Влияние климатических факторов на динамику численности бабочек-боярышниц (на примере территории Миасского городского округа)

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Гимназия 26»









Влияние климатических факторов на динамику численности бабочек-боярышниц
(на примере территории Миасского городского округа)









Автор: Манаков Евгений 9 г класс, МБОУ «Гимназия № 26»,
Научный руководитель:
Фирсова Надежда Борисовна к.п.н., учитель географии
МБОУ «Гимназия № 26»










Миасский городской округ 2016
Содержание
Введение .... 3
Глава I. Биология бабочки – боярышницы . 4
Особенности развития и места обитания бабочки – боярышницы .. 4
1.2. Хозяйственное значение ... 6
Глава II. Причины динамики численности бабочек-боярышниц ...... 7
2.1. Изучение цикличности, как фундаментального свойства развития и функционирования природных систем . 7

2.2. Меры борьбы с вредителем . 9
Заключение .... 10
Литература . 11




















Введение
Два лета подряд в 2011 и 2012 годах на территории нашего города наблюдалось обилие белых бабочек – боярышниц. Если в предыдущем от этого периода в 2010-м, и последующим за этим периодом в 2013-м годы бабочки встречались небольшими стайками, то почему в те годы обилие их поразило практически каждого жителя нашего города, выезжающего в свои сады и поселки Миасского городского округа. Что это – аномальное явление или закономерность? Как такое обилие бабочек отразилось на растениях в наших садах. Данная проблема и определила цель нашего исследования.
Цель исследования: выяснить причину массовости бабочек-боярышниц на территории Миасского городского округа.
Объект исследования: Коллективный сад «Железнодорожник» (район старой части города Миасса).
Предмет исследования: динамика бабочек-боярышниц.
Гипотезой исследования явилось предположение о том, что динамика численности бабочек-боярышниц связана с годами солнечной активности.
Задачи:
Изучить биологию бабочек-боярышниц.
Выявить зависимость ритмов солнечной активности на динамику численности бабочек-боярышниц.
Определить последствия увеличения численности бабочек на сельскохозяйственные культуры и окружающую природу.
Разработать для садоводов мероприятия по сокращению численности бабочек-боярышниц.
Методы исследования: сравнительно-исторический анализ литературных источников, архивных материалов; полевые наблюдения, анализ и обработка полученных результатов.
Научная новизна исследования заключается в установлении зависимости динамики численности бабочки-боярышницы от цикличности солнечной активности с периодом в 11 лет на территории Миасского городского округа.
Практическая значимость исследования заключается в получении информации для садоводов о годах солнечной активности, о мероприятиях по сокращению их численности в период массового размножения.
Глава I. Биология бабочки – боярышницы
Особенности развития и места обитания бабочки – боярышницы
Боярышница или Белянка боярышниковая – латинское название Aporia crataegi. Одним из кормовых растений гусениц являются листья боярышника, отсюда и название бабочки Crategus. Обитает на прогреваемых открытых биотопах любых типов: разнотравные лесные, лесостепные и предгорные луга, лесные опушки, поляны, сады, парки, обочины и лесополосы вдоль дорог. Иногда встречается в массе на чертополоховых и зонтичных ассоциациях. Основной ареал распространения – умеренный пояс Евразии, куда и входит Челябинская область.
Бабочки с белыми, полупрозрачными, особенно у самок, крыльями, которые покрыты редкими чешуйками. Жилки крыльев черные или бурые, резко выделяющиеся на фоне крыла. Размах крыльев до 60 мм.
Бабочки определяются, как насекомые, проходящие полное превращение. Этапами их развития являются стадии:
Яйцо;
личинка, известная повсеместно как гусеница;
куколка;
взрослая бабочка (имаго).
Когда бабочка появляется из куколки, она расправляет крылья и отправляется в полёт. Учёные говорят, что наступает время лёта.















Рис 1. Боярышница или Белянка боярышниковая (Aporia crataegi)
Развивается в одном поколении. Лет имаго начинается с третьей декады мая до середины июля. При выходе из куколки бабочка выпускает из брюшка красноватую жидкость, которая иногда сохраняется на крыльях имаго в виде размазанных пятен. Эта жидкость, являющаяся продуктом жизнедеятельности стадии куколки, выделяется бабочками и позднее и, возможно, имеет отпугивающее значение.














Рис 2. Лет имаго. Сад «Железнодорожник» (Фото автора)














Рис 3. Лет имаго. Сад «Железнодорожник» (Фото автора)
Спариваются бабочки сразу же после выхода из куколки. В естественных условиях можно наблюдать спаривание самца с только что вышедшей самкой, у которой еще не закончилось формирование крыльев. Бабочки держатся открытых мест, где они хорошо заметны на фоне растительности во время характерного планирующего полета. Имаго летом питается на цветах короставника, кипрея, смолки. Лет имаго продолжается около одного месяца.
Для нормальной яйцекладки самкам необходимо дополнительное питание нектаром и водой, поэтому боярышница плохо переносит климат засушливых и жарких районов. Самка откладывает яйца кучками на листья, как на верхнюю, так и на нижнюю их сторону.
В кладке бывает от 30 до 150 яиц. Максимальное количество яиц у самки достигает 500 и весьма сильно зависит от условий среды обитания, в частности от влажности. При относительной влажности воздуха менее 75% плодовитость самок заметно уменьшается. Стадия яйца длится 10-15 дней. Только что родившиеся гусеницы живут вместе выводком. Питаясь, они скелетируют листья, оставляя только систему жилок. Летом растут медленно, линяя только 1 раз и к концу июля – началу августа прекращают питание, устраиваясь на зимовку в гнездах, созданных из нескольких сухих листьев, скрепленных шелковиной, в которых помещается 10-70 гусениц, каждая из которых покоится в отдельном плотном коконе. Гнезда прочно прикреплены шелковиной к ветвям и всю зиму висят на деревьях.
Выход гусениц совпадает с началом набухания и распускания почек яблони. Они выгрызают содержимое почек и распускающихся бутонов (покровные чешуи при этом могут оставаться нетронутыми), позднее питаются листьями, объедая их с краев. В первое время гусеницы продолжают жить вместе, укрываясь в непогоду и ночью в общем гнезде, затем расползаются и живут отдельно.
Окукливание происходит в конце весны на ветвях или стволах деревьев, где они питались, реже на прилегающих строениях, оградах. Куколки располагаются открыто, головным концом вверх, прикрепляются к субстрату с помощью шелкового пояска. Цвет куколки определяется цветом субстрата. Стадия куколки длится 10-20 дней.








1.2. Природа бабочки-боярышницы
Основными кормовыми растениями для гусениц боярышницы являются: ирга, береза, боярышник, яблоня, черемуха, терн, слива, груша, дуб, рябина вяз, голубика, черника и другие.
Вид Боярышницы или Белянки боярышниковой – латинское название Aporia crataegi, включался как вредитель в очень многие атласы и списки.
В последние годы боярышница не проявляла себя как вредитель, однако, в начале и середине ХХ века отмечались крупные вспышки массового размножения в садах и лесах лесостепной и широколиственно-лесной зон, когда гусеницы наносили громадный урон, полностью оголяя деревья. Весной вред, причиняемый гусеницами, очень велик. Могут полностью оголяться деревья в годы массовых вспышек численности. Такое явление длится обычно 2-3 года, затем наступает период уменьшения численности, длящийся 7-8 лет. Старый, но надежный способ борьбы с боярышницей – сбор и сжигание зимних гнезд в осенне-зимний период, а также привлечение в сады и парки в зимнее время насекомоядных птиц, которые уничтожают зимние гнезда боярышницы. Наиболее простой способ борьбы с этой бабочкой – уничтожение зимних гнёзд. С небольших деревьев их снимают просто руками, с высоких деревьев – при помощи шестов с расщепом на конце или срезают при помощи секатора, прилаженного на конце длинного шеста. Собранные гнёзда необходимо сжигать.
Таким образом, насекомые приобретают значение вредителей сельскохозяйственных культур только в том случае, если их численность превосходит экономические пороги вредоносности, поскольку отдельное, даже самое прожорливое насекомое не в состоянии нанести сколько-нибудь существенный вред урожаю. Поэтому планирование защитных мероприятий и соответствующие научные исследования направлены на сокращение до этих порогов числа особей в популяциях.













Рис 4. Гусеницы Aporia crataegi на цветущей черемухе (Фото автора)
Глава II. Причины изменения численности бабочек-боярышниц в разные годы солнечной активности

2.1. Изучение цикличности, как фундаментального свойства развития и функционирования природных экосистем
Динамика численности популяций насекомых проявляется либо в сезонном изменении их численности на протяжении года, либо на протяжении ряда лет, приобретая при этом благодаря исключительной энергии размножения многих видов характер закономерно чередующихся популяционных волн. Для выяснения причин увеличения численности бабочек-боярышниц мы изучили литературу, рассматривающую проблемы цикличности.
Цикличность – это наличие, существование цикла или циклов в развитии (или строении) чего-либо. Цикличность – фундаментальное свойство развития и функционирования природных систем. Колебания, у которых период, фаза и амплитуда не являются постоянными, а изменяются в пределах некоторого диапазона, называются циклическими. Цикл – это законченный и незаконченный (прерванный) процесс, элементы которого (фазы, стадии, этапы), следуя друг за другом или чередуясь, составляют единый ряд, единое целое. Цикл в нашем случае рассматривается как виток в развитии по спирали, а поскольку всякое развитие совершается противоречиво, постольку его поступательность находится в единстве с элементами цикличности. Признак повторяемости, цикличности процессов и явлений в свете современных представлений естественных наук принимается за объективный критерий наличия у них внутренней закономерности, Академик П.К. Анохин [1] считал, что основой развития жизни и ее отношения к внешнему неорганическому миру были повторяющиеся воздействия этого внешнего мира.
Чаще всего учеными рассматриваются циклы солнечной активности. Солнечная активность – это совокупность физических явлений, сопровождаемых изменением различных параметров деятельности Солнца и фиксируемых с помощью всевозможных средств наблюдений. В многолетних изменениях солнечной активности обнаруживается одиннадцатилетняя цикличность, хотя имеют место и отклонения от средней продолжительности цикла. В настоящее время достоверно установленным считается 11-летний, 22-летний (двойной), 30-40-летний (брикнеровский), 80-90-летние или вековые циклы солнечной активности.
Учеными сегодня доказано, что непосредственно существует зависимость климата и погоды от изменения солнечной активности. А.Л. Чижевским, П.К. Анохиным, А.А. Лавровским установлено, что в изменениях земного климата наиболее часто проявляется 22-летний цикл солнечной активности, которая воздействует на нижние слои атмосферы не только в региональном, но и в планетарном масштабе. Масштабным проявлением климатических аномалий являются засухи. Из данных, связанных с годами солнечной активности, выберем годы, близкие к рассматриваемому периоду с наибольшим увеличением абсолютной величины среднегодовых значений чисел Вольфа: 2000, 2003, 2006, 2007. После периода засухи наступает обычное выпадение осадков. Для рассматриваемого вида – бабочек-боярышниц, наступает благоприятный период.












Рис 5. Гусеницы Aporia crataegi на калине (Фото автора)
Летом (2011-2012 гг.) в период кладки бабочек-боярышниц в Челябинской области было достаточное количество осадков, следовательно, это дополнительное питание водой, что необходимо самкам боярышницы для нормальной яйцекладки. Относительная влажность воздуха в среднем составляла более 75%. Плодовитость самок значительно увеличилась. Зная годы солнечной активности, и проанализировав количество выпавших осадков в период кладки: весна-лето 2010, 2013 года, мы можем объяснить, почему численность рассматриваемого вида наблюдалась незначительной. Таким образом, согласно архивам и нашим наблюдениям, нами обнаружено, что в начале и середине XX века в нашей стране, и на территории Челябинской области, наблюдались вспышки массового размножения бабочек-боярышниц в садах и лесах лесостепной и лесной зон. В этот период гусеницы боярышниц нанесли огромный урон садам, полностью оголяя деревья. Массовое размножение длится 2-3 года, то есть в течение этого периода будут низкие урожаи. Позже идёт период снижения численности – 7-8 лет. Наибольший интерес представляет 11-летний ритм солнечной активности, годы максимальной солнечной активности 1957, 1968, 1979, 1989, 2000, 2011 годы.
2.2. Результаты полевых наблюдений
Существует достаточно много методов учета дневных бабочек. Для нашего исследования был взят метод относительного учета. Метод относительного учета бабочек на основе частоты их встреч на маршруте, на единицу площади, на единицу времени.
Весьма многочисленным следует считать вид, за час учета которого было встречено 100 и более экземпляров в час.
Многочисленный вид - от 10 до 99 особей в час.
Обычный вид - от 1 до 9 в час.
Редкий вид - от 0,1 до 0,9 в час.
Очень редкий вид - менее 0,09 особей в час.
Время проведения полевых наблюдений было организовано с 11.00 – 13.00 на двух площадках размером в 100 кв. метров (10м х 10м). Первая площадка садовый участок в коллективном саду Коллективный сад «Железнодорожник» (район старой части города Миасса), второй – скошенная площадка у границы сада «Железнодорожник» (район старой части города Миасса).
Следует отметить, что при таком способе учета умерщвлять и даже, при определенных обстоятельствах, ловить насекомых нет необходимости.
Наблюдение проводилось 3 года в течение 10 дней с 1 июня - 10 июня

Дни
/годы
2011 год
2012 год
2013 год


1
площадка
2
площадка
1
площадка
2
площадка
1
площадка
2
площадка

1.06
Многочислен.
Обычный
Многочислен.
Обычный
Обычный
Редкий

2.06
Многочислен.
Многочислен.
Многочислен.
Обычный
Обычный
Редкий

3.06
Многочислен.
Обычный
Весьма многочислен.
Многочислен.
Обычный
Редкий

4.06
Многочислен.
Обычный
Многочислен.
Обычный
Редкий
Очень редкий

5.06
Весьма многочислен.
Обычный
Многочислен.
Обычный
Редкий
Очень редкий

6.06
Многочислен.
Обычный
Весьма многочислен.
Многочислен.
Обычный
Редкий

7.06
Весьма многочислен.
Многочислен.
Весьма многочислен.
Обычный
Обычный
Редкий

8.06
Весьма многочислен.
Обычный
Многочислен.
Обычный
Редкий
Очень редкий

9.06
Весьма многочислен.
Обычный
Многочислен.
Обычный
Редкий
Очень редкий

10.06
Многочислен.
Обычный
Весьма многочислен.
Обычный
Обычный
Очень редкий



HYPER13 EMBED Excel.Chart.8 \s HYPER14HYPER15
Данные своих наблюдений показали, что наивысшая активность бабочек-боярышниц наблюдалась в 2011, 2012 годах, спад произошел в 2013 году. Если сравнить по площадкам, то максимальное число особей наблюдалось в цветущем саду, на скощенной же территории даже в годы максимальной солнечной активности бабочек было мало. В целом же спад произошел летом в 2013 году.
Таким образом, связь циклического развития с солнечной активностью опосредована через климат: в период роста солнечной активности преобладают засушливые годы, при этом состояние численности бабочек-боярышниц преимущественно низкое и не влияет на сельскохозяйственные культуры и окружающую природу. В период же высокого уровня солнечной активности возрастает частота влажных лет и достаточно высоких температур, теплых зим, отсюда создаются благоприятные условия для размножения бабочек-боярышниц.
2.3. Меры борьбы с вредителем

Данные архивов и свои наблюдения позволили утвердить, что период массового размножения бабочек-боярышниц пришелся на 2011-2012 годы, далее наблюдается период снижения численности. В период массового размножения бабочек-боярышниц, мы для своих родителей и их соседей предложили предпринять ряд профилактических мер:
Это сбор и сжигание зимних гнезд в осенне-зимний период, а также привлечение в сады в зимнее время насекомоядных птиц, которые уничтожают зимние гнезда боярышницы.
Весной перед цветением опрыскивание деревьев инсектицидами: антио, гардона, дурсбан, золон, карбофос, метатион, метафос, нексион, фосфамид, хлорофос и т.п. До распускания почек от гусениц боярышницы можно опрыскать деревья нитрафеном, олеокупритом.
Необходимо регулярно собирать и уничтожать паутинные гнезда боярышницы. После листопада с деревьев удаляют все скрученные листочки, как возможные места зимовки гусениц. Можно стряхивать гусениц на расстеленную под кроной дерева подстилку.
Бабочки боярышницы часто питаются пыльцой цветущих сорняков, поэтому важно не допускать цветения сорных растений в саду. Бабочки нередко располагаются на цветущих растениях на ночевку, откуда их легко собрать поздним вечером или ранним утром.





Заключение
В ходе проведенного нами исследования мы выяснили причину массовости бабочек-боярышниц на территории Миасского городского округа. Она зависит от уровня солнечной активности. Связь циклического развития с солнечной активностью опосредована через климат: в период роста солнечной активности преобладают засушливые годы, при этом состояние численности бабочек-боярышниц преимущественно низкое и не влияет на сельскохозяйственные культуры и окружающую природу. В период же высокого уровня солнечной активности возрастает частота влажных лет и достаточно высоких температур, отсюда создаются благоприятные условия для размножения бабочек-боярышниц.
Данные архивов и свои наблюдения позволили утвердить, что период массового размножения бабочек-боярышниц пришелся на 2011-2012 годы, далее наблюдается период снижения численности. В период массового размножения бабочек-боярышниц, мы для своих родителей и их соседей предложили предпринять ряд профилактических мер:
Это сбор и сжигание зимних гнезд в осенне-зимний период, а также привлечение в сады в зимнее время насекомоядных птиц, которые уничтожают зимние гнезда боярышницы.
Весной перед цветением опрыскивание деревьев инсектицидами: антио, гардона, дурсбан, золон, карбофос, метатион, метафос, нексион, фосфамид, хлорофос и т.п. До распускания почек от гусениц боярышницы можно опрыскать деревья нитрафеном, олеокупритом.
Необходимо регулярно собирать и уничтожать паутинные гнезда боярышницы. После листопада с деревьев удаляют все скрученные листочки, как возможные места зимовки гусениц. Можно стряхивать гусениц на расстеленную под кроной дерева подстилку.
Бабочки боярышницы часто питаются пыльцой цветущих сорняков, поэтому важно не допускать цветения сорных растений в саду. Бабочки нередко располагаются на цветущих растениях на ночевку, откуда их легко собрать поздним вечером или ранним утром.
Выдвинутая нами гипотеза подтвердилась. Задачи исследования решены и поставленная нами цель достигнута.
Литература

Анохин П.К. Функциональная система как универсальный принцип изучения уровней биологической организации // Развитие структурных уровней в биологии. - М.: Наука, 1972. - С. 100-111.
Белецкий Е.Н. Теория цикличности динамики популяций и методы многолетнего прогноза массового размножения вредных насекомых: Дис д.-ра биол. наук / ХГАУ им. В.В. Докучаева. – Харьков 1992 – 290 с.
Дружинин И.П., Сазонов Б.И., Ягодинский В.Н. Космос - Земля. Прогнозы. - М: Мысль, 1974. -288 с.
Жирмунский А.В., Кузьмин В.И. Критические уровни в развитии природных систем. - Л.: Наука 1990-223 с.
Идлис Г.М. Закономерная циклическая повторяемость скачков в развитии науки, коррелирующая с солнечной активностью // История и методология естественных наук. - Вып. 22. Фи зика. – М.: Изд-во МГУ, 1979. – С. 62-67.
Максимов А.А. Многолетние колебания численности животных, их причины и прогноз. – Новосибирск: Наука, 1984. – 252 с.
Черемухин Д.Г. Солнечная цикличность и творческая деятельность человека // Достижения науки и техники. – АПК. – 2001. -№1. – С. 34-36.
Чижевский А.Л. Физические факторы исторического процесса. - Калуга, 1924. - 72 с.
Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь. - М.: Мысль, 1976. - 349 с.
Шахматов В.О. О происхождении двенадцатилетнего животного цикла летоисчисления кочевников // Вестник АН Каз. ССР. - 1955. - № 1.- С. 43-53.
Шугрин С.М., Обут А.М. Солнечна активность и биосфера. – Новосибирск: Наука, 1986. – 128 с.
Ягодинский В.Н. Александр Леонидович Чижевский (1897-1964). М.: Наука, 1987. - 304 с.
Ягодинский В.Н. Историометрия Чижевского //Химия и жизнь. – 1990. -№3. – С. 30-33.













HYPER13PAGE HYPER15


HYPER13PAGE HYPER142HYPER15






[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]







[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]



Root Entry

Приложенные файлы

  • doc fail3
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий