Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСНОВАЯ ПЯДЕНИЦА - ВРЕДИТЕЛЬ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ (литературный обзор) . . . 6 ^
ГЛАВА II. РАЙОН И ЫЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ . . . .15
2.1. Краткая характеристика природных условий ленточных боров Средней Сибири . . .15
2.2. Методы исследований . . ... 23
ГЛАВА III. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕЗОННОГО ЦИКЛА РАЗВИТИЯ СОСНОВОЙ ПЯДЕНИЦЫ 29
3.1. Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя ... .29
3.2. Развитие сосновой пяденицы в летний период . 33
3.2.1. Массовый лет . . . . 33 '
3.2.2. Распределение особей в кроне . . . 39 \/
3.2.3. Шала возрастов гусениц . . 41
3.2.4. Развитие гусениц младших возрастов . . 43
3.3. Развитие сосновой пяденицы в осенний период . 49
3.3.1. Гусеницы старших возрастов ... 49
3.3.2. Уход гусениц в лесную подстилку, куколка 58
ГЛАВА ІV. ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕЗОННОГО ЦИКЛА РАЗВИТИЯ СОСНОВОЙ ПЯДЕНИЦЫ 29
3.1. Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя . . 67
4.2. Факторы модификации численности сосновой пяденицы ...... 72
4.3. Ландшафтно-зкологическая приуроченность мае-
СОБЫХ размножений сосновой пяденицы . . .85
ГЛАБА V: ОСОБЕННОСТИ ДЩАМІЇКИ ЧИСЛЕННОСТИ СОСНОВОЙ ПШЕНИЦЫ .97
5.1. Фазовая траектория динамики численности сосновой пяденицы ...... 9?
5.2. Пространственное размещение сосновой пяденицы на разных градационных фазах .... 105
5.3. Фазовая изменчивость основных популяционных характеристик сосновой пяденицы . . . 118
5.3.1. Соотношение полов ..... 119
5.3.2. Плодовитость ...... 120
5.3.3. Основные факторы смертности . . . 127
ГЛАВА. VІ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЗАСЕЛЕНИЯ ОЧАГОВ СОСНОВОЙ ПЯДЕНИЦЫ СТВОЛОВЫМИ ВРЕДДТЕЛЯШ . . 138
6.1. Характеристика очага стволовых вредителей . 139
6.2. Повреждение и заселение ксилофагами деревьев различных ступеней толщины . . . .150
6.3. Особенности формирования экологических группировок ксилофагов ..... 154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 161
ЛИТЕРАТУРА . 164
ПРИЛОЖЕНИЕ 179
- СОСНОВАЯ ПЯДЕНИЦА - ВРЕДИТЕЛЬ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ (литературный обзор)
- Краткая характеристика природных условий ленточных боров Средней Сибири
- Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя
- Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя
- Фазовая траектория динамики численности сосновой пяденицы
Введение к работе
Актуальность темы. Необходимость дальнейшего совершенствования и улучшения защиты лесов от вредителей и болезней, указанная в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-І985 гг и на период до 1990г", утвержденных ХКУІ съездом КПСС, обусловливает актуальность разностороннего изучения биологии, экологии и лесохозяйственного значения наиболее опасных хвое- и листогрызущих насекомых. В лесостепных борах Сибири к таким вредителям следует отнести сосновую пяденицу Вира-lus piniarius L. ( Lepidoptera, Geometridae ).
Ленточные боры являются уникальным природным объектом, имеющим большую водоохранную, почвозащитную, санитарно-гигиеническую и эстетическую ценность. Своеобразие природных и экономических условий ленточных боров, строительство крупных энергоемких производств, благоприятные условия для дальнейшей интенсификации высокоразвитого сельскохозяйственного производства, обусловливает актуальность проблемы сохранности природных ресурсов этого региона. В современных условиях народнохозяйственное значение ленточных боров многократно возрастает, что существенным образом будет определять направление всех лесохозяйственных мероприятий и потребует пересмотра существующего режима лесозащиты. Наиболее эффективные меры защиты ленточных боров могут быть разработаны при изучении хвоегрызущих насекомых на эколого-популяционной основе.
Предпосылками для эколого-популяционных исследований сосновой пяденицы являются обширный ареал вредителя, монофагия, повышенный уровень экологической пластичности, цикличность массовых размножений. На пршлере изучения сосновой пяденицы можно получить объективные материалы, характеризующие эколого-биологический стан- _ 4 - дарт вида (Петренко, 1971) и ландшафтно-экологическую специфику массовых размножений хвоегрызущих насекомых.
Несмотря на обширную литературу, посвященную сосновой пяденице, работы по популящгонной экологии вредителя стали появляться сравнительно недавно, однако, все они выполнены в европейских лесах (Мартынова, 1969; Марченко, 1978; Klomp . , I966;Gruys ,1970).
Б практическом отношении особую.актуальность приобретает разработка экологических основ надзора и прогнозирования численности сосновой пяденицы в ленточных борах Сибири.
Цель и задачи. Целью настоящей работы явилось выявление и разносторонняя оценка факторов, определяющих сезонную и многолетнюю динамику численности сосновой пяденицы в ленточных борах Средней Сибири. Основные задачи исследования:
Региональные особенности биологии и экологии сосновой пяденицы;
Ландшафтно-экологическая специфика массовых размножений сосновой пяденицы;
Фазовая (градационная) изменчивость основных популяцион-ных показателей сосновой пяденицы;
Лесоэкологические последствия массовых размножений сосновой пяденицы.
Научная новизна. Впервые для условий Сибири выявлена фазовая изменчивость основных популяционных характеристик сосновой пяденицы. Проведен сравнительный анализ фазовой траектории динамики численности различных- географических популяций этого вида. Предложен новый метод анализа фазовой траектории динамики численности филлофагов на основе применения энтропийных показателей. Проведен экологический анализ сезонного цикла развития пяденицы, позволяющий выделить критические периоды этого цикла. Рассмотрена взаимосвязь сезонной и многолетней динамики численности вреди- _ 5 -теля с погодными условиями. На примере Минусинских боров прослежена ландшафтно-экологическая приуроченность очагов массового размножения сосновой пяденицы, изучены последствия отрицательного воздействия вредителя на насаждения и особенности возникновения в них очагов стволовых вредителей.
Практическое значение работы. С учетом региональных особенностей сезонной и многолетнем динамики численности сосновой пяденицы разработаны рекомендации по надзору, учету и прогнозированию численности вредителя в лесостепных борах Средней Сибири. Опытно-производственная проверка и внедрение новой технологии надзора проводились в 1982-1983 гг в лесхозах Хакасско-Мршусинского управления лесного хозяйства.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях молодых ученых Института леса и древесины им.В.Н. Сукачева СО АН СССР (Красноярск, 1979, 1983) и Третьей Краевой конференции молодых ученых и специалистов (Красноярск, 1981), на У совещании энтомологов Сибири (Новосибирск, 1979), на Всесоюзных конференциях "Роль дендрофильных насекомых в таежных экосистемах" (Дивногорск, 1980) и "Проблемы экологии Прибайкалья" (Иркутск, 1982), на выездном заседании Секции защиты леса Научного Совета по проблемам леса АН СССР (Щучинск, КазБЖПХ, 1983).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Объем и структура диссертации. Основной материал диссертации изложен на 126 страницах машинописного текста и состоит из введения, шести глав, заключения и рекомендаций по надзору и контролю численности сосновой пяденицы в ленточных борах Сибири. Диссертация содержит 26 таблиц, 39 рисунков, список использованной литературы включает 150 названий, в том числе 39 на иностранных языках. Общий объем работы 203 страницы.
Сосновая пяденица - вредитель сосновых насаждений (литературный обзор
История изучения сосновой пяденицы, как одного из опасных вредителей сосновых насаждении, уходит в первую половину XIX века. В русской литературе пяденица, как вредное для леса насекомое, была описана в 1845 году в книге "О вредных лесных насекомых" (Колосов, Никитин, 1929). Достаточно регулярное изучение сосновой пяденицы начинается со второй половины века, когда появляются заметки и статьи об обнаруженных очагах вредителя. Очаги массового размножения сосновой пяденицы, достигшие особых размахов в 1870-71; 1877-79; 1884; 1887-1890 годах в разных районах современной территории СССР, частично уже описывались и исследовались (Тидеман, 1877; Генко, 1889; Юргенсон, 1890; Якобий, 1890; Архипов, 1891).
Очаги массовых размножений пяденицы охватывали в разных районах от 100 (Архипов, 1891) до 20000 (Тидеман, 1877) десятин леса. В отдельных случаях отмечалась гибель насаждений на значительных территориях. Так, в 1884 г вблизи Перми сосновая пяденица уничтожила свыше 5000 десятин спелого соснового леса (Колосов, Никитин, 1929).
Уже в то время было отмечено, что сосновая пяденица повреждает насаждения дифференцировано. Максимальной дефолиации подвергаются чистые высокополнотные древостой в возрасте 30-50 лет, в меньшей степени поврегдаются спелые и средневозрастные насаждения.
Еще в прошлом веке пытались связать массовые размножения сосновой пяденицы с погодными условиями. В частности, вспышке массового размножения в Казанской области (вспышка охватила в 1870г -5000, а в 1871г - 20000 десятин леса) предшествовало засушливое лето 1869 года (Тидеман, 1877), что по мнению автора явилось" причиной увеличения численности вредителя.
В последнее десятилетие XIX века сосновая пяденица сильно активизировалась в лесах Германии, где начало регистрации очагов массового размножения вредителя относится к 1780 году ( Escherich, 1931). К концу века вредителем были охвачены огромные территории сосновых массивов. В частности, в Пфальце к 1895 году очаги сосновой пяденицы были зарегистрированы в 23 лесничествах округа ( кіі-metzek , 1972). В 1892-1896 гг в Северной Баварии вредителем догола было объедено 50000 га сосновых лесов (Фридерикс, 1932).
Пандемическая вспышка массового размножения сосновой пяденицы, охватившая огромные территории европейских лесов, наблюдалась в 1923-25 гг. Локальные очаги этой вспышки в центральных и западных районах Русской равнины действовали с 1929 по 1934-35 годы. В ряде из них проводились истребительные мероприятия (Ильинский, 1938; Комлев, 1949).
Массовое размножение вредителя обусловило активную разработку методов борьбы с пяденицей. Если в первой четверти нашего столетия наиболее распространенными методами борьбы с пяденицей были ручной сбор и сжигание куколок, сгребание и перевертывание напочвенного покрова, выжигание подстилки, выпас кур и свиней, то в конце 20-х - начале 30-х годов начинают использовать авиахимические методы борьбы ( Захаров, 1931; Белоус, 1932; Циопкало, 1932; Скобу-нов, 1936). Наравне с опылением и опрыскиванием проводятся опыты по использованют газов в борьбе с пяденицей (Положенцев, 1939).
Краткая характеристика природных условий ленточных боров Средней Сибири
Ленточные боры Абакан о-Мшусинской котловины (Красноярский край), как и аналогичные шл ленточные боры Обь-Иртышского междуречья, являются уникальным интразональным образованием в своем возникновении связанным с песчаными отложениями. Ленточные боры Западной Сибири и Минусинской впадины роднит общность происхождения, схожие лесорастительные условия, определяемые положением этих боров в границах степной зоны, и как следствие - значительная ксеро-фитность растительного покрова (Чередникова, 1976).
Основные работы по теме исследования проводились в ленточных борах Минусинской впадины. Эти сосновые массивы занимают лентообразные и островные массивы бугристо-грядовых песков в правобережной части Абакано-Минусинской котловины. Они сформировались на переотложенных супесчаных и песчаных отложениях нижнечетвертичного возраста, вскрытых водотоками древних долин Енисея, Тубы и Сыды (Коляго, 1954).
Боровые ленты (Инской, Лугавский, Койский, Краснотуранский боры) ориентированы в направлении господствующих ветров - с юго-запада на северо-восток. Расстояние между лентами не превышает 10 км. Длина боровых лент до 50 км, а ширина - 4-8 км. Ленты боров пересекают лесостепную и степную кольцевые зоны. Наиболее крупные массивы ленточных боров сосредоточены в Минусинском районе, лесистость которого составляет 23,3%. Общая площадь сосновых боров Минусинского лесхоза достигает 62 тыс. га. В йдринском лесхозе сосновые массивы сосредоточены в пределах Краснотуранского лесничества и занимают площадь 6000 га.
Климат Минусинской впадины обусловлен ее географическим положением в центре Азиатского материка. Минусинская впадина относится к комплексной Саяно-Алтайской области холодно-умеренного под-пояса и характеризуется очень континентальным климатом. Это проявляется в больших годовых и суточных амплитудах колебания температур, большой сухости воздуха, малом количестве осадков, большом количестве ясных дней, сильных ветрах. Степень континентальности климата к окраинам впадины уменьшается.
Среднегодовая температура воздуха составляет -0,2, суточные колебания температуры воздуха наибольшего значения достигают в ясные дни мая (19,2) (Боболева, 1976).
Продолжительность безморозного периода сильно колеблется (от 81 до 135 дней) и в среднем равна 108 дням. В центральной части Минусинской впадины обеспеченность суммами эффективных температур в 90% лет составляет 1600-1700.
Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя
В ленточных борах Сибири развитие сосновой пяденицы происходит в условиях резкоконтинентального климата (Рис.1). Это обусловливает региональную специфику ее фенологии, биологии и экологии.
Сезонная ритмика природы - одна из существенных форм проявления динамики ландшафта в целом и его компонентов. В едином сезонном процессе устанавливаются взаимосвязи всех его компонентов как биотических, так и абиотических (Буторина, 1979). Сезонная ритмика природы - тот обязательный фон на котором происходит развитие всех насекомых и в том числе сосновой пяденицы. Поэтому сезонный цикл развития вредителя необходимо изучать в непосредственной связи с особенностями развития местной природы.
Сезоны годичного круга отличаются друг от друга радиационными и термическими режимами, влагооборотом, различиями физико-географической и биологической активности. Качественно отличные этапы годичного круга природы с однотипными взаимосвязями между ее компонентами и со специфическими для каждого этапа наборами сезонных явлений и аспектов называются естественными, или фенологическими, сезонами (Шульц, 1981). Фенологическая периодизация года близка к климатической, однако они не тождественны. В отдельные годы термические начала этапов сезонного развития может значительно расходиться с фенологическими. Такие годы могут заметно влиять как на сезонную, так и на многолетнюю динамику численности пяденицы.
Изучение вредителя без отрыва от феноклиматических условий конкретной местности позволяет выявить взаимосвязи отдельных фаз онтогенеза насекомого как с климатической, так и с фенологической периодизацией года.
Сосновая пяденица характеризуется продолжительным периодом развития, который охватывает весь летний, осенний этапы вегетационного периода и значительную часть послевегетационного периода (Табл.3). (Сезонный цикл развития сосновой пяденицы рассматривает- ся на основе феноклиматических этапов, выделенных для юга Красноярского края Т.Н.Буторинои (1979).
Активизация жизненных процессов в куколках сосновой пяденицы начинается задолго до вылета бабочек, она связана в периодом весенней вегетации. К началу весенней вегетации происходит оттаивание почвы более чем на 20 см. В условиях Минусинской котловины в среднем к 7 мая - началу этапа зеленой весны - суточные температуры составляют 7-8С, а почва прогревается до ЮС на глубину 5 см. Дальнейшее прогревание почвы на ЮС происходит ускоренно
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЕЗОННОГО ЦИКЛА РАЗВИТИЯ СОСНОВОЙ ПЯДЕНИЦЫ
Сопряженность природной ритмики и сезонного цикла развития вредителя
Ленточные боры Сибири входят в зону периодических вспышек массовых размножений сосновой пяденицы (Прозоров, 1956; Егоров, 1958; Коломиец, 1977; Кондаков, Сорокопуд, 1982). На территории Красноярского края зона очагового распространения сосновой пяденицы включает сосновые леса, произрастающие в лесостепных районах от 54 на юге до 57 - на севере. Наибольшей эруптивностью отличаются вспышки массового размножения этого вредителя в лесостепных борах Минусинского и Краснотуранского районов.
Первые сведения о массовом появлении сосновой пяденицы в Минусинских ленточных борах относятся к концу 30-х годов, когда в Краенотуранском бору был выявлен очаг массового размножения пяденицы на площади 2300 га. Высокая заселенность насаждений (до 12 тыс. гусениц на дерево) потребовала проведения истребительных мероприятий. По словам очевидцев, первый опыт авиахимического опиливания очага мышьяковистыми препаратами оказался неудачным и лишь при повторной обработке в 1939г был получен положительный лесозащитный эффект. По данным С.С.Прозорова (1956) смертность гусениц составила 82-84%.
Новый подъем численности сосновой пяденицы в середине 40-х годов для большинства лесхозов остался незамеченным. Истребительные мероприятия в период этой вспышки проводились в 1944 г на небольшой площади (360 га) в Есауловском бору вблизи Красноярска. Вспышка массового размножения сосновой пяденицы в начале 50-х годов нашла отражение не только в ведомственных материалах, но и в энто - 68 мологической литературе (Коломиец, 1955; Прозоров, 1956). Б Красноярском крае очаги пяденицы в эти годы возникали как в сосновых лесах Красноярской лесостепи (Атамановский бор), так и в ленточных борах Минусинской котловины. Наибольшая заселенность отмечалась в 1954 г в насаждениях Койской лесной дачи Минусинского лесхоза. Очаг затух под воздействием естественных факторов (паразиты и болезни). Очаги пяденицы в Атамановском бору были ликвидированы методом выжигания лесной подстилки на площади 814 га (Прозоров, 1956).
Б мае 1962 года крупный очаг сосновой пяденицы был обнаружен в центральной части Инского бора (Минусинский лесхоз) на площади 10,5 тыс. га. Достаточно четко выделялись участки первичной локализации численности вредителя. Степень дефолиации крон в таких участках составляла 75-100%. Общая площадь участков с наибольшей плотностью куколок - около 100 га. На значительной площади очага (77%) абсолютная заселенность насаждений пяденицей не превышала куколок на 1м лесной подстилки. Авиахимические обработки очага проводились на площади около 10 тыс. га, насаждения обрабатывались 10%-ным дустом ДЦТ с нормой расхода 15-18 кг/га (Кондаков, Земкова, 1965).
Фазовая траектория динамики численности сосновой пяденицы
В основу изучения, многолетней динамики численности сосновой пяденицы автором был положен метод анализа динамики численности лесных насекомых, основанный на принципе стабильности подвижных экологических систем, предложенный А.С.Исаевым и Р.Г.Хлебопросом
В методическом отношении этот метод отличается четкими количественными критериями качественных (фазовых) изменений основных популяционных характеристик (плодовитости, соотношения полов, выживаемости и т.д.). Интегральным выражением этих изменении в популяциях хвоегрызущих насекомых служит коэффициент размножения. Графическое отображение многолетней динамики численности хвоегрызущих насекомых на фазовой плоскости называется фазовым портретом. Осями координат этой плоскости служат коэффициент размножения (ось У) и плотность популяции (ось X). Названный метод был применен к анализу динамики численности, сибирского шелкопряда (Исаев, Хлебопрос, Кондаков, 1974).
Нами построена фазовая траектория динамики численности сосновой пяденицы в ленточных борах Сибири по данным собственных наблюдений. Кроме того, в целях сравнительного анализа, рассчитаны аналогичные траектории по данным многолетних наблюдений за численностью вредителя, представленных в работах П.М.Распопова (1973), Швердтфегера ( Schwerdtfeger , 1944) и Кломпа ( Klomp , 1966).
Результаты наших исследований и анализ данных П.М.Распопова и Швердтфегера показали, что фазовая траектория динамики численности сосновой пяденицы хорошо согласуется с основными положениями феноменологической теории, основанной на принципе стабильности подвижных экологических систем . Изменение численности сосновой пяденицы носит циклический характер. Градационный цикл включает 5 фаз развития ( нарастание, максимум, разреживание, депрессия и восстановление численности) и продолжается 6-8 лет.
Из анализа фазовых траекторий динамики численности сосновой пяденицы можно говорить о следующих особенностях развития градации вредителя.
Похожие диссертации на Экология и лесохозяйственное значение сосновой пяденицы в лесостепных борах Средней Сибири
