Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Агрономический факультет
ЭНТОМОЛОГИЯ
Тема 4.
Экология насекомых.
Методы контроля численности и вредоносности фитофагов
сельскохозяйственных культур
1. Предмет и задачи экологии. Основные факторы окружающей среды
Предметом изучения науки «Экология» (от греческих oikos - жилище и logos - наука) является взаимодействие живых организмов со средой и друг с другом.
Существует несколько уровней экологической науки:
- аутэкология – экология отдельных видов;
- популяционная экология;
- биоценология – экология сообществ разных видов.
Основные задачи, стоящие перед экологией:
Факторы, воздействующие на насекомых можно поделить на четыре основные группы:
Из абиотических факторов наиболее существенное влияние на насекомых оказывает температура, что связано с их малыми размерами тела и отсутствием терморегуляции.
Диапазон температур, при которых насекомые активны широк – от 15 до 38С, но и при температуре около 0 и при 50С многие насекомые выживают.
Выше и ниже характерного для вида диапазона температур насекомые теряют подвижность и впадают в состояние теплового или холодового оцепенения. При этом насекомые остаются способными вернуться к активной жизни, если негативное воздействие кратковременное и температура среды возвращается в нормальные пределы за короткое время.
Более продолжительное или кратковременное, но более экстремальное воздействие температуры вызывает гибель насекомого.
Перезимовка у некоторых видов наблюдается при полном промерзании почвы и температуре ниже -10С. Отдельные виды насекомых выживают и при более низких температурах. Абсолютный рекорд выживания – опыты со стеблевым мотыльком при -190С.
Развитие всех насекомых протекает только в определенных границах температур, за пределами которых процессы жизнедеятельности тормозятся . Эти границы называются верхним и нижним порогом развития. Температуры же в пределах этих границ – эффективными.
Для завершения своего развития насекомому необходимо определенное количество тепловой энергии, обозначаемое в энтомологии понятием «сумма эффективных температур». Она рассчитывает по формуле:
,
где t – наблюдаемая температура,
t1 – температура нижнего порога развития,
n – продолжительность развития в днях
Показатель (t - t1) – эффективная температура.
Как правило, сумма эффективных температур для каждого вида – величина постоянная и называется термальная константа.
Например, для яблонной тли нижний порог развития – 7С, а СЭТ=114; для озимой совки - 10С, СЭТ=1000. Зная термальную константу, можно определять сроки появления объектов в природе, продолжительность их развития и количество поколений при складывающихся погодных условиях.
Влажность среды воздействует на насекомое как непосредственно, так и в совокупности с другими факторами.
При малых размерах тела насекомые обладают большой поверхностью испарения и поэтому подвержены процессам быстрой потери влаги. Для предотвращения обезвоживания организма у насекомых существуют адаптационные механизмы.
По степени требовательности к условиям влажности насекомых делят на:
Температура и влажность, как правило, воздействуют на насекомое совместно.
Действие солнечного излучения проявляется опосредованно, через реакции насекомых на состояние кормового растения. Непосредственно солнечный свет регулирует продолжительность развития, наступление диапаузы и образ жизни (дневные и ночные насекомые), длиннодневные и короткодневные виды.
Воздушные токи – горизонтальные и вертикальные – обеспечивают расселение насекомых.
Второстепенные факторы: атмосферное давление, ионизация воздуха, сила притяжения и т.д.
Гидро-эдафические или водно-почвенные факторы играют не меньшую роль в жизни насекомых: более 90% всех насекомых в разных фазах развития связаны с почвой, многие виды на протяжении всей жизни связаны с водой.
Почва – трехфазная система, состоящая из твердой, жидкой и газообразной фаз. Твердая фаза является основной, удерживающей в себе воду и воздух. Почва чрезвычайно богата жизнью и на одном метре в слое до 30 см может обнаруживаться до нескольких тысяч особей насекомых.
Всех насекомых, связанных с почвой, делят на три группы:
- геобионты – постоянные обитатели почвы;
- геофилы – обитающие в почве лишь в одной фазе развития;
- геоксены – временно посещающие почву.
Активные почвообитатели передвигаются в толще почвы и питаются в ней, пассивные – связаны с почвой неподвижными фазами яйца, куколки или другой фазой в диапаузе.
Из характеристик почвы наиболее важны:
Свойства почвы активно используются в защите растений – вспашка, известкование, внесение удобрений и т.д.
Биотические факторы. Пищевые ресурсы следует рассматривать как один из сильнейших факторов воздействующих на насекомых. Вторым важным биотическим фактором является наличие в природе хищников и паразитов. Отсюда возникает необходимость в подразделении насекомых по пищевой специализации.
Пищевая специализация первого порядка (по источнику питания):
Пищевая специализация второго порядка (по требованиям к пище):
Термины, согласно ГОСТ 21507 – 81 (СТ СЭВ 1740 – 79):
Вредитель растений - вид животного, способный причинить повреждения растению, ущерб от которых экономически целесообразно предотвратить.
Вредоносность - отрицательное воздействие вредного организма на растение или посев.
Экономический порог вредоносности - плотность популяции вредного организма, вызывающая такую степень повреждения растений, при которой целесообразно применять защитные мероприятия.
Повреждение – есть нарушение целостности органов, тканей или клеток растений.
Типы повреждений.
Повреждения листьев:
Повреждение скелетных частей растений:
Повреждение корней:
Повреждения генеративных органов и почек:
Повреждения с механической подготовкой субстрата:
Повреждения с физиологической подготовкой субстрата – галлы.
Кроме пищевого фактора важнейшим является фактор наличия естественных врагов – хищников и паразитов.
Паразитические членистоногие подразделяются на экто- и эндопаразитов.
Часто встречаются явления множественного паразитизма, сопаразитизма, сверхпаразитизма.
Антропические факторы – факторы, формируемые человеком:
В естественных или воссозданных человеком условиях насекомые имеют экологическую избирательность к участкам территорий, которые они пытаются заселить. Участок территории, занятый популяцией вида и характеризующийся определенными экологическими условиями, называется стацией или местообитанием вида. Эволюционно, т.е. долговременно или под действием сезонных или годичных изменений погоды и климата стации, занимаемые определенным видом, могут меняться.
Вся область географического распространения, занимаемая видом, называется ареалом, по сути, увеличенной стацией.
Виды животных и растений обитают не отдельно друг от друга, а сосуществуют в виде тесных сообществ или комплексов – биоценозов. Искусственно воссозданные человеком сообщества полезных и вредных организмов называются агробиоценозами.
Агробиоценозы существенно отличаются от естественных ценозов:
В биоценозах взаимоотношения между организмами носят характер пищевых цепей. В начале цепей находятся автотрофные организмы или продуцента, далее следуют потребители или консументы.
К первичным консументам относят фитофагов и сапротрофов, ко вторичным – хищников и паразитов. Конечным звеном цепей являются организмы-редуценты.
2. Методы контроля численности и вредоносности фитофагов сельскохозяйственных растений
Методы контроля численности и вредоносности насекомых подразделяются на профилактические (регулирующие) и истребительные. К регулирующим относятся большинство агротехнических и биологических методов, обеспечивающие сдвиг развития и размножения вредителей либо физически препятствующие расселению или нанесению ими вреда. К истребительным относят отдельные агротехнические, биологические и большинство химических приемов. Первая группа приемов воздействует на вредителя как непосредственно, так и косвенно, через растение; вторая группа – непосредственно на фитофага.
Агротехнические мероприятия, направлены на регулирование условий сосуществования растения-хозяина и вредителя, в сторону их улучшения по отношению к культуре и ухудшения по отношению к фитофагу. К основным агротехническим мероприятиям, относятся: севооборот, пространственная изоляция и укрупнение посевов, внесение органических и минеральных удобрений, обработка почвы, использование районированных сортов, оптимизация сроков и норм сева, глубины заделки семян, сроки уборки.
Смена культур в пространстве и во времени - основополагающий агротехнический прием возделывания сельскохозяйственных растений не допускающий накопления значительного количества вредителей. Наиболее эффективно севооборот воздействует на монофагов и олигофагов: насекомые, которые питаются на одной культуре или на группе близких по биологии культур, не способны развиваться и давать плодовитое потомство на других сельскохозяйственных растениях, чередующихся на данной площади в течение 3-5 лет.
Наряду со сменой культур во времени, смена их в пространстве (пространственная изоляция) затрудняет вредным объектам доступ к благоприятным для них растениям-хозяевам. Так, расположение полей гороха вдали от посевов многолетних бобовых трав (0,5 - 1,5 км), значительно затягивает период заселения первых клубеньковыми долгоносиками и гороховой тлей. Для отдельных культур расстояние между полями может достигать 2-3 км из-за хороших лётных способностей некоторых фитофагов. Снижению численности насекомых благоприятствует и изоляция от прошлогодних полей, где возделывали культуру, а также от мест обмолота или переборки.
Укрупнение посевов – ограниченно используемый метод. Увеличение площади поля под одной культурой препятствует быстрому заселению всего массива; в уязвимые фазы развития растений насекомые концентрируются в краевых полосах и не наносят существенного ущерба урожаю.
Важным агротехническим методом в защите растений является использование районированных в Беларуси сортов культурных растений, некоторые из которых обладают устойчивостью к вредителям.
Обработка почвы непосредственным образом оказывает влияние на развитие этих насекомых. При обработке почвы изменяются ее механические, физические, химические и биологические показатели: плотность, влажность, температура, структура, микрофлора и т.д. кроме того, своевременная и качественная обработка почвы повышает активность хищных почвенных членистоногих. Немаловажное значение приобретает обработка почвы как единственный метод, уничтожающий куколки вредителей, развивающиеся в почве и недоступные для других методов контроля насекомых.
Система обработки почвы включает в себя:
Глубокая зяблевая вспашка является мощнейшим агротехническим приемом, воздействующим на вредителей. При вспашке происходит перемешивание и смена верхних и нижних почвенных пластов, что приводит к гибели вредителей. Насекомые, развивающиеся в верхних горизонтах, оказываются погребены под верхними пластами; в свою очередь, насекомые, развивающиеся в толще почвы, оказываются на ее поверхности и гибнут от иссушения или морозов.
При бороновании, междурядных обработках и лущении улучшается структура верхних слоев почвы, что благоприятно сказывается на развитии растений, кроме того, происходит механическое уничтожение сорняков и различных стадий вредителей.
В неразрывной связи с обработкой почвы находится применение органических и минеральных удобрений. Механизмы воздействия удобрений на вредных насекомых разнообразны:
- непосредственное уничтожение вредителей достигается изменением химических условий в среде их обитания: известкование кислых почв и использование аммиачных удобрений способствуют снижению численности почвообитающих фитофагов (проволочники, долгоносики, личинки долгоножек и др.).
- ухудшение условий питания насекомых происходит при изменениях в химическом составе почвы и растений: фосфорные и калийные удобрения изменяют скорость и направление биохимических реакций в клетках растений, что делает их неблагоприятными для фитофагов, при этом у насекомых не только изменяется характер питания и вредоносность, но и снижается плодовитость.
- регулирование темпов роста растений посредством внесения оптимальных норм макро- и микроудобрений. Таким образом, нарушается сопряженность развития культуры и специфичных для нее вредителей, сроки наступления уязвимых фаз развития растений и периода наибольшей активности насекомых не совпадают, что и приводит к снижению их вредоносности.
- повышение устойчивости растений к повреждениям при изменениях химического состава клеток и усиление регенеративной способности тканей.
Очистка и сортировка семенного материала предотвращают развитие насекомых, сохраняющихся в зимнее время внутри семян (виды зерновок, толстоножки, просяной комарик). Переборка посевного материала картофеля позволяет диагностировать заселенность клубней проволочниками.
Оптимизация сроков, норм высева и глубины заделки семян обеспечивает благополучное развитие молодых растений и быстрое прохождение критических фаз развития, что позволяет сформировать урожай даже при численности вредителей, превышающей пороговую за счет смещения синхронности развития растений и вредителей.
Нормы высева семян сельхозкультур, как и глубина их заделки, влияют на вредоносность фитофагов за счет изменения микроклиматических условий в посевах и ускорения или замедления их развития.
В течение вегетации культур важным приемом контроля численности вредных насекомых становится уничтожение сорных растений. Многие виды фитофагов начинают питаться на сорняках, а в дальнейшем продолжают развитие на культурных растениях: крестоцветные блошки, луговой мотылек, совки и др.
Сроки, темпы и качество уборки могут оказать большое влияние на численность развивающихся и зимующих вредителей. При возможно ранней уборке не закончившие развития личинки многих видов насекомых гибнут из-за недостатка питания либо окукливаются и уходят на зимовку ослабленными, с недостаточными жировыми запасами, что приводит, в конечном счете, к их гибели в холодное время года. Качественная уборка с недопущением недомолота, просыпей и огрехов снижает численность вредителей, способных развиваться на падалице.
Биологический метод контроля численности вредителей сельскохозяйственных культур основывается на использовании естественных врагов фитофагов – насекомоядных млекопитающих и птиц, хищных и паразитических насекомых, нематод и микроорганизмов.
Наиболее масштабно и эффективно используются хищные и паразитические насекомые, нематоды и микроорганизмы.
Хищники - как правило - широко специализированные энтомофаги, способные регулировать численность множества видов вредных насекомых: пауки, клещи, насекомые, среди которых важнейшее значение имеют жуки жужелицы, стафилиниды, божьи коровки, некоторые виды клопов, мух и сетчатокрылых. Активная деятельность хищников наблюдается лишь по достижении определенной плотности популяции фитофагов, а регулирование численности вредителей достигается непосредственным физическим уничтожением.
Паразиты не уничтожают вредных насекомых так быстро как хищники, в связи с тем, что развитие их собственного потомства находится в непосредственной связи с состоянием жертвы. Однако, в отличие от хищных беспозвоночных, паразиты имеют более узкий круг специализации, и способны уничтожать вредителей даже при очень низкой их численности.
Механизмы регулирования разнообразны:
- ослабление и обездвижение хозяина;
- снижение активности питания жертвы или его остановка;
- уменьшение плодовитости самок-жертв или полная их кастрация;
- заражение жертвы болезнетворными микроорганизмами.
Эффективность паразитов зависит от стадии развития хозяина. Наиболее эффективны яйцевые паразиты и виды, заражающие первые возраста личинок вредителей. Воздействие паразитов, развивающихся в личинках старших возрастов фитофагов, а также в куколках и имаго, проявляется только на последующих поколениях вредителей.
Хищники и паразиты вредителей используются различными методами:
1. Интродукция и акклиматизация. Данный метод используется, как правило, для контроля численности фитофагов, завезенных в страну из-за рубежа. Например, хищные клопы Perillus bioculatus и Podisus maculiventris, ввезенные в СССР из Европы использовались для уничтожения колорадского жука.
2. Сезонная колонизация предусматривает искусственное массовое размножение энтомофагов, не способных к самостоятельной перезимовке в условиях нашей страны, и ежегодный выпуск их в природу. Таким образом используют трихограмму для заражения яиц различных видов бабочек, клеща фитосейулюса, хищничающего на вредных клещах, златоглазок, уничтожающих тлей и т.д.
3. Внутриареальное расселение и расширение ареалов местных видов энтомофагов. Применяется в случаях, когда местные эффективные энтомофаги не встречаются в очагах повышенной плотности вредителей.
4. Создание условий для повышения активности местных энтомофагов. Используется для активизации полезной деятельности хищных и паразитических насекомых посредством высева нектароносных цветущих растений для обеспечения дополнительного питания имаго, прореживания лесополос, боронования полей и междурядных обработок.
Широкое применение находит микробиологический метод контроля численности вредителей растений. В качестве агентов биологического контроля в данном случае выступают микроорганизмы, способные заражать насекомых: бактерии, грибы и вирусы. В природных условиях массовые эпизоотии заболеваний насекомых встречаются довольно редко. Размножая возбудителей в лабораторных условиях и применяя специальные препараты можно искусственно индуцировать эпизоотии и регулировать численность вредных насекомых.
Механизм действия микробиологических препаратов двоякий:
Механический метод используется крайне ограниченно и лишь в высоко рентабельных отраслях сельского хозяйства из-за трудоемкости. Применяются следующие способы:
Ловчие пояса. В плодовых насаждениях используют бумажные или тканевые ловчие пояса, накладываемые на штамбы деревьев. В такие укрытия заползают для окукливания гусеницы плодожорок, молей, листоверток. Пояса либо осматривают, уничтожая гусениц и коконы, либо пропитывают инсектицидом.
Сбор вредителей. Вредителей, обитающих в кронах деревьев стряхивают на полотно в утренние часы, когда насекомые находятся в температурном оцепенении. Кроме того собираю паутинные гнезда и яйцекладки различных бабачек.
Устройство преград. Против некоторых видов вредителей, мигрирующих по поверхности почвы, эффективен отлов в канавки, вырытые по периметру полей (свекловичный долгоносик). Для предотвращения перемещения насекомых по штамбам деревьев в кроны используются клеевые кольца.
Механические ловушки. В защищенном грунте эффективно используются цветные ловушки для отлова летающих насекомых – тлей, белокрылки, мух и других вредителей.
Физический метод применяют для обеззараживания хранящейся сельскохозяйственной продукции:
Термическое воздействие. Охлаждение или нагревание субстрата до летальных для насекомых температур, сушка;
Использование токов высокой частоты;
Облучение ионизирующими излучениями (лучевая стерилизация);
Светоловушки.
Химический метод является одним из наиболее эффективных и легко осуществимых методов контроля численности вредных организмов в посевах сельскохозяйственных культур. Наряду с преимуществами в плане биологической эффективности этот способ контроля оправдан с точки зрения экономики, высокой производительности и низкой трудоемкости.
В основе химического метода контроля фитофагов лежит использование различных химических, как правило синтетических, ядовитых для насекомых веществ, называемых инсектицидами. Кроме данных препаратов используются также акарициды – против клещей, нематициды – против нематод, лимациды – против слизней, зооциды – против грызунов.
Современные инсектициды производятся в наиболее удобных препаративных формах – концентраты эмульсий и суспензий, порошки, гранулы. Наиболее часто для уничтожения вредных насекомых используются инсектициды следующих групп: фосфорорганические контактного и системного действия, пиретроиды, неоникотиноиды и др. На период до 2010 г. в Беларуси зарегистрировано более 50 отечественных и зарубежных инсектицида.
Наряду с отравляющими веществами используют также вещества, обладающие другими механизмами воздействия на насекомых:
Репелленты. Используются для отпугивания насекомых;
Аттрактанты. Привлекают насекомых с больших расстояний, что облегчает их последующее уничтожение;
Хемостерилянты. Вещества, вызывающие бесплодие у вредителей;
Ювеноиды. Сложные искусственные соединения, аналоги ювенильного гормона насекомых. Применяются для замедления метаморфоза и предотвращения линьки личинок.
Все химические вещества применяются различными способами:
Опрыскивание. Используются водные эмульсии, суспензии и растворы препаратов различных концентраций.
Опыливание. Применяются порошки и пылевидные дусты.
Внесение в почву. Используются гранулированные препараты.
Фумигация. Осуществляется летучими и газообразными ядовитыми веществами и соединениями в замкнутых пространствах.
Аэрозольные обработки. При помощи аэрозольных генераторов образуют мелкодисперсные взвеси препаратов в воздухе (туманы или дымы).
Предпосевное протравливание семенного материала. Обрабатываются семена и клубни культурных растений инсектицидными препаратами.
Отравленные приманки. Эффективный способ регулирования численности вредных грызунов и некоторых почвообитающих насекомых.
Карантин – система мер по недопущению проникновения и распространения на территорию государства ранее не встречавшихся потенциально опасных вредных объектов.
Согласно стратегии современной интегрированной защиты растений и принципам экологизации сельскохозяйственного производства, химический метод контроля фитофагов необходимо применять лишь в случаях, когда агротехнические и биологические методы не обеспечивают необходимого эффекта, и складывается фитосанитарная ситуация, угрожающая массовым размножением фитофагов и экономически ощутимыми потерями урожая. Поэтому, используя химческий метод, следует помнить о его высокой экологической опасности. Во избежание фатального воздействия ядовитых химических соединений на фауну агроценозов необходимо придерживаться некоторых регламентов применения пестицидов в посевах сельхозкультур.
1. Тактика применения истребляющих защитных мероприятий должна строиться на основе данных фитосанитарного мониторинга и прогнозов;
2. Использование химических препаратов оправдано лишь при превышении вредителями экономических порогов вредоносности (ЭПВ);
3. Сроки применения препаратов определяются фенологией развития защищаемого растения и вредителей (наличие уязвимых фаз);
4. Выбор препарата различного механизма действия (контактно-кишечного или системного) и его дозировки основывается на биологических особенностях контролируемого вида фитофага;
5. В период миграции вредных насекомых из мест зимовки и заселения посевов рекомендуется проведение краевых обработок для ограничения распространения их на всю площадь и сохранения полезной энтомофауны;
6. Применению на территории республики подлежат только зарегистрированные на данной культуре против данного объекта препараты;
7. Во избежание возникновения резистентности необходимо многократного применения одного и того же препарата;
8 . По возможности химический метод должен сочетаться с другими методами контроля вредителей.