Введение к работе
Актуальность темы исследования. Колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) относят к числу супердоминантных вредоносных видов насекомых по уровню его численности и вредоносности (Павлюшин В.А. и др., 2008). Он является эврибионтным видом, склонным к массовым размножениям и биологическим инвазиям, которые приводят к структурно-функциональной дезинтеграции агроэкосистем. Для вида свойственны территориальные экспансии и способность к ускоренной адаптации в самых разнообразных экологических условиях, что привело к формированию экологических рас, в том числе географических. Такие расы колорадского жука выявлены в основных агроклиматических зонах Евразии (Фасулати С.Р., 1988, Головатенко Н.А., 2004; Удалов М.Б., 2006; Калинина К.В., 2009). Структура популяций насекомого в разных зонах инвазии, как правило, имеет значительные различия. Проблематичность контроля численности вредителя связана с высокой экологической пластичностью данного вида, в основе которой лежит генетический и связанный с ним внутрипопуляционный адаптивный полиморфизм (Вилкова Н.А. и др., 2002). Определение популяционной структуры вида является принципиальным вопросом экологии, поскольку во всех этих направлениях вид является элементарной единицей, а популяция реальной формой устойчивого его существования (Яблоков А.В., 1987). Основополагающее значение в микроэволюции и адаптациогенезе популяций вида в экстремальных климатических условиях имеют абиотические факторы.
Химические меры борьбы с фитофагом дорогостоящи и экологически опасны, а вопросы экологической чистоты сельскохозяйственной продукции во всем мире приобретает первостепенное значение (Сугоняев Е.С., 1998; Соколов М.С., 2001; Ходус А.В., 2005). Особую озабоченность вызывает нарастающая резистентность жука к традиционным инсектицидам (Павлюшин В.А. и др., 2008). В связи с этим придается большое значение интегрированной защите растений от вредителя, которая требует высокого уровня научного обеспечения, проведения фитосанитарного мониторинга агроценозов, экологической оценки целесообразности средств защиты растений (Жученко А.А., 1990; Монастырский О.А., 2009; Alyokhin А., 2009). Один из важнейших факторов, сдерживающих рост численности фитофага и снижающих его вредоносность – это возделывание устойчивых к вредителю сортов. Доля таких сортов в посадках картофеля очень низка (Вилкова Н.А., 2001).
На территории Кемеровской области влияние абиотических факторов на свойства популяций колорадского жука, взаимовлияние растения-хозяина и вредителя, устойчивость сортов картофеля к повреждению, резистентность фитофага к инсектицидам не были изучены и являются актуальными.
Цель исследований: Изучение влияния экологических факторов на структуру и динамику численности популяции колорадского жука в условиях Кемеровской области.
Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
1. Выявить особенности сезонного цикла развития колорадского жука в условиях Кемеровской области.
2. Проанализировать зависимость динамики численности вредителя от абиотических факторов среды.
3. Изучить фенотипическую структуру популяций колорадского жука в Кемеровской области.
4. Определить степень антиксенотического воздействия сортов картофеля на вредителя в лабораторных условиях.
5. Оценить степень устойчивости сортов картофеля к повреждению вредителем в полевых условиях.
6. Оценить эффективность воздействия химических препаратов (инсектицидов), направленных на снижение численности жука, в лабораторных условиях.
Научная новизна. Впервые в условиях Кемеровской области определен цикл развития колорадского жука, отражающий гетерогенность популяции по составу (моно- и поливольтинные формы). Установлена зависимость динамики численности популяции насекомого от температуры воздуха. Выявлена гетерогенность популяций колорадского жука по соотношению девяти известных морфотипов в зависимости от географической принадлежности. Определен экотип вида для Кемеровской области, характеризующийся доминированием 3-го и 6-го морфотипов имаго, маркируемых рисунком переднеспинки.
Выявлено депрессирование популяции фитофага сортами с разными механизмами иммунитета к повреждению. Установлены сорта с антиксенотическим и органогенетическим барьером устойчивости. Выделены группы сортов картофеля по степени устойчивости к повреждению фитофагом.
Выявлена резистентность и чувствительность популяции колорадского жука в условиях Кемеровской области к инсектицидным препаратам разных химических групп.
Практическая значимость. Проведенные исследования показали, что эффективное регулирование состояния агроценозов возможно при условии систематического мониторинга динамики численности, структуры популяции, степени резистентности колорадского жука к используемым инсектицидам и возделывании устойчивых сортов картофеля. Это послужит основой для дифференциации схем защиты растений.
Материалы диссертации могут быть использованы при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплинам: экология, энтомология, частная генетика и селекция растений, иммунитет растений.
Положения, выносимые на защиту:
-
Популяция колорадского жука гетерогенна по составу и соотношению девяти известных морфотипов переднеспинки в зависимости от географической принадлежности.
-
Динамика численности популяции насекомого зависит от температуры воздуха.
-
Фенетическая структура популяции колорадского жука, обитающего на территории Кемеровской области, достоверно отличается от других известных географических рас вида и характеризуется доминированием 3-го и 6-го морфотипов имаго.
-
Популяция фитофага обладает резистентностью к фосфорорганическому препарату актеллик и находится на начальных этапах формирования резистентентности к одному из пиретроидных препаратов фьюри.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на заседаниях научно-методического семинара кафедры ботаники ГОУ ВПО «КемГУ» (Кемерово, 2006-2008 гг.), Кемеровского отделения Русского Ботанического общества (Кемерово, 2006-2008 гг.), на II и VI международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Образование, наука, инновации – вклад молодых исследователей» (Кемерово, 2007 г., 2011 г.), на IV международной научной конференции молодых учёных, посвящённой 40-летию СО Россельхозакадемии «Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых учёных» (Новосибирск, 2010 г.).
Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 184 страницах компьютерного текста, содержит 6 глав, 19 таблиц, 28 приложений, иллюстрирована 25 рисунками. Список используемой литературы включает 215 источников, в том числе 45 на иностранном языке.
Выражаю искреннюю благодарность за научные консультации, советы и помощь при выполнении диссертационной работы доктору биологических наук, профессору Александре Васильевне Заушинценой. Я глубоко признательна за ценные рекомендации кандидату биологических наук, доценту Любови Никифоровне Ковригиной, кандидату сельскохозяйственных наук Светлане Валерьевне Свирковой.
