Сотрудники Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН построили математическую модель, чтобы определить границы распространения одного из видов жука-вредителя, поражающего ясень. Также они спрогнозировали дальнейшее расселение насекомых по территории России и Европы. Работа проходила в рамках проекта, который поддерживается грантом Российского научного фонда (РНФ), а ее результаты опубликованы в журнале Ecology and Evolution.

«Целью нашего исследования было разработать модель ареала златки и таким образом определить, в каких регионах с наибольшей вероятностью проходит граница расселения, а также в каких регионах златку следует ожидать в ближайшее время. Мы построили математическую модель и составили прогноз расширения ареала вредителя на ближайшие пять лет. Наша модель хорошо отражает тип расселения, характерный для России», — рассказала один из авторов статьи Марина Орлова-Беньковская, руководитель проекта РНФ, доктор биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН.

Картинка: схема превращения златкой здорового я...

Картинка: схема превращения златкой здорового ясеня в сухостой. Источник: Марина Орлова-Беньковская

Ясень широко распространен на территории России и всего мира. Он считается ценной древесной породой и используется для производства спортивного оборудования, музыкальных инструментов, посуды и мебели. Плоды, кора и листья ясеня применяются в медицине как мочегонное и слабительное средство. Из них также делают препараты для лечения заболеваний дыхательных путей и радикулита. Сок ясеня используют в качестве сахарозаменителя.

Ясеневая изумрудная узкотелая златка (Agrilus planipennis) — это вид жуков-вредителей, которые поражают ясень. Это насекомые насыщенного зеленого цвета, длина их тела составляет 12–15 мм, а ширина — 3 мм. Родиной златки считается Восточная Азия, где деревья уже устойчивы к этим вредителям. Около 15 лет назад ясеневых златок завезли в Северную Америку и европейскую часть России, где насекомое начало активно размножаться и распространяться, убивая огромное количество деревьев. В Европейской России ясеневая златка была впервые обнаружена в 2003 году в Москве, а сейчас она обитает в 11 областях.

Картинка: ясеневая златка анфас. Источник: Мари...

Картинка: ясеневая златка анфас. Источник: Марина Орлова-Беньковская. Фото: М.Г. Волкович

Для того чтобы достоверно определить границы ареалов вредителей и темпы их расселения, применяют математические модели. Авторы статьи разработали модель ареала златки и таким образом определили, где сейчас с наибольшей вероятностью проходит граница расселения. Также ученые определили темп расселения златки по Европе. Модели расселения златки, которые используются в США, неприменимы для европейской части России, потому что экология вредителя в этих регионах сильно различается. В Америке златка распространяется сплошным фронтом по лесам, а в России это насекомое — вредитель искусственных зеленых насаждений в городах и вдоль дорог, который расселяется по придорожным лесополосам.

Основным параметром для построения модели стало попарное расстояние между городами европейской части России и соседних стран. Понятно, что чем ближе пункт А, в котором был обнаружен вредитель, к пункту B, тем больше вероятность проникновения вредителя из пункта A в пункт B. Ученые разработали пошаговый алгоритм вычисления вероятности проникновения вредителя в каждый город к определенному году. Более того, они создали три варианта модели на основе разных распределений вероятности. Оказалось, что лучше всего отражает действительность модель, построенная на основе распределения Коши.

Картинка: прогноз расселения златки до 2022 год...

Картинка: прогноз расселения златки до 2022 года. 1 — вероятность появления вредителя к 2022 году более 85%, 2 — 40-85%, 3 — 15-40%, 4 — менее 15%. Источник: Марина Орлова-Беньковская

Расчеты показали, что к 2022 году златка может заселить все центральные области Европейской России, но, скорее всего, не успеет появиться в соседних странах. Вероятность ее появления в Беларуси, Украине, Эстонии, Латвии или Литве до 2022 года составляет 15–40%. Таким образом, у служб защиты леса этих стран есть пять лет на подготовку мер по борьбе со златкой. Ученые отмечают, что разработанный математический аппарат может использоваться для моделирования расселения любых вредителей городских зеленых насаждений.

«Наша математическая модель показывает, в каких регионах России и сопредельных стран следует ожидать нашествие златки в ближайшее время. Такой прогноз необходим, чтобы своевременно принять меры и свести ущерб от вредителя к минимуму», — заключила Марина Орлова-Беньковская.