В сельской местности наблюдается резкое сокращение популяции опылителей за последние 20 лет: какие полевые и лабораторные исследования (эксперименты, мониторинг, молекулярная диагностика) вы предложите, чтобы выделить вклад пестицидов, патогенов, изменения ландшафта и климата, и какие практические меры по восстановлению и адаптации экосистем вы бы рекомендовали?

8 Окт в 11:45
2 +1
0
Ответы
1

Ниже — практический план полевых и лабораторных исследований и набор мер по восстановлению/адаптации экосистемы, которые помогут выделить вклад пестицидов, патогенов, изменений ландшафта и климата в сокращение популяций опылителей и одновременно дадут рекомендации для практической работы на местности.

Краткая схема:
1) Наблюдение и мониторинг широкийохват,долгосрочностьширокий охват, долгосрочностьширокийохват,долгосрочность.
2) Целевые полевые эксперименты контролируемыеманипуляцииконтролируемые манипуляцииконтролируемыеманипуляции.
3) Лабораторные и молекулярные методы диагностика,биомаркерыдиагностика, биомаркерыдиагностика,биомаркеры.
4) Аналитика модели,разделениевкладов,тестывзаимодействиймодели, разделение вкладов, тесты взаимодействиймодели,разделениевкладов,тестывзаимодействий.
5) Меры восстановления и адаптации + план внедрения и мониторинга эффективности.

Мониторинг и полевые обследования дляоценкимасштабовикорреляцийдля оценки масштабов и корреляцийдляоценкимасштабовикорреляций Дизайн:Реплицированные участки минимум20–30участковпоградиентувоздействия:интенсивноеземледелие→десертабельные/натуральныеландшафтыминимум 20–30 участков по градиенту воздействия: интенсивное земледелие → десертабельные/натуральные ландшафтыминимум20–30участковпоградиентувоздействия:интенсивноеземледелиедесертабельные/натуральныеландшафты. Если возможно, BACI-дизайн Before–After–Control–ImpactBefore–After–Control–ImpactBeforeAfterControlImpact при введении изменений.Мониторинг минимум 3–5 лет лучше10+дляустойчивыхтрендовлучше 10+ для устойчивых трендовлучше10+дляустойчивыхтрендов.Что измерять:Абundance и видовое разнообразие опылителей: сетка/трансекты, ловушки pantraps,malaisepan traps, malaisepantraps,malaise, целевой отлов шмелей и одиночных пчёл сеткойсеткойсеткой, фото- и видеонаблюдение на контрольных растениях.Существенные демографические параметры: плотность гнёзд дляземляныхвидовдля земляных видовдляземляныхвидов, успех размножения вшмелях—производствоцариц/работницв шмелях — производство цариц/работницвшмеляхпроизводствоцариц/работниц, состояние ульев у медоносных пчёл бриод,смертностьбриод, смертностьбриод,смертность.Визитность и скорость опыления: наблюдение за посещениями цветов, индекс посещаемости, тесты опылительной эффективности сетапрастений−репортеров—плодоношение,массасемянсетап растений-репортеров — плодоношение, масса семянсетапрастенийрепортеровплодоношение,массасемян.Качество и доступность ресурсов: цветущая растительность видовойсостав,обилиеповременивидовой состав, обилие по временивидовойсостав,обилиеповремени, карту цветения phenologyphenologyphenology.Ландшафтные метрики: карта землепользования с использованием GIS/спутниковых данных 20−летниеизменения20-летние изменения20летниеизменения, покрытие природных местообитаний, фрагментация, наличие корридоров, расстояние до источников пестицидов поляполяполя.Климатические данные: локальные метеостанции/датчики температура,влажность,осадкитемпература, влажность, осадкитемпература,влажность,осадки, записи фенологии растений и опылителей.Полевые записи об использовании пестицидов: журналы обработок, опросы фермеров, реестр применяемых препаратов, даты и способы внесения.Частота и размер выборки:
В сезон: еженедельно/ежедневно для фенологии; стандартные ловушки/трансекты — каждые 1–2 недели.Пан-трапы: 3–6 на сайт/трансекция; репликации по участкам.Для статистики: стремиться к 20+ сайтов/условий для моделей с несколькими факторами проводитьpoweranalysisзаранеепроводить power analysis заранеепроводитьpoweranalysisзаранее.

Полевые экспериментальные манипуляции чтобытестироватьпричинностьчтобы тестировать причинностьчтобытестироватьпричинность

Факторный дизайн научастках/площадях,репликина участках/площадях, репликинаучастках/площадях,реплики:Пестициды: сравнение участков с обычной практикой контрольконтрольконтроль и участков с отказом от обработки no−sprayno-spraynospray, локальные буферы без пестицидов, альтернативные режимы изменённыесроки—невпериодцветения,заменителисменьшейтоксичностьюизменённые сроки — не в период цветения, заменители с меньшей токсичностьюизменённыесрокиневпериодцветения,заменителисменьшейтоксичностью.Ресурсы/ландшафт: создание полос/строк цветущих растений разной прочности однолетниеvsмноголетние,богатыепосезонуоднолетние vs многолетние, богатые по сезонуоднолетниеvsмноголетние,богатыепосезону, установка мест гнездования кутики,холмики,стволыкутики, холмики, стволыкутики,холмики,стволы, сравнение с незатронутыми участками.Патогены: на контролируемых популяциях вульях,экспериментальныхкоробках/мезокосмахв ульях, экспериментальных коробках/мезокосмахвульях,экспериментальныхкоробках/мезокосмах — введение/удаление патогенов с соблюдением биобезопасности см.этикасм. этикасм.этика. Лучше — манипуляции нагрузки патогенами под лабораторным контролем инфицированные/неинфицированныематки/колонииинфицированные/неинфицированные матки/колонииинфицированные/неинфицированныематки/колонии.Климатические стрессы: локальные микроклиматические манипуляции укрытия/затенение,полив/сухиеучасткиукрытия/затенение, полив/сухие участкиукрытия/затенение,полив/сухиеучастки, экспериментальные нагреватели для моделирования повышенной температуры вмалыхмасштабахв малых масштабахвмалыхмасштабах.Замеры: выживаемость, поведение foragingrate,дистанцияполётаforaging rate, дистанция полётаforagingrate,дистанцияполёта, продуктивность и репродукция, уровень патогенов, остатки пестицидов в биоматериалах.

Лабораторные и молекулярные исследования диагностикаимеханизмыдиагностика и механизмыдиагностикаимеханизмы

Анализ пестицидов:Материалы: образцы нектара, пыльцы, ткани телапчёлтела пчёлтелапчёл, воска, почвы, воды.Методы: LC-MS/MS и GC-MS для количественного определения неоникотиноидов, фосфорорганических, пиретророидов, фунгицидов и др.; анализ метаболитов; определение уровней ниже ЛД50 хроническиенизкиедозыхронические низкие дозыхроническиенизкиедозы.Интеграционные пассивные сборщики siliconesamplers,POCISsilicone samplers, POCISsiliconesamplers,POCIS для оценки атмосферного и контактного фона.Патогены и паразиты:Количественная ПЦР qPCR/ddPCRqPCR / ddPCRqPCR/ddPCR для распространённых вирусов DWV,ABPV,SBV,BQCVидр.DWV, ABPV, SBV, BQCV и др.DWV,ABPV,SBV,BQCVидр., Nosema spp., Vairimorpha, бактериальных патогенов; стандартизованные праймеры/контрольные образцы.Метабаркодинг / метагеномика/метатранскриптомика 16S/ITS/shotgunRNA−seq16S/ITS/shotgun RNA-seq16S/ITS/shotgunRNAseq для оценки микробиома кишечника, вирусного/фунгиального комплекса viromeviromevirome, бактериальной dysbiosis.Классические микроскопические и культуральные методы для Nosema, грибов; зимняя диагностика Varroa подсчётклещейподсчёт клещейподсчётклещей.Биомаркеры воздействия:Экспрессия генов детоксикации P450s,GSTs,CarEP450s, GSTs, CarEP450s,GSTs,CarE и стресса heat−shockproteins,oxidativestressgenesheat-shock proteins, oxidative stress genesheatshockproteins,oxidativestressgenes — qPCR/RNAseq.Энзимные тесты: активность ацетилхолинэстеразы AChEAChEAChE, каталаза, супероксиддисмутаза, GST.Поведенческие тесты: PER proboscisextensionreflexproboscis extension reflexproboscisextensionreflex — обучение и память, ориентация/навигация в радиопеленгационных тестах, флюоресцентная маркировка пищевых ресурсов для слежения за переносом пестицидов.Токсикологические эксперименты:Лабо- и полу-полевые мезокосмымезокосмымезокосмы дозово-ответные тесты остраялетальностьLD50,хроническиесублетальныеэффектынарепродукциюиповедениеострая летальность LD50, хронические сублетальные эффекты на репродукцию и поведениеостраялетальностьLD50,хроническиесублетальныеэффектынарепродукциюиповедение.Факторные испытания «пестицид × патоген × пища × температура» для выявления синергизмов взаимодействийвзаимодействийвзаимодействий.Генетика и популяционная структура:SNP-генотипирование/RAD-seq/микросателлиты для оценки генетического разнообразия, потока генов, сигналов инбридинга, что может указывать на демографический спад.Пыльцевый анализ:Метабаркодинг пыльцы ITS2илиtrnLITS2 или trnLITS2илиtrnL для определения кормовой базы и её изменений во времени, выявления пищевых дефицитов/смены диеты.

Анализ данных и выделение вклада факторов

Модели:Многоуровневые модели GLMMGLMMGLMM с фиксированными эффектами для пестицидов, патогенов, ландшафта и климата; случайные эффекты — сайт/год.Вариационное разложение/partitioning partialR2partial R2partialR2 и структурные уравнения SEMSEMSEM для оценки прямых и косвенных эффектов.Модели взаимодействий пестицид×патоген,ландшафт×пестицид,климат×патогенпестицид×патоген, ландшафт×пестицид, климат×патогенпестицид×патоген,ландшафт×пестицид,климат×патоген для выявления синергий.Модели времени/трендов time−seriestime-seriestimeseries, случаи BACI для причинной интерпретации.Оценка относительного вклада:Построить сценарии с сохранением/удалением воздействия в модели counterfactualscounterfactualscounterfactuals и оценивать изменение предсказуемой биомассы/обилия.Использовать структурное моделирование/Path analysis для разделения прямых воздействий например,воздействиепестицидовнасмертностьнапример, воздействие пестицидов на смертностьнапример,воздействиепестицидовнасмертность и косвенных например,пестициды→микробиом→снижениеустойчивостикпатогенамнапример, пестициды → микробиом → снижение устойчивости к патогенамнапример,пестицидымикробиомснижениеустойчивостикпатогенам.

Практические меры восстановления и адаптации сконкретнымидействиямис конкретными действиямисконкретнымидействиями Краткое описание мер, ранжированных по эффективности и быстроте внедрения:

A. Снижение воздействия пестицидов

Ввести зоны-буферы вокруг природных участков и водоёмов, запрет обработок в период цветения и раннего утра/вечера.Отказ от профилактических системных обработок семеннойобработкисистемныминеоникотиноидамисеменной обработки системными неоникотиноидамисеменнойобработкисистемныминеоникотиноидами там, где это не обосновано.Перейти на IPM IntegratedPestManagementIntegrated Pest ManagementIntegratedPestManagement: мониторинг вредителей, использование порогов вредоносности, биоконтроль, селективные средства с минимальной токсичностью для опылителей.Обучение и консультации фермеров; журнал операций с пестицидами, прозрачность.Создание «пестицидных убежищ» / заповедных полос, где не применяются химикаты.

B. Восстановление и улучшение среды обитания

Посадка многообразных цветочных полос/микрорайонов спектрцветениясвесныдоосениспектр цветения с весны до осениспектрцветениясвесныдоосени, предпочтительно местные медоносные виды.Восстановление и консервация гнездовых местообитаний: участки с голой почвой, дупла, пучки стеблей/камни для солитеров, искусственные домики для шмелей и одиночных пчёл.Увеличение ландшафтной связанности — создание коридоров, сохранение луга/хеджей.Снижение интенсивности обработки почвы, увеличение сидератов/мульчирования.

C. Борьба с патогенами и поддержка здоровья

Поддержка мониторинга и быстрого лечения управляемых колоний Varroacontrol,лечениеNosemaVarroa control, лечение NosemaVarroacontrol,лечениеNosema с осторожностью неиспользоватьантибиотикимассовоне использовать антибиотики массовонеиспользоватьантибиотикимассово.Ограничение перемещений ульев/контактов, чтобы снизить риски распространения специфических патогенов.Поддержка здоровья через питание: добавочные источники пищи в периоды малоцветия временныекормушкисосторожностьювременные кормушки с осторожностьювременныекормушкисосторожностью.Избегать неправомерного использования лекарства/антибиотиков, следовать протоколам.

D. Меры климатической адаптации

Подбор устойчивых к засухе и разнородных по фенологии растений; растительная композиция, обеспечивающая ресурсы при сдвиге фенологии.Создание микроклиматических убежищ кусты,кустарники,почвенныеукрытияиводакусты, кустарники, почвенные укрытия и водакусты,кустарники,почвенныеукрытияивода.Разработка гибкой программы посадок в зависимости от сдвигов фенологии.

E. Социально-экономические и политические шаги

Создание стимулов для фермеров субсидии,программыагроэкологиисубсидии, программы агроэкологиисубсидии,программыагроэкологии за создание цветочных полос и отказ от опасных практик.Обучение, гражданский мониторинг citizensciencecitizen sciencecitizenscience — вовлечение сельских сообществ и пчеловодов.Регулярная публикация отчётов и адаптивное управление на основе мониторинга.

Прикладной протокол внедрения шагишагишаги

Быстрый аудит 0–6месяцев0–6 месяцев0–6месяцев: собрать данные об использовании пестицидов, провести первичный популяционный мониторинг 1сезон1 сезон1сезон, выделить горячие точки.

Запуск долгосрочного мониторинга 3–5лет3–5 лет3–5лет: 20–30 сайтов, стандартные методы.

Полевые эксперименты 2–4года2–4 года2–4года: манипуляции пестицид/гибернация/хабитат, проверка мер.

Лабораторные тесты параллельнопараллельнопараллельно: резидуальный анализ, qPCR/метабаркодинг, биомаркеры.

Анализ и корректировка: через 2–3 года оценить эффективность пилотных мер, масштабировать удачные практики.

Внедрение политик/инструментов финансирования и обучение.

Важные моменты по безопасности и этике

Работа с патогенами и экспериментальными инфекциями только в сертифицированных лабораториях при соблюдении биоэтики и биобезопасности; не выпускать искусственно усиленные штаммы в природу.Участвовать с фермерами/пчеловодами — информированное согласие, прозрачность.

Индикаторы эффективности восстановления

Увеличение абюнданса и видового разнообразия опылителей на восстановленных участках через 2–5 лет.Снижение уровней резидуальных пестицидов в пыльце/нектаре.Снижение бремени патогенов/восстановление микробиома.Улучшение показателей услуг опыления плодоношение,массаплодовплодоношение, масса плодовплодоношение,массаплодов.Долгосрочное — восстановление генетического разнообразия и демографической стабильности.

Коротко о приоритетах чтоделатьвпервуюочередьчто делать в первую очередьчтоделатьвпервуюочередь

Немедленно организовать систематический мониторинг популяций и сбор данных по пестицидам 1год1 год1год.Ввести локальные буферы и приостановки обработок в период цветения на горячих точках сразусразусразу.Запустить экспериментальные полосы цветения + места для гнездования весна/осеньследующегосезонавесна/осень следующего сезонавесна/осеньследующегосезона.Провести резидуальный анализ и молекулярную диагностику ключевых патогенов параллельнопараллельнопараллельно.На базе результатов — масштабировать IPM и программы восстановления.

Если хотите, могу:

Составить детальный протокол сбора проб формы,объёмы,срокиформы, объёмы, срокиформы,объёмы,сроки и список аналитических методов с рекомендуемыми пороговыми значениями.Подготовить примерный бюджет и таймлайн для проекта на 3 года.Разработать шаблон опроса для фермеров/пчеловодов и лист наблюдения для волонтёров.

Готов продолжить и детализировать любой из блоков по вашему приоритету.

8 Окт в 15:14
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир