ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОСВОЕНИЕ ЛЕСНЫХ МАССИВОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ

Авторы:
Е.Н. Пальникова д.с.-х.н., проф.,
В.Г Суховольский д.б.н., проф.

Сибирский государственный технологический университет
г.Красноярск

Рассматриваются методы, необходимые для своевременного
прогнозирования развития вспышек массового размножения лесных
насекомых и минимизации ущерба, наносимого лесам насекомыми в
современных условиях изменения состояния окружающей среды.
Рассматриваются особенности пространственной структуры вспышек
массового размножения и методы оценки фаз градации насекомых-
вредителей, предлагаются способы оценки устойчивости насаждений к
насекомым.

Насекомые способны наносить лесам Сибири значительные
повреждения. Так, последняя вспышка массового размножения сибирского
шелкопряда в лесах Центральной Сибири охватила территорию в несколько
миллионов га и привела многие насаждения к гибели. Насаждения,
ослабленные после повреждений сибирским шелкопрядом, подверглись
нападению насекомых-ксилофагов. Наличие усохших вследствие
повреждений насекомыми насаждений резко увеличивает опасность
масштабных пожаров.
Развитие вспышек массового размножения может привести к тому, что
лесные массивы, планируемые для хозяйственного освоения, фактически
будут в течение трех-четырех лет уничтожены вредителями.
Все существующие сценарии прогнозируемых изменений климата
нашей планеты указывают на то, что в районе Центральной Сибири
среднегодичная температура возрастет на несколько градусов. В этих
условиях возрастет риск возникновения вспышек массового размножения как
тех видов насекомых, которые в настоящее время уже дают такие вспышки
(например, сибирского шелкопряда), так и видов, в настоящее время не
представляющих существенной хозяйственной угрозы. Уже отмечено
возникновение очагов массового размножения вспышечных видов
насекомых в более северных районах, чем районы предыдущих градаций (
непарный шелкопряд, сибирский шелкопряд).
В этих условиях в процессе планирования хозяйственной деятельности
в лесу, выбора лесных массивов под массовые вырубки, развития
транспортной сети необходимо наряду с другими факторами оценивать и
риск повреждения лесов насекомыми. В противном случае может
повториться ситуация пятидесятых годов прошлого столетия, когда
подготовленные к хозяйственному освоению лесные массивы в долине
р.Тубы были уничтожены лесными насекомыми.
Для уменьшения масштабов последствий вспышек массового
размножения лесных насекомых и минимизации ущерба, наносимого лесам
насекомыми-вредителями, необходимы методы, позволяющие выявлять
потенциально опасные с точки зрения возникновения вспышек лесные
массивы, своевременно прогнозировать вспышки массового размножения
лесных насекомых, разрабатывать оптимальную стратегию защиты лесов,
осуществлять диагностику типов вспышек массового размножения и давать
прогноз пространственного распространения популяций вредителей. В
настоящей работе вкратце описаны методы, использование которых
способствует решению вышеуказанных задач.
I. Типы пространственной структуры вспышек массового
размножения
По характеристикам пространственной структуры можно выделить три
типа вспышек массового размножения лесных насекомых: локальные
вспышки, популяционные пространственные волны, панзональные вспышки.
Локальная вспышка массового размножения происходит на
ограниченном участке леса с характерными размерами, соответствующими
радиусу миграционной активности особей популяции насекомых. В пределах
этого участка плотность популяции и уровень повреждения деревьев
примерно одинаковы. Изучение причин возникновения локальных вспышек
составляло и составляет один из важнейших разделов лесной энтомологии.
Популяционные пространственные волны характерны для ряда видов
лесных насекомых, таких как черный пихтовый усач, короед-дендроктон.
Развитие популяционной волны в однородном однопородном древостое идет
аналогично волне горения. Подобная волна может «идти» по древостою в
течение нескольких лет. При этом плотность популяции максимальная на
гребне волны.
Панзональная вспышка массового размножения связана с практически
одновременным развитием вспышек массового размножения на обширной
территории с размерами, многократно превышающими радиус активности
особей популяции насекомых, дающих такую вспышку. Это означает, что
панзональная вспышка не есть популяционная волна. Должен существовать
синхронизирующий фактор, воздействие которого приводит к
одновременному развитию локальных вспышек массового размножения во
множестве локальных местообитаний. На роль такого синхронизирующего
фактора выдвигались такие характеристики, как активность солнечной
радиации, жаркая и засушливая погода на обширной территории и др. В ходе
панзональных вспышек массового размножения лесных насекомых
территориям наносится очень большой ущерб, поэтому так важен прогноз
возникновения и развития панзональных вспышек массового размножения.
Такие прогнозы в большинстве случаев сводятся к слежению за
синхронизирующим фактором и прогнозированию развития панзональной
вспышки в случае, когда значение синхронизирующего фактора выходит за
определенные границы. Однако анализ показывает, что существующие
гипотезы развития панзональных вспышек массового размножения лесных
насекомых не всегда достаточны для объяснения причин возникновения
таких вспышек.
II. Оценка фаз градации динамики численности популяций
насекомых-вредителей
В процессе развития вспышки массового размножения популяция
последовательно проходит фазы подъема численности, максимума вспышки,
кризиса и депрессии. При этом для разных вспышек абсолютные
численности популяции на одних и тех же фазах градации будут различны.
Это не позволяет оценить текущую фазу градации непосредственно по
данным текущих учетов численности популяции вредителя.
Для диагностики фазы градации популяции можно использовать
фазовые портреты. В этом случае необходимо два года подряд проводить
учеты численности, так как необходимо вычислить коэффициент
размножения популяции, то есть отношение численностей двух смежных
поколений. Однако можно оценить фазу градации популяции вредителя по
данным однократного учета, используя данные о структуре энтомокомплекса
видов, трофически схожих с видом, дающим вспышку массового
размножения. Для ряда видов, у которых на определенных стадиях сезонного
развития легко выявить тонкую пространственную структуру популяции (то
есть распределение особей внутри пробной площади), возможно оценить
фазу градации по однократному учету пространственной структуры
популяции. В частности, такое возможно для сосновой пяденицы, у которой
на стадии куколки пространственное распределение в ходе учетов легко
определяется.
III. Оценка устойчивости насаждений к насекомым-вредителям
Инструментальный физический метод оценки состояния деревьев и
насаждений и устойчивости их к нападению насекомых-ксилофагов
заключается в измерении с помощью специальных приборов электрических
характеристик тканей ствола дерева. Для этой цели был сконструирован
диэлектрический импульсный фурье-спектрометр, позволяющий
автоматизировать и процесс измерений в лесу, и процесс обработки данных
измерений, используя при этом компьютер, напрямую связанный со
спектрометром.
Для оценки устойчивости деревьев и насаждений к повреждению
насекомыми-филлофагами предложен метод, связанный с изучением
высокочастнотных (ВЧ) характеристик кривых радиального прироста
деревьев - частоты и мощности. Показано, что устойчивые и неустойчивые к
нападению насекомых-филлофагов деревья имеют различные ВЧ-
характеристики радиального прироста. В этом случае диагностика
устойчивости насаждения к насекомым-филлофагам сводится к взятию
кернов со стволов модельных деревьев, измерению радиального прироста
этих деревьев, вычислению соответствующих показателей ВЧ-характеристик
радиального прироста отдельных деревьев и построению двумерной функции
распределения деревьев в насаждении по этим показателям.
IV. Приуроченность первичных очагов массового размножения
Первичные очаги локальных вспышек массового размножения обычно
приурочены к определенным ландшафтным структурам. Проводя учеты
численности на пробных площадях в подобных ландшафтных структурах,
можно своевременно выявить начало вспышки и по данным однократного
учета численности оценить текущую фазу градации популяции.
V. Оценка опасности для насаждений отдельных видов лесных
насекомых
Как известно, большинство видов лесных насекомых имеют
стабильный тип динамики численности и не дают вспышек массовых
размножений. Для оценки опасности различных видов насекомых для лесных
ценозов предложен метод анализа высокочастнотных (ВЧ) составляющих
рядов динамики численности отдельных видов вредителей. Показано, что по
параметрам ВЧ-составляющих рядов динамики численности можно оценить
потенциальную возможность вспышек массового размножения данного вида.
VI. Прогнозы пространственного распространения очагов
массового размножения насекомых-вредителей
Для локальной вспышки массового размножения прогноз
распространения очага связан с оценкой состояния кормовых растений. Для
локальных очагов ксилофагов оценка состояния деревьев может быть
сделана с помощью инструментальных методов диэлектрической
спектроскопии. Для прогнозирования локальных очагов насекомых-
филлофагов возможно оценить устойчивость древостоев, прилегающих к
очагу по ВЧ-параметрам рядов радиального прироста деревьев. Для
прогнозирования развития локальных очагов и популяционных волн можно
использовать математические модели. В частности, такие модели
предложены для прогнозирования популяционных волн черного пихтового
усача и локальных очагов сосновой пяденицы.
VII. Оценка факторов, способствующих затуханию вспышек
массового размножения
Факторами, способствующими затуханию вспышек массового
размножения лесных насекомых, являются паразиты и хищники, болезни,
антибиоз кормовых растений. Предложены методы, позволяющие оценить
состояние и выживаемость личинок и куколок насекомых, определить
уровень антибиозной активности кормовых растений. Используя данные о
состоянии кормовых растений, состоянии личинок и куколок популяции
вредителей, распределения уровня зараженности насекомых паразитами,
можно получить характеристики популяции, взаимодействий «паразит-
хозяин» и «хищник-жертва».
Таким образом, схема лесоэнтомологического мониторинга включает в
себя этапы, связанные с прогнозированием возникновения вспышек разных
пространственных типов у различных насекомых, оценкой фаз градации
популяций, определением уровня устойчивости насаждений, прогнозом
развития вспышек массового размножения, планированием и проведением
защитных мероприятий. Для успешного проведения лесоэнтомологического
мониторинга все эти этапы должны быть связаны друг с другом общей
методологией.
***
Работа выполнена при финансовой поддержке программ
«Университеты России» и «Интеграция».