Введение к работе
Актуальность темы. Важная проблема современной экологии - сохранение биоразнообразия и видов организмов в зонально и провинциально обусловленных местах их обитания, систем и процессов, являющихся основой жизни на Земле. Ее решение усложняется вытеснением аборигенной биоты интродуцированными потенциально токсичными видами растений (Черников и др., 2000; 2004; Тотай и др. 2011).
Яркий пример экологических нарушений стабильности природных и антропогенно измененных ландшафтов - агрессивное распространение растений рода Heracleum - гигантского борщевика (далее борщевика). Оно особенно существенно в современных условиях Центрального и Северо-Западного регионов России, обременительно для сложившихся систем природопользования, опасно для людей (при их травмировании вследствие контактов с борщевиком) и всей живой природы (при нарушении устойчивости экосистем). К настоящему времени его ареал только в Московской, Ленинградской и Тверской областях - более 150 000 га. Здесь при отсутствии эффективного противодействия через 5 лет может быть засорено и обесценено до 40 % земель.
Накопленный опыт работы многих ученых (Nielsen, Ravn, Nentwig, Wade, 2005; Далькэ и Чадин, 2008; 2010; Рубчиц, 2011; Смолин, 2011) показал ограниченную эффективность применения предлагаемых ранее агротехнических и химических мер контроля распространения борщевика. Это актуализирует задачи системного анализа проблемы и результатов профильного экологического мониторинга, совершенствования химических и разработка рациональных биологических мер противодействия засорению территорий РФ агрессивным ядовитым борщевиком.
Цель работы – изучение экобиологических особенностей растений борщевика (Heracleum sosnowskyi и H. mantegazzianum), их болезней и фитофагов при экологическом мониторинге засоренных ими природных и антропогенно измененных представительных ландшафтов Центрального и Северо-Западного регионов России с разработкой экологизированных, эффективных мер их фитосанитарного оздоровления и системного решения этой многоплановой экологической проблемы.
В соответствии с поставленной целью, решались следующие задачи:
1. Анализ экоморфогенеза, выявление видовой принадлежности и других экобиологических особенностей, основных ареалов растений гигантского борщевика в условиях Центрального и Северо-Западного регионов России.
2. Экологическая оценка последствий неконтролируемого распространения Heracleum sosnowskyi и H. mantegazzianum в представительных природных и антропогенно измененных ландшафтах.
3. Изучение эффективности основных рекомендуемых профилактических и агротехнических мер противодействия засорению борщевиком придорожных зон и сельскохозяйственных угодий.
4. Исследование регионально-типологических особенностей проявления наиболее распространенных болезней борщевика (мучнистой росы и др.) и его фитофагов (Agriolimax reticulatus и др.) - с поиском эффективных способов их использования для биологического контроля распространения видов Heracleum в различных видах ландшафтов Тверской и других областей РФ.
5. Сравнительный анализ эффективности применения различных гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных и полевых территориях.
6. Мониторинг последействия, систематизация и верификация рекомендуемых мер контроля борщевика в условиях доминирующих видов экосистем Центрального и Северо-Западного регионов России.
Научная новизна работы. В результате проведенных исследований выявлены регионально-типологические особенности экоморфогенеза, видовой принадлежности, ареалов гигантского борщевика в Центральном и Северо-Западном регионах РФ с экологической оценкой последствий его распространения. Экспериментально показана «трансхория» - перемещение семян Heracleum sosnowskyi по дорогам. Определены проявления мучнистой росы борщевика и гибели пораженных ею растений в связи с различными метеоусловиями и уровнем накопления инфекции (Erysiphe umbelliferarum f. heraclei), представлены схема ее распространения в условиях исследуемых регионов и первичные регламенты использования, как биологического средства для инокуляции борщевика. Описаны симптомы нескольких форм неинфекционного хлороза и других болезней, признаки существенных повреждений растений борщевика сетчатым слизнем (Agriolimax reticulatus), молью - Depressaria heracliana и другими фитофагами. Проведено сравнение эффективности различных вариантов биоконтроля борщевика при совместном использовании его фитофагов и болезней.
Практическая значимость результатов исследований. На основе анализа регионально-типологических особенностей засоренных борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов разработаны предложения по совершенствованию их экологического мониторинга, по испытанным и частично верифицированным экотехнологическим регламентам дифференцированного применения гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных землях и в посевах сельскохозяйственных культур при их успешной апробации на площади более 1 000 га. Рекомендованный, как элемент научного обеспечения целевых программ по ограничению распространения гигантского борщевика в Московской, Ленинградской, Тверской, Новгородской и Ярославской областях, - препарат Анкор позволил получить экономический эффект +498 руб./га по сравнению с базовым вариантом применения гербицидов. С учетом изученных экобиологических особенностей сетчатого слизня и мучнистой росы борщевика испытаны способы его частичного биологического уничтожения.
Работа апробирована на одиннадцати научно-практических международных, всероссийских и региональных конференциях, состоявшихся в 2006-2012 гг., в том числе: «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» (декабрь 2012 г., г. Москва), «М.В. Ломоносов 2010» (март 2010 г., г. Москва), «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» (май 2009 и апрель 2010 гг., г. Москва).
По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ Кудрявцевой Е.Н. (персональных и в соавторстве), в том числе 12 – засчитываемых ВАК РФ. Дополнительно 4 работы находятся в стадии опубликования.
Организация и объем исследований, личный вклад автора. Работа проведена лично автором или при его непосредственном участии на протяжении 7 лет (2006 - 2012 гг.) – в рамках выполнения соответствующих научных программ и контрактов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 теоретических и экспериментальных глав, выводов, практических предложений и списка цитируемой литературы, включающего 214 наименований, в том числе 59 на иностранных языках. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 44 таблицами, 66 рисунками, 10 приложениями.
Выражаю глубокую благодарность научным руководителям – доктору биологических наук, профессору И. И. Васеневу и кандидату химических наук, доценту М. А. Феофановой за методические консультации при выполнении работы и оформлении диссертации. Признательна сотрудникам Тверского ГУ и ВНИИ льна, с которыми посчастливилось вместе выполнять научные исследования.
