Влияние сезонных климатических факторов на индексы обилия и доминирования блохи длиннохвостого суслика citellophilustesquorumaltaicus (Ioff, 1936) в долине реки Каргы (юго-западная Тува)

Хомушку Елена Чанзан-Ооловна; Чульдум Анатолий Федорович; Галацевич Нина Феликсовна

УДК 616.981.45(519.25)

ВЛИЯНИЕ СЕЗОННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ИНДЕКСЫ ОБИЛИЯ И ДОМИНИРОВАНИЯ БЛОХИ ДЛИННОХВОСТОГО СУСЛИКА С1ТЕ1ХОРШШБ ТЕБОиОЯиЫЛЬТЛ1СиБ (ЮБЕ, 1936) В ДОЛИНЕ РЕКИ КАРГЫ (ЮГО-ЗАПАДНАЯ ТУВА)

1 Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, г. Кызыл 2 Тувинский государственный университет, г. Кызыл 3 Тувинская противочумная станция» Роспотребнадзора, г. Кызыл

Статья поступила в редакцию 25.05.2016

Изучено влияние климатических факторов (средних значений по сезонам температуры воздуха и количества осадков) на индекс обилия и доминирования блохи Gte¡¡opЫ¡ш tesquorum a¡taicus (¡ой7, 1936) на длиннохвостом суслике в долине р. Каргы с 1967-2013 гг. Построены множественные регрессионные модели зависимостей индексов обилия и доминирования этого вида от климатических факторов.

Ключевые слова: СШ1орЫ1ш tesquorum, климат, регрессия, моделирование

В 1964 г. в Туве был открыт природный очаг чумы [1], активность которого сохраняется. Основным носителем чумы является длиннохвостый суслик, а основным переносчиком и хранителем - блоха СШЬрИЯш tesquorum аЫкш (1ой, 1936) [2]. С тех пор в нашей республике актуальна проблема эпизоотий чумы, почти ежегодно возникающих в Монгун-Тайгинском и Овюрском районах (юго-западная Тува). Рассматриваемый очаг, вероятно, является северной частью единого природного очага чумы, южная часть которого расположена на территории Монголии [1, 3]. Исследуемый очаг представляет непосредственную угрозу населению, проживающему на его территории [4]. Одной из важнейших мер по предотвращению возможных эпидемий чумы является мониторинг за эпи-зоотийной территорией, проводимый силами Тувинской противочумной станции. В целях совершенствования мониторинга применяются методы математической статистики [5] и геоинформационного картографирования для анализа хода эпизоотического процесса [6], а также пространственной динамики эпизоотий чумы.

В долине р. Каргы, на территории одного из наиболее изученных мезоочагов Тувинского очага чумы - Каргинский участок очаговости, который характеризуется одним ярко выраженным пиком сезонной активности [7]. В предыдущих работах рассматривалась сезонная активность Каргинского мезоочага и была выбрана методика подсчета количества результативных дней [8]. Установлены оптимальные (в смысле наиболее высокого по вероятности процента охвата эпизоотии) календарные даты поиска чумы при заранее известной продолжительности обследования для всех временных отрезков сезона. В результате проведенного статистического анализа многолетних данных определены даты начала и конца эпизоотологического обследования, которые обеспечивают наиболее высокий по вероятности процент охвата эпизоотии Каргин-ского мезоочага. Заблаговременно зная объемы выделяемых денежных средств, (а именно этот фактор

Хомушку Елена Чанзан-ооловна, инженер. E-mail: al-yana24@mail.ru

Чульдум Анатолий Федорович, научный сотрудник. E-mail:

tajkinol@gmail. com

Галацевич Нина Феликсовна, зоолог

определяет продолжительность обследования), руководство противочумной станции может наиболее точно планировать даты начала и окончания работы эпи-дотряда.

В районе работ по мониторингу за эпизоотий-ной территорией, массовым высокоспецифичным паразитом длиннохвостого суслика является ^ tesquorum. Анализ влияния основных климатических факторов на динамику численности этого вида в разных частях микробиотопа её прокормителя на Каргинском участке очаговости рассмотрен ранее в публикации [9]. Максимальная численность регистрируется в зоне горных степей [10, 11]. Как свидетельствуют данные наблюдений, численность C tesquorum на территории Каргин-ского участка очаговости Тувинского природного очага чумы за полвека исследований претерпевала значительные изменения [1, 12, 14-18]. Отмечена высокая степень положительной связи динамики численности этих блох с динамикой среднегодовой температуры воздуха и средней температуры за апрель-сентябрь (наиболее тесная связь - с температурой в июле). В меньшей мере выражена связь с температурой за холодный период года, предшествующий сезону [15]. На численность блох С. tesquorum и их индексы обилия и доминирования, а также на численность длиннохвостого суслика влияют много различных биотических и абиотических факторов [15], особое значение имеют и антропогенные факторы. [19]. В конце 60-х годов прошлого столетия в местах очагов на территориях популяции суслика проводились масштабные дезинсекционные и дератизационные работы, также охвачен был и Каргинский участок очаговости. В результате произошло значительное снижение численности сусликов и его блох в 70-80 гг.

Цель исследования: построение множественной регрессионной модели зависимостей ИО и ИД C. tesquorum от некоторых климатических факторов, определение влияния каждого из них, и совокупного воздействия на индексы обилия и доминирования C. tesquorum.

В настоящей работе исследуется зависимость временных рядов индексов обилия (ИО) и доминирования (ИД) С. tesquorum на длиннохвостом суслике в Каргинском участке очаговости - за период 1967-2013 гг. от климатических факторов (средних сезонных

значений температуры воздуха и количества осадков). Построены множественные регрессионные модели зависимостей индексов обилия и доминирования С. tesquorum от средних сезонных значений температуры воздуха и количества осадков по данным ГМС Мугур-Аксы.

Материалы и методы. Проанализированы данные из отчётных материалов полевых формирований Тувинской противочумной станции за 1966-2013 гг.: средние сезонные ИО и ИД блохи С. tesquorum на

длиннохвостом суслике в долине р. Каргы. Материалы по климатическим условиям были представлены среднемесячным количеством осадков с 1966 г. по 2013 г. и значением среднемесячных температур воздуха с 1966 по 2013 г., зафиксированных в пос. Мугур-Аксы сотрудниками метеорологической службы [13] которые далее нами были усреднены для исследования по сезонам года: зима, весна, лето, осень (табл. 1). В табл. 2 представлено описание исследуемых климатических факторов.

Таблица 1. ИО и ИД блохи С. tesquorum на длиннохвостом суслике в долине р. Каргы в 1967-2013 гг. и климатические параметры (средние значения по сезонам температуры воздуха и количества

осадков с 1966 по 2013 г.)

Годы ИО на зверьках ИД на зверьках Тз, ОС Тв, ОС Тл, ОС То, ОС Оз, мм Ов, мм Ол, мм Оо, мм

1967 3,46 58,60 -22,00 -0,33 10,73 -1,57 2,33 9,43 39,10 9,33

1968 1,87 67,21 -22,90 -1,70 12,20 -4,13 1,47 8,57 41,60 5,00

2012 3,63 76,73 -21,77 -0,27 14,40 -2,40 0,00 1,30 45,53 2,37

2013 2,59 69,52 -18,83 0,97 12,70 -2,10 1,97 9,73 29,83 6,40

Таблица 2. Исследуемые климатические факторы

Обозначение Климатические факторы

Тз средние значения температуры зимних месяцев, т.е. за декабрь предыдущего года и январь, февраль текущего года

Тв средние значения температуры весенних месяцев (март, апрель, май) текущего года

Тл средние значения температуры летних месяцев (июнь, июль, август) текущего года

То средние значения температуры осенних месяцев за предыдущий год (сентябрь, октябрь, ноябрь)

Оз среднее количество осадков выпавших за период зимних месяцев, т.е. за декабрь предыдущего года и январь, февраль текущего года

Ов среднее количество осадков выпавших за период весенних месяцев текущего года

Ол среднее количество осадков выпавших за период летних месяцев текущего года

Оо среднее количество осадков выпавших за период осенних месяцев за предыдущий год

При изучении явления, определяющегося многими одновременно и совокупно действующими факторами, возникает задача исследования зависимости одной зависимой переменной Y от нескольких объясняющих переменных X1, X2,..., Xn, для решения которой, в данном случае, был применён метод пошаговой регрессии. Для описания временного ряда индекса обилия и доминирования C. tesquorum были построены линейные и квадратичные модели множественной регрессии, с дополнительными факторами - средних значений по сезонам года температуры воздуха и количества осадков. Для построения регрессионной модели методом пошаговой регрессии была использована функция STEPWISE в составе программного продукта MATLAB. На каждом шаге признаки проверяются на возможность добавления признаковв модель или удаления из модели, основываясь на F-статистике.

Регрессионные модели ИО C. tesquorum на длиннохвостом суслике. Для анализа влияния климатических факторов на ИО C. tesquorum были построены для сравнения линейные и квадратичные модели множественной регрессии ИО блохи на суслике во всех комбинациях для средних значений температуры воздуха и количества осадков по сезонам года. Были отобраны наилучшие линейная и квадратичная модели ИО C. tesquorum, полученные методом пошаговой регрессии, которые представлены на рис. 1.

Рис. 1. Графики ИО С. tesquorum на длиннохвостом суслике в долине р. Каргы с 1967-2013 гг., линейная и квадратичная модели множественной регрессии

Представленная на графике линейная модель множественной регрессии с максимальным значением критерия Я2 - коэффициентом детерминации, описывается следующим уравнением:

У (?) = -354,91 + 46,74* Оз + .

+ 29,45* Ов + 20,53* Оо + 8 '

где Y - индекс обилия C. tesquorum, умноженный на 100; S — случайные ошибки наблюдений;

R2 = 0,408; R 2 adj = 0,367; P = 4,38 *10-5; F = 9,89

Квадратичная модель множественной регрессии с максимальным значением критерия R2 - коэффициента детерминации, описывается следующего вида уравнением:

Y(t) = —301,19 + 7,58 * То * Ов + 2,91 * Тл2 + . (2) +1,71* Ов * Оо + 0,75* Ов * Ол + s

R2 = 0,5499; R2adj = 0,507; Р = 6,5 *10-7; F = 12,83

В качестве независимых переменных для квадратичной модели кроме линейных членов рассматривались попарно произведения исходных восьми параметров, а также их квадраты. Метод STEPWISE затем отбирал лучшие переменные по их значимости. Квадратичная модель более подробно дает описание зависимости индекса обилия, чем модель линейная коэффициент детерминации R2 для квадратичной модели выше, чем для модели линейной.

Регрессионные модели ИД C. tesquorum. При описании ИД было предварительно проведено трехкратное линейное сглаживание временного ряда для устранения сильной вариации временного ряда. Далее методом пошаговой регрессии также были получены наилучшие линейная и квадратичная модели. Результаты моделирования представлены на рис. 2.

-Мад*«, аиирлшчим л /

V Г ,л\

* * * ' ¿И 1 * У л V; I * / > с

у\ / ........ * J7J У / V 1 П........

/1 9

* ■ * *

iW urg шб ни ж ш « я» моь лю mis

Рис. 2. Графики ИД С. tesquorum на длиннохвостом суслике в долине р. Каргы с 1967-2013 гг. и построенные линейные и квадратичные модели множественной регрессии

Уравнение с наилучшей (в смысле максимального значения коэффициента детерминации) линейной модели множественной регрессии имеет следующий вид:

У К) = -11,88 + 5,83* Тл -У) (3)

- 0,85* Оо + 0,43* Ол + е;

Я2 = 0,64; Я2= 0,61;

Р = 1,22 *10-9; F = 25,5 Для квадратичной модели:

Y(t) = —55,31 + 8,59 * Тл + 2,08 * Тв2 + + 0,71* Оз * Ов — 0,33* Оз * Оо — — 0,01* Тз * Ол + е;(4)

R2 = 0,82; R2 adj = 0,80; Р = 1,73 *10—14; F = 38,69

Для ИД линейная модель включает всего три параметра, в число которых входят данные о количестве средних сезонных значений температуры воздуха лета, осадков осени предыдущего года и летних осадков текущего года. Квадратичная модель имеет восемь параметров, в которую включены данные средних сезонных значений температуры воздуха лета и весны текущего года, зимы (декабрь предыдущего года и январь, февраль текущего года), осадков за период зимних месяцев, осадков весны текущего года, осадков осени предыдущего года, и осадков лета текущего года.

Выводы и рекомендации: были проанализированы и построены модели множественной регрессии для описания зависимости ИО и ИД блохи C. tesquorum на длиннохвостом суслике в долине р. Каргы в 19672013 гг. с использованием метода STEPWISE regression (пошаговой регрессии) от климатических факторов. Данный анализ позволил определить, какой из сезонов года по средним значениям температуры воздуха или количества осадков более всего влияет на ИО C. tesquorum на длиннохвостом суслике.

Наиболее значимыми для вариации ИО являются: То - средние значения температуры осенних месяцев за предыдущий год, Тл - средние значения температуры летних месяцев, Ов - среднее количество осадков выпавших за период весенних месяцев, Оз- среднее количество осадков выпавших за период зимних месяцев, т.е. за декабрь предыдущего года и январь, февраль текущего года, Оо - среднее количество осадков выпавших за период осенних месяцев за предыдущий год.

Для ИД наиболее значимыми для вариации являются: Тл - средние значения температуры летних месяцев, Тв - средние значения температуры весенних месяцев, Оо - среднее количество осадков выпавших за период осенних месяцев за предыдущий год, Оз -среднее количество осадков выпавших за период зимних месяцев, т.е. за декабрь предыдущего года и январь, февраль текущего года, Ов - среднее количество осадков выпавших за период весенних месяцев.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Летов, Г.С. Хархира-Монгунтайгинский участок Алтайского очага чумы // Пробл. особо опасных инфекций. 1969. Вып. 2. С. 37-45.

2. Базанова, Л.П. Взаимоотношения чумного микроба (Yersiniapestis) и блох (Siphonaptera) (на примере сибирских природных очагов чумы): автореф. дис. ...д.б.н. -Улан-Удэ, 2009. 47 с.

3. Равдоникас, И.О. К истории становления очага чумы Каргинской котловины. Докл. Иркут. противочумн. инта. - Чита; 1974. Вып.10. С. 54-56.

4. Природные очаги чумы Кавказа, Прикаспия, Средней Азии и Сибири. - М.; 2004. 192 с.

5. Ростовцев М.Г., Кол Н.А., Чульдум А.Ф., Калуш Ю.А. Результативность выявления эпизоотий чумы при исследовании различного полевого материала в Тувинском природном очаге (Каргинский мезоочаг) //Проблемы особо опасных инфекций. - 2009. - № 4(102). - С. 32-36.

6. Кол, Н.А. Использование ГИС-технологий при анализе пространственной динамики Каргинского мезоочага Тувинского природного очага чумы / Н.А. Кол, Ю.А. Калуш, М.Г. Ростовцев и др. // Геоинформатика. 2008. №3. С. 1116.

7. Крюков, И.Л. Взаимосвязь сезонной жизнедеятельности длиннохвостого суслика и блохи atellophilus tesquorumв Тувинском природном очаге чумы. В кн.: Совр. Асп. профикакт.зоонозных инф.: Тез. докл. к Всесоюзн. науч. конф. специалистов противочумн. учр. - Иркутск; 1984. Ч. 1. С. 85-87.

8. Ростовцев, М.Г. Новый подход к оценке сезонной активности Каргинского участка очаговости Тувинского очага чумы / М.Г. Ростовцев, Е.Ч. Хомушку, Ю.А. Калуш, А.Ф. Чульдум // Бюлл. Вост.-Сиб. науч. центра СО РАМН. 2004. Т. 2, № 1. С. 157-160.

9. Галацевич, Н.Ф. Динамика численности GteUopЫlш tesquorum altaicus (Ы£ 1936)-блохи длиннохвостого суслика на территории Каргинского участка очаговости Тувинского природного очага чумы / Н.Ф. Галацевич, А.Ф. Чульдум // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология» 2015. Т. 12. С. 8897.

10. Вержуцкий, Д.Б. Пространственная структура населения массовых видов блох длиннохвостого суслика в Тувинском природном очаге чумы и ее эпизоотологическое значение: дис____к.б.н. - Иркутск, 1990. 139 с.

11. Вержуцкий, Д.Б. К экологии блохи GteUopЫlus tesquorum Wagn., 1898 в юго-западной Туве / Д.Б. Вержуцкий и др. // Байк. зоол. журн. 2009. № 1 С. 17-22.

12. Вержуцкий, Д.Б. Особенности изменения численности блох длиннохвостого суслика в Тувинском очаге чумы / Д.Б. Вержуцкий, Н.Ф. Галацевич, Н.И. Ковалёва // Карантинные и зоонозные инфекции в Казахстане. - Алматы, 2001. Вып. 3. С. 85-87.

13. Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации [Электронный

ресурс] // Мировой центр данных: сайт. -URL:http ://meteo.ru/

14. Галацевич, Н.Ф. Современное состояние численности переносчиков в Монгун-Тайгинском мезоочаге Тувинского природного очага чумы // Актуальные проблемы профилактики особо-опасных и природно-очаговых инфекционных болезней. - Иркутск, 1994. С. 29.

15. Галацевич, Н.Ф. Многолетняя динамика численности пяти массовых видов блох длиннохвостого суслика в долине реки Каргы (Республика Тыва) / Н.Ф. Галацевич, А.Ф. Чульдум // Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология» 2015. Т. 14. С. 65-77.

16. Галацевич, Н.Ф. К характеристике эпизоотической активности Тувинского природного очагачумы / Н.Ф. Галацевич и др. // Мат-лы межрегион. совещ. энтомологов Сибири и ДВ. - Новосибирск, 2010. С. 324-325.

17. Холин, А.В. Субвидовые группировки длиннохвостого суслика (Spermophilus undulatus Pallas, 1778) в Южной Сибири (на примере Юго-Западной Тувы и Предбайкалья): автореф. дис____к.б.н. - Иркутск, 2013. 26 с.

18. Чульдум, А.Ф. Использование метода Фурье для анализа многолетней динамики C. tesquorum / А.Ф. Чульдум, Н.Ф. Галацевич // Сборник мат-лов регион. науч.-практ. конф. «Становление и развитие физико-математического образования и науки в Республике Тыва», 25 октября 2014 г. - Кызыл: РИО ТувГУ, 2015. С. 97-100.

19. Вержутский, Д.Б. Основные результаты дезинсекций в долине реки Саглы (Тувинский природный очаг) / Д.Б. Вержуцкий и др. // Дальневост. журн. инфекц. патологии. 2014. №24. С. 18-21.

INFLUENCE OF SEASONAL CLIMATIC FACTORS ON INDEXES OF ABUNDANCE AND DOMINATION OF LONG-TAILED GOPHER FLEA CITELLOPHILUS TESQUORUM ALTAICUS (IOFF, 1936) IN THE VALLEY OF KARGA RIVER (SOUTHWEST TUVA)

1 Tuva Institute of Complex Development of Natural Resources SB RAS, Kyzyl 2 Tuva Sstate University, Kyzyl 3 Tuva Antiplague Station of "Rospotrebnadzor", Kyzyl

Influence of climatic factors (average values on seasons of air temperature and amount of precipitation) on indexes of abundance and domination of flea CiteUophUus tesquorum altaicus (Ioff, 1936) on a long-tailed gopher in the valley of Karga river since 1967-2013 is studied. Multiple regression models of dependences of indexes of abundance and domination of this kind from climatic factors are constructed.

Key words: Citellophilus tesquorum, climate, regression, modeling

Хомушку Елена Чанзан-ооловна, инженер. E-mail: alyana24@mail.ru

Чульдум Анатолий Федорович, научный сотрудник. E-mail: tajkinol@gmail.com Галацевич Нина Феликсовна, зоолог