Прогноз — предсказание изменений численности вредителей и их паразитов и хищников во времени — имеет большое значение для защиты сельскохозяйственной продукции, так как помогает заранее сконцентрировать внимание на определенных видах насекомых и сельскохозяйственных культурах.
Вообще предсказание таких сложных явлений — очень неблагодарное дело, о чем всем известно по прогнозам погоды. Подчеркнем, что именно погода в значительной степени определяет численность насекомых. Дело в том, что во всех таких процессах присутствуют крайне неустойчивые ситуации. Снежная лавина может сорваться от громкого звука и принести страшные разрушения. А может и не сорваться. Учет всех возможных воздействий на процесс провести нереально, но найти наиболее вероятные ситуации всё-таки возможно.
В зависимости от срока предсказания различают многолетние, долгосрочные и краткосрочные прогнозы.
Многолетние прогнозы. Численность отдельных видов насекомых может меняться без объяснимых причин. Это явление С. С. Четвериков (1905) называл «волнами жизни». Неожиданным и никак не связанным с погодой и кормовыми растениями оказывается внезапное массовое появление, а затем через несколько лет снижение численности таких хорошо известных бабочек как дневной павлиний глаз и крапивница. В шестидесятые годы прошлого века представляло большую трудность уберечь сухие продукты, а также энтомологические коллекции от жука-чернотелки Tribolium confusum Duv. Сечас в 2011 году найти этого жука в Москве очень трудно. Для наблюдений волн жизни необходимо проводить стандартные исследования на протяжении десятилетий, по возможности без значительных изменений окружающей среды, что, навряд ли, реально.
Многолетние наблюдения подобного рода за численностью насекомых — вредителей сельскохозяйственных растений можно найти в литературе. Однако их анализировать очень трудно, так как применение химических средств защиты урожая приводит к гибели не только вредителей, но также и природных регуляторов их численности — хищников и паразитов. В итоге в дальнейшем резко возрастает возможность вспышки размножения этих вредителей. Массовое появление саранчи в нашей стране в последние годы тоже связано с антропогенными воздействиями. Упразднение противосаранчевой службы, следящей за массовым выплодом саранчи, привело к громадным расходам на защиту урожая.
Ряд других антропогенных воздействий четко отражается на видовом составе и динамике численности насекомых-фитофагов, например, с появлением новых сортов растений, внедрением новых технологий, общим изменением интенсивности земледелия, орошением, осушением и т. д.
Приведем лишь один пример многолетнего прогноза. Осушение в нечерноземной зоне благоприятно для размножения шведской мухи Oscinella frit L. на зерновых культурах. В связи с этим было предложено озимые культуры сеять позже, а яровые раньше, а также увеличить дозу удобрений. Это привело к загущению посевов, которое неблагоприятно для шведской мухи (правда, остается неясным, насколько и в каком направлении изменился урожай, так как загущение его снижает, а деятельность шведской мухи может приводить к уменьшению загущения и, соответственно, повышению урожая).
Помимо антропогенных воздействий на численность многих насекомых влияют, более или менее, предсказуемые климатические именения: ритмически повторяющиеся или же имеющие характер тренда.
Как многократно отмечалось, начиная еще с середины XIX века, (по Столярову, 2002), массовое появление саранчевых и некоторых других насекомых может быть связано с солнечной активностью. Пик массового размножения этих насекомых четко совпадает во времени с разными, но определенными для каждого вида фазами солнечного цикла, период которого равен примерно 12 годам. Скорее всего, эти ритмические изменения связаны с соответствующей цикликой уровня увлажнения поверхности почвы.
В настоящее время особое внимание привлекают глобальные изменения климата (Ясюкевич и др., 2009). В целом, в России за последние десятилетия средняя температура постепенно возрастает, но с постоянно увеличивающейся скоростью. Правда, картина потепления крайне неоднородна в разных географических регионах и в разные сезоны.
Имеется ряд работ, в которых прогнозируется в связи с потеплением постепенный сдвиг ареалов ряда насекомых в северном направлении (Ясюкевич и др., 2010; Попова и др.. 2009). Однако реальные показатели такого сдвига пока почти отсутствуют. Правда, А. О. Беньковский (2009) сообщает об отчетливом расширении ареала южно-европейского (бассейн реки Дунай) вида листоедов Chrysolina eurina (Frivaldszky) до Хакассии и Кемеровской области, начиная с 2000 года.
В принципе, такое перемещение ареала обычно возможно только при соответствующем изменении фотопериодической реакции. Естественно, что глобальное потепление не может влиять на продолжительность светового дня.
Здесь картина может осложняться антропогенными изменениями местности, особенно вдоль железных дорог. На примере жуков-листоедов было показано, что южные виды могут вдоль магистралей перемещаться далеко на север. Северные же виды, наоборот, оказываются далеко на юге.
Однако есть немногочисленные случаи, когда южные виды в достаточно большом количестве оказываются в более северных районах, где их ранее никто не наблюдал. Так, только в последние годы богомолы появились в Татарстане и даже на севере Липецкой области. Возможно, что такое продвижение на север вызвано глобальным потеплением.
Долгосрочные прогнозы. Не меньшее значение имеют долгосрочные прогнозы, которые создаются на срок до года. Этот прогноз по одному и тому же потенциальному вредителю проводится троекратно в течение года. В средней полосе России предварительный прогноз дается в сентябре, полный — в декабре и, наконец, весной в него вносятся уточнения по результатам зимовки.
Приведем примеры данных, необходимых для долгосрочных прогнозов численности клопа — вредная черепашка, а также для озимой и других подгрызающих совок.
Вредная черепашка (Поляков и др., 1984)
Предварительный прогноз:
1) Определение сроков прилета перезимовавших клопов на посевы, начала и массовой откладки яиц, процент яиц, зараженных наездниками-яйцеедами;
2) Определение средней и максимальной плотности популяции клопов на полях;
3) Сроки начала и массового отрождения личинок;
4) Расчет коэффициента размножения;
5) Сроки начала и массового окрыления нового поколения;
6) Определение возрастного состава нового поколения к началу массовой уборки урожая;
Полный прогноз численности черепашки:
1) Определение осенью и весной средней и максимальной численности клопов на 1 м2, соотношение обследованной и заселенной площади лесополос;
2) Поражение зимовавших клопов весной грибными заболеваниями;
3) Определение средней массы тела зимующих клопов, процент особей с массой тела менее 100 мг, уходящих осенью на зимовку клопов;
Уточняющий прогноз:
1) Количество декад за период зимовки со средней температурой воздуха ниже -7° и высотой снежного покрова менее 10 см;
2) Сроки начала и массового прилета клопов на поля, а также начала массового отрождения личинок;
3) Срок между началом прилета перезимовавших клопов на посевы и массовым выходом личинок из яиц.
В определенной степени аналогична схема прогноза численности подгрызающих совок:
Подгрызающие совки:
Предварительный прогноз:
1) Сроки и интенсивность лета имаго по сборам светоловушек и корытец с патокой. Определяют также количество ночей, когда наблюдался массовый лет этих бабочек. Все эти данные сравниваются с многолетними средними;
2) Определение средней плодовитости по вскрытиям не менее 30 самок;
3) Уровень заселения этими видами разных культур. При этом определяют среднюю и максимальную численность гусениц на 1 м2, а также процент поврежденных растений;
4) Частота и объем применения пестицидов;
5) Частота и объем использования трихограммы, разведенной на биофабрике;
6) Определение уровня зараженности или поедания яиц, гусениц и куколок природными энтомофагами;
7) Особенности агротехники, примененной в текущем году;
Полный прогноз:
Полный прогноз содержит те же данные, но включает в себя также результаты обследования последнего в году поколения бабочек.
К полному прогнозу весной добавляют следующие данные в сравнении с многолетними результатами, а также результатами предыдущего года:
1) Численность и состояние перезимовавших гусениц;
2) Сроки окукливания;
3) Процент зараженных паразитами и больных гусениц;
Такой полный прогноз может быть составлен только для некоторых потенциальных вредителей, которые редко мигрируют или совсем не способны к массовым дальним миграциям.
Так, для черепашки на Северном Кавказе подобный прогноз возможен для районов, удаленных от горных лесов. В предгорных же районах эти клопы улетают на зимовку в леса и прогнозировать их возвращение на поля очень затруднительно.
Для бабочек, таких как хлопковая совка Helicoverpa armigera Hb., карадрина Laphygma exigua Hb., совка-гамма Autographa gamma L. и некоторых других, такой прогноз также практически невозможен, так как они расселяются на большие расстояния и направление их полета зависит от ветра. Возможно, однако, предсказывать перемещения этих насекомых из очагов массового размножения, связывая их с прогнозами погоды, в первую очередь с ожидаемым направлением ветра и его скоростью. В частности, для хлопковой совки в Австралии создана математическая компьютерная модель (HEAPS) (Dillon and oth., 1990), учитывающая именно эти параметры погоды.
Как пример более общего прогноза можно привести модель (SIRATAC) (Ives and oth., 1987), предсказывающую изменения численности ряда вредителей хлопчатника.
Прогноз для мигрирующей саранчи Locusta migratoria L. возможен только при постоянном контроле за численностью популяции этого вида в местах выплода в поймах и дельтах рек. Как известно, массовая миграция ряда саранчовых возникает только при достижении ими высокого уровня численности в очагах размножения. Однако направление миграции имаго зависит от направления и силы ветра.
В приведенном здесь материале речь идет только о некоторых наиболее важных для сельского хозяйства фитофагах. Для управления агроэкосистемой необходим также подобный прогноз динамики численности важнейших естественных врагов, а также не являющихся вредителями фитофагов, которые сохраняют высокую численность паразитов и хищников, когда вредители временно отсутствуют или их численность очень мала. К сожалению, подобные прогнозы мне неизвестны.
По-видимому, большое значение могут иметь и дальние миграции, например, некоторых жужелиц, которые за одну ночь способны вместе с ветром перемещаться на расстояния в сотни километров, причем, образуют в воздухе скопления по 200 — 300 м в диаметре (Feng and oth., 2007). Конечно, далеко не все даже способные летать жужелицы участвуют в дальних групповых перелетах.
Краткосрочные прогнозы составляются на срок не более 1 месяца. Они представляют собой уточнение долгосрочных прогнозов на основе погоды, имеющей место в данный период (Исаичев, 2002). Для составления этих прогнозов используют также наблюдения за сроками сезонного развития различных растений, например распускания их листьев или цветения в данном году. Кроме того, определенную информацию можно получить с помощью непосредственных наблюдений в поле, а также на основе известной для ряда потенциальных вредителей суммы эффективных температур, необходимой для развития данного насекомого. Эту сумму сравнивают с температурами, реально наблюдаемыми в данном регионе и данном году.
Подчеркнем, что прогноз, составленный на основе наблюдений в природе, как описывалось выше, оправдывается не всегда. Причиной этому может быть, например, резкое изменение погоды или массовое появление мигрирующих форм, в том числе и хищников. Всё же можно предположить, что точность этих энтомологических прогнозов выше, чем долгосрочных метеорологических.
Фактически краткосрочный прогноз применительно к конкретным условиям каждого хозяйства, включая численность основных вредителей, был разработан для посевов хлопка (Ives and oth., 1987). Такая компьютерная модель на основе многолетних наблюдений давала конкретные советы отдельно каждому фермеру, причем, последний должен был отдать организаторам, этой программы небольшой процент от своего дохода.
Однако сами же авторы жаловались, что фермеры нередко пренебрегают советами компьютера и, как правило, стремятся увеличить пестицидную нагрузку. Такова сила психологического синдрома «незащищенности урожая».