XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение особенностей развития и поведения непарного шелкопряда

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кузнецов Г.В. 1

---

1ЦДО "Хоста"

Кузнецова А.Н. 1

---

1ЦДО "Хоста"

Работа в формате PDF

2.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. ВВЕДЕНИЕ

Каждое лето я провожу у бабушек и дедушки в деревнях Старая и Новая Николаевка Федоровского района Республики Башкортостан. В 2022 году во время вспышки непарного шелкопряда на территории РБ массово проводилась химическая обработка, в связи с чем погибло очень много насекомых, включая пчел. Администрация республики сделала выводы и в 2023 году обработку не проводили, а министерство сельского хозяйства утверждает, что объедание леса от 25 до 75% является нормой, и не несет никакого вреда [1]. Жители различных районов республики подали больше 1000 жалоб Р. Хабирову на бездействие властей, в связи с нашествием гусениц непарного шелкопряда. Одним из самых пострадавших районов оказался и район моих родных.

Цель моего исследования изучить жизненный цикл непарного шелкопряда в природных условиях и изучить меры борьбы.

Задачи:

1. Изучить различные меры борьбы с непарным шелкопрядом;

2. Изучить жизненный цикл непарного шелкопряда в природных условиях на трех стационарных участках;

3. Проанализировать кормовую базу гусениц;

4. Изучить физическую активность гусениц;

5. Узнать хорошие ли гусеницы пловцы;

6. Изучить эффективность препарата «Алатар» для борьбы с гусеницами непарного шелкопряда.

Объект изучения: непарный шелкопряд.

Предмет изучения: жизненный цикл непарного шелкопряда и меры борьбы с ним.

Гипотеза: максимальное количество гусениц будет на участке с густым растительным покровом (№1), разительной разницы в жизненном цикле наблюдаться на разных участках не будет.

Исследование проводилось в период с 31 мая 2023 года по 31 августа 2023 года.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Описание непарного шелкопряда

Непарный шелкопряд, или по-другому непарник – это бабочка из семейства Эребиды, или Совки-ленточницы. Латинское название Lymantriadispar (Linnaeus, 1758) [2]. Самец и самка отличаются друг от друга формой, окраской, размерами. Самки в два раза крупнее самцов, достигают 9 см в размахе крыльев. Передние крылья желтовато- или серо-белые с поперечными волнистыми полосками. Между жилками ряд округлых черных пятнышек. Усики черные и перистые, лапки черные. Самцы до 4 см в размахе крыльев, усики перистые и бурые. Полоски на крыльях более широкие, чем у самок, за счет чего цвет более грязно-серый [3].

Рис. 1 Самка непарного шелкопряда Рис. 2 Самец непарного шелкопряда

Осенью самки откладывают яйца на нижние части стволов, где от холода их защищает слой снега. Когда наступают благоприятные погодные условия гусеницы прогрызают оболочку яйца и выходят наружу. Яйцо маленькое, всего 1-2 мм в диаметре. Оно гладкое, округлое, желтое или серо-розовое. После рождения гусеницы маленькие, не более 3-4 см, покрыты длинными черными волосками. В этот период гусеницы очень прожорливы, но растут только в толщину. У гусеницы 16 ножек, на спинной стороне три тонких продольных полоски с парными бородавками. 5 пар синих бородавок, 6 пар красных и две оранжевые, менее заметные [2]. Куколка матовая, черная или темно-коричневая, с редкими пучками коротких рыжеватых волосков и с двумя ямками за усиками.

Непарный шелкопряд – насекомое, которое любит теплую и сухую погоду. Ареал распространения ограничен июльскими температурами 15-27°С, и январскими от -12 до -18 градусов цельсия. Первичные очаги возникают как правило в старых насаждениях, по южным опушкам более плотных древостоев. Чаще подвергаются вспышкам участки с изреженным первым ярусом, с отсутствием второго яруса и почвозащитного подлеска [4].

За год развивается одно поколение непарного шелкопряда. Гусеницы, дающие самцов, имеют 5 возрастов, а самок – 6. Продолжительность стадии куколки зависит от среднесуточной температуры и находится в диапазоне от 10 до 15 суток. Интересен факт, что температура для самцов должна быть выше, чем у самок. Но при этом самцы вылетают на 5-7 дней раньше, чем самки [5]. Количество откладываемых яиц от 10, и может достигать 1500. Наиболее эффективное развитие яиц осенью при температуре 7 градусов [4].

Рис. 3-4 Гусеницы разных возрастов Рис. 5 Куколки

Возникновение вспышек массового появления шелкопряда связано с оптимальными условиями, особенно чувствительны к засушливой погоде. Засуха приводит к росту выживаемости и плодовитости насекомого, снижается эффективность врагов гусениц и устойчивость насаждений [3].

Таблица 1. Схема развития непарного шелкопряда [5]

Примечание: Б- бабочки, Я- кладки яиц, Г -гусеницы, К-куколки

2.2 Современные методы борьбы с вредителем

Методов борьбы с непарным шелкопрядом много. Выбор метода зависит от степени поражения и от стадии развития шелкопряда. К основным способам борьбы относятся:

• сбор и уничтожение яйцекладок: на некрупных по площади очагах можно вручную соскабливать кладки яиц, а затем уничтожать их;

• уничтожение кладок с помощью нефтепродуктов (нефть, керосин и т.д.): осенью после опадания листьев или ранней весной на деревьях с толстой корой;

• обработка кладок яиц инсектицидами;

• использование клеевых колец: липкие кольца крепятся на стволах и препятствуют подъему гусениц из кладок яиц, расположенных у корней, в верхнюю часть деревьев;

• ручной сбор и уничтожение гусениц: этот метод могут применять владельцы небольших садов.

Биологические методы борьбы с вредителями не выпадают из нормального круговорота в живой природе, поэтому и не могут нанести ей урона. Против насекомых-вредителей используются их естественные враги — насекомые-хищники. Многие из них живут на наших участках и уничтожают вредителей гораздо эффективней, чем химические средства, но только медленнее, поэтому мы и не замечаем их работы [6, с.5].

Наибольшую эффективность показали такие энтомофаги, как оса-наездник, мухи-тахины, вирус NPV [7]. Среди птиц врагом гусениц непарного шелкопряда является кукушка.

Рис. 6 Оса-наездник Рис. 7 Муха-тахин

Еще одним эффективным способом борьбы является биологический препарат Лепидоцид. Его используют для защиты сельхозкультур от гусениц чешуекрылых [7, с.45]. В состав этого препарата входит эндотоксин в форме белковых кристаллов, инертные наполнители и важнейший компонент – споры и клетки Bacillus thuringiensis var. Kurstaki. Данный препарат обладает кишечным действием, то есть воздействует непосредственно на кишечник насекомого. Для всех чешуекрылых характерны щелочные pH содержимого средней кишки (9,5-10,5). Эндотоксин из препарата повреждает внутреннюю оболочку кишечника гусеницы, и его щелочное содержимое попадает в тело гусеницы. Это приводит к тому, что в течение 1-3 часов гусеница перестает питаться и погибает в промежутке от 3 до 7 дней [6]. Эффективен препарат только на гусеницах, притом более эффективен на гусеницах первых возрастов. Для кладок яиц, куколок и бабочек он безвреден, его применение бессмысленно.

Еще один метод борьбы – химический. Он применяется при массовом размножении непарного шелкопряда на больших площадях, используется в том случае если другие методы борьбы не эффективны. Метод основан на том, что при соприкосновении химиката с поверхностью насекомого или при попадании его внутрь организма насекомое гибнет [8]. Одним из таких препаратов, хорошо проявивших себя в борьбе с непарным шелкопрядом - Димилин. Действующее вещество – ингибитор хитина, поэтому химикат не наносит ощутимого вреда теплокровным [6].

2.3 Непарный шелкопряд в РБ

Точный год появления непарного шелкопряда в Республике Башкортостан неизвестен, но в Северной Америке он впервые был зафиксирован в 1860 году. В РБ вспышки развития этого полифага появляются раз в 10-12 лет. Их появление биологи связывают с благоприятными природными условиями – ранней сухой и теплой весной, засушливым летом. Изменение погодных условий привело к тому, что в республике вспышка началась в 2019 году и продолжается по настоящее время. Ранее такого длительного нашествия непарного шелкопряда на территории не наблюдалось. Площадь поражения гусеницами за 4 года распространилась на всю республику, что привело к беспрецедентным экономическим потерям и экологическому ущербу [9]. В 2022 году погибло большое количество пчел, которые опыляли липу после обработки химикатами от непарного шелкопряда. В 2023 году липового меда на территории республики нет вообще, потому что гусеницы объели липу еще до начала цветения. Общий урожай меда в 2023 году упал в пять раз, что пчеловоды в первую очередь связывают с нашествием непарного шелкопряда.

Литературные данные свидетельствуют о том, что есть ряд деревьев, которые гусеницы не едят [3,4,6], но на наших исследуемых участках они ели все.

От чиновников Минсельхоза РБ 4 года звучат заверения о том, что даже полное объедание листвы не приведет к гибели деревьев, а короткий жизненный цикл гусениц способствует появлению на деревьях вторичной листвы. Согласно Реестру контрактов на портале Госзакупок за борьбу с шелкопрядом отвечает Центр предупреждения и тушения лесных пожаров, контракты датируются мартом-апрелем 2023 года, а сроки исполнения до 31 июля. Общая стоимость составила 115,4 млн рублей. При этом ученые-биологи утверждают, что обработка эффективна до 20-х чисел июня. Изучением негативных факторов, губящих лес и разработкой технологий борьбы с вредителями, всеми исследованиями занимается Центр защиты леса, однако никакой ответственности данная структура не несет, т.к. заказчиком является другая организация. В данный момент идут многочисленные суды, связанные с контактами на обработку леса как с помощью авиации, так и наземных служб. А пока участники надзорных органов проводят многочисленные суды шелкопряд продолжает эффективно пожирать лес.

Предполагается, что в 2023 году будет проведена инвентаризация очагов непарного шелкопряда, по результатам которого составлен план лесозащитных мероприятий [9].

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Методика проведения исследования

На территории около д. Старониколаевка Федоровского района республики Башкортостан были выбраны три стационарных участка для исследования непарного шелкопряда. Был проведен анализ видового состава деревьев и кустарников, а также их поражение гусеницами непарного шелкопряда.

Рис. 8 Расположение и нумерация стационарных участков

Одна из составных частей защиты леса – слежение за состоянием насаждений и популяциями вредителей. В настоящее время надзор за листогрызущими насекомыми проводят по методике, которая была разработана 40 лет назад. В последние годы развивалась теория, методология и практика ведения мониторинга изменилась. За методику расчета гусениц непарного шелкопряда мы взяли методику саратовских ученых Дубровина В.В., Ескова С. В. [10] Они проанализировали три способа учета и выявили, что наименее энергозатратным и наиболее точным является метод модельных деревьев. Мы выбирали по 10 деревьев и кустарников каждого вида и ручным способом собирали гусениц без срезания ветвей. Чтобы свести потери особей на верхних и средних ярусах к минимуму во время сбора, мы учитывали вредителей только в нижней части кроны. Методика Дубровина и Ескова допускает такой учет при относительно равномерном вертикальном распределении гусениц младшего и среднего возрастов. Исследования показали, что такой учет позволяет получить удовлетворительную оценку численности вредителя как на дереве, так и на единицу пищевого субстрата.

При учете численности в конце фазы гусеницы и начале окукливания модельные ветви необходимо срезать из трех частей кроны. Для срезания используется секатор. Формулы для обработки данных для меня пока очень сложны и малопонятны, поэтому я пользовался теми математическими методами, которые освоил на данный момент. Я высчитывал среднее количество гусениц разных возрастов на 10 ветках длиной 30 см, на 10 деревьях одного вида на каждом участке. Подсчет проводился 1 раз в месяц, с момента массового окукливания наблюдение проводилось 1 раз в неделю.

На каждом из стационарных участков было выбрано по одному дереву черемухи, с помощью которых велось наблюдение за временными рамками развития непарного шелкопряда. Деревья были примерного одного возраста и размера.

Еще одним направлением моего изучения было выявление физической активности гусениц. Для этого я брал по 10 гусениц одного возраста, помещал их на подстилку и проверял сколько времени в среднем занимает у особи, чтобы вновь оказаться на дереве или кустарнике и начать питаться. Также я провел ряд экспериментов с водой, чтобы выявить умеют ли гусеницы непарного шелкопряда плавать и способны ли они утонуть. Для этого я помещал по 5 особей в 750 г банку, закрывал крышкой с отверстиями и наблюдал как гусеницы ведут себя в воде.

3. 2. Анализ полученных результатов

Опыт 1. Анализ кормовой базы гусениц непарного шелкопряда на 3-х стационарных участках.

На участке с нижней части кроны были собраны гусеницы с каждого вида дерева с 10 веток длиной по 30 см. Число гусениц было подсчитано и данные занесены в таблицу в полевой дневник. Каждого вида дерева, или кустарника брали по 10 штук. Т.е. всего анализировали 100 веток длиной 30 см. Выводили среднее количество гусениц 2-6 возрастов. Все данные представлены в таблицах 2-4.

Таблица 2. Среднее количество гусениц 2-6 возрастов участок №1

Рис. 9 Сбор гусениц Рис. 10 Сбор для уничтожения гусениц

Таблица 3. Среднее количество гусениц 2-6 возрастов участок №2

Таблица 4. Среднее количество гусениц 2-6 возрастов участок №3

Из данного опыта мы выяснили, что гусеницы предпочитают черемуху, березу, липу и тополь. Не подтвердились литературные данные о том, что гусеницы непарного шелкопряда не поедают листья ольхи. Хотя количество гусениц на ольхе было значительно меньше. Также гусеницы не были обнаружены на сосне, хотя по литературным данным непарный шелкопряд ее ест. Возможно это связано с тем, что у гусениц была достаточная кормовая база и помимо сосны [11].

Опыт 2. Изучение сроков окукливания гусениц и выхода взрослых особей

На каждом из стационарных участков было выбрано по одному дереву черемухи где следили за временными рамками окукливания гусениц и выхода взрослых особей из куколки. Это делалось для того, чтобы понять будет ли влажность влиять на скорость развития взрослых особей непарного шелкопряда. Помечали по три ветки в разных частях кроны и считали количество куколок, отмечали время вылета взрослых особей.

Для обработки использовали таблицу, чтобы высчитать средние показатели (Таблица 5, Приложение 1).

Рис. 11 Начало окукливания Рис. 12 Черемуха, участок №2

Следует отметить, что выбирались ветки со средним количеством гусениц, в таблицу вносили сумму куколок на 9 ветках – 3 с вершины, 3 с средней части черемухи и 3 с нижней части кроны. Высота деревьев примерно 3 метра. Жирным в данной таблице помечали куколок, из которых вылетела взрослая особь.

Из данных таблицы мы можем сделать следующие выводы: время окукливания зависит от времени заселения стационарного участка гусеницами, чем позже гусеницы доберутся, тем позже появятся бабочки. Деревья, которые контактируют с большими массивами леса заражаются гусеницами намного быстрее, что наглядно видно по участку №3. В конце июня когда на участке №1 были единичные куколки, на участке №3 их было уже 12. Участок №2 находится рядом с рекой, имеет меньшее видовое разнообразие и большую влажность. Этот участок характеризуется плавным по времени окукливанием и волнообразным выходом бабочек.

Опыт 3. Физическая активность гусениц

На участке №1 я выбрал 10 гусениц и решил проверить за какое время они заберутся на ветку, если их снять и разместить на подстилке. От ближайшего дерева я отмерил 3 метра и в одной точке размещал по 2 гусеницы, а дальше наблюдал с сестрой за скоростью их перемещения и отмечал время, когда гусеницы добирались до питания – листочка. Гусеницы были одного размера – 5 см, и одного возраста. Были получены следующие результаты: 2 гусеницы разместились на ветках спустя 15 минут, 3 гусеницы затратили 20-21 минуту, 3 выбрали другой маршрут движения и затратили по 30 минут и две гусеницы решили погулять и даже спустя час продолжали движение по подстилке, видимо в поиске более «вкусного» дерева.

Рис. 13-14 Подбор гусениц-«спортсменов»

Опыт 4. Умеют ли гусеницы плавать и могут ли утонуть?

В ходе наблюдений за гусеницами на участке №2 я увидел как одна из упавших по моей вине в воду гусениц деловито поплыла на другой берег и благополучно выбралась на сушу. Я решил провести эксперимент, а сколько времени гусеница способна плавать. Для этого я набрал гусениц, проделал в крышке для 750 г банки отверстий, налил речной воды и стал наблюдать. Гусеницы активно плавали, и когда спустя полчаса стали казаться утонувшими я вытащил две особи. Они полежали в сухой банке на солнышке и снова стали активно двигаться после того как обсохли. Для того, чтобы гусеница утонула понадобилось два часа. Так я выяснил, что гусеницы непарного шелкопряда отличные пловцы.

Опыт 5. Обработка черемухи препаратом «Алатар», его эффективность.

Пришел момент, когда гусеницы добрались до дома моей бабули Любы. Они появились на боярышнике и черемухе. С боярышника мы смогли их собрать ручным способом, а черемуха с густой листвой и высотой 6 м - с ней мы не справились. Решили попробовать препарат «Алатар». Моя тетя развела его согласно инструкции и опрыскала, мне делать этого не разрешили – я наблюдал только со стороны. Через сутки гусеницы продолжали сидеть на дереве, но часть из них погибла. Просто благодаря устройству для удержания на ветках они оставались на своих местах. На следующий день после обработки мы полили черемуху под напором струей воды и гусеницы попадали вниз. Этим мы защитили и птиц, и пчел. Препарат считаем эффективным, так как дерево спасли.

Рис. 15 В процессе работы Рис. 16 Вид на участок №2

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследовательская работа была проведена нами в период с 31 мая по 30 августа 2023 года на территории окрестностей д. Старониколаевка Федоровского района республики Башкортостан. Проблема распространения непарного шелкопряда в республике стоит очень остро. В Федоровском районе поражены практически все леса, особенно пострадали липы и дубы.

В ходе исследования нами были поставлены задачи для решения которых был проведен ряд экспериментов. Были сделаны следующие выводы:

1. Существуют различные меры борьбы с разными стадиями развития непарного шелкопряда. Наиболее эффективно себя показали биологические методы борьбы с помощью энтомофагов и химические, с помощью димилина. Такой вывод был сделан из анализа литературы [6,7,8].

2. Время окукливания зависит от времени заселения стационарного участка гусеницами. Деревья, которые контактируют с большими массивами леса заражаются гусеницами намного быстрее. Участок №2 характеризуется плавным по времени окукливанием и волнообразным выходом бабочек, что мы связываем с более высокой влажностью, чем участки №1 и 3.

3. Анализ кормовой базы гусениц показал, что они предпочитают черемуху, березу, липу и тополь. Не подтвердились литературные данные о том, что гусеницы непарного шелкопряда не поедают листья ольхи. Также гусеницы не были обнаружены на сосне. Возможно это связано с тем, что у гусениц была достаточная кормовая база.

4. В ходе опыта было выявлено, что гусеницы способны активно передвигаться и повторно забираться на деревья или кустарники после падения. Они «выбирают» растения, для этого могут совершать длительные переходы (более часа).

5. Гусеницы хорошие пловцы, способны продержаться на поверхности воды до двух часов.

6. Обработка черемухи на придомовой территории препаратом «Алатар» спасло дерево от объедания. Для того, чтобы убрать гусениц дополнительно пришлось использовать воду под напором.

Исследовать гусениц непарного шелкопряда мне было очень интересно. Вся семья интересовалась результатами и предлагала свою помощь. Хочу выразить благодарность маме, сестре, тете и бабушке за помощь в выполнении исследования. На следующий год планирую продолжить наблюдать за ситуацией с нашествием непарного шелкопряда.

5. Список литературы

1. Власти Башкирии назвали нецелесообразной обработку лесов от непарного шелкопряда. – URL//https://mkset.ru/news/2023-06-16/vlasti-bashkirii-nazvali-netselesoobraznoy-obrabotku-lesov-ot-neparnogo-shelkopryada-2956603?ysclid=lnqiw4m2wo224258205 Дата обращения (2.09.2023).

2. Гниненко Ю. И. Географические формы непарного шелкопряда в Северной и Центральной Азии // Вестник МГУЛ – Лесной вестник. 2003. №2. С.166-175

3. Пономарев В.И. Экологическая пластичность популяций непарного шелкопряда в различные фазы динамики численности// Колтунов Е.В., Пономарев В.И., Федоренко СИ. Экология непарного шелкопряда в условиях антропогенного воздействия. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. С. 98-159.

4. Знаменский, В. С. Рекомендации по надзору за непарным шелко-

прядом / В. С. Знаменский, Н. И. Лямцев, Е. Н. Новикова. – М. : ВНИИЛМ,

1982 – 46 с.

5. Лямцев, Н. И. Динамика численности непарного шелкопряда в ле-

состепных дубравах Европейской России. – Пушкино : ВНИИЛМ, 2013 –

98 с.

6. Обоснование проведения биологических мер по локализации и ликвидации очагов непарного шелкопряда наземным способом в насаждениях Купинского лесничества департамента лесного хозяйства Новосибирской области в 2014 году [Электронный ресурс] URL: http://studbooks.net/1199310/agropromyshlennost/uscherb_povrezhdeniya_nasazh deniy_neparnym_shelkopryadom

7. Панков Г. В. Лесопатологический мониторинг на территории Самарского лесхоза / Г.В. Панков, В.А. Симоненкова // Известия ОГАУ. 2007. №14-1 С. 98-99.

8. Степанычева Е. А. Димилин - инсектицид настоящего и будущего / Е.А. Степанычева, А. П.Сазонов // Защита и карантин растений. 2010. №4 С. 55-57

9. Грустные кадры: шелкопряд уничтожает леса Башкирии URL//https://ufa1.ru/text/ecology/2023/06/15/72400220/?ysclid=lnqjaqj81f143155592 Дата обращения (12.09.2023).

10. Дубровин В. В. УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА УЧЁТА ГУСЕНИЦ И КУКОЛОК НЕПАРНОГО ШЕЛКОПРЯДА В ДУБРАВАХ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ/ В. В. Дубровин, С. В. Есков http://science-bsea.bgita.ru/2001/leskomp_2001/dubrovin.htm

11. Пономарев В.И. Физиологический возраст листвы кормового растения и выживаемость гусениц непарного шелкопряда // Экология, 2003. № 5. С. 387- 391.

12. Феромонный надзор над непарным шелкопрядом в Краснодарском крае URL// https://krasnodar.rcfh.ru/presscenter/novosti/feromonnyy-nadzor-nad-neparnym-shelkopryadom-v-krasnodarskom-krae/

Приложение 1

Сроки окукливания гусениц на разных участках

Таблица 5. Сроки окукливания гусениц и

выход бабочек на черемухе на участках