Оценка адаптационных возможностей двух основных видов денрофильных филлофагов умеренных широт при их экспансии на север в связи с глобальным изменением климата.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-64-46011

НазваниеОценка адаптационных возможностей двух основных видов денрофильных филлофагов умеренных широт при их экспансии на север в связи с глобальным изменением климата.

Руководитель Мартемьянов Вячеслав Викторович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №46 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (ведущие ученые)

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-107 - Экология биосистем

Ключевые слова инвазия, лесные филлофаги, глобальное изменение климата, усыхание леса, молекулярные маркеры, адаптация, фитохимия, непарный шелкопряд, сибирский шелкопряд

Код ГРНТИ34.35.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В связи с нарастающим потеплением климата, смещение вспышек массового размножения насекомых в северном направлении становится все более актуальной проблемой. Данное продвижение осуществляется существенно быстрее по сравнению с продвижением растительного пояса в том же направлении. Возникающая ресинхронизация, особенно в случае с экономически значимыми вредителями, может привести к необратимым последствиям для лесных экосистем. Эта проблема особенно остро стоит в регионах, где идет аридизация климата. Однако, на сегодняшний день, работы по изучению экспансии массовых видов филлофагов на север и, особенно по изучению адаптационных механизмов этих видов, ведутся спорадически. Более того, если рассмотреть территорию России, занимающую первое место в мире по площади бореальных лесов, то работы в этом направлении практически полностью отсутствуют. Наибольшую значимость среди вредителей лесных насаждений в настоящее время для России имеют представители чешуекрылых: непарный шелкопряд (Lymantria dispar L.) и сибирский шелкопряд (Dendrolimus sibiricus Tschetverikov). Первый – полифаг, способный повреждать до 500 видов древесных растений. Второй – олигофаг, повреждающий исключительно хвойные породы и нанося колоссальные убытки лесному хозяйству. Расходы на борьбу с непарным и сибирским шелкопрядами сопоставимы, или даже превосходят затраты на борьбу с остальными видами дендрофильных филлофагов. Кроме того, ввиду снижения затенения при дефолиации и увеличения сухостоя, увеличивается вероятность пожаров. Примером являются нашумевшие на весь мир пожары текущего 2019 года в таежной зоне Сибири на колоссальной площади. Следовательно, проблема дефолиации лесов вредителями носит не только экономический характер, но и имеет прямое отношение к опасности для здоровья человека. Сам факт смещения очагов размножения в северном направлении уже доказан и не вызывает сомнения, однако потенциал дальнейшего смешения границ ареалов вредителей и возможные сценарии развития событий при их продвижении остаются слабо изученными. В заявляемом проекте будут изучены скорость, с которой протекает освоение северных территорий и адаптационные возможности изучаемых видов насекомых, к новым условиям, формирующимся в результате данного смещения. Для непарного и сибирского шелкопрядов продвижение на север должно происходить по разным сценариям. Для непарного шелкопряда, который на сегодняшний день в условиях Сибири подобрался к границам светлохвойной тайги, критическим препятствием является смена предпочитаемого кормового растения с лиственных на хвойные. Для сибирского шелкопряда при продвижении на север такой проблемы не возникнет (он уже питается хвойными), однако качественный состав вторичных метаболитов, потребляемых в настоящее время кормовых растений (лиственница, пихта, сосна сибирская), может в значительной степени зависеть от широтного географического градиента и определять репродуктивный успех популяции вредителя. Кроме того, теплообеспеченность и ее динамика, также будут существенно определять успешное развитие обоих видов. В задачи данного проекта входят: 1) уточнение фактической скорости расширения ареалов L. dispar и D. sibiricus в северном направлении; 2) изучение основных химических детерминант токсичности листьев текущих и потенциальных кормовых растений (береза повислая Betula pendula, лиственница сибирская Larix sibirica, пихта сибирская Abies sibirica); 3) изучение адаптивных способностей L. dispar и сохранение его вспышечного потенциала при питании хвойными породами; 4) изучение теплообеспеченности в микроклиматических условиях обитания изучаемых видов в широтном географическом градиенте и сопоставление этих значений с предельными значениями суммы эффективных температур для вида; 5) используя современные генетические подходы (генотипирование ядерной ДНК c использованием NGS) изучить генетическую структуру продвигающихся популяций и сопоставить ее с популяциями из центральных участков ареала; 6) изучение механизмов фенологической адаптации D. sibiricus к климатическим условиям (различный вольтинизм у одной и той же популяции) с применением молекулярных подходов; 7) изучение вклада энтомопатогенных инфекций в регуляцию численности северных популяциях сибирского и непарного шелкопрядов. Таким образом, результаты проекта позволят дать всестороннюю оценку вероятности дальнейшей экспансии основных видов дендрофильных филлофагов в северном направлении, своевременно оценить опасность адаптации насекомых к новым условиям. Кроме того, результаты проекта позволят оценить состоятельность климатических моделей, разработанных к настоящему времени, предсказывающих существенное изменение границ ареала непарного шелкопряда, при потеплении климата. Научная новизна работ заключается в том, что на сегодняшний день либо отсутствуют данные о потенциале развивающейся экспансии на север основных дендрофильных вредителей, либо имеются в очень аппроксимированном виде. Вскрытые механизмы, функционирующие при развитии экспансии, послужат дальнейшим фундаментом для проведения работ по сохранению сибирских лесов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. В. И. Пономарев, Г. И. Клобуков, В. В. Напалкова, Е. М. Андреева, И. А. Кшнясев ВЛИЯНИЕ ФАЗЫ ДИНАМИКИ ПЛОТНОСТИ И ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА ПРОЯВЛЕНИЕ ЭФФЕКТА ГРУППЫ У НЕПАРНОГО ШЕЛКОПРЯДА LYMANTRIA DISPAR (L.) Экология, № 6, 450–459 (год публикации - 2021)
10.31857/S036705972106010X

2. Ананько Г.Г., Колосов А.В., Мартемьянов В.В. Rock Microhabitats Provide Suitable Thermal Conditions for Overwintering Insects: A Case Study of the Spongy Moth (Lymantria dispar L.) Population in the Altai Mountains Insects, 13(8), 712 (год публикации - 2022)
10.3390/insects13080712

3. Stewart D, Djoumad A.,Holden D, Kimoto T., Capron A., Dubatolov V.V., Akhanaev Yu. B., Yakimova M.E., Martemyanov V.V., Cusson M. A TaqMan Assay for the Detection and Monitoring of Potentially Invasive Lasiocampids, With Particular Attention to the Siberian Silk Moth, Dendrolimus sibiricus (Lepidoptera: Lasiocampidae) Journal of Insect Science, (2023) 23(1): 5; 1-12 (год публикации - 2023)
10.1093/jisesa/ieac062

4. Picq S., Wu Yu., Martemyanov V., Pouliot E., Pfister S., Hamelin R., Cusson M. Range-wide population genomics of the spongy moth, Lymantria dispar (Erebidae): implications for biosurveillance, subspecies classification and phylogeography of a destructive moth Evolutionary aplications, 2023; 00:1-19 (год публикации - 2023)
10.1111/eva.13522

5. Суховольский В., Тарасова О., Павлушин С., Осокина Е., Аханаев Ю., Ковалев А., Мартемьянов В. Economics of a Feeding Budget: A Case of Diversity of Host Plants for Lymantria dispar L. (Lepidoptera) Feeding on Leaves and Needles Diversity (MDPI), Diversity 2023, 15, 102 (год публикации - 2023)
10.3390/d15010102

6. Пономарев В.И., Клобуков Г.И., Напалкова В.В., Аханаев Ю.Б., Павлушин С.В., Якимова М.Е., Субботина А.О., Пик С., Кюссон М., Мартемьянов В.В. Phenological Features of the Spongy Moth, Lymantria dispar (L.) (Lepidoptera: Erebidae), in the Northernmost Portions of Its Eurasian Range Insects (MDPI), 2023, 14, 276. (год публикации - 2023)
10.3390/insects14030276

7. В.И. ПОНОМАРЕВ, Г.И. КЛОБУКОВ, В.В. НАПАЛКОВА, М.В. ТЮРИН, В.В. МАРТЕМЬЯНОВ Особенности развития западносибирской популяции непарного шелкопряда Lymantria dispar (L.) (Lepidoptera: Erebidae) в широтном градиенте в зависимости от теплообеспеченности региона Сибирский экологический журнал (год публикации - 2023)

Публикации