Специалисты разработали инновационное математическое уравнение для прогнозирования динамики популяций лесных насекомых-вредителей. Этот прорывной инструмент успешно определяет различия между видами с резкими всплесками численности и теми, кто поддерживает стабильную популяцию. Важное открытие поможет заранее выявлять потенциально опасных насекомых, способных к массовому размножению. Исследование, получившее поддержку Российского научного фонда (РНФ), представлено в авторитетном издании Chaos, Solitons and Fractals.
Популяции насекомых-вредителей подвержены постоянным колебаниям под воздействием множества природных факторов – от активности естественных врагов до климатических условий и обеспеченности кормовой базой. Особую тревогу вызывают виды с взрывным характером размножения, способные стремительно нарастить численность от нескольких особей до десятков тысяч на одно дерево. Учёные активно исследуют причины, по которым некоторые насекомые демонстрируют такую способность к массовому размножению, в то время как другие поддерживают умеренную численность. Для решения этой загадки специалисты применяют передовые методы математического моделирования.
Объединённая группа исследователей из ведущих научных центров России провела масштабное изучение 15 видов насекомых-вредителей, обитающих в лесных массивах России, Европы и Северной Америки. Среди изученных видов – такие известные вредители как сибирский и непарный шелкопряды, шелкопряд-монашенка, сосновая пяденица, различные виды листоверток. Эти насекомые способны поражать как хвойные, так и лиственные породы деревьев.
В основу исследования легли как многолетние наблюдения самих учёных, так и обширные архивные материалы. Это позволило проанализировать изменения численности насекомых на протяжении периодов от 14 до 120 лет. Особенно впечатляют данные по лиственничной серой листовертке из Швейцарии, охватывающие период с 1858 по 1978 год. Для сравнения, наблюдения за популяцией непарного шелкопряда в Подмосковье велись с 1950 по 1964 год.
На основе комплексного анализа данных о численности вредителей и масштабах поражения лесов учёные выделили две принципиально разные группы насекомых. К первой отнесены виды со стабильной популяцией, не склонные к резким всплескам размножения. Вторую группу составили насекомые с выраженной способностью к массовому размножению, чья численность может возрастать в сотни раз. Для каждой группы были определены специальные коэффициенты, характеризующие устойчивость популяции и её зависимость от внешних условий.
Разработанная авторегрессионная модель демонстрирует впечатляющую точность до 90% при описании динамики численности насекомых с выраженной склонностью к массовому размножению. Примечательно, что для всех изученных видов этой группы параметры уравнения оказались близкими, что подтверждает универсальность найденных закономерностей. Низкий коэффициент устойчивости популяций объясняет их склонность к резким колебаниям численности, тогда как у стабильных видов этот показатель значительно выше.
«Наше исследование открывает новые горизонты в понимании механизмов массового размножения насекомых. Мы теперь можем не только объяснить существование видов со вспышками численности, но и предсказать, какие внешне безобидные насекомые могут стать серьёзной угрозой для лесов. Разработанная модель станет эффективным инструментом для раннего выявления потенциально опасных видов среди огромного разнообразия насекомых», – делится оптимистичными перспективами Владислав Суховольский, доктор биологических наук, профессор Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН.
Источник: indicator.ru
