Sabtu, 04 Februari 2012

Migrasi bena perang

Apakah faktor migrasi bena perang? Cuaca? Suhu? Arah angin? Kelembapan? Geografi?


Untuk menganalisis dan meramal penghijrahan jarak jauh serangga bena perang atau bena belakang putih, pelbagai model simulasi telah dibangunkan pada masa lalu. Pada mulanya, carta sinoptik cuaca telah digunakan untuk mencari hubungan antara migrasi dan keadaan cuaca. Selepas itu, model simulasi komputer dua dimensi telah dicadangkan untuk meramal migrasi. Walaupun model ini telah berjaya dalam ramalan penghijrahan, masih ada ruang untuk memperbaiki kualiti ramalannya. Model simulasi tiga dimensi pertama telah dibangunkan di akhir 1990-an, dan ia menunjukkan kemajuan besar dalam teknologi ramalan. Baru-baru ini sistem ramalan migrasi telah dibangunkan dengan menggunakan satu jenis model tiga dimensi Lagrandian, dan ia memberikan maklumat masa sebenar mengenai masa dan bidang migrasi yang didapati di Asia Timur. Entri ini meringkaskan analisis penghijrahan serangga bena perang menggunakan teknik simulasi dan faktor-faktor penghijrahan serangga perosak yang terkenal ini.

Bena perang; Nilaparvata lugens (Stål) dan bena belakang putih; Sogatella furcifera (Horvath) merupakan perosak utama tanaman padi di Asia. Banyak kajian dibuat ke atas penghijrahan spesies ini, terutamanya di Asia Timur, telah dijalankan dengan pelbagai kaedah yang intensif, seperti tangkapan ke atas kapal dan kapal terbang serta dalam ladang-ladang (sawah padi) dan di puncak gunung (Kisimoto 1971, Ohkubo dan Kisimoto 1971, Kisimoto 1976, Cheng et al 1979, Dung 1981, Kumpulan Kerjasama Penyelidikan Negara Terhadap Bena Perang 1981a, b). Analisis meteorologi, pemerhatian radar, dan penandaan dan uji kaji lapangan juga telah dijalankan (contohnya, Kisimoto 1976, Nanjing Agriculture College et al 1981, Rosenberg dan Magor 1983, Seino et al 1987, Watanabe dan Seino 1991, Riley et al 1991, Sogawa 1995, Turner et al 1999). Berdasarkan kajian ini, dipercayai bahawa spesis yang berhijrah untuk jarak yang jauh bermigrasi dari utara Vietnam ke China, Korea, dan Jepun dalam beberapa generasi. Perubahan sifat kepelbagaian populasi menunjukkan bahawa populasi N. lugens di Asia dikelaskan kepada tiga: Asia Timur, Asia Tenggara, dan Asia Selatan (Sogawa 1992). Populasi bena perang yang berhijrah menunjukkan sifat fisiologi yang berbeza seperti bentuk sayap, kerintangan kepada beberapa jenis racun, kerintangan kepada tanaman yang rintang kepada bena perang dan lain-lain lagi.

Di dalam entri Teori Pemilihan r/K bena perang, ada diterangkan bagaimana bena perang memilih survivalnya. Pemilihan r/K akan membentuk fisiologi bena perang untuk memilih sama ada kekal di kawasan tertentu atau berhijrah ke kawasan lain. Hasilnya evolusi yang sangat maju; bena perang boleh berevolusi membentuk sayap yang lebih panjang untuk terbang jauh, mengawal reproduksi dan membentuk kerintangan kepada racun.

Model BLAYER

Ciri-ciri model. Satu model tiga dimensi atmosfera berangka untuk migrasi bena, BLAYER, telah dibangunkan buat pertama kali oleh pasukan penyelidik antarabangsa dari New Zealand dan Korea Selatan (Turner et al 1999, Zhu et al 2000). Model ini mensimulasi aliran atmosfera dalam lapisan sempadan kurang daripada 2,200 m dari permukaan bumi. Ia adalah model hidrostatik. Ketumpatan relatif udara bena dalam setiap sel grid sebanyak 0.5 darjah (kira-kira 50 km di latitud pertengahan) dikira dengan secara langsung menyelesaikan persamaan advection-diffusion.

Hasil analisis. Keputusan simulasi menunjukkan bahawa model ini boleh menerangkan migrasi besar yang ditangkap oleh perangkap cahaya secara harian di Korea Selatan (Turner et al 1999). Model ini boleh menghasilkan semula penghijrahan pertama musim pada awal bulan Jun dan migrasi utama dari akhir bulan Jun hingga awal bulan Julai (Turner et al 1999). Kajian penting menunjukkan bahawa arah angin berubah pada tahap yang berbeza di troposfera yang lebih rendah. Apabila angin geostrophic barat daya bertiup selari dengan isobar pada tahap yang tinggi pada 850 hPa, yang sering berlaku dalam musim hujan Bai-u di Asia Timur, angin selatan akan bertiup di peringkat permukaan. Ini adalah disebabkan oleh geseran permukaan bumi yang berputar, dan fenomena ini dipanggil Spiral Ekman (Stull 1988, Ogura 1971). Oleh itu, ketinggian penerbangan bena pendatang boleh menjejaskan kawasan ketibaan mereka. Secara songsang, bena pendatang yang tiba pada ketinggian yang berbeza di atas tempat pemantauan mungkin datang dari kawasan-kawasan sumber yang berbeza. Hasil analisis ini menunjukkan bena pendatang dipengaruhi oleh tiupan angin dan ketinggian penerbangannya.

Backward trajectory analysis model (Model BTA)

Ciri-ciri model. Untuk menganggarkan kemungkinan punca penghijrahan, model untuk mengira trajektori yang kebelakang (BTA) dari laman perangkap pemantauan telah digunakan. Ini merupakan model tiga dimensi yang pertama dibangunkan oleh Otuka et al (2005a). Kaedah ini menggunakan kedua-dua model maju ramalan cuaca dan model BTA. Model ramalan cuaca, MM5, mengira faktor angin secara tiga dimensi dengan resolusi yang tinggi waktu dan ruang dan model BTA mengira trajektori kebelakang secara tiga dimensi menggunakan simulasi angin.

Dalam model BTA, kelajuan penghijrahan bena diandaikan sama seperti kelajuan angin semasa penerbangan. Persamaan model ini tidak menganggap suhu udara mempengaruhi penghijrahan. Trajektori bermula di atas tempat perangkap pada tarikh tangkapan dan tamat pada subuh atau senja, apabila N. lugens dan S. furcifera dikenal pasti untuk diambil kira (Ohkubo dan Kisimoto 1971, Lai 1982). Taburan titik terminal atas tanah menunjukkan sumber kemungkinan penghijrahan.

Hasil analisis. Migrasi merentas sempadan. Seperti mana yang dinyatakan sebelum ini, populasi bena di Asia mempunyai tiga kumpulan (Sogawa 1992). Sempadan di antara populasi Asia Timur dan Asia Tenggara terletak di antara Filipina dan Taiwan. Migrasi merentasi sempadan ini telah disiasat (Otuka et al 2005c).Tiga peristiwa penghijrahan telah mendapati penghijrahan merentas sempadan (cross boundary migration, CBM) seperti mana data N. lugens yang ditangkap di timur Taiwan dan Pulau Okinawa di barat daya Jepun. Dalam semua kes, trajektori sampai ke atas Filipina, di mana populasi N. lugens milik Asia Tenggara, mempunyai ciri penting berbeza bagi pengurusan perosak seperti kerentanan racun serangga dan bentuk sayap. Ia masih tidak diketahui berapa kerap CBM berlaku dan berapa banyak kesan ke atas populasi Asia Timur kerana pencampuran gen. Kawalan yang teliti secara berterusan adalah perlu.

Rajah 1: Migrasi merentas sempadan di antara populasi Asia Tenggara dan populasi Asia Timur. Filipina merupakan sempadan bagi dua populasi ini.

Model GEARN

Ciri-ciri model. Satu model simulasi penghijrahan, GEARN, telah dibangunkan di bawah kerjasama antara penyelidik tenaga atom dan entomologist di Jepun (Nature 2004, FURUNO et al 2005). GEARN pada asalnya adalah satu model simulasi untuk meramal penyebaran zarah radioaktif yang dibebaskan dalam kemalangan yang mungkin timbul di masa hadapan dalam loji janakuasa tenaga atom. Model ini tidak mengira ketumpatan udara secara langsung seperti BLAYER (perwakilan Euleran), tetapi menjejak langkah demi langkah posisi tiga dimensi semasa penghijarahan bena, dan menukarkan nombor (bilangan) bena dalam sel pengiraan ke dalam ketumpatan udara. Setiap bena bergerak dengan aliran udara, dan ketumpatan dikira sebagai bilangan bena dalam setiap sel.

Untuk kajian migrasi bena, tingkah laku pelbagai mereka dimodelkan secara matematik. Pertama, model ini mengkaji bena yang terbang bermula pada waktu subuh atau senja sebagai sumber. Ini berdasarkan pemerhatian bahawa N. lugens dan S. furcifera terbang ketika tempoh senja kira-kira 100lx dan mempunyai dua puncak setiap hari (Ohkubo dan Kisimoto 1971, Lai 1982). Sebanyak 34,000 serangga bermula pada sela masa yang tetap dalam masa 1 jam dari kedudukan mendatar secara rawak di kawasan berlepas seluas 50 km2. Kedua, selepas berlepas, bena yang aktif akan memanjat ke atas selama satu jam pada kadar yang menegak 0.2 ms-1. Kadar ini telah dianggarkan dalam pemerhatian radar oleh Riley et al (1991). Ketiga, serangga akan melalui arus udara advect and diffuse, tetapi mereka tidak akan melampaui had suhu 16.5°C, di mana separuh daripada N. lugens telah didapati telah menghentikan pukulan sayap dalam eksperimen penerbangan (Ohkubo 1973). Data atmosfera seperti angin, suhu, dan pekali resapan adalah output dari simulasi MM5. Semasa penerbangan, serangga terus terbang dan tidak mendarat di atas permukaan bumi, sama seperti dalam model BLAYER. Andaian ini dibuat kerana kadar pendaratan bena pendatang luar negeri tidak diketahui pada masa ini. Tempoh penerbangan ditetapkan pada 48 jam. Ketumpatan udara relatif dikira sebagai nombor serangga dalam setiap sel grid dalam pengiraan di mana-mana sela masa simulasi.
Rajah 2: Gambarajah skematik model simulasi penghijrahan GEARN. Bulatan mewakili bena. Serangga terbang ke atas selama satu jam selepas berlepas, dan bergerak dengan halaju yang sama dengan angin, dengan mengikut pergerakan udara resapan secara menegak. Garisan putus-putus menunjukkan suhu udara 16.5°C. bena melintasi tahap ini. Akhir sekali, ketumpatan udara relatif terhadap destinasi bena dikira berdasarkan bilangan serangga dalam grid sel di lapisan paling rendah kurang daripada 100 m.

Hasil analisis

Analisis CBM. Dengan menggunakan GEARN, migrasi di pelbagai negara, seperti penghijrahan dari China ke Jepun (Otuka et al 2006), dari Filipina ke China dan Taiwan (Otuka et al 2005c), dan dari utara Vietnam ke selatan China (Otuka et al 2008), telah dianalisis. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, analisis trajektori kebelakang mendedahkan bahawa CBM dari Filipina ke Asia Timur telah didapati berjaya. Jika migrasi dari Filipina ke selatan China berlaku di awal musim, April hingga Jun, generasi akan datang di selatan China boleh berhijrah ke kawasan-kawasan yang jauh utara di Timur Asia kira-kira satu bulan (atau lebih) kemudian. Memandangkan ciri serangga dalam dua populasi adalah berbeza antara satu sama lain, pencampuran gen mungkin menjadi penting bagi pengurusan perosak. Atas sebab ini, model simulasi GEARN boleh menganggarkan kemungkinan migrasi dari Filipina dari April hingga Jun di bawah beberapa corak cuaca ke atas Laut China Selatan yang menggalakkan migrasi (Otuka et al 2005c). Hasilnya menunjukkan bahawa 21 migrasi pada waktu senja atau subuh 14 hari lebih daripada 10 tahun dari 1995 hingga 2004 sampai ke selatan China. Cuaca tipikal tekanan rendah atau taufan yang terletak di Laut China Selatan, dengan angin bertiup dari Filipina ke China menggalakkan migrasi. Kawasan destinasi terutamanya Guangdong, Fujian, dan wilayah-wilayah Hainan, yang merupakan kawasan sumber migrasi dalam musim hujan Bai-u. Walaupun keputusan ini adalah keterangan mengikut keadaan untuk CBM, kita perlu berhati-hati kerana perubahan ciri serangga disebabkan oleh pencampuran gen perlu diberi perhatian.

Penghijrahan awal. Simulasi dari utara Vietnam ke selatan China telah dijalankan dengan data perangkap cahaya di utara Vietnam (Otuka di al 2008). Walaupun corak umum migrasi timur laut N. lugens telah dicadangkan pada tahun sebelum kajian (misalnya, Cheng et al 1979), data kajian konkrit seperti data perangkap cahaya harian tidak pernah dilaporkan. Baru-baru ini, selepas terjadinya wabak N. lugens di China pada tahun 2005, institusi perlindungan tumbuhan wilayah China mula mengkaji dari data perangkap cahaya khusus apabila puncak migrasi besar telah dicatatkan di wilayah mereka. Simulasi migrasi dari utara Vietnam telah dinilai dengan data perangkap cahaya. Pertama, data perangkap cahaya di utara Vietnam menunjukkan bahawa penghijrahan puncak N. lugens dan S. furcifera, yang berganda pada musim sejuk, muncul pada akhir April hingga awal Mei (Otuka di al 2008). Dengan menetapkan tarikh puncak ini sebagai tarikh bermula, simulasi penghijrahan telah dijalankan. Destinasi yang dituju ialah wilayah selatan China: Guangxi, selatan Hunan, Jiangxi, utara Guangdong, dan barat laut Fujian. Rantau ini membentuk penjuru regangan timur laut. Malah, mengikut data, puncak tangkapan migrasi muncul dalam perangkap cahaya di sepanjang pepenjuru rantau ini, yang menyokong keputusan simulasi.

Kesimpulan

Bena terbang pada suhu panas melebihi 16.5°C. Tiupan angin, ketumpatan udara, bentuk muka bumi, suhu lautan dan cuaca mempengaruhi migrasi. Namun apa yang paling penting bagi bena ialah ciri-ciri fisiologinya seperti bentuk sayap dan keupayaan untuk terbang melebihi 48 jam. Ketepatan dalam meramal migrasi amat penting. Ramalan migrasi serangga ini yang dibuat dalam tempoh 2004-2006 adalah 74% hingga 85% tepat. Migrasi antara negara membolehkan bena perang menjadi perosak utama padi hasil daripada kacukan bena tempatan dengan bena pendatang. Kacukan ini juga membolehkan generasi seterusnya untuk bermigrasi jika perlu.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar