양배추에서 무테두리진딧물의 온도발육모형, 생명표 통계량 및 국내 기후변화 적합도 평가

Abstract

본 연구는 양배추에서 무테두리진딧물의 온도발육실험, 성충수명, 산자실험을 통해 매개변수를 추정하여, 약충의 온도발육모형, 무시성충의 산자모형 작성에 필요한 기본모형들을 제공하기 위해 실시하였다. 6 개의 온도(10, 15, 20, 25, 30, 35±1℃, 16L:8D)에서 실험하였으며, 저온인 10℃에서는 성공적으로 발육하지 못했다. 약충 발육기간은 온도가 증가하수록 30℃까는 감소하였고 35℃에서는 다시 증가하였는데, 15℃에서 18.5 일, 30℃에서 5.9 일 이었다. 약충전체 직선회귀식에서 발육영점온도(DT)는 7.9℃로로 나타났으며, 유효적산온도(DD)는 126.3 일이었다. 전기약충(1+2 령), 후기약충(3+4 령), 전체약충 발육률에 대한 비선형모형(Lactin 2 model)과 발육기간 분포 모형(Weibull model)을 작성하였다. 성충수명은 15℃에서 비정상적으로 18.2 일을 보였고, 20℃에서 24.4 일, 30.0°C 에서 16.4 일의 범위에 있었으며, 성충 생리적 연령 계산을 위한 노화율 모형작성에 이용되었다. 총 산자수는 20℃에서 91.6 마리로 최대값을 보였다. 본 연구를 통하여 무테두리진딧물 무시성충 산란모형 작성에 필요한 온도별 총산자수, 연령별 누적산자율, 연령별 생존률 모형 등 3 개의 기본모형을 추정하였다. 또한, 생명표통계량을 이용하여 RCP 8.5 기상시나리오에 따른 무테두리진딧물의 기후적응능력 및 잠재적 발생세대 수를 평가하였다. 잠재적 발생세대수는 생명표통계량 인자 중 하나인 세대기간(T)을 이용하여 온도의존적 세대완료율모형을 작성한 후 기후시나리오에 따른 발생세대수를 추정하였다. 기후적응능력 평가의 경우 기후시나리오에 따른 내적자연증가율을 기반으로 개체군 크기의 증가를 유도하는 서식처 온도분포의 폭을 나타내는 TSM(thermal safety margin)을 계산한 후 기후변화 시나리오에 따라 10 년단위로 비교하였다. TSM 은 내적자연증가율이 최고치가 되는 온도를 최적온도(Topt)로 설정한 후 각 시기별 온도와 Topt 와의 차로 구하였다. 또한 RCP 8.5 기상시나리오에 따라 TSM 값을 10 등급으로 세분화하여 포괄적 적합도의 변화를 GIS 지도에 표출시켰으며, 년도 및 계절별 포괄적 적합도의 변화를 제시하였다.

This study was conducted to develop temperature-driven models for a population model of turnip aphid, Lipaphis erysimi: nymphal development rate models and apterious adult's oviposition (larviparous) model. Nymphal development and the longevity and fecundity of adults were examined on cabbage at six constant temperatures (10, 15, 20, 25, 30, 35±1℃, 16L:8D). L. erysimi nymphs did not survive at 10℃. Development time of nymphs increased with increasing temperature up to 30℃ and thereafter slightly decreased, ranging from 18.5 d at 15℃ to 5.9 d at 30℃. The lower threshold temperature and thermal constant were estimated as 7.9℃ and 126.3 degree days, respectively. The nonlinear model of Lactin 2 fitted well for the relationship between the development rate and temperature of small (1+2 instar), large (3+4 instar) and total nymph (all instars). The Weibull function provided a good fit for the distribution of development times of each stage. Temperature affected the longevity and fecundity of L. erysimi. Adult longevity decreased as the temperature increased and ranged from 24.4 d at 20°C to 16.4 d at 30.0°C with abnormal longevity 18.2 d at 15°C, which was used to estimate adult aging rate model for the calculation of adult physiological age. L. erysimi showed a maximum fecundity of 91.6 eggs per female at 20°C. In this study, we provided three temperature-dependent components for an oviposition model of L. erysimi: total fecundity, age-specific cumulative oviposition rate, and age-specific survival rate. Additionally, the climate adaptation and annual multiplication ability of L. erysimi were evaluated using the parameters of life table according to RCP 8.5 climate scenario. The optimal temperature (Topt) of L. erysimi was regarded as the temperature at which the intrinsic rate of natural increase (rm) reached a maximum. And then the term of TSM (thermal safety margin) was defined as difference between Topt and Thab (habitat temperature), which indicates the tolerance range of rm with increasing temperature. TSM showed positive value untill 2100 along RCP 8.5 climate scenario, indicating the populations of L. erysimi increase continuously. The relationship between the completion rate of generation time (1/generation time) and temperature provided a lower threshold temperature for population development and annual generations. According to the increase of temperature, the first occurrence date was advanced, and the number of generation increased gradually. In conclusion, L. erysimi is predicted to increase by global warming in Korea except of some regions, expecially largely in spring and autumn seasons.