Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации Волкова, Полина Евгеньевна

Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации
<
Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Волкова, Полина Евгеньевна. Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.02.08, 03.01.02 / Волкова Полина Евгеньевна; [Место защиты: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН].- Красноярск, 2011.- 140 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-3/1168

Введение к работе

Актуальность темы. Половые феромоны используются лесными насекомыми при размножении для привлечения особей противоположного пола. Систему феромонной коммуникации можно представить как включающую в себя источник информации (генератор феромона), информационный канал (молекулы феромона, перемещающиеся в воздухе) и приемник (рецепторная система самцов). Кроме того, на функционирование системы феромонной коммуникации влияет, со стороны самок, выбор стратегий поведения и набор правил принятия решений при выделении феромона, и, со стороны самцов, набор стратегий поведения и принципов принятия решения о направлении полета на основе полученной информации. Дополнительными элементами феромонного канала коммуникации являются экологические факторы, воздействующие на генерацию, передачу и прием информации в канале.

Интерес к функционированию системы феромонной коммуникации у лесных насекомых связан, с одной стороны, с надеждой, что познание механизмов, лежащих в основе работы этой системы, позволит управлять (в той или иной степени) поведением насекомых и, таким образом, контролировать их численность, а, с другой стороны, с попытками использования искусственно синтезированных аналогов феромонов и феромонных ловушек для учета численности насекомых и их массового отлова (Бедный, 1984; Charlton, 1995).

Представляется, что для объяснения результатов экспериментов с феромонными ловушками и познания механизмов поиска насекомыми особей противоположного пола необходимо более глубокое понимание системных свойств канала феромонной коммуникации насекомых. Такой анализ необходим как для понимания общих механизмов поиска объектов по запаху, так и для разработки методов эффективного управления популяциями насекомых и контроля их численности.

В связи с этим в настоящей работе рассмотрены основные системные свойства канала феромонной коммуникации у лесных чешуекрылых, обусловленные не видовыми особенностями насекомых и спецификой молекул феромонов, а общими свойствами каналов коммуникации. С точки зрения теории информации физическая природа сигналов и шумов является несущественной (Колесник, 1980) и, следовательно, правомерно рассматривать систему феромонной коммуникации как информационный канал.

Цели и задачи исследования: анализ и моделирование структуры системы феромонной коммуникации лесных чешуекрылых.

Основные задачи работы:

  1. Анализ существующих экспериментальных данных о феромонной коммуникации и теоретических моделей поиска у насекомых с позиции теории информации;

  2. Исследование особенностей системы феромонной коммуникации у чешуекрылых: характеристика насекомых и внешней среды как источника, информационного канала и приемника информации;

  3. Исследование влияния внешних факторов на феромонный канал коммуникации;

4. Анализ и моделирование процесса привлечения насекомых к феромонным ловушкам.

5. Разработка компьютерных имитационных моделей процесса принятия решений самцами при поиске особей противоположного пола у чешуекрылых как инструмента анализа возможных алгоритмов поиска.

Теоретическая значимость и научная новизна работы. Предложен комплексный подход к анализу системы феромонной коммуникации, включающий анализ характеристик источника информации, свойств информационного канала и характеристик приемника;

Выявлены закономерности сложения комплексов молекул, входящих в состав феромонов. Предложено объяснение формы кривой относительной частоты встречаемости видов насекомых с различным числом компонентов феромона, исходя из представления о компромиссе между увеличением эффективности поиска самки самцами с ростом числа индивидуальных компонентов феромонов и затратами на синтез многокомпонентных феромонов.

Показано, что между молярными концентрациям компонентов феромонов существуют соотношения, описываемые уравнением Ципфа-Парето; рассмотрена возможность использования гиперболических соотношений концентраций компонентов феромонов для оценки самцами расстояния до источника запаха;

Найдено, что внешние факторы (электромагнитное излучение, температура, концентрация водных паров в воздухе) могут оказывать воздействие на молекулы феромонов; влияние этих факторов может определять период активности особей в течение суток; подобный механизм может уменьшить шум в канале феромонной коммуникации;

Разработаны и верифицированы на натурных данных модели суточной и сезонной динамики привлечения насекомых к феромонной ловушке, объясняющие немонотонную зависимость между плотностью популяции и уловистостью феромонной ловушки в течение сезона;

Разработана имитационная модель феромонного поиска, позволяющая проводить компьютерные эксперименты по оценке эффективности различных стратегий поиска особей противоположного пола у чешуекрылых/

Практическая значимость работы. Найденные закономерности, характеризующие привлечение чешуекрылых насекомых к феромонным ловушкам, можно использовать при разработке методов лесоэнтомологического мониторинга и контроля численности хозяйственно значимых видов.

Обоснованность и достоверность результатов исследований.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов работы подтверждается как модельными теоретическими расчетами, так и анализом использованных натурных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

Система феромонной коммуникации рассматривается как информационная система, включающая источник (самок, генерирующих феромоны), информационный канал (воздушную среду, в которой распространяются молекулы феромона) и приемник (самцов, осуществляющих поиск самок). Исходя из этих представлений, могут быть объяснены особенности структуры феромонов у разных видов чешуекрылых и особенности поведения насекомых;

Внешние экологические факторы (электромагнитное излучение, температура, концентрация водных паров в воздухе) оказывают влияние на молекулы феромонов; воздействие этих факторов можно рассматривать как механизм, способствующий уменьшению шума в канале феромонной коммуникации;

Поисковая активность самцов отдельных видов чешуекрылых, интенсивность привлечения самцов к феромонной ловушке определяются особенностями состава феромонов, влиянием погодных факторов и плотностью популяций насекомых.

Личный вклад автора. Участие в постановке задачи, анализ литературных данных, собственно системный анализ феромонной коммуникации с использованием международных баз данных. Настоящая работа является итогом исследований, выполненных автором в 2007-2010 гг.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на международных, российских и региональных конференциях: X Всероссийский семинар «Моделирование неравновесных систем» (Красноярск, 2007); 6th European Conference on Ecological modeling (Триест, Италия, 2008); Конференция молодых учёных КНЦ СО РАН (Красноярск, 2008); XIV Всероссийский Симпозиум с международным участием «Сложные экосистемы в экстремальных условиях» (Ергаки, 2008); Конференция молодых учёных КНЦ СО РАН (Красноярск, 2009); Международная конференция «ISEM 2009 Ecological Modelling for Enhanced Sustainability in Management», Quebec, Canada, 2009; Конференция молодых учёных КНЦ СО РАН (Красноярск, 2010); XV Всероссийский Симпозиум с международным участием «Сложные экосистемы в экстремальных условиях (Красноярск, 2010).

На разных этапах работа была поддержана РФФИ (гранты №№ 07-04-09207-моб_з, 07-04-96802, 08-04-00217, 09-04-09586-моб_з, 09-04-00412).

По материалам диссертации имеется 14 публикаций, из них 2 статьи – в журналах из списка ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация содержит 140 страниц машинописного текста и включает введение, 5 глав, заключение, 42 иллюстрации и 9 таблиц. Список литературы содержит 127 наименований, из них 91 на иностранных языках.

Благодарность за оказанную консультативную и методическую помощь выражаю зав. лабораторией лесной зоологии Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН к.б.н. Ю.Н.Баранчикову и сотрудникам этой лаборатории с.н.с., к.ф.-м.н. Т.М. Овчинниковой и н.с., к.б.н. В. М. Петько, а также с.н.с. лаборатории мониторинга леса Института леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН к.ф.-м.н. Г.Б.Кофману, с.н.с. Международного центра по исследованию экстремальных состояний организма при Президиуме КНЦ СО РАН к.т.н. А.В. Ковалеву, н.с. лаборатории физики магнитных явлений Института физики им.Л.В.Киренского СО РАН к.х.н. Ф.Н.Томилину

Похожие диссертации на Феромонная коммуникация у лесных чешуекрылых : экологические особенности функционирования и системный анализ организации