Прорыв в области лесной экологии — ученые разработали инновационное математическое уравнение для прогнозирования динамики популяций насекомых-вредителей леса. Это достижение позволяет эффективно различать виды с потенциально опасными вспышками размножения от стабильных популяций. Эти знания открывают новые перспективы в раннем выявлении угроз лесным экосистемам. Результаты исследования опубликованы в престижном научном издании Chaos, Solitons and Fractals.
Экосистема леса — это сложный живой механизм, где численность насекомых постоянно колеблется под влиянием различных природных факторов. Особое внимание привлекают «вспышечные» виды — удивительные представители энтомофауны, способные стремительно увеличивать популяцию с нескольких особей до десятков тысяч на одно дерево. Экологи активно исследуют эту загадку природы, применяя передовые методы математического моделирования для понимания механизмов таких резких изменений численности.
Масштабное исследование охватило 15 разнообразных видов насекомых, обитающих в лесах России, Европы и Северной Америки. Среди изученных видов — знаменитые шелкопряды (сибирский и непарный), изящная сосновая пяденица, интригующая шелкопряд-монашенка, а также различные виды листоверток, каждый из которых играет свою роль в лесных экосистемах.
Уникальность исследования заключается в использовании обширной базы данных, включающей как современные наблюдения, так и исторические записи. Некоторые временные ряды охватывают более века наблюдений — настоящее сокровище для научного анализа. Например, популяция лиственничной серой листовертки в Швейцарии изучалась на протяжении 120 лет, с 1858 по 1978 год. Даже короткие периоды наблюдений, как 14-летнее исследование непарного шелкопряда в Подмосковье, внесли важный вклад в общую картину.
Ученые провели тщательный анализ, разделив насекомых на две группы по характеру динамики их популяций. Первая группа демонстрировала завидную стабильность численности, в то время как вторая отличалась драматическими колебаниями популяции, достигающими сотен раз. Для каждой группы были определены специальные коэффициенты, отражающие степень зависимости от внешних факторов.
Главным достижением стала разработка авторегрессионной модели — математического инструмента, способного с впечатляющей точностью до 90% предсказывать изменения численности «вспышечных» видов. Удивительно, но параметры модели оказались схожими для всех изученных видов с нестабильной динамикой популяций, что указывает на универсальность открытых закономерностей.
«Это исследование открывает новую главу в защите лесов. Теперь мы можем заранее выявлять потенциально опасные виды среди множества лесных насекомых и своевременно принимать меры по предотвращению вспышек их численности. Особенно важно, что модель помогает понять, как внешне безобидный вид может превратиться в серьезную угрозу для леса», — поясняет Владислав Суховольский, доктор биологических наук, профессор, ведущий специалист в области лесной экологии.
Источник: scientificrussia.ru
