Эксперты определили «точку перелома» в вспышках болезней деревьев

Новые математические модели, способные предсказать критический момент, когда вредители и болезни растений переходят от локальной проблемы к крупной вспышке, могут помочь в борьбе за спасение лесов мира.

Вспышки инфекционных заболеваний у растений — серьёзная угроза для экосистем, сельскохозяйственных культур и мировой торговли продовольствием. Сейчас несколько грибковых заболеваний опустошают леса по всему миру, и под особой угрозой находятся ключевые для Великобритании виды, такие как дуб и ясень.

Исследование под руководством математиков из Университета Ньюкасла (Великобритания) совместно с Университетом Лидса определило способ моделирования развития болезни и прогнозирования её «точки перелома» (tipping point). Это даёт ранние индикаторы предупреждения о приближении эпидемии и необходимости действий.

Ведущий автор, физик д-р Сирио Ороско-Фуэнтес из Университета Ньюкасла, объясняет, что прогнозирование распространения болезни сложно из-за взаимодействия множества компонентов: типа дерева, устойчивости болезни, а также окружающей среды — температуры, влажности, скорости ветра, видов и плотности посадки деревьев поблизости.

Присутствие болезни не всегда ведёт к вспышке. Например, изменение погоды может уничтожить вредителя до того, как он станет проблемой.

Разработанные учёными математические модели предсказывают момент, когда болезнь переходит от локальной проблемы к эпидемии, предоставляя первые ранние индикаторы предупреждения. В перспективе это поможет замедлить распространение болезней и проектировать более устойчивые леса.

Проект, финансируемый Defra и Университетом Ньюкасла, был запущен в ответ на угрозу популяции дубов, например, от дубового походного шелкопряда — ядовитой гусеницы, объедающей листву.

Модели, имитирующие распространение болезни в разных условиях, показали в журнале Ecological Modelling картины распространения, поразительно похожие на полученные со спутниковых снимков ключевых лесных массивов Великобритании.

Исследование также выявило период «критического перехода» между двумя фазами: локальным сдерживанием и вспышкой эпифитотии (epiphytotic outbreak).

Мониторинг новых очагов болезни и определение момента достижения этой критической точки позволит создать более информированную систему управления для политиков.

Один из ключевых индикаторов — видовой состав поражённого леса. Однородность современных лесных насаждений способствует быстрому распространению вредителей и болезней и является местом, где вспышка наиболее вероятна.