Введение к работе
Актуальность, Диссертация посвящена проблеяв экологизация яз-р,ити лесов на основе изучения особенностей коадаптации и взаимодействия организмов s биоценозах, выявления возможностей использования этих отнесений для совершенствования биологических ыатс— дов подавления и сдерживания численности хвое-листогршуцкх насекомых в условиях лесной и лесостепной зон Восточно-Европейской равнины.
Реальность угрозы распада среды обитания чэловека в отдел ьмя регионах мира и а целом на Земле потребовала разработки нацконззь-ннх, межгосударственных я глобальных програш по рационализации природопользования, охране окрудащей среды н здоровья населеная: постоиозланис "О неотложных «ерах экологического оздоровления страны" (1989), доклад Комиссии ООН во главе с л.Брундтланд "Нала об^ее будущее" (1989), документы Всемирной конференция 00.4 по охране природы и гармоничному развитии человечества (нянь 1992 г., Рио-де-Жанейро). Обосноваииуя и все возраставцую тревогу экологов вызывает широкое применение пестицидов Шблоков,1990), многие из которых сбладаат ишунодспрессивикми свойствами (Петров и Маньио, 1971), и в сочетать, с другими загрязнителями, особенно радионуклидами, . способны существенно ослаблять шиунные системы тепяоярез-иых, в т.ч. человека.
Среди других природных ресурсов леса занимает особое пелояе-іше. Их экономическое, социальное и природоохранное значение признавалось и ранее, но лишь в последнее время сформировалось осознание того, что они представляют собой почти единственную надсаду на выживание и дальнейнее развитие человечества, на оздорозгз-іпе экологической обстановки во всем мире (Синицын, Молчанов, Кру-пев и др.,1980; Исаез,І989); На ХІХ конгрессе ИЮФРО и на X Мировой менсм конгрессе Шерия,1991) отмечалось, что на фоне стремительного возрастания ценности древесины педущиии функциями лэсоз теперь стали средообразувцле, з т.ч. водоохратгсрегулнрукюте, кяс-лородопродуцирув^ие, заептте и санитарно-гигиенические ("ісспоз. хозяйство на рубеже XXI века", 1991). Однако, являясь незаменим!?.» источников ряда ресурсов, регулируя и смягчая дина.чику сезонных и суточных колебаний многих естествеїтнх процессов, ослабляя пресс техносферы, сказывая благотворное влияние на физическое и психическое здоровье человека, эмоциональное и творческое состояние его души, леса вез чацэ нуждается в защита от насекомых-фитофагов, &V-
_ 4 -рессивность которых повсеместно возрастает, а резистентность лесник биоценозов, особенно хвойных, снижается.
Современные синтетические инсектициды являйте» превосходней средством быстрого и практически полного уничтожения насєїсоиах. Но применение их в сложных долговременных лесных биоценозах признается допустимым лишь в исключительных случаях Icoppel, Mertina »1977; Franz, Krlee, 1982). Поэтому защита леса с помощь» биологических методов и средств является важнейшей частью всех nporpat.ai по охрана ' окружавшей среди и рациональному природопользовании. Однако биотический потенциал лесных биоценозов в должной мере не сможет использоваться без достаточной изученности особенностей связей между організмами ( Krieg, Franz, 1989), адаптации их друг к другу (Се-іш0сюій,1992), выявлении возможностей корректировки их взаимоотношений.
Нааи исследования выполнялись преимущественно в рамках комплексных целевых программ ГКНГ и Гсскоылеса СССР с возложением обязанностей ведущего института на БелШШХ, а функций координатора и руководителя - на соискателя. В качестве основной модели служила система, включающая сосну обыкновенную, чешуекрылих, поврекдаюі'лх xeod, яочкк и побеги, кристаллофорную бактерии Bacillus thurinsien-tsiE (далее "ВТ") и некоторых энтомофагов. Заключительные и npoiis-sysочные научные отчеты по соответствующим госзаданияк аа период 1967-1990 гг. депонированы во ВНТИЦентре /86/.
Цель и задачи. Основная цель исследований - максимально» йколо-гиооция защити сосновых насаждений Восточно-Европейской равнина от «сезуекршшх насекомых путей совершенствования биологических методов и средств истребительной и превентивной направленности на осново учоте особенностей в-эаимодеИствкл организмов ь природо. Для достккения этой цели решались ел едущие задачи:
-
Поучать особенности коадаптации и вэаииоотно'аешп организ-UOS В системе *' Pinua-Inaeota-BS ".
-
Установить строение к- специфику функционирования задатках сиояоеодерзачих систем в первичной коре и хвое, выявить критерии оценки энтоаоустоичиЕосги фора и видов сосни, изыскать способи по— ЕШОІШЯ резистентности сосиосих насаждений к филдефагам.
-
Изучить возможность адаптации ВЇ к фитонцидам сосны, разра-(іоївть программу отбора толерантных штеиыов; создать и нспитать' соответствующий пггамы, пригодный для промышленной наработки споро-
- b -яо-кристалличаского и экаотоксинсодеркащего препаратов.
-
Виявить возможность ослаблення биологических барьсроэ.пр»-дохрантоэдх гусениц дендрофиллофагоо от легального исхода шфщл-ровония.
-
Изучить особенности поисковых способностей спсцяадиэпрозая-ного яСцепаразнта теленомуса тетратомуса с цельа использования его против соснового иелкопряда в превентивных целях. Оценить ВОЗМОЖНОСТЬ раннего диагностирования зараженности яиц теленомусоа олектрофоретическіш методом.
-
Предложить программу биологически рациональной запити лесов Восточно-Европейской равнины от хвое-дистогрызущих насекомых.
Научная новизна. Результатами собственных исследований и теоретическим обобщением известии*, сведений о бактериях, насекомих и голосемешпк растениях обосновано концепция о сингенетическом характере отношений а системе "сосна-насекоше-В'Г". Итоговый реэуль» тат взаимодействия соотзетствующих организмов зависит от иалячлл вполне определенных биологических борьероз, а- такжз модифицируем» го влияния абиотических факторов окружающей среды.
Аналиэся экспериментальных данных и. математической иодеян,р29-работанпой на оспозо закона Ііуазєйля, пняндеїш критерии отбора си-тсмоустойчишх форм и видов сосиїг, в первую очередь по величине я числу смояоходсв низкого давления, локализованных 8 побегах, вял nontax, я хзоо, поскольку эегдоисо вццеленио яиаицы прямо пропорционально их диаметру з 4-ой степени. Обосновали предложения по методам оценки и способам кроткогремешгого н длительного позшегглл резистентности сосновых ітсзядеіпій, азшсіаіоЯ от интенсизностя смо-легаделеиия. Использование результахоз отих исследований давт пез-мояность сдерзнзоть массояоа рязиножзнив филло^агез в иасаздеквлх соаа^'-яенлэчать потребность з истребзтелъшх обработках.
0$5сятиеность микробиологачзсяой запріти леса мслио суцестйеняо пошсн'?д''іпутем более полного использования знтсмоцидного ПОТеПЦЯа-ла ВТ, проявляющегося при прорастании спор и размножении бацялян гнутри фнллефзгз, чему препятствует високая бактерицидность хвои сосш. Длп ослабления ее всэдейстгия разрзботана и апробирована специальная программа по отбору исходных изолятов я селекции їолз-рантных втаммоз. Одновременно шязлека сопряжепиость толерантности ВТ я фитонцидам сосны с вирулентность» и перскстентностыэ бацнллн в уелозаях леез, а твяяе с продуктивностія и фагоустойчизостья пря культивировании. Все это имеет не только биологические, но и оп-
- б
ределенные экономические к энергетические последствия.
Доказана возможность ослабления для ВТ и других бактерий барьерной функции перитрофической мембраны пищеварительного тракта гусениц препаратами, которые обладают хитинолитической активностью иди ингибируют синтез хитина.
Дендрофиллофагн проявляет анткфиданткую реакции на препараты ВТ. У выживших особей в разной степени замедляется развитие гусениц и снижается плодовитость бабочек. На обработанных участках увеличивается фенологическая гетерогенность популяций, что благоприятно для многих энтоиофагов. Реакция на контактные инсектициды противоположна: иа органиэыенном уровне выявлены признаки стимулирующего аффекта малых доз.
Предложена,в качестве дополнения, новая трактовка известного ранее явления прекращения питания гусениц после трофического контакта с ВТ как защитной реакции, обеспечивающей выживание многим из них, особенна при прохладной погоде. Этим обоснована целесообразность использования веществ, усиливающих поглощение дендрофид-дофагами инфицированного корма, что приводит к повышению эффективности микробиологических обработок.
Установлена аттрактивность для теленомуса тегратомуса девственных самок соснового шелкопряда, которая определяет его высокую пойсковуа способность, а также еффективность в лесу. Это дополнило трактовку явления, ранее известного для него как форезия, открыло новое направление исследования методического и прикладного характера. Разработан адектрофоретический метод ра>нней диагностики зараженности некоторыми ентомофагами яиц и гусениц соскового шовкопряда.
Практическая ценность и реализация. Выполненные исследования позволили разработать ряд новых теоретических положений и концепции, совокупность которых представляет определенное достижение в перспективних направлениях ентоиологии, вкодотаи и биологической еецити леса, решить научную проблему, имеющую важное экономическое к социальное значение. Обоснована программа профилактических и превентивных мероприятий против филлофагов сосны, технология по-давлеиия очагов массового размножения хвое-листогрызущих чешуекрылых препаратами ВТ, о такке ингибиторами синтеза хитина. Получена цйтеряадц для совершенствования арсенала и сферы применения кикро-бнодогичоских средств saayiTu леса, кадежностн и ввонсмичности обработок.
- ? -'
Создан и внедрен з производство оригинальный атаки ВТ, адяп?Н-розанннЯ к хвоегршущии чепуекридкм, обладающий устойчивости к бактерицидным веществам сосны, высокой продуктивности) и способность» синтезировать энтомоцидшо метаболиты. На его основе основно производство препарата гшелмна в виде сухого поропяа (ТУ 59.(&, ЮТ.70-84, номер Госрегистрации 2439456) и смачивающегося (ТУ 59.04. 070.79-84, номер Госрегистрации 2508093); разработана менее пнврго-е.чкая пастообразная форма. Они прогали госиспытаиия и включены э список средств, разрешенных для применения в лесном хозяйстве против девдрофиллофагов. Рязреиено использование гомелина также дзя защиты плодовых, эфиромасличнкх, овсвдшх и других культур. В соответствии с опытно-промьшгленнкм регламентом № ОПР 070.06.83 і омелгш ногет нарабатываться по безотходной (бэссточной) технологии с утилизацией термостойкого экзотоксина для получения турннгина, пригоняемого против широкого круга вредных насекомых и клещей, э т.ч. э птицеводстве и животноводстве.
Разработаны и апробированы основные технологические аспекта госиспытаиия и авиационного применения бактериальных препаратов против хвое-листогрыэущих чешуекрылых. Впервые составлена соответствующая нормативно-техническая документация, в т.ч. методические указания по испытанию биологических препаратов против хвое-лпсто-грызущих насекомых /13/, инструкция по авиационному применении биологических препаратов в лесах СССР /15/, ОСТ 56-43-80 на метод определения эффективности применения бактериальных препаратов /12/ и др. документы /7,9,10,18,20/. На этой методической основе доказана возможность применения п лесах гомелина и ряда других препаратов З'Г, что позволило включить их з список разрешенных средств, в т.ч. с микродобавками ингибиторов синтеза хитина, а также вег.еста, активирующих потребление гусеницами инфицированного корма. Производству даны соответствующие рекомендации, сбеспечизавцие подавление очагов на длительное время, а также выпущен цветной фильм "Биологические препараты на защите дубовых насаждений" (Киевнауч-фильи, 198'/). Предложены способы злектрофоретического диагностирования зараженности яиц и гусениц дендрсфиллофагоз на ранних етапах развития личинок ондопэразитов.
Апробация. Материалы, положенные в основу диссертации, постоянно обсуждались в лаборатории биологических методов запріти леса, на научно-методических комиссиях и Ученом совете БелНИИйХ, на Научно-техническом совете и Коллегии Госкомлеса СССР, на заседаниях со-
- 8 -к.ііссии по микробиологическим средствам зациты растений BACXHlti, на рабочей группе и Пленумах экспертов Госхимкомиссии СССР /8о/, на координационных совещаниях по решению соответствующих заданий ГКНТ, а такав на многих международных /31,42,43,51,53,54 и др./, всесоюзных /30,56,57,59-62,64-71,75-77,79-84/, региональных и республиканских форумах /63,63,72-74,78 и др./ специалистов по энтомологии, защите расгений и лесозацито, по экологии, токсикологии, микробиологии, промышленным микроорганизмам, по биометоду, лесноуу и сельскому хозяйству. Результаты исследований неоднократно экспонировались на международных* всесоюзных, республиканских и отраслевых выставках, вошли в учебники и учебные пособия Д,2/, лесную энциклопедии /21/ и справочники /22,23 и др./.
Основные материалы изложены в 83.публикациях, в т.ч. в книге "Биологические методы защиты леса от вредителей" /5/ и других монографиях /3,4,11/, в нескольких специальных'обзорах /8,16,19/, в методической и нормативно-технической документации /7,9,10,12,13,15, 18,20 и др./, в 12 депонированных рукописях научных отчетов /86/. В заключении ВИЗР'а для Госхимкомиссии СССР гомелин назван в качества примера научной обоснованности новизны препарата ВТ. Штамм защищай авторским св-вом СССР л» 477190 /6/, он хранится в ряде коллекций микроорганизмов, в т.ч. зарубежных (Кандыбин и др.,1980). За внедрение его с высоким экономическим эффектом автор диссертации отмечен яочотнш знаком "Изобретатель СССР". Работы по приемам подавления очагов дендрофиллофагов, изысканию штамма и созданию гомоли-на удостоены серебряной и двух бронзовых медалей ВДНХ СССР.
Личное участие. Изучая с 1955 г. взаимодействие чешуекрылых фитофагов, оосны и внтомофагов, диссертант с 1966 г. проводил исследования по использовании против хвое-листогрызудих насекомых энтоыо-фзгос, ентомоусгойчквости (сосны) и энтомопатогенов, по разработке новых микробных средств, определял резудьтатішше пути достижения научных целей, обеспечивая методическое руководство госиспытаниями биопрепаратов. Являясь руководителем и ответственным исполнителем, аэ?ор принимал непосредственное участие на всех этапах научно-исследовательской работы. Результаты экспериментальных и теоретических изысканий, проведенных соискателем, опубликованы более чей в 85 работах; некоторые частные вопросы, затрагиваемые в диссертации, содерзатся в 77 других публикациях. Частично использованы, с соответствующими ссылками, материалы, полученные аспирантами соиска?-теля: В.П.Горлушкиной, И.У.Емельяновым, Л.И.Корнеевой, й.П.Малый,
- 9 -Я.И.Марченко, Л.И.Знтита, а так-яе сотрудниками кнстнтууоп-еег.о полннтолей соответствующей тематики и специалнстэни прсмзводегзй. Вклад нзувдкх сотрудников лаборатории, низсиаров и друпк созгто-роа отражен в публикациях и я кэучннх отчетах, ярчняакхся в *!г.б~ лиотеке Института леса АНБ и з фондах ВНГИЦентра. Been коллеге;; диссертант'выражает благодарность за участие із ешіоли'єісш KOjtiips'i» ных экспериментальных работ.
Основные положения, выносимые и а защиту;
-
Концепция о сингенетическом характере езя.зей в систена "соска-наседомые-ВТ", обусловлогагых явлениями коадаптации з процессе эволвции и онтогенезе, наличием биологических барьеров.
-
Моделирование энтоиоустойчивйсти сосен на основе ескенз ііуоаейля; практические аспекты.
-
Целесообразность адаптирования ВТ к бактерицидному потсія^ї-алу сосны; программа и результаты селекции штамма. Поеьпяєїшо с$-феятивлости ВТ усилением интенсивности потребления гусеницам:! ш» фкцяровакнд/корма и ослаблением барьерной функции перктрсфш-зесвЗ кецбраны.
-
Операциональная программа защиты лесных насаждений ог зсеоз-лисгогршуцте насекомве с дифференциацией мероприятий на о6щїс?дС" ровктельиые, превентивные я истребительные.
