О.А. Вшівкова, О.В. Круглик, І.І. Моргуліс, В.Н. Новиков, Р.Г. Хлебопрос
Міжнародний науковий центр досліджень екстремальних станів організму при Президії Красноярського наукового центру СВ РАН, Сибірський федеральний університет, Красноярськ
Мал. 1. Самка іксодових кліщів
Знижувати небезпека, подану іксодових кліщів для людини, можна різними способами. Найпростіший і досить ефективний - це прийняття профілактичних заходів (носіння спеціального одягу, застосування репелентів, періодичні огляди). Боротися з кліщовим енцефалітом можна шляхом імунізації, але щеплення кліщового енцефаліту не захищає від інших переносяться кліщами захворювань, серед яких є і більш небезпечні (хвороба Лайма, геморагічні лихоманки, кліщів рикетсіози, Ку-лихоманка). Дезінсекція (застосування інсектицидів) і дератизація (знищення дрібних гризунів) або їх поєднання, які використовуються органами санітарно-епідеміологічного нагляду, дорогі і позбавлені селективності. Ефективна також ретельне прибирання території, але для того, щоб кліщів не було, доводиться порушувати грунтову підстилку.
Всі наведені вище способи не дають стовідсоткової гарантії від інфікування людини. Ми пропонуємо використовувати для вирішення проблеми елімінації кліщів з екосистеми знання закономірностей їх популяційної динаміки і особливостей їх взаємодії з іншими популяціями. Це принципово інший підхід до вирішення проблеми [4].
На останньому i-му етапі німфи перетворюються на імаго, а частина з них - в самок, які особливо небезпечні в разі, якщо в екосистемі присутні збудники енцефаліту, хвороби Лайма та ін. Дорослій статевозрілої самки кліща для прожитку і відкладання яєць крові дрібних ссавців вже недостатньо, і оскільки імаго піднімаються по стеблах рослин порівняно високо - до півметра, - вони «нападають» на будь-яких великих ссавців, в тому числі і на людину. Наситившись кров'ю, самка відпадає і, потрапивши в підстилку, відкладає яйця. Схема життєвого циклу іксодових кліщів представлена на рис. 2.
Мал. 2. Життєвий цикл іксодових кліщів.
Один із способів елімінації іксодових кліщів з екосистем може бути заснований на тому, що взаємодія теплокровних і кліща має вузьке ланка: на ранніх фазах розвитку кліща (рис. 3) домінуючу роль в його харчуванні грає кров дрібних лісових гризунів [3, 5].
Мал. 3. Вплив дрібних ссавців на життєвий цикл іксодових кліщів: кров лісових гризунів є їжею для личинок і німф іксодових кліщів.
Присутність будь-якій популяції в екосистемі характеризується коефіцієнтом її розмноження К. Нехай х - щільність кліщів в екосистемі, яку розраховують як кількість особин кліща на одиниці площі в екосистемі. Тоді коефіцієнт розмноження:
, де j - номер генерації кліща.
При x → 0 K → æ рис. 4, де æ - мальтузіанський параметр розмноження (питома швидкість росту) кліщів, що залежить від впливу різних біотичних і абіотичних факторів в екосистемі:
де n - щільність гризунів в екосистемі, yν - біотичні і абіотичні компоненти екосистеми (ν = 1,2, ...).
На рис.4 представлена залежність коефіцієнта розмноження популяції До від її чисельності х. Крива К 'характеризує залежність К (х) для реально існуючих популяцій, мальтузіанський параметр яких не менше 1; якщо мальтузіанський параметр менше 1, то популяція в кінцевому підсумку виводиться з екосистеми (крива К ''); х0 - щільність популяції, при якій її чисельність зберігається.
Мал. 4. Коефіцієнт розмноження популяції. По осі абсцис х - щільність популяції, по осі ординат К - коефіцієнт розмноження.
При заданих значеннях уν в екосистемі вираз (1) набуває вигляду
Нехай γ - частка самок в популяції кліща. тоді
де N - обсяг кладки,
η1 - ймовірність того, що самка відкладе яйця в підстилку,
η2. η3. η4 - ймовірності переходів яйце-личинка, личинка-німфа, німфа-імаго, відповідно.
В якості зручного наближення можна записати систему рівнянь:
Рішеннями системи рівнянь (3) є криві, представлені на рис. 5.
Мал. 5. Вірогідність переходу між стадіями метаморфоза кліща. По осі абсцис - щільність мишоподібних гризунів в екосистемі; по осі ординат - коефіцієнт переходу на i-ю стадію метаморфоза. ηi (0) - внесок в динаміку чисельності кліща всіх інших факторів впливу навколишнього середовища; nпор - порогове значення щільності мишоподібних гризунів, при якому æ = 1.
В силу (2) залежність мальтузіанського параметра æ від щільності мишоподібних гризунів n можна виразити кривими, представленими на рис.6.
Мал. 6. Залежність величини мальтузіанського параметра популяції кліщів æ від щільності мишоподібних гризунів в екосистемі. По осі абсцис - щільність популяції гризунів; по осі ординат - мальтузіанський параметр. а - області з æ нижче 1 при будь-якої чисельності гризунів, b - області з æ, великим 1 при будь-якої чисельності гризунів, з - області зі змінним æ, що проходить через 1.
З рис. 6 випливає, що якщо мальтузіанський параметр популяції кліща представлений кривої a, то використовувати пропонований метод немає необхідності, тому що кліщ в цих екосистемах відсутня; якщо рішення можна отримати у вигляді кривої b, то спосіб елімінації кліща шляхом регулювання чисельності мишей здійснити неможливо; крива з ілюструє випадок, коли наш підхід призведе до позитивного результату - практично повного зникнення популяції кліща: досить перевести щільність мишей в екосистемі в область лівіше nпор. Якщо nпор. тоді æ (n)<1 – и клещ из экосистемы элиминирован.
На рис. 7 наведено приклад розподілу на місцевості ділянок з різним значенням мальтузіанського параметра популяції кліщів. Позначення а, b і с - ті ж, що і на рис.6, область з 'описує випадок, коли популяцію кліщів можна елімінувати з екосистеми пропонованим способом.
Мал. 7. Місцевості з різними значеннями мальтузіанського параметра розмноження кліщів.
Наведена модель, що описується рівняннями 1-3, і попередні експерименти показують, що існує гранична щільність мишоподібних гризунів, нижче якої кліщ зникає з екосистеми. Математично це виглядає наступним чином: щільність популяції гризунів слід утримувати на рівні нижче порогового значення, тобто (Див. Рис. 6) лівіше точки nпор - і таким чином екосистема потрапляє в область, де мальтузіанський параметр розмноження кліща менше 1.
Способи «знищення» кліщів шляхом зниження чисельності мишоподібних гризунів в екосистемі можуть бути різними - фізичними, хімічними, біологічними, екологічними (наприклад, поліпшення умов для хижаків (хижих птахів і інших хижих тварин), які дрібних гризунів поїдають).
Іншим способом елімінації іксодових кліщів з екосистем може стати пошук і використання їх потенційних ворогів, наприклад, збільшення чисельності мурах, чиї особливості харчування і хижацька активність надають на всю екосистему істотний вплив. Завдяки цьому знищується велика кількість шкідливих комах. На комах численних видів мурахи «полюють» цілеспрямовано, а напад на представників інших видів визначається ймовірністю зустрічі мурашки і «жертви».
«Жертвою» мурашки-фуражира може стати і іксодовий кліщ на початкових стадіях розвитку (яйце, личинка, німфа) (рис. 8).
Мал. 8. Вплив мурах на життєвий цикл іксодових кліщів: жертвою мурашки-фуражира можуть стати яйця, личинки і німфи іксодових кліщів.
Математичну модель взаємодії популяцій іксодових кліщів і мурах будували у вигляді різницевих рівнянь, виходячи з наявною моделі взаємодії популяцій іксодових кліщів і дрібних ссавців
Нехай ймовірність відкласти N яєць в підстилку для самки кліща дорівнює η1. η2 -? ймовірність перетворення яйця в личинку; η3 - ймовірність переходу «личинка-німфа», ηi (n) -ймовірність переходу «німфа-імаго», де i, в залежності від екологічних умов місцевості, дорівнює 4 або 5 (0<ηi <1). Тогда α1. α2. α3 – соответственно, доли яиц, личинок, нимф, съеденных муравьями ( α1. α2. α3 <1).
Наявність і відсутність іксодових кліщів в екосистемі визначається мальтузіанського параметром.
де m - щільність популяції мурах.
Якщо γ - частка самок в популяції кліща, то при заданих значеннях уν і n:
де æ '- мальтузіанський параметр розмноження кліща за відсутності впливу мурах, æ' '- мальтузіанський параметр розмноження кліща в умовах впливу мурах; æ ''<æ' (рис. 6).
Таким чином, збільшуючи чисельність мурах в екосистемі, можна знижувати значення мальтузіанського параметра розмноження іксодових кліщів. Математично це виглядає наступним чином: вся крива опускається нижче, таким чином, область, в якій мальтузіанський параметр менше 1, розширюється аж до знаходження всієї кривої æ (див. Рис. 6) нижче прямої æ = 1 - і, отже, популяція кліщів елімінується з екосистеми.
Мал. 9. Вплив чисельності популяції мурах на значення мальтузіанського параметра популяції кліщів при різних значеннях щільності мишоподібних гризунів: æ '- за відсутності впливу мурах, æ' ', æ' '' - в умовах впливу мурах. По осі абсцис - щільність популяції гризунів, по осі ординат - мальтузіанський параметр розмноження кліща.
Попереднє обстеження ділянок в лісових зонах м Красноярська показали, що в зонах рясно заселених мурахами іксодові кліщі відсутні (див. Табл.). На виділених ділянках було проведено підрахунок числа іксодових кліщів, зібраних за стандартною методикою. Потім на тих же ділянках було проведено підрахунок мурашників.
Таблиця. Кількість кліщів і мурашників на виділених ділянках в лісових зонах м Красноярська
Як можна бачити з таблиці, кліщі є тільки на тих ділянках, де мурашники відсутні. Таким чином, є підстави вважати, що модель, що описується рівняннями 4-6, адекватно відображає взаємини між популяціями мурах і кліщів в реальних екосистемах.
Відповідно, виходячи з умов кожної конкретної екосистеми (щільності популяції мурах, щільності популяції гризунів, біотичних і абіотичних компонентів екосистеми), можна підбирати такі значення численностей популяцій гризунів і / або мурах, при яких іксодовий кліщ буде з екосистеми елімінувати.
Таким чином, оскільки кліщ не є суттєвою ланкою в екосистемах, мешканцем яких він виявляється, а чисельності популяцій гризунів і / або мурах лише періодично модулюються, то деформації екосистема практично не піддається.
3. Тайговий кліщ Ixodes persulcatus Sculze. - Л. Наука, 1985. - 416 с.
можна проводити вакцинацію щороку ответте ласка я працюю в польових умовах
Відповісти | Відповісти цитуючи | Цитувати