Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме
advertisement
Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме О.А. Вшивкова, О.В. Круглик, И.И. Моргулис, В.Н. Новиков, Р.Г. Хлебопрос Международный научный центр исследований экстремальных состояний организма при Президиуме Красноярского научного центра СО РАН, Сибирский федеральный университет, Красноярск Присутствие в экосистеме какого-либо нежелательного вида обусловлено целым рядом биотических и абиотических факторов. Возможное решение проблемы – поиск одного или нескольких факторов, изменение которых приведет к элиминации нежелательного вида, не затрагивая при этом экосистему в целом. Очень важна в социальном отношении целенаправленная элиминация иксодового клеща – основного переносчика возбудителей многих тяжелых заболеваний [1-3]. Фото самки иксодового клеща представлено на рис.1. 1/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме Рис. Самка иксодового клеща Снижать различными профилактических периодические но заболеваний, лихорадки, инсектицидов) используемые лишены чтобы клещей селективности. опасность, клещевые способами. клещевого среди не и осмотры). дератизация было, которых представляемую риккетсиозы, приходится энцефалита (ношение Эффективна Самый санитарно-эпидемиологического Бороться есть (уничтожение простой специальной и нарушать Ку-лихорадка). сболее не клещевым иксодовыми защищает ипопуляционной опасные тщательная мелких почвенную одежды, энцефалитом от (болезнь Дезинсекция эффективный грызунов) других применение подстилку. уборка надзора, для переносимых Лайма, можно или человека, территории, (применение – их дорогостоящи геморрагические это репеллентов, путем сочетание, принятие клещами можно иммунизации, но иихтого, Все человека. экосистемы взаимодействия проблемы приведенные Мы знание предлагаем сстеблям другими закономерностей способы использовать популяциями. не дают их для Это стопроцентной решения принципиально проблемы динамики гарантии элиминации и от подход особенностей киони решению клещей из Известно, экосистемы. что Пусть самка вероятность клеща откладывает события около равна 2000 яиц ηнедостаточно, вдолжны подстилку ≤ ηперехода в с[4]. вероятностью ηтакже ≤ 1). Яйца превращаются (n) 0личинки ≤прививка η1. 1местности, ≤ животных, 1). Для перехода вплотность основном, вмер следующую мелких грызунов. фазу (нимфы) Вероятность личинки этого напитаться ηвысоту кровью 1полуметра, грызунов n), где – на единице площади грызунов вполовозрелой вэтого экосистеме, (0 которую рассчитывают как количество нескольких уходят 1). вηnгде Образовавшиеся подстилку, сантиметров, ηорганами где после нимфы прикрепляются зимовки поднимаются переходят кдовольно телу по животных, стеблям вклещами следующую растений напитываются стадию, на имаго, их порядка сдля и 2 (0 ≤иксодового (вероятностью ≤ 1), i,некоторой впо зависимости от экологических условий равно 5. На особенно болезни откладывания поднимаются «нападают» кровью, цикла последнем самка Лайма опасны на i-м яиц отпадает и любых др. этапе ввыше клеща крови случае, Взрослой крупных нимфы и, представлена мелких растений попав если превращаются млекопитающих, вэкосистеме млекопитающих вэкосистеме подстилку, сравнительно на рис. самке присутствуют откладывает в≤ 2. имаго, вηуже высоко том клеща числе а(0 часть –надпочвенную для до яйца. возбудители ииной на пропитания из человека. Схема них иинфицирования –поскольку в4 жизненного самок, энцефалита, –или Напитавшись которые имаго i3 2/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме Рис. 2.изЖизненный циклдоминирующую иксодового клеща. Одинчто том, развития грызунов взаимодействие способов клеща [3, 5]. (рис. 3) элиминации теплокровных иксодового ироль клеща клеща в его имеет изпитании экосистем узкоеиграет звено: может кровь набыть ранних мелких основан фазах лесных на 3/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме лесных Рис. 3. Влияние грызунов мелких является пищей дляклещей личинок на жизненный иксодового циклкоторую иксодового клеща. клеща:ее кровь Присутствие размножения количество размножения: особей любой К. Пусть клеща популяции х млекопитающих – на плотность единице в экосистеме площади характеризуется в иэкосистеме, в нимф экосистеме. Тогда коэффициентом коэффициент рассчитывают как , гдеx→0 j – номер генерации клеща. факторов При скорость K→æ роста) в экосистеме: рис. клещей, 4, где зависящий æ – мальтузианский от влияния различных параметр размножения биотических и (удельная абиотических , рис.4 где n(1)– плотность грызунов впараметр экосистеме, y νкоторой экосистемы (хх. ν=1,2,…). – итоге биотические иесли абиотические компоненты (кривая На численности популяций, параметр К''); представлена меньше мальтузианский 1, то К' популяция зависимость характеризует в конечном коэффициента которых зависимость не меньше элиминируется размножения К(х) 1; для реально мальтузианский популяции из экосистемы существующих К от ее –Кривая плотность популяции, при ее численность сохраняется. 0 4/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме по Рис. 4. Коэффициент К – коэффициент размножения. популяции. По оси(1)абсцисс х – плотность популяции, Приоси заданных уν в экосистеме выражение принимает вид æ=φ(n). Пусть γординат – долязначениях самок вразмножения популяции клеща. Тогда где – объем кладки, того, что самка отложит в подстилку, η(2) ,–ηNвероятность 1качестве соответственно. переходов яйцо-личинка, личинка-нимфа, нимфа-имаго, 2 В удобного приближения можно яйца записать систему уравнений: 3 , η 4 – вероятности (3) Решениями системы уравнений (3) являются кривые, представленные на рис. 5. Рис. плотность на факторов мышевидных i-ю5. стадию Вероятности влияния мышевидных грызунов, метаморфоза. окружающей перехода при грызунов котором ηi(0) между среды; в–экосистеме; вклад æ=1. стадиями nпор в динамику – пороговое метаморфоза по осичисленности ординат значение клеща. – коэффициент клеща плотности По оси всех абсцисс других перехода – 5/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме В силу (2) nзависимость грызунов можно выразить мальтузианского кривыми, представленными параметра æ от на плотности рис.6. мышевидных Рис. плотности грызунов; численности области переменным по мышевидных грызунов, оси величины bс' æ, грызунов –регулирования –полному проходящим области мальтузианского в исчезновению экосистеме. с случай, æ, через большим параметр. 1.на По параметра 1местности при оси а абсцисс любой –в области популяции численности плотность с достаточно æсnпор., клещей ниже грызунов, 1 при любой с– Из кривой экосистемах элиминации кривая результату перевести сa, 6 иллюстрирует следует, то плотность –экосистемы клеща использовать отсутствует; практически что путем мышей если случай, если предлагаемый мальтузианский в экосистеме решение когда наш можно численности метод подход в область параметр получить нет приведет популяции необходимости, левее мышей популяции виде nОбозначения кпор клеща: осуществить положительному клеща т.к. b, представлен клещ невозможно; способ – и рис. клещ из элиминирован. ..–кривой Если тогда æ(n)<1 элиминировать На значением что и6.наЗависимость 7срис.6, представлен мальтузианского область изординат экосистемы пример описывает параметра предлагаемым распределения популяции когда способом. популяцию клещей. участков клещей можно различным а,то bпопуляции ивæ сэтих –отте же, 6/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме клещей. Рис. 7. Местности срис. 6) различными значениями параметра размножения Приведенная показывают, клещ плотность значения, область, исчезает т.е. популяции мальтузианский что модель, (см. из существует экосистемы. грызунов описываемая левее пороговая параметр Математически следует точки уравнениями nпор размножения плотность удерживать – мальтузианского это таким 1-3, мышевидных выглядит на образом и клеща предварительные уровне следующим меньше экосистема ниже грызунов, 1. порогового образом: эксперименты ниже попадает которой Способы экосистеме экологическими хищных животных), «уничтожения» могут (например, быть которые различными клещей улучшение мелких путем – грызунов физическими, условий снижения для численности хищников химическими, (хищных мышевидных биологическими, птиц ипоиск грызунов других Другим использование чьи существенное насекомых. а муравья нападение особенности способом игде «жертвы». На на влияние. насекомых их представителей питания элиминации потенциальных Благодаря имногочисленных хищническая иксодовых других врагов, этому видов активность уничтожается клещей например, видов определяется из муравьи экосистем оказывают увеличение большое «охотятся» вероятностью может на количество численности всю стать целенаправленно, экосистему встречи вредных муравьев, ив в «Жертвой» развития (яйцо, муравья-фуражира личинка, нимфа) может (рис. 8). стать ипоедают). иксодовый клещ на начальных стадиях 7/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме Рис. 8. муравья-фуражира Влияние муравьев могут стать жизненный яйца, личинки цикл нимфы иксодового клеща: жертвой клеща. Математическую строили взаимодействия в виде разностных популяций модель взаимодействия уравнений, иксодовых клещей основываясь популяций иi,для мелких на иксодовых имеющейся млекопитающих и1муравьев Пусть вероятность отложить N яиц в подстилку самки клещаклещей η , η2 -вероятность превращения яйца вклеща личинку; η иксодового вероятность «личинка–нимфа», ηсъеденных (– условий местности, перехода равно 4на «нимфа–имаго», или 5 (0<η где в зависимости отравна экологических 1). Тогда α перехода ,< α i3 –n)–вероятность соответственно, доли яиц, личинок, нимф, муравьями (модели α 1 2 3 < 1). 1 Наличие параметром. и отсутствие иксодового в экосистеме определяется мальтузианским 2 3 (4) mγ––плотность где популяции муравьев. Если доля самок в популяции клеща, то при заданных значениях уν и n: (5) , которой (6) где æ'' æ' (рис. 6). –выглядит æ' мальтузианский –æмальтузианский параметр параметр размножения размножения клеща условиях в отсутствие влияния влияния муравьев; муравьев, æ''< элиминируется Таким значение это в кривой образом, мальтузианского (см. мальтузианский следующим рис. 6) из увеличивая экосистемы. ниже образом: параметр прямой параметра численность æ=1 вся меньше размножения кривая –муравьев и, следовательно, 1,клеща опускается расширяется в виксодовых экосистеме, ниже, популяция вплоть клещей. таким можно до образом, клещей нахождения Математически снижать область, всей 8/9 Контроль численности популяции иксодового клеща в экосистеме Рис. 9. параметра грызунов: По параметр осиобильно Влияние абсцисс размножения æ' популяции – взаселенных –численности отсутствие плотность клещей клеща. влияния популяции популяции различных муравьев, грызунов, муравьев значениях по на æ''' оси значение – плотности вординат условиях мальтузианского – мышевидных мальтузианский влияния муравьев. Предварительное зонах выделенных стандартной участках методике. обследование был Затем проведен муравьями на участков тех подсчет же иксодовые участках в лесных числа клещи был иксодовых зонах проведен отсутствуют г. Красноярска клещей, подсчет (см. собранных муравейников. табл.). показали, На почтог.в Красноярска Таблица. Количество клещей ипри муравейников наæ'', выделенных участках в лесных зонах Как отсутствуют. уравнениями клещей можно в of реальных видеть Таким 4–6, адекватно из экосистемах. образом, таблицы, отражает есть клещи основания взаимоотношения только полагать, на тех что участках, между модель, популяциями где описываемая муравейники муравьев и Соответственно, популяции компонентов грызунов элиминирован. и/или муравьев, экосистемы), муравьев, исходя плотности из при можно условий которых популяции подбирать каждой иксодовый грызунов, конкретной такие клещ значения биотических будет экосистемы численностей экосистемы ив абиотических (плотности популяций Таким обитателем лишь подвергается. периодически образом, которых поскольку модулируются, он оказывается, клещ не является то аесть деформации численности существенным экосистема популяций звеном грызунов практически экосистемах, и/или не муравьев Список литературы: 1. состояние проблемы Микст-инфекции, //Успехи современной передающиеся биологии. иксодовыми 2003. Том 123, №5. клещами: С. 475-486. современное 2006. 2. №10. С. 33-40. Э.И. Происхождение возбудителей природноочаговых болезней //Природа. 3. Коренберг Таежный клещ Ixodes persulcatus Sculze. – Л.: Наука, 1985. –из 416 с. 4. Modeling Khlebopros Complex R., Okhonin Systems. V., Fet Singapore, A. Catastrophes World Scientific in Nature Publishing, and Society: 2006 Mathematical - 400 pp. 5. энцефалиту? //Наука Мошкин из первых М.П., Итоги Бахвалова рук. 2007. 27-летнего В.Н., №3. мониторинга Новиков С. 32-43 Е.А. природного Кому нужен эпидемиологического прогноз по клещевому очага 9/9
