Monitoring the development of the oak lace bug (Corythucha arcuata Say) based on the use of atmospheric heat content
In recent years, a negative situation has developed as a result of mass invasions of adventive pests on the lands of the forest fund, among which the oak lace bug Corythucha arcuata Say (Heteroptera: Tingidae) requires special attention. The pest poses a great danger to the survival and productivity of oak forests and forest plantations in the South of Russia. The existing methods of pest monitoring do not always reflect the real constants of the phenology of target objects, which leads to errors in determining the optimal timing of protective measures and a decrease in their effectiveness. Hence, research in the development of precision methods for phytosanitary monitoring of harmful species is an important problem of plant protection, especially biological. The study of the phenology and dynamics of the oak lace bug will allow optimizing protective measures, taking into account the most vulnerable phases of phytophage development and the timing of treatments. The aim of this study was to develop precision methods for monitoring the dynamics of the number and age structure of the oak lace bug population based on the use of the heat content of the atmosphere. The studies were carried out in the central (Krasnodar), northeastern (Tikhoretsk) and western (Krymsk) zones of Krasnodar Krai belonging to the temperate climatic zone, as well as the Black Sea zone (Sochi), located in the subtropical climatic zone. The choice of localities for the research was carried out taking into account the territories of invasive distribution of the oak lace bug and the differences in climatic conditions from moderate continental to subtropical. The calculation of the heat content (enthalpy) of air was carried out using a modified Ramzin nomogram (See Fig. 1). Phenological observations and counting of the number of C. arcuata bugs were carried out on model trees of English oak (Quercus robur L.) (See Fig. 2). The reference date was chosen empirically based on the use of heat content indicators that are different in terms of reference periods and corresponding to these periods (See Table 1). As a result of the studies carried out during 2018-2020, the actual dates of the onset of the phenophases of the oak lace bug and the corresponding enthalpy of air (the heat content) were determined (See Table 2). We calculated the amount of heat required for the emergence of the oak lace bug after winter diapause (140-145 kcal/kg air) and passing through the preimaginal stages of development from egg-laying (158-167 kcal/ kg), hatching of larvae (180-194 kcal/kg) before fledging of adults of a new generation (136-145 kcal/kg). The sum of effective temperatures (SET) was calculated according to the generally accepted method (Chernova, Bylova, 2004; Zamotajlov et al., 2009) (See Table 3). We have shown that the enthalpy of air is the most preferable indicator for assessing thermal characteristics for determining the timing of the appearance of overwintered individuals, the passage of phenophases of insects and the number of their generations in comparison with the sum of effective temperatures (See Table 2 and 3). We found that the number of generations of oak lace bug in the central, western and northeastern zones (temperate climatic zone) of Krasnodar Krai, which is directly dependent on the heat content of the air, was three, and in the Black Sea zone (subtropical climatic zone) there were four generations per seasonal cycle. To improve the reliability of predicting the timing of phenological phases of the oak lace bug, a method for monitoring phenophases of the pest based on calculating the heat content of the air has been developed, which can be used for practical purposes to optimize protective measures associated with the use of insecticides, growth and development regulators of insects, entomopathogens and entomophages in agricultural and forest cenoses. Thus, distribution, development rate, number dynamics and harmfulness of the species to the greatest extent depend on the ecological resource of the inhabited territory, determined by the enthalpy of the air. On the basis of enthalpy, the rate of passage of phenophases and the number of generations of the pest, which determine its invasive development in large areas, are reliably calculated. The paper contains 2 Figures, 3 Table and 39 References. The Authors declare no conflict of interest.
Keywords
Corythucha arcuata,
insects,
pests,
phenology,
generation,
enthalpy,
biological plant protectionAuthors
Besedina Ekaterina N. | Federal Scientific Center of Biological Plant Protection | katrina7283@yandex.ru |
Ismailov Vladimir Ya. | Federal Scientific Center of Biological Plant Protection | vlyaism@yandex.ru |
Всего: 2
References
Froeschner R.C., Miller L.T. Corythucha melissa, a new species of lace bug (Heteroptera: Tingidae) from manzanita in California // Entomological News. 2002. Vol. 113, № 2. PP. 94-96.
Bernardinelli I. Potential host plants of Corythucha arcuata (Het., Tingidae) in Europe: a laboratory study // Journal of Applied Entomology. 2006. Vol. 130, № 9-10. PP. 480-484.
Bemardinelli I., Zandigiacomo P. First record of the oak lace bug Corythuchaarcuata (Say) (Heteroptera, Tingidae) in Europe // Informatore Fitopatologico. 2000. № 12. PP. 47-49.
Bemardinelli I. GIS representation of Corythucha arcuata (Say) distribution in northern Italy // Journal of Forestry Science. 2001. Vol. 47. PP. 54-55.
Mutun S. First report of the oak lace bug, Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) from Bolu, Turkey // Israel Journal of Zoology. 2003. № 49 (4). PP. 323-324.
Mutun S., Ceyhan Z., Sozen C. Invasion by the oak lace bug, Corythucha arcuata (Say) (Heteroptera: Tingidae), in Turkey // Turkish Journal of Zoology. 2009. № 33. PP. 263-268.
Dobreva M., Simov N., Georgiev G., Mirchev P., Georgieva M. First record of Corythucha arcuata (Say) (Heteroptera: Tingidae) on the Balkan Peninsula // Acta Zoologica Bulgarica. 2013. Vol. 3, № 65. PP. 409-412.
Forster B., Giacalone I., Moretti M., Dioli P., Wermelinger B. Die amerikanische Eichennetzwanze Corythucha arcuata (Say) (Heteroptera, Tingidae) hat die Sudschweiz erreicht // Mitteilungen der Schweizerischen Entomologischen Gesellschaft. 2005. № 78. PP. 317-323.
Hrasovec B., Posaric D., Lukic I., Pernek M. First record of oak lace bug (Corythucha arcuata) in Croatia // Sumarski list. 2013. № 137 (9-10). PP. 499-503.
EPPO, 2019. Corythucha arcuata (Crthar). URL: https://gd.eppo.int/taxon/CRTHAR/distribution (дата обращения: 1.07.2020).
Gninenko Yu.I. Identification of invasive bugs in Russian forests. Pushkino : VNIILM, 2018. 32 p.
Гниненко Ю.И., Хегай И.В., Васильева У.А. Клоп дубовая кружевница - новый опасный инвайдер в лесах России // Карантин растений. Наука и практика. 2017. Т 22, № 4. C. 9-12.
Гниненко Ю.И., Чернова У.А., Раков А.Г., Гимранов Р.И., Хегай И.В. Методические рекомендации по защите от дубового клопа-кружевницы (для производственной проверки). Пушкино : ВНИИЛМ, 2019. 28 с.
Neimorovets V.V., Shchurov V.I., Bondarenko A.S., Skvortsov M.M., Konstantinov F.V. First documented outbreak and new data on the distribution of Corythucha arcuata (Say, 1832) (Hemiptera: Tingidae) in Russia // Acta Zoologica Bulgarica. 2017. Suppl. 9. PP. 139-142.
Карпун Н.Н. Проценко В.Е., Борисов Б.А., Ширяева Н.В. Обнаружение дубовой кружевницы Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) в субтропической зоне Черноморского побережья Кавказа и прогноз изменения фитосанитарной ситуации в регионе // Евразиатский энтомологический журнал. 2018. Т. 17, № 2. С. 113-119. doi: 10.15298/euroasentj.17.2.07
Стрюкова Н.М., Омельяненко Т.З., Голуб В.Б. Дубовая кружевница в Республике Крым // Защита и карантин растений. 2019. № 9. С. 43-44.
Мартынов В.В., Никулина Т.В. Дубовая кружевница Corythucha arcuata (Say, 1832) (Hemiptera: Tingidae) - новый инвазивный вредитель в лесах юго-западной части Горного Крыма // Субтропическое и декоративное садоводство. 2020. № 72. С. 124138. doi: 10.31360/2225-3068-2020-72-124-138
Мартынов В.В., Никулина Т.В. Первая находка дубовой кружевницы Corythucha arcuata (Say, 1832) (Hemiptera: Tingidae) в Ставропольском крае // Сборник статей III Международной научно-практической конференции, посвященной памяти Вадима Анатольевича Цинкевича (1971-2018) «Итоги и перспективы развития энтомологии в Восточной Европе», 19-21 ноября 2019 г., г. Минск, Беларусь. Минск : А.Н. Вараксин, 2019. С. 245-247.
Щуров В.И., Замотайлов А.С., Бондаренко А.С., Щурова А.В., Скворцов М.М., Глущенко Л.С. Кружевница дубовая Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) на Северо-Западном Кавказе: фенология, биология, мониторинг территориальной экспансии и вредоносности // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 228. С. 58-87. doi: 10.21266/2079-4304.2019.228.58-87
Иерусалимов Е.Н. Зоогенная дефолиация и лесное сообщество. М. : Товарищество научных изданий КМК, 2004. 263 с.
Halbert S.E. and Meeker J.R. Sycamore Lace Bug, Corythucha ciliata (Say) (Insecta: Hemiptera: Tingidae) // EDIS. 2004. Vol. 4. PP. 1-4.
Щуров В.И., Замотайлов А.С., Щурова А.В. Особенности сезонного цикла и экологии кружевницы дубовой Corythucha arcuata (Say, 1832) (Heteroptera: Tingidae) в природных зонах и высотных поясах Западного Кавказа (Heteroptera: Tingidae) // Материалы международной научной конференции «Биосфера и человек». 2425 октября 2019 г., г. Майкоп, Республика Адыгея. Майкоп : ООО «Электронные издательские технологии», 2019. С. 118-120.
Борисов Б.А., Карпун Н.Н., Бибин А.Р., Грабенко Е.А., Ширяева Н.В., Лянгузов М.Е. Новые данные о трофических связях инвазионного клопа дубовой кружевницы Corythucha arcuata (Heteroptera: Tingidae) в Краснодарском крае и Республике Адыгея по результатам исследований в 2018 году // Субтропическое и декоративное садоводство. 2018. № 67. С. 188-203. doi: 10.31360/2225-3068-2018-67-188-203
Щуров В.И., Бондаренко А.С., Скворцов М.М., Щурова А.В. Чужеродные насекомые - вредители леса, выявленные на северо-западном Кавказе в 2010-2016 гг., и последствия их неконтролируемого расселения // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2017. Вып. 220. С. 212-228. doi: 10.21266/2079-4304.2017.220.212-228
Wu H., Liu H. Movement behavior and host location ability of Corythucha ciliata // Plos One. 2016. Vol. 11, № 3. PP. 1-13. doi: 10.1371/journal.pone.0152205
Дгебуадзе Ю.Ю., Петросян В.Г., Хляп Л.А. Самые опасные инвазионные виды России (ТОП-100). М. : Товарищество научных изданий КМК, 2018. 688 с.
Ju R.T., Wang F., Li B. Effects of temperature on the development and population growth of the sycamore lace bug, Corythucha ciliata // Journal of Insect Science. 2011. Vol. 11, № 1. PP. 1-16. doi: 10.1673/031.011.0116
Ju R.T., Gao L., Zhou X.H., Li B. Tolerance to High Temperature Extremes in an Invasive Lace Bug, Corythucha ciliata (Hemiptera: Tingidae), in Subtropical China // Plos One. 2013. Vol. 8, № 1. PP. 1-8. doi: 10.1371/journal.pone.0054372
Ju R.T., Luo Q.Q., Gao L., Zhou X.H., Yang J., Li B. Identification of HSP70 gene in Corythucha ciliata and its expression profiles under laboratory and field thermal conditions // Cell Stress and Chaperones. 2018. Vol. 23. PP. 195-201.
Ju R.T., Xiao Y.Y., Li B. Rapid cold hardening increases cold and chilling tolerances more than acclimation in the adults of the sycamore lace bug, Corythucha ciliata (Say) (Hemiptera: Tingidae) // Journal of Insect Physiology. 2011. Vol. 57, № 11. PP. 1577-1582. doi: 10.1016/j.jinsphys.2011.08.012
Ju R.T., Wang F., Xiao Y.Y., Li B. Supercooling capacity and cold hardiness of the adults of the sycamore lace bug, Corythucha ciliata (Hemiptera:Tingidae) // Cryo Letters. 2010. № 31 (6). PP. 445-453.
Прогноз и архив погоды для городов России. URL: https://weatherarchive.ru/catalog1 (дата обращения: 1.12.2020).
Чернова Н.М., Былова А.М. Общая экология : учебник. М. : Дрофа, 2004. 416 с.
Замотайлов А.С., Попов И.Б., Белый А.И. Экология насекомых : краткий курс лекций. Краснодар : КубГАУ, 2009. 184 с.
Saulich A.Kh., Musolin D.L. Seasonal development of aquatic and semiaquatic true bugs (Heteroptera). St. Petersburg : Saint-Petersburg University Press, 2007. 225 p.
Александров М.В. Тепло атмосферы и прогнозы развития пойкилотермных аэробов. Ташкент : Фан, 1974. 164 с.
Шарова И.Х. Зоология беспозвоночных : учеб. для студ. высш. учеб. заведений. М. : Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002. 592 с.
Болдырев М.И. Теплосодержание воздуха и продолжительность развития яблонной плодожорки // Вестник сельскохозяйственной науки. 1983. № 7. С. 59-64.
Badowska-Czubik T., Suski Zbigniew W. Influence of variable temperature on the development of the codling moth Laspeyresia pomonella L. // Agr. Meteor. 1981. № 4. РР 112-121.