$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

비선형 곤충 온도발육모형의 특성과 발전과정에 대한 고찰
A Review for Non-linear Models Describing Temperature-dependent Development of Insect Populations: Characteristics and Developmental Process of Models 원문보기

한국응용곤충학회지 = Korean journal of applied entomology, v.56 no.1, 2017년, pp.1 - 18  

김동순 (제주대학교 생명자원과학대학 식물환경전공, SARI, 제주대학교 아열대농업생명과학연구소) ,  안정준 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 온난화대응농업연구소) ,  이준호 (서울대학교 농업생명과학대학 농생명공학부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

곤충의 온도발육모형은 해충의 발생예찰모형을 비롯한 개체군모형에서 기본이 되는 요소이다. 본고에서는 곤충의 온도의존적 비선형 발육모형에 대하여 고찰하였다. 모형의 종류를 크게 경험모형과 생물리적 모형으로 구분하였으며, 수식의 유사성 내지 기원에 대한 유연관계에 따라 세분하였다. 발육률 곡선의 형태적 묘사에 적합한 수식을 적용하는 경험모형은 Stinner-계열, Logan-계열, 수행모형, 그리고 베타 분포모형으로 세분화하여 고찰하였다. 촉매반응을 바탕으로 하고 있는 생물리적 모형은 Eyring-모형, SM-모형, SS-모형, SSI-모형으로 이어지는 단계통으로 분류하였다. 본 연구에 포함된 각 모형의 개발과정과 형태적합 특성에 대하여 기술하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Temperature-dependent development model is an essential component for forecasting models of insect pests as well as for insect population models. This study reviewed the nonlinear models which explain the relationship between temperature and development rate of insects. In the present study, the typ...

주제어

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
온도에 따른 발육특성중 온도발육모형은 어떤 특성을 가지는가? 해충학이 발달함에 따라 대상해충의 발생예찰 목적으로 온도에 따른 발육특성은 더욱 중요해졌다. 그 중 온도발육모형은 대부분 해충 예찰모형의 기본이 되며(Wagner et al., 1984; Curry and Feldman, 1987), 식물을 비롯한 변온동물의 생장모형(Yin et al., 1995; Yan and Hunt, 1999)에도 동일하게 적용할 수 있다.
곤충발육기간은 어떤 경향을 보이는가? 일반적으로 곤충발육기간은 온도가 증가함에 따라 감소하고 최적온도 이후에는 다시 증가하는 경향을 보인다. 온도발육 모델에서는 온도와 발육기간의 관계를 이용한 함수를 작성하기 보다는 발육기간에 역수(1/발육기간)를 취하여 온도와 곤충 발육속도(즉 발육기간의 역수, 발육률)의 관계를 이용하여 온도발육모델을 작성하여 왔다.
경험적인 모델은 어디에 이용될 수 있는가? 수학적 모델들은 가설과 실험적인 관찰들을 통해서 얻어지는 지식들을 일정한 형식에 맞추어 공식화하는 언어의 일종이라고 할 수 있다(Burnham and Anderson, 2002). 경험적인 모델은 원인과 결과를 결정할 수 있으며 다른 조건들 하에서 일어날 수 있는 시스템의 행동들을 기술하고 예측하는데 이용될 수 있다. 온도발육모델은 곤충이라는 시스템에 외부의 영향(온도)에 따라 곤충발육의 변화를 묘사할 뿐 만 아니라 그 과정에 대한 정량적인 특성을 개략적이고 함축적으로 나타내는 것으로 관찰과 관찰을 통한 정보의 축적 그리고 이들의 이해를 바탕으로 하고 있다(Wagner et al.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (71)

  1. Ahn, J.J., Son, Y., He, Y., Lee, E., Park, Y-L., 2016. Effects of temperature on development and voltinism of Chaetodactylus krombeini (Acari: Chaetodactylidae): Implications for climate change impacts. PLOS One 11, e0161319. 

  2. Akaike, H., 1974. A new look at the statistical model identification. IEEE Trans. Autom. Con. 19, 716-723. 

  3. Amarasekare, P., Savage, V., 2012. A framework for elucidating the temperature dependence of fitness. Am. Nat. 179, 178-191. 

  4. Arrhenius, S., 1889. Uber die Reactionsgeschwindigkeit bei der Inversion von Rohrzucker durch Sauren. Zeitschrift fur Physikalische Chemie 4, 226-92. 

  5. Bock, R.K., Krischer, W., 1998. The data analysis brief book. Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag. 

  6. Briere, J.F., Pracros, P., Le Roux, L.Y., Pierre, J.S., 1999. A novel rate model of temperature-dependent development for arthropods. Environ. Entomol. 28, 22-29. 

  7. Burnham, K.P., Anderson, D.R., 2002. Model selection and multimodel inference: A practical information theoretic approach. Springer, New York. 488pp. 

  8. Campbell, A., Frazer, B.D., Gilbert, N., Gutierrez, A.P., Mackauer, M., 1974. Temperature requirements of some aphids and their parasites. J. Appl. Ecol. 11, 431-438. 

  9. Campolo, O., Malcrino, A., Laudani, F., Maione, V., Zappala, L., Palmeri, V., 2014. Population dynamics and temperaturedependent development of Chrysomphalus aonidum (L.) to aid sustainable pest management decisions. Neotrop. Entomol. 43, 453-464. 

  10. Cho, Y.-Y., Oh, M.-M., Son, J.-E., 2009. Modeling approaches for estimating cardinal temperatures by bilinear, parabolic, and Beta distribution functions. Korean J. Hortic. Sci. Technol. 27, 239-243. 

  11. Crozier, W.J., 1926. On curves of growth, especially in relation to temperature. J. Gen. Physiol. 10, 53-73. 

  12. Curry, G.L., Feldman, R.M., 1987. Mathematical foundations of population dynamics. Mono. Ser. 3. Tex. Eng. Exp. Stn., College Station, TX. 246pp. 

  13. Damos, P., Savopoulou-Soultani, M., 2012. Temperature-driven models for insect development and vital thermal requirements. Psyche 2012, 1-13 

  14. Damos, P.T., Savopoulou-Soultani, M., 2008. Temperature dependent bionomics and modeling of Anarsia lineatella (Lepidoptera: Gelechiidae) in the laboratory. J. Econ. Entomol. 101, 1557-1567. 

  15. Dixon, A.F.G., Honek, A., Keil, P., Kotela, M.A.A., Sizling, A.L., Jarosik, V., 2009. Relationship between the minimum and maximum temperature thresholds for development in insects. Funct. Ecol. 23, 257-264. 

  16. Drost, Y.C., van Lenteren, J.C., van Roermund, H.J.W., 1998. Lift-history parameters of different biotypes of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) in relation to temperature and host plant: a selective review. B. Entomol. Res. 88, 219-229. 

  17. Eubank, W.P., Atmar, J.W., Ellington, J.J., 1973. The significance and thermodynamics of fluctuating versus static thermal environment on Heliothis zea egg development rates. Environ. Entomol. 2, 491-496. 

  18. Evans, M.G., Polanyi, M., 1935. Some applications of the transition state method to the calculation of reaction velocities, especially in solution. Trans. Faraday Soc. 31, 875-894. 

  19. Eyring, H. 1935. The activated complex in chemical reactions. J. Chem. Phys. 3: 107-115. 

  20. Fand, B.B., Sul, N.T., Bal, S.K., Minhas, P.S., 2015. Temperature impacts the development and survival of common cutworm (Spodoptera litura): Simulation and visualization of potential population growth in India under warmer temperatures through life cycle modelling and spatial mapping. PLOS One e0124682. 

  21. Got, B., Piry, S., Migeon, A., Labatte, M.J., 1997. Comparison of different models for predicting development time of the european corn borer (Lepidoptera: Pyralidae). Environ. Entomol. 26, 46-60. 

  22. Higley, L.G., Pedigo, L.P., Ostle, K.R., 1986. DEGDAY: a program for calculating degree-days, and assumptions behind the degree-day approach. Environ. Entomol. 15, 999-1016. 

  23. Hilbert, D.W., Logan, J.A., 1983. Empirical model of nymphal development for migratory grasshopper, Meldnoplus sanguinipes (Orthoptera: Acrididae). Environ. Entomol. 12, 1-5. 

  24. Holling, C.S., 1965. The functional response of predators to prey density and its role in mimicry and population regulation. Mem. Entomol. Soc. Can. 45, 5-60. 

  25. Honek, A., 1999. Constraints on thermal requirements for insect development. Entomol. Sci. 2, 615-621. 

  26. Huey, R.B., Kingsolver, J.G., 1989. Evolution of thermal sensitivity of ectotherm performance. TREE 4, 131-135. 

  27. Huey, R.B., Stevenson, R.D., 1979. Integrating thermal physiology and ecology of ectotherms: a discussion of approaches. Amer. Zool. 19, 357-366. 

  28. Hultin, E., 1955. The influence of Temperature on the rate of enzyme processes. Acta Chem. Scand. 9, 1700-1710. 

  29. Ikemoto, T., 2005. Intrinsic optimum temperature for development of insects and mites. Environ. Entomol. 34, 1377-1387. 

  30. Ikemoto, T., 2003. Possible existence of a common temperature and a common duration of development among members of a taxonomic group of arthropods that underwent speciational adaptation to temperature. Appl. Entomol. Zool. 38, 487-492. 

  31. Ikemoto, T., Kurahashi, I, Shi, P-J., 2013. Confidence interval of intrinsic optimum temperature estimated using the thermodynamic SSI model. Insect Science 20, 420-428. 

  32. Janisch, E., 1925. Uber die temperaturabhangigbeit biologischer vorgange und ihre kurvenmassige analyse. Arch. Ges. Physiolo. 209, 414-436. 

  33. Johnson, F.H., Lewin, I., 1946. The growth rate of E. coli in relation to temperature, quinine and coenzyme. J. Cell. Comp. Physiol. 28, 47-75. 

  34. Kim, D.-S., Lee, J.-H., Yiem, M.-S., 2001. Temperature-dependent development of Carposina sasakii (Lepidoptera: Carposinidae) and its stage emergence models. Environ. Entomol. 30, 298-305 

  35. Kontodimas, D.C., Eliopoulos, P.A., Stathas, G.J., Economou, L.P., 2004. Comparative temperature-dependent development of Nephus includens (Kirsch) and Nephus bisignatus (Boheman) (Coleoptera: Coccinellidae) preying on Planococcus citri (Risso) (Homoptera: Pseudococcidae): evaluating of a linear and various nonlinear models using specific criteria. Environ. Entomol. 33, 1-11. 

  36. Lactin, D.J., Holliday, N.J., Johnson, D.L., Craigen, R., 1995. Improved rate model of temperature-dependent development by arthropods. Environ. Entomol. 24, 68-75. 

  37. Lin, C.C., Segel, L.A., 1974. Mathematics applied to deterministic problems in the natural sciences. Macmillan Publishing Co., Inc., New York. 604 pp. 

  38. Liu, S.S., Meng, X.D., 2000. Modelling development time of Lipaphis erysimi (Hemiptera: Aphididae) at constant and variable temperatures. Bull. Entomol. Res. 90, 337-347. 

  39. Logan, J.A., Wollkind, D.J., Hoyt, S.C., Tanigoshi, L.K., 1976. An analytic model for description of temperature dependent rate phenomena in arthropods. Environ. Entomol. 5, 1133-1140. 

  40. Pradhan, S., 1946. Insect population studies. IV. Dynamics of temperature effect on insect development. Proc. Nat. Inst. Sci. India 12, 385-404. 

  41. Pruess, K.P., 1983. Day-degree methods for pest management. Environ. Entomol. 12, 613-619. 

  42. Regniere, J., Powell, J., Bentz, B., Nealis, V., 2012. Effects of temperature on development, survival and reproduction of insects: Experimental design, data analysis and modeling. J. Insect Physiol. 58, 634-647. 

  43. Robertson, T.B., 1923. The chemical basis of growth and senescence. Lippincott, Phildelphia. 389pp. 

  44. Roy, M., Brodeur, J., Cloutier, C., 2002. Relationship between temperature and developmental rate of Stethorus punctillum (Coleoptera: Coccinellidae) and its prey Tetranychus mcdanieli (Acarina: Tetranychidae). Environ. Entomol. 31, 177-187. 

  45. Ryoo, M.I., Cho, K.J., 1988. A model for the temperature-dependent developmental rate of S. oryzae L. (Coleoptera: Curculionidae) on rice. J. Stored Prod. Res. 24, 79-82. 

  46. SAS Institute, 1999. SAS System for Window, Release 8.02. SAS Institute, Cary, NC. 

  47. Schoolfield, R.M., Sharpe, P.J.H., Mugnuson, C.E., 1981. Nolinear regression of biological temperature-dependent rate models based on absolute reaction-rate theory. J. Theo. Biol. 88, 715-731. 

  48. Schwartz, G., 1978,. Estimating dimensions of a model. Ann. Stat. 6, 461-464. 

  49. Sclove, L., 1987. Application of model-selection criteria to some problems in multivariate analysis. Psychometrika 52, 333-343. 

  50. Sharpe, P.J.H., DeMichele, D.W., 1977. Reaction kinetics of poikilotherm developement. J. Theo. Bio. 64, 649-670. 

  51. Shi, P.-J., Chen, L., Hui, C., Grissino-Mayer, H.D., 2016. Capture the time when plants reach their maximum body size by using the beta sigmoid growth equation. Ecol. Model. 320, 177-181. 

  52. Shi, P., Li, B-L., Ge, F., 2012. Intrinsic optimum temperature of the diamondback moth and its ecological meaning. Environ. Entomol. 41, 714-722. 

  53. Shi, P., Ge, F., Sun, Y., Chen, C., 2011a. A simple model for describing the effect of temperature on insect development rate. J. Asia-Pacific Entomol. 14, 15-20. 

  54. Shi, P., Ikemoto, T., Egami, C., Sun, Y., Ge, F., 2011b. A modified program for estimating the parameters of the SSI model. Environ. Entomol. 40, 462-469. 

  55. Shi, P., Ge, F., 2010. A comparison of different thermal performance functions describing temperature-dependent development rates. J. Therm. Biol. 35, 225-231. 

  56. Stinner, R.E., Gutierrez, A.P., Butler, Jr., G.D., 1974. An algorithm for temperature-dependent growth rate stimulation. Can. Entomol. 105, 145-156. 

  57. SYSTAT software Inc. 2002. TableCurve 2D. Automated Curve Fitting and Equation Discovery: Version 5.01 for Windows. SYSTAT software Inc, CA, USA. 

  58. Taylor, F., 1981. Ecology and evolution of physiological time in insects. Am. Nat. 117, 1-23. 

  59. Toyoshima, S., Arai, T., Yaginuma, K., 2010. Effect of constant temperature on the development of peach fruit moth, Carposina sasakii (Lepidoptera: Carposinidae). Bull. Natl. Inst. Fruit Tree Sci. 10, 1-8. 

  60. Van'Hoff, J.H., 1901. Osmotic pressure and chemical equilibrium. Nobel Lecture, December. 13. 

  61. van der Heide, T., Roijackers, R.M.M., van Nes, E.H., Peeters, E.T.H.M., 2006. A simple equation for describing the temperature dependent growth of free-floating macrophytes. Aquat. Bot. 84, 171-175. 

  62. Wagner, T.L., Olson, R.L., Willers, J.L., 1991. Modeling arthropod developing time. J. Agric. Entomol. 8, 251-270. 

  63. Wagner, T.L., Wu, H., Sharpe, P.J.H., Schoolfield, R. M., Coulson, R.N., 1984. Modeling insect development rates: a literature review and application of a biophysical model. Ann. Entomol. Soc. Am. 77, 208-225. 

  64. Wang, R., Lan, Z., Ding, Y., 1982. Studies on mathematical models of the relationship between insect development and temperature. Acta Ecol. Sin. 2, 47-57. 

  65. William, F., 1971. An Introduction to probability theory and its applications (Vol. 2), 2nd Ed. John Wiley & Sons Inc. 798pp. 

  66. Yan, W., Hunt, L.A., 1999. An equation for modelling the temperature response of plants using only the cardinal temperatures. Ann. Bot. 84, 607-614. 

  67. Yin, X., Kropff, M.J., 1996. The effect of temperature on leaf appearance in rice. Ann. Bot. 77, 215-221. 

  68. Yin, X., Kropff, M.J., Goudriaan, J., 1996. Differential effects of day and night temperature on development to flowering in rice. Ann. Bot. 77, 203-213. 

  69. Yin, X., Kropff M.J., McLaren, G., Visperas, R.M., 1995. A nonlinear model for crop development as a function of temperature. Agric. For. Meteorol. 77, 1-16. 

  70. Zahiri, B., Fathipour, Y., Khanjani, M., Moharramipour, S., Zalucki, M.P., 2010. Preimaginal development response to constant temperatures in Hypera postica (Coleoptera: Curculionidae): picking the best model. Environ. Entomol. 39, 177-189. 

  71. Zhu, G., Bu, W., Gao, Y., Liu, G., 2012. Potential geographic distribution of brown marmorated stink bug invasion (Halyomorpha halys). PLOS One 7, e31246. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로