Аннотация результатов, полученных в 2021 году
За текущий год были проведены сборы первичного материала для анализа динамики численности популяций непарного шелкопряда. В ходе работ были заложены 9 пробных (с текущим 100% повреждением березовых насаждений вредителем) и 9 контрольных (без повреждения) площадей. Проведена фиксация координат и сборы первичной информации о площади и интенсивности повреждений насаждений с помощью мультиспектрального дрона. Параллельно проводился учет пространственного распределения яйцекладок непарного шелкопряда на пробных участках для оценки интенсивности подъема численности вредителя. В ходе камеральных работ текущего сезона было сделано скачивание с серверов NASA спутниковых данных по показателям NDVI и LST для пробных площадей, за сезон 2021 года и предшествующий период. В дальнейшем собранный массив данных станет основной для модели выявления риска атак вредителя по спутниковым данным. За текущий сезон были разработаны и апробированы на собранных данных две математические модели взаимодействия древостоя и насекомых. Итоговый показатель определяет устойчивость насаждений к нападению лесных насекомых в данном сезоне. Результатом данной работы является опубликованная в 2021 году статья в журнале Forests. Также была построена и проанализирована модель фазового перехода первого рода и ADL-модель динамики повреждений насаждений непарным шелкопрядом в различных местообитаниях на территории планеты. Данная модель многолетних учетов поврежденных площадей или динамики численности вредителя позволяет выявить связь с погодой и получить кратковременный прогноз динамики численности вида. Разработанная в рамках проекта модель была применена к другому виду стволовых вредителей и, в настоящий момент, готовится к подаче в журнал Insects. Выполнены работы по изучению нового штамма РНК содержащего вируса цитоплазмотического полиэдроза (род Cypovirus). Получены оценки эффективности вируса по отношению к вредителям, имеющих хозяйственное значение как для сельского, так и для лесного хозяйства. Выяснилось, что новый штамм циповируса обладает способностью вызывать летальные инфекции у достаточно широкого круга чешуекрылых вредителей, что является редкостью для вирусных заболеваний. Кроме того, нами выяснено, что пассаж нового штамма циповируса через альтернативного хозяина не приводит к качественной потере его вирулентности по отношению к оригинальному хозяину. Мы также продемонстрировали усиление инсектицидных свойств нового штамма циповируса в комбинации с адъювантом (отбеливатель). Крайне интересным результат оказался при использовании отбеливателя на альтернативном хозяине, когда значение ЛД50 снижалось на несколько порядков и достигало значений наиболее восприимчивого основного хозяина. Заложены эксперименты по оценке способности нового штамма циповируса к вертикальной передаче (от родителей к потомству). В настоящее время заканчивается подготовка публикации по данному вирусу для микробиологического журнала 1 квартиля. Совместно с японскими коллегами подготовлена работа по персистенции вирусов в условиях окружающей среды и направлена на рассмотрение в журнал Environmental Microbiology Reports.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Обсчет спутниковых данных NDVI для изучаемых площадей позволил нам рассчитать некоторые показатели, базирующиеся на сезонной динамике NDVI. Разработанные показатели показывают большую аналитическую значимость, чем просто наблюдаемое дистанционными методами снижение вегетативных показателей на изучаемой территории. Точечные одномоментные оценки NDVI подвержены шуму наблюдений и могут изменяться под воздействием большого набора внешних факторов. Изучение сезонной динамики показателей, в сравнении с контрольными площадками, позволяет выявить характерные признаки массовой атаки насекомых-вредителей. С учетом того, что изучаемые березовые насаждения подвержены разным видам негативных воздействий (засухи, болезни и т.п.) выделение точных признаков ослабления из-за вспышек массового размножения насекомых представляется перспективным. Нами частично проанализированы данные по срезам (кернам) годичных колец из дефолиированных и контрольных насаждений. Этот дендрохронологический подход является дополняющим тестом для оценки «исторический летописи насаждений». В настоящее время не выявлено значимых различий для рядов ширин годичных колец деревьев в очагах массового размножения и в неповрежденных насаждениях. Также не обнаружено какой–либо значимой тенденции в ширине годичных колец между пробными площадями. В 2023 мы планируем провести расчеты спектральных характеристик для дендрохронологического материала. Установлено, что стратегия размещения кладок непарного шелкопряда на деревьях в насаждении носит групповой характер, и по доле деревьев без кладок и критическому числу кладок можно оценить (полуколичественно) плотность популяции вредителя. Изучение вертикальной передачи циповируса сибирского шелкопряда через альтернативного хозяина (непарного шелкопряда) показало, что инфцирование не приводит к значительному смещению долей самок/самцов непарного шелкопряда в группах выживших после инфицирования особей. Также не выявлено значимого эффекта на плодовитость выживших самок (F2,15 =0.28, p=0.758). Циповирус значительно повлиял на уровень отрождаемости гусениц дочернего поколения (H2,15=6.65, p=0.026). При выращивании насекомых в благоприятных условиях, уровень выживаемости гусениц от зараженных родителей уровень выживаемости варьировал в пределах 75-85% и существенно не отличался от контроля (90.1 % х2=4.35, df=2, p=0.113). При воздействии на гусениц стресс-фактора (голодание в течении 4-х дней), наблюдается значительное увеличение смертности гусениц во всех группах. При этом в потомстве инфицированных родителей превалировала смертность от микроспоридиоза. Молекулярная диагностика определила как Vairimorpha lymantriae - патоген встречающийся в популяциях непарного шелкопряда (Maddox et al., 1999). Таким образом, выжившие после инфицирования циповирусом насекомые обладают повышенной восприимчивостью к воздействию стресс-факторов, что является хорошим потребительским качеством для препаратов разрабатываемых на основе данного вируса. Нами отработаны некоторые варианты массового накопления вируса цитоплазматического полиэдроза сибирского шелкопряда на альтернативных хозяевах. Показано, что при использовании максимальных дозировок, наблюдается быстрая высокая смертность насекомых (как непарного шелкопряда (60%), так и табачного бражника (98%)), однако, не наблюдается формирование вирусных полиэдров. В случае использования средних концентраций мы наблюдаем формирование полиэдров в количестве 300 млн полиэдров/гусеницу для табачного бражника и 7 млн полиэдров/гусеницу для непарного шелкопряда. Таким образом, табачный бражник показал себя как высокопродуктивный потенциальный продуцент для накопления циповируса сибирского шелкопряда. Этот факт позволил нам накопить достаточное количество вируса для проведения деляночных испытаний вируса на исходном хозяине – сибирском шелкопряде. Полевое тестирование вируса цитоплазматического полиэдроза сибирского шелкопряда, пассированного на табачном бражнике, подтвердило его работоспособность против исходного хозяина, что нами было показано ранее для лабораторных условий (Martemyanov et al., under revision). Смертность гусениц старших возрастов уже на 5 сутки достигала 60 % тогда как смертность в контроле не превышала 6%. Добавление отбеливателя «Тинопал» (Tinopal) не оказало значимого прироста смертности или скорости гибели (p>0.05), что обращает внимание на важность использования конкретной марки отбеливателя. «Бланкофор» (Blankophor) BBH, используемый ранее в лабораторных условиях, оказывал выраженное синергическое взаимодействие с данным вирусом в лабораторных условиях (Martemyanov et al., under revision). Данное полевое испытание свидетельствует о высоком потенциале применения циповируса против сибирского шелкопряда, и показывает необходимость более детального скрининга отбеливателей в качестве синергистов для разрабатываемого биопрепарата.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
С помощью дистанционного зондирования земли авторы проекта предложили индикаторы для выявления повреждений непарным шелкопрядом (Lymantria dispar L.) березовых насаждений. Необходимость в таких индикаторах обусловлена тем, что площадь исследуемой территории составляет около 1 млн кв. км, а наземные методы слишком трудоемки. Очень важно, чтобы эти показатели позволяли отличить воздействие насекомых от других разрушительных факторов, таких как пожары и засухи. В ходе полевых работ 2021-2022 годов авторы выделили экспериментальные (интенсивный ущерб от гусениц) и контрольные площади. Для каждой исследуемой площади были получены сезонные временные ряды данных о средних значениях вегетационного индекса NDVI (числовой показатель качества и количества растительности на участке). Данные были получены со спутника Sentinel-2 с пространственным разрешением 10 м. Для пар поврежденных и контрольных участков были получены относительные индексы снижения NDVI в течение сезона. Полученные индикаторы демонстрируют повышенную аналитическую значимость при выявлении участков, пораженных вредителем, по сравнению с простым снижением вегетативных индексов. Для оценки воздействия паразитов на популяцию лесных насекомых - вредителей была использована модель ФицХью – Нагумо системы «фитофаг – переменная воздействия» (энтомофаг, вирус, состояние корма). Модель ФицХью-Нагумо позволяет оценить закономерности развития вспышек массового размножения лесных насекомых и определить для локальных территорий критические значения параметров моделей, по достижению которых растет риск реализации вспышки массового размножения. Определить, как именно насекомые выбирают свою первую цель для нападения, можно, «заглянув в прошлое» деревьев, и оценить их состояние до момента атаки вредителями. В этом могут помочь годичные кольца — слои прироста древесины, которые образуются каждый год в период активного роста. Они служат своего рода древесной памятью, которая отражает изменения в состоянии дерева в течение всей его жизни. Авторы проекта предложили модель, описывающую устойчивость деревьев к нападению вредителей. Для того, чтобы объединить дерево и насекомых в одну систему, была применена флуктуационно-диссипационная теорема из квантовой физики. Она позволяет связать отклик системы на воздействие извне, в нашем случае — изменения ширин годичных колец в ответ на атаку вредителей, — с характеристиками динамики ширин годичных колец до этого воздействия. Результаты по оценке способности циповируса сибирского шелкопряда через альтернативного хозяина (непарный шелкопряд) свидетельствуют о том, что циповирус не передавался вертикально следующему поколению. Однако, циповирусная инфекция существенно повлияла на жизнеспособность следующего поколения непарного шелкопряда (т.е. благодаря непрямому воздействию через родительское поколение), и эта жизнеспособность сильно зависела от величины вирусной нагрузки на родительское поколение. Потомство от инфицированных родителей было заметно менее устойчиво к временному голоданию, что характерно для высокой плотности популяции листогрызущих вредителей. В контексте потенциального применения циповируса в полевых условиях этот вывод означает, что даже особи, пережившие циповирусную инфекцию при инсектицидной обработке, будут производить слабое потомство, которое будет менее устойчивым к действию сопряженных с высокой плотностью факторов (присутствие других инфекций, голодовка, взаимодействие этих факторов). Это означает, что использование циповируса даже против альтернативных хозяев имеет выраженное последействие, что будет продлевать защитный эффект даже после однократного применения. Разработан метод молекулярной количественной детекекции циповируса сибирского шелкопряда при пассаже вируса на альтернативном хозяине. Это позволило установить отклонение патогенеза циповируса в альтернативном хозяине (снижение способности формировать полиэдры) по сравнению с основным хозяином. Тестирование циповируса сибирского шелкопряда на альтернативном хозяине (непарный шелкопряд) в поле показало его потенциал для применения в открытом грунте. Инфицирование этим вирусом приводит к снижению аппетита у насекомых из-за дисфункции кишечника, что в свою очередь снижает потребление зеленой массы и повреждение ассимиляционного аппарата растений.