Киргизстана) и Ирана. В Узбекистане (Сурхандарья) первые значительные повреждения тутовника огневкой были отмечены в 1993 г. Первые ее очаги на территории Ферганской долины были обнаружены в Алтыарыкском районе в 1997 г. [8].

Серьезная опасность, возникшая с активным продвижением вредителя и расширением ареала его вредоносности, привела к необходимости планомерного исследования биологии и экологии тутовой огневки, выяснению факторов, определяющих расселение и плотность ее численности.

На основании сопоставительного анализа материалов многолетних наблюдений климатических показателей регионов, а также структуры и энтомофауны агроэкосистем в условиях глобальных изменений климата, становится возможным прогнозирование изменений, происходящих в популяциях некоторых вредителей.

Цель исследования – изучить и проанализировать особенности распространения тутовой огневки (Glyphodes pyloalis Walker) в условиях глобального изменения климата.

Материалы и методы исследования

Статистический анализ климатических условий осуществлен на основе данных о климате в 2001–2022 гг., предоставленных Ферганским гидрометеоцентром.

При статистическом анализе использовали метод Г.Ф. Лакина [9]. Корреляционный анализ среднемесячных изменений температуры в 2001–2022 гг. подсчитывался по формуле

.

При подсчете ошибки коэффициента корреляции использовалась формула

.

Достоверность коэффициента корреляции подсчитывалась на основе критерия достоверности Z коэффициента достоверности по Фишеру по формуле .

Анализ распространения тутовой огневки проводился в 1997–2022 гг. на основе материала исследований, собранного на территориях тутовых плантаций и посадок тутовых деревьев на окраинах полей и проведенных наблюдений в Ферганской, Андижанской и Наманганской областях (рис. 1). В продолжение полевых наблюдений и исследований распространение тутовой огневки по Ферганской долине и степень его интенсивности, а также его определяющие факторы и данные направлений распространения изучались отдельно по годам и анализировались в сопоставлении. Полученные сведения, а также показатели заражаемости тутовой огневкой по каждой области изучались, вместе с тем выявлялась широта наиболее опасного распространения вредителя. Дополнительные данные по заражению тутовых деревьев были получены от центров защиты растений Ферганской, Андижанской и Наманганской областей.

Рис. 1. 1 – тутовые деревья на окраинах полей (Ферганский р-н, с. Саткак), 2 – плантация тутовника (Улугнарский р-н, с. Сариксув), 3 – тутовые деревья на окраинах полей (Сохский р-н, с. Сариканда), 4 – тутовые деревья на окраинах полей (Ферганский р-н, с. Шахимардан), 5 – повреждение ветки тутовника (Мингбулакский р-н, с. Карашахар)

Результаты исследования и их обсуждение

С целью проведения анализа изменения климатических условий, происходящих в продолжение последних 50 лет, сопоставили среднемесячные показатели климатических данных, сформированные на основе сведений Ферганского гидрометеорологического центра с данными за 2001–2022 гг., с показателями 1971–2000 гг., показатель повышения среднегодовой температуры составил +1,1 °С. Среди изученных периодов разница повышения среднемесячных температур в последовательности месяцев март, февраль, январь, май, август, сентябрь была высокой, тогда как в последовательности июнь, июль, апрель, октябрь, декабрь она была относительно низкой. Вместе с тем в среднемесячной температуре ноября разницы отмечено не было (табл. 1, рис. 2).

Изменения показателей среднемесячной температуры, отмеченной в Ферганской области в 2001–2022 гг., статистически проанализированы методом корреляционного анализа (табл. 2). Как известно из результатов исследования, в период с 2001 до 2022 г. среднемесячный показатель температуры июля вырос в пределах высокой достоверности (r = 0,7; Sr ±0,16; Р > 0,001). Показатель среднемесячной температуры августа также вырос (r = 0,57; Sr ±0,18), а граница достоверности была в средней степени (Р > 0,01).

В соответствии с анализами, в продолжение 22 лет показатели среднемесячной температуры ноября и октября снижались. В частности, понижение средней температуры в ноябре происходило в пределах высокой достоверности (r = -0,73; Sr ±0,15; Р > 0,001), а снижение в октябре происходило в границах низкой достоверности (r = -0,52; Sr ±0,19; Р > 0,05). По остальным месяцам в многолетних изменениях средней температуры пределов достоверности не наблюдалось.

Таблица 1

Разница среднемесячной температуры воздуха в 1971–2000 и 2001–2022 гг. в Ферганской области (в °С, М. Шерматов, 2023)

Рис. 2. Изменения показателей разницы среднемесячной температуры в 1971–2000 и 2001–2022 гг. в Ферганской области

Таблица 2

Корреляционный анализ изменения показателей среднемесячной температуры в Ферганской области в 2001–2022 гг.

Примечание. n – число проб, х – среднеарифметическая величина, xmax – xmin – вариабельность, r – коэффициент корреляции, Sr± – ошибка коэффициента корреляции, Z – критерий, определяющий достоверность коэффициента корреляции Фишера, tфакт – фактический показатель, tst – критерий Стьюдента, P – достоверность.

В целом в 2001–2022 гг. показатели среднемесячной температуры в районе исследований по отношению к 1971–2000 гг. повысились на +1,1 °С. Если в 2001–2022 гг. показатель средней температуры летнего сезона повышался, то осенью, наоборот, наблюдалось ее понижение. Между 2001–2022 гг. степень вариабельности между максимальными и минимальными пределами показателей среднемесячной температуры (xmax – xmin) от зимнего сезона к летнему сезону понижалась, тогда как от летнего сезона к осени, наоборот, повышалась. Вместе с тем в последние 22 года число климатических аномалий, связанных с резкими колебаниями показателей минимальной и максимальной температуры, возрастало (табл. 2).

На фоне глобальных климатических изменений процессы, происходящие в агроэкосистемах Ферганской долины, в том числе нестабильные изменения сезонных погодных условий, оказали свое влияние и на распространение чешуекрылых насекомых. В частности, в более чем 25-летний период исследований автора, проведенных в тутовых насаждениях Ферганской долины, наблюдались колебания плотности численности тутовой огневки, связанные с сезонными изменениями экологических факторов. В зимние месяцы 2002, 2008, 2014 гг., а также весной 2015 г. наблюдавшееся резкое похолодание стало причиной заметного снижения численности тутовой огневки в последующем сезоне. В связи с этим было отмечено, что в первой декаде декабря 2002 г. температура воздуха на западе Ферганской долины была равна -10,8 °С, на юге -15,6 °С, на севере -17,3 °С, а в восточных районах – около -18 °С. Такое похолодание стало причиной массовой гибели зимующих гусениц тутовой огневки. В результате в сезон 2003 г. на восточных территориях наблюдалось заметное снижение вредоносности тутовой огневки. В тот год очаги распространения вредителя сохранились в западной части долины (Дангаринском, Бешарыкском, Узбекистанском, Фуркатском районах), а также в районах, расположенных в регионе Центральной Ферганы (Улугнарском, Мингбулакском, Язъяванском районах). Вместе с тем на территориях региона средних гор (Сох, Шахимардан) повреждений тутовой огневкой зарегистрировано не было (рис. 3). В предгорных территориях наблюдалось резкое уменьшение численности вредителя. По Ферганской долине показатель повреждения тутовых деревьев снизился до 25 %.

В зимний сезон 2008 г. температура воздуха была низкой, относительная влажность высокой. В том числе, когда в январе 2008 г. минимальная температура воздуха составила -17,4 °С, относительная влажность воздуха в среднем была выше 92 %. В феврале температура воздуха составила -14,2 °С. В результате холод и высокая влажность повлияли на распространение тутовой огневки. В сезон 2008 г. было отмечено заметное уменьшение вредоносности тутовой огневки в тутовых насаждениях Ферганской, Андижанской и Наманганской областей. Например, в районах, считавшихся очагами основного распространения вредителя (Куштепинском, Язъяванском, Улугнарском, Мингбулакском районах), до конца сезона показатель повреждения был не выше 20–30 %.

В феврале 2014 г. также наблюдалось понижение температуры (около -18 – -20 °С) и повышение влажности воздуха. Это состояние оказало влияние на количественную плотность тутовой огневки в Ферганской долине в 2014 г. В сезон этого года в результате резкого уменьшения численности популяции тутовой огневки в Ферганской долине влияние вредителя на тутовые насаждения до конца сезона не было заметным. В частности, если во второй половине сезона в западных (Бувайдинском, Учкуприкском, Багдадском), а также в окрестных районах Центральной Ферганы (Язъяванском, Куштепинском) было отмечено относительно широкое распространение тутовой огневки на тутовых деревьях, то в предгорных районах Ферганской долины тутовая огневка вообще не встречалась.

Рис. 3. Распространение тутовой огневки в Ферганской долине (2003 г.)

Перезимовавшие в диапаузе гусеницы последнего возраста тутовой огневки перед превращением в куколки, начиная с первой декады марта, приобретают красновато-коричневую окраску. Большинство перезимовавших гусениц до апреля успевают превратиться в куколок. В условиях Ферганской долины бабочки тутовой огневки начиная с конца первой декады апреля приступают к вылету из коконов. В это время дневная температура воздуха в среднем составляет 13–15 °С, почки на ветках тутовых деревьев разбухают и листья начинают распускаться. В весенний сезон 2015 г. после выпадения снега в конце марта – начале апреля температура воздуха резко понизилась (-8,3 – -2,7 °С). В результате этого большинство вышедших из состояния диапаузы и превращающихся к куколки гусениц тутовой огневки погибло. До второй половины сезона в тутовых насаждениях влияние вредителя заметным не было. Ввиду благоприятности конца лета и осеннего сезона для развития тутовой огневки темп развития вредителя до конца сезона прогрессировал. В 2015 г. в Ферганской долине формировались очаги стабильного распространения тутовой огневки в регионе Центральной Ферганы (Куштепинском, Язъяванском, Улугнарском, Мингбулакском районах) и в западных регионах (Багдадском, Бувайдинском районах).

В сезон 2021 г. также наблюдалось состояние, связаннное с резким снижением температуры весной. В частности, минимальная температура воздуха 15–16 марта составила 3 °С, 2–3 апреля снизилась до -1,3 °С. Тем не менее по причине быстрой смены холодного воздуха а также сохранения температуры верхнего слоя почвы выше 0 °С, гусеницы, перезимовавшие и превращающиеся в куколок в высохшей древесине старых тутовых деревьев, а также в относительно более глубоких слоях почвы, выжили. До конца весеннего и летнего сезонов количественная плотность вредителя, будучи относительно низкой, впоследствии до конца осени возросла.

В отличие от вышеупомянутых состояний, относительно теплая и сухая зима стала причиной увеличения показателя количественной плотности тутовой огневки в последующем сезоне. Например, благоприятные погодные условия сезонов 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, 2007, 2010, 2011, 2018, 2019, 2020 гг. создали наиболее опасную ситуацию распространения тутовой огневки в Ферганской долине. В целом ряде районов центральной и западных частей долины произошли случаи массового заражения тутовых деревьев [10].

В продолжение последних десятилетий тутовая огневка успела превратиться в неотъемлемую часть низменностей, адыров, предгорий и гор средней высоты Ферганской долины и заняла стабильное положение в пищевой цепи соответствующих экосистем.

Наиболее опасные очаги стабильного распространения тутовой огневки в Ферганской долине, будучи сформированы в Центральной Фергане (в Язъяванском, Улугнарском Мингбулакском районах), а также западных территориях (Фуркатском, Дангаринском, Учкуприкском, Бувайдинском районах), даже в неблагоприятных для данных территорий погодных условиях с относительно высокой температурой и сухим климатом создали основу для выживания вредителя и распространения его по окрестным территориям в будущем. Своеобразные климатические условия региона предгорий и гор средней высоты отличаются регулярно низкой степенью количественной плотности вредителя, а также невысоким показателем его вредоносности. В частности, показатель вредоносности тутовой огневки в Ферганской долине в сезон наиболее высокого значения, равного в среднем 73,2 % (2002 г.), в Язъяванском районе, расположенном в Центральной Фергане, составил 100 %. В указанном сезоне за счет высокого значения численной плотности вредителя впервые отмечено его распространение также в Сохском районе. В продолжение 2004–2006 гг., когда отмечались случаи стопроцентного заражения в регионе Центральной Ферганы, в Сохском районе данный показатель возрастал от 16 до 34 % [10]. Наоборот, в те годы, когда в нижних низменностях численная плотность тутовой огневки резко снижалась, на территориях гор средней высоты и в предгорьях наблюдается полное исчезновение вредителя. В частности, на примере Сохского района в 2003, 2008, 2014, 2015 гг. мы могли наблюдать подобные случаи.

В отличие от вышеупомянутых случаев, в летний сезон 2022 г. наблюдалось продолжительно аномальное состояние, связанное с на несколько градусов более высокой температурой по сравнению с ее многолетними показателями. На востоке Ферганской долины 22–26 июля была отмечена температура воздуха более 40–41 °С, на юге 21–26 июля 41–42 °С, на западных территориях 26–28 июня – около 41 °С, 21–27 июля – более 41–43 °С. В регионе Центральной Ферганы в последнюю неделю июня наблюдалась температура выше 41 °С, в последнюю декаду июля – температура в пределах 42–44 °С.

Рис. 4. Распространение тутовой огневки в Ферганской долине (2022 г.)

Состояние, отмеченное в данный сезон, указывает на серьезную возможность длительного действия условий сухого климата и дней с максимальной температурой на темп развития тутовой огневки в качестве ограничивающего фактора. В частности, в западных территориях Ферганской долины и регионе Центральной Ферганы до конца осеннего сезона 2022 г. количественная плотность тутовой огневки сохранялась на низком уровне, тогда как заражаемость тутовых деревьев была незаметной. Относительно стабильные ареалы распространения тутовой огневки в Ферганской долине сформировались вдоль северных, восточных и южных регионов по приадырным и предгорным территориям (рис. 4).

Заключение

На фоне глобальных климатических изменений процессы, происходящие в агроэкосистемах Ферганской долины, в том числе нестабильные изменения сезоннных погодных условий, оказали влияние и на распространение чешуекрылых насекомых. В исследованиях, проведенных в тутовых насаждениях Ферганской долины в продолжение последних более чем 25 лет, отмечены колебания темпов плотности численности тутовой огневки, связанные с сезонными изменениями экологических факторов. Наблюдаемые резкие похолодания зимой 2002, 2008, 2014 гг., а также в весенние месяцы 2015 и 2021 гг. стали причиной заметного снижения уровня плотности численности тутовой огневки в последующие сезоны. В отличие от вышеупомянутых случаев наблюдавшиеся условия сухого климата, а также продолжительное действие дней с максимальной температурой в летний сезон 2022 г. указывают на возможность их серьезного влияния в качестве фактора, ограничивающего темп развития тутовой огневки.