Экологические особенности насекомых-филлофагов в лесных экосистемах Южного Предуралья

Симоненкова, Виктория Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологические особенности насекомых-филлофагов в лесных экосистемах Южного Предуралья
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологические особенности насекомых-филлофагов в лесных экосистемах Южного Предуралья"

На правах рукописи

СИМОНЕНКОВА Виктория Анатольевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАСЕКОМЫХ-ФИЛЛОФАГОВ В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Специальность 03.02.08 - Экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

1 г ФЕВ 2015

Новосибирск - 2014

005559107

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении высшего профессионального образования Оренбургский государственный аграрный университет

Научный консультант - Кулагин Алексей Юрьевич, заведующий лабораторией

лесоведения, ФГБУН Институт биологии Уфимского научного центра РАН, доктор биологических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации и Республики Башкортостан

Официальные оппоненты: Бабенко Андрей Сергеевич, заведующий кафедрой защиты

растений, ФГАОУ ВО Национальный исследовательский Томский государственный университет, доктор биологических наук, профессор;

Ильиных Александр Васильевич, ведущий научный сотрудник лаборатории патологии насекомых, ФГБУН Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения РАН, доктор биологических наук;

Гриценко Вячеслав Владимирович, профессор кафедры защиты растений ФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А. Тимирязева, доктор биологических наук, профессор

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО Уральский государственный лесотехнический

университет

Защита состоится 25 марта 2015 г. в 10.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 220.048.03, созданного на базе ФГБОУ ВПО Новосибирский государственный аграрный университет (630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, д. 160). Тел., факс (383) 264 29 34, e-mail: norge@ngs.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета и на сайте http://nsau.edu.ru

Автореферат разослан « <Н » J^ClllA 2015 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ,,

Маренков В.Г.

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Леса Оренбургской области являются одним из главных элементов экологического каркаса территории, выполняющего водоохранные, санитарно-гигиенические, оздоровительные и другие функции. Оренбургскую область можно рассматривать как отдельный экотон, обладающий рядом специфических особенностей в силу резкой конти-нентальности климата: здесь находятся южные и северные, восточные и западные пределы распространения многих видов растительного и животного мира, проходит граница между Европой и Азией, Русской равниной и Уральскими горами, степью и лесостепью.

Жесткие климатические условия Южного Предуралья отражаются на экологических особенностях насекомых-филлофагов, усиливая вспышки их массового размножения в лесных экосистемах, что приводит к дефолиации кроны древесных растений и их гибели на больших площадях.

В результате систематического негативного воздействия комплекса неблагоприятных факторов происходит повышенный патологический отпад в насаждениях (Кулагин, 2002; 2005; 2006; 2009; 2013). Так, по материалам лесопатологического мониторинга и лесопатологических обследований (данные филиала ФГБУ «Рослесозащита» «Центр защиты леса Оренбургской области»), на начало 2013 г. насаждения с нарушенной и утраченной устойчивостью располагались на площади 25227,6 га, в том числе выявленные в 2012 г. - 4075,9 га, из них погибшие - 1324,1 га. По состоянию на 01.01.2013 г. в лесном фонде Оренбургской области действовали 28 очагов филлофагов и ксилофагов на общей площади 80777,5 га и 68 очагов болезней леса на общей площади 4810,1 га.

Степень ее разработанности. Из всего множества видов дендрофильных филлофагов наибольшую опасность лесам Оренбургской области представляют непарный шелкопряд, зеленая дубовая листовертка, златогузка, рыжий сосновый пилилыцик, звездчатый пилильщик-ткач. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос, связанный с изучением экологических особенностей данных насекомых в условиях Южного Предуралья, с характером формирования очагов их массового размножения. На сегодняшний день остаются малоизученными фенологические особенности отдельных видов филлофагов, влияние климатических факторов на динамику численности насекомых. Актуален вопрос о прогнозировании появления массовых листо- и хвоегрызущих видов с целью своевременного планирования и назначения разноплановых защитных мероприятий. Изучение перечисленных вопросов дает возможность совершенствовать систему экологического подхода к защите древесных растений от филлофагов.

Цель и задачи исследований. Цель исследований заключается в изучении экологических особенностей наиболее распространенных видов листо- и хвоегрызущих насекомых лесных экосистем и разработке оптимальных математических моделей прогноза очагов массового размножения отдельных филлофагов в условиях Южного Предуралья.

Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Выделить доминантные виды филлофагов лиственных и хвойных растений и рассмотреть характер возникновения вспышек их массового размножения.

2. Установить закономерности очагов массового размножения филлофагов в условиях Южного Предуралья.

3. Выявить экологические особенности хвое- и листогрызущих филлофагов.

4. Установить влияние динамики численности филлофагов и абиотических факторов на радиальный прирост древостоев.

5. Разработать оптимизированные модели прогнозирования очагов массового размножения филлофагов с учетом особенностей климатических факторов.

Научная новизна результатов исследований. Выделены доминантные виды филлофагов лиственных и хвойных пород Южного Предуралья и рассмотрены причины возникновения вспышек их массового размножения; установлены закономерности динамики очагов массового размножения филлофагов; в условиях Южного Предуралья выявлены особенности экологии и фенологии хвое- и листогрызущих насекомых и составлены феноклимограммы развития непарного

шелкопряда (Lymantria dispar L.), зеленой дубовой листовертки (Torlrix viridana L.), златогузки (Euproctis chrysorrhoea L.\ рыжего соснового пилильщика (Neodiprion sertifer Geoff.) и звездчатого пилилыцика-ткача (Acantholyda nemoralis Thorns.) в условиях Южного Предуралья; установлено влияние динамики численности филлофагов и абиотических факторов на радиальный прирост древостоев и определена взаимосвязь массового размножения листо- и хвоегрызущих насекомых с поражением деревьев стволовыми гнилями; впервые разработаны оптимальные математические модели прогнозирования очагов массового размножения филлофагов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Выявленные экологические особенности филлофагов и закономерности развития очагов их массового размножения позволили разработать модели для прогнозирования появления данных филлофагов. Установленное влияние абиотических факторов на динамику численности листо- и хвоегрызущих насекомых в условиях Южного Предуралья позволит прогнозировать вспышку массового размножения филлофагов в наиболее краткие сроки и тем самым снизить их воздействие на лесные биоценозы. Материалы диссертации использованы при составлении планов проведения мониторинга за данными фил-лофагами сотрудниками филиала ФГВУ «Рослесозащита» «Центр защиты леса Оренбургской области». На основе материалов диссертации разработан курс лекций и снята серия обучающих фильмов, которые используются в учебном процессе для бакалавров по направлению подготовки «Лесное дело».

Методология и методы исследования. Методология основана на анализе научных публикаций отечественных и зарубежных авторов. Исследования включали полевые и лабораторные наблюдения и эксперименты, был проведен статистический анализ полученных результатов.

Основные положения, выносимые на защиту;

1. В лесных экосистемах Южного Предуралья возникают вспышки массового размножения с преобладанием непарного шелкопряда (Lymantria dispart.), зеленой дубовой листовертки (Tortrix viridana L.), златогузки (Euproctis chrysorrhoea L.), рыжего соснового пилильщика (Neodiprion sertifer Geoff.) и звездчатого пилилыцика-ткача (Acantholyda nemoralis Thorns.), дающие комплексные очаги массового размножения на юге с красноголовым пилильщиком-ткачом (Acantholyda erythrvcephala L ).

2. Лесные экосистемы Южного Предуралья находятся в неблагоприятном санитарном состоянии, что наряду с абиотическими факторами провоцирует распространение очагов массового размножения листо- и хвоегрызущих филлофагов.

3. На радиальный прирост деревьев влияет комплекс экологических факторов, в частности, эруптивная фаза динамики численности филлофагов, при которой наблюдается сильная дефолиация кроны, что приводит к снижению прироста на следующий год.

4. Разработанные оптимизированные модели прогнозирования очагов массового размножения филлофагов с учетом особенностей климатических факторов позволяют в более краткие сроки прогнозировать динамику площади очагов массового размножения филлофагов.

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных результатов основана на продолжительных экспериментах и обеспечивается достаточным фактическим материалом, набором используемых методов исследований и статистической обработкой методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов. Было выполнено около 9,5 тыс. исследований, заложено 615 временных пробных площадей. Анализ динамики площадей очагов массового размножения филлофагов представлен более чем за 20-летний период.

Апробация работы. Основные положения диссертации, результаты и практические рекомендации обсуждались на международной научно-практической конференции «Природно-ресурсный потенциал, экология и устойчивое развитие регионов России» (Пенза, 2009), VI международном интернет-семинаре «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири» (Томск, 2011), международной заочной научно-практической конференции «Современные тенденции в науке: новый взгляд» (Тамбов, 2011), XI международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2011), семинаре «Инновационные технологии экологического оздоровления лесного фонда и водных ресурсов Оренбургской области»

(Оренбург, 2011), научно-производственной конференции «Современное состояние и перспективы развития лесного комплекса Оренбуржья» (Оренбург, 2012), всероссийской научно-практической виртуальной конференции с международным участием «Ботаника и природное многообразие растительного мира» (Казань, 2013), на 6-й Международной научно-практической конференции «Европейская наука и технологии» (Мюнхен, Германия, 2013).

По результатам исследований опубликовано 61 научная работа, в том числе 22 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, и одна монография. Основные положения диссертации отражены в материалах международных, всероссийских, региональных научно-практических конференций, в журналах «Вестник Оренбургского государственного университета», «Земледелие», «Известия Оренбургского государственного аграрного университета», «Аграрная Россия», «Известия Самарского научного центра РАН», «Современные проблемы науки и образования».

Структура н объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 321 странице и состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 358 наименований, включает 77 таблиц, 54 рисунка, 22 приложения.

Глава 1 УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В главе рассматриваются особенности климата, почвы, рельефа Оренбургской области, дается характеристика лесного фонда, приводятся данные по объектам и методике исследования (рис. 1).

Объектом исследований были популяции и очаги массового размножения нескольких видов филлофагов в лесах Оренбургской области. При этом за период с 1990 по 2000 гг. использованы архивные, литературные данные, данные станции защиты леса при Оренбургском управлении лесами, а начиная с 2000 по 2013 гг., собственные наблюдения и данные филиала ФГБУ «Рос-лесозащита» «Центр защиты леса Оренбургской области».

Динамика численности насекомых изучалась общепринятыми в энтомологии методами выборочных обследований, сплошных перечетов, модельных деревьев (веток) (Ильинский и др., 1965; Воронцов, 1978 и др.; Голубев и др., 1980) на всех фазах развития, как на стволах деревьев, так и в кроне. Использовались также и феромонные ловушки. Основным методом сбора информации о состоянии древесной растительности являлось полевое обследование на пробных площадях, которые закладывались по стандартным методикам (ОСТ 56-69-85 «Пробные площади лесоустроительные»). Измерялись следующие таксационные и биоиндикационные показатели: высота, диаметр, возраст деревьев, устанавливались класс дефолиации и балл категории состояния, согласно «Санитарным правилам в лесах РФ». Для определения радиального прироста были взяты образцы древесины с помощью возрастного бурава на высоте груди (1,3 м) по методике Тишина (2006, 2011). Кроме учета численности, большое внимание уделялось изучению изменения площади очагов массового размножения по годам и пространственному перемещению очагов и их характеристике.

Были заложены временные пробные площади (ВПП) в насаждениях Соль-Илецкого, Абду-линского, Оренбургского, Бузулукского, Сорочинского, Новосергиевского, Ташлинского лесничеств Оренбургской о&гасти. На ВПП проводились следующие работы: лесопатологические обследования насаждений для выявления очагов хвое- и листогрызущих насекомых, их встречаемости и вредоносности; изучение экологических особенностей основных хвое- и листогрызущих насекомых с установлением сроков развития всех фаз онтогенеза в зависимости от метеоусловий; ретроспективный анализ характера возникновения вспышек массового размножения хвое- и листогрызущих насекомых в лесостепной и степной зонах РФ; установление причин возникновения вспышек и особенности их протекания; разработка системы долгосрочного и краткосрочного прогнозирования хвое- и листогрызущих насекомых методом математического моделирования. Детальный надзор за массовыми хвое- и листогрызущими насекомыми осуществлялся маршрутно-экологическим методом. Степень повреждения крон деревьев хвое- и листогрызущими насекомыми (дефо-

Татарстан

Самарская область

1 Северное лесничество

2 Бугурусланское лесничество

3 Абдулинское лесничество

4 Асекеевское лесничество

5 Бузукское лесничество

6 Грачевское лесничество

7 Сорочинское лесничество

8 Пономаревское лесничество

9 Шарлыкское лесничество

10 Первомайское лесничество

11 Ташлинское лесничество

12 Новосергиевское лесничество

13 Чернореченское лесничество

14 Сакмарское лесничество

15 Тюльганское лесничество

16 Илекское лесничество

17 Краснохолмское лесничество

18 Оренбургское лесничество

19 Саракташское лесничество

20 Соль-Илецкое лесничество

Челябинская область

21 Акбулакское лесничество

22 Беляевское лесничество

23 Кувандыкское лесничество

24 Новотроицкое лесничество

25 Кваркенское лесничество

26 Орское лесничество

27 Адамовское лесничество

28 Домбаровское лесничество

Первомайский - наименование района

Казахстан

■

высокая лесопатологическая угроза

границы лесничеств

Рисунок I - Карта лесозащитного районирования Оренбургской области с административным делением территории и границами лесничеств (данные филиала ФГБУ «Рослссозащита» «Центр защиты леса Оренбургской области»), где наблюдались очаги массового размножения в 2012 году:

ф непарного шелкопряда,

- звездчатого пилилыцика-ткача,Д рыжего соснового пилильщика

лиаиия) определялась гаазомерно в процентах, по породам и в среднем для всего зараженного участка, с указанием вида и возраста личинок или иной фазы развития насекомого. Описание оптимизированных способов учета хвое- и листогрызущих насекомых содержится в «Методах мониторинга вредителей и болезней леса» (Москва, 2004).

Изучение особенностей биологии и фенологии производилось в период с 2001 по 2008 гт. с использованием методик Б.А. Добровольского (1969), А.И. Воронцова (1974), Б.А. Доспехова (1979, 1985) и др. не реже, чем через 3-5 дней. Проводился анализ санитарного состояния деревьев. Состояние деревьев определялось по стандартной шкале (Методы ..., 2004).

Эффективность химических препаратов против чешуекрылых и перепончатокрылых рассмотрена у препаратов Фьюри, Э (100 г/л), действующее вещество - зета-циперметрин; его аналога Таран, ВЭ (100 г/л), Децис Экстра, КЭ (125 г/л), действующее вещество - дельтаметрин; биологических - против непарного шелкопряда у препарата Вирин - ЭНШ, Ж (титр 1 млрд полиэдров/мл), против других чешуекрылых - препарата Лепидоцид, СК (БА-2000 ЕА/мг).

Обработка препаратами проводилась методом ультрамикроскопического опрыскивания (УМО) с использованием аэрозольного генератора «ГАРД-МН-1». Препарат Фьюри, Э (100 г/л) был применен на площади 50 га, его аналог Таран, ВЭ (100 г/л) - на площади 1167 га, Децис Экстра, КЭ (125 г/л) - на площади 2498 га, Вирин - ЭНШ, Ж (титр 1 млрд. полиэдров/мл) - на площади 310 га и Лепидоцид, СК (БА-2000 ЕА/мг) - на площади 228 га.

Норма расхода препарата Фьюри, Э (100 г/л) и его аналога Таран, ВЭ (100 г/л) - 0,1 л/га, Децис Экстра, КЭ (125 г/л) - 0,008 л/га, Вирин - ЭНШ, Ж (титр 1 млрд полиэдров/мл) - 0,1 л/ га, Лепидоцид, СК (БА-2000 ЕА/мг) - 3 л/га.

Исследования радиального прироста проводились на ВПП, заложенных на территории очагов массового размножения непарного шелкопряда (Абдулинское лесничество) и сосновых пилильщиков (Соль-Илецкое лесничество). Всего проанализировано 270 кернов.

Полученный в результате исследований материал обработан статистическими методами дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов (Снедекор, 1960; Вольф, 1966; Свалов, 1975; Доспехов, 1979; Васильева, 2007).

Глава 2 ДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ОЧАГОВ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ФИЛЛОФАГОВ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД

2.1 Анализ возникновения н развития вспышек массового размножения основных листогрызущих филлофагов

На территории Оренбургской области наибольшая доля из всех произрастающих лиственных приходится на дуб (26%), тополь (15%), липу (14%), осину (13%) и березу (13%).

По результатам исследований, в дубравах лесостепи и степи чаще всего образовываются очаги массового размножения с преобладанием зеленой дубовой листовертки (Tortrix viridana L.). непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.). златогузки (Euproctis chrysorrhoea L.). В Оренбургской области очередная волна вспышек массового размножения этих филлофагов была отмечена в период исследований с 1990 по 1998, 2012-2013 гг. (рис. 2, 3, 4).

Причинами возникновения вспышки массового размножения сначала на западе, затем на востоке области следует считать более благоприятные климатические условия для размножения насекомых, а также ослабленное состояние дубовых насаждений. Дубовые древостой Южного Предуралья представлены в основном порослевыми по происхождению, что отрицательно сказывается на санитарном состоянии деревьев. Так, по результатам исследований, дуб черешчатый на территории Оренбургской области заражен ложным дубовым трутовиком и настоящим трутовиком, вызывающим гнилевые заболевания древесины ствола, что способствует ослаблению деревьев.

Территория восточной части Оренбургской области в большей степени страдает от весенних низовых пожаров, также оказывающих лимитирующее действие на жизнеспособность филлофагов, что подтверждается данными М.И. Хамидуллиной (2013).

Гад

Рисунок 2 - Динамика очагов массового размножения непарного шелкопряда в насаждениях

Оренбургской области (га)

Рисунок 3 - Динамика очагов массового размножения златогузки в насаждениях Оренбургской области (га)

Год

Рисунок 4 - Динамика очагов массового размножения зеленой дубовой листовертки в насаждениях Оренбургской области (га)

Причинами снижения численности златогузки являются естественные факторы, в первую очередь, неблагоприятные климатические условия, а также жесткая конкуренция с непарным шелкопрядом как с более зврибионтным, лабильно-адаптивным видом.

Увеличение очагов массового размножения непарного шелкопряда, златогузки, дубовой зеленой листовертки на территории Оренбургской области чаще всего совпадает с подъемом солнечной активности. Но если у непарного шелкопряда и зеленой дубовой листовертки выражена явная цикличность появления вспышек массового размножения в пределах от 5 до 11 лет в условиях Южного Предуралья, то у златогузки этот цикл оказался более длительным. Резкий подъем численности непарного шелкопряда в 1992 г. был вызван складывающейся метеорологической ситуацией. В период отрождения и развития гусениц перечисленных насекомых (апрель, май, июнь) стояла жаркая сухая погода. Отклонения среднемесячной температуры воздуха и среднемесячных осадков от многолетней нормы были значительными. Данная климатическая ситуация также сказалась на интенсивности развития зеленой дубовой листовертки.

У большинства массовых листогрызущих насекомых рост численности связан с воздействием модифицирующих, в основном метеорологических факторов, которые действуют на состояние популяций непосредственно и косвенно, нарушая сбалансированное состояние биоценотических взаимосвязей.

Как следует из анализа метеоданных, в период вспышек массового размножения важную роль играет температура воздуха в период лёта бабочек и откладки яйц как зимующей фазы.

В Оренбуржье нарастанию популяции многих листогрызущих насекомых, находящихся в фазе яйца в период перезимовки (непарный шелкопряд), способствуют безморозные зимы. Лишь существенные отклонения минимальной температуры воздуха, особенно в январе, способствуют вымерзанию яйцекладок.

Установлено, что выход из депрессии происходит каждый раз в засушливые годы со значительными отклонениями от климатической нормы температуры и суммы осадков в период питания гусениц (май - июль).

Наряду с этим существенную роль при возникновении вспышек массового размножения сыграли мягкие зимы, способствовавшие выживанию зимующих стадий фиялофага.

Выход популяций филлофагов из состояния депрессии происходил в годы с засушливой, жаркой погодой в период развития гусениц и теплые зимы, способствующие выживанию зимующих фаз насекомых.

Фаза подъема численности занимала, как правило, 1-2 года (максимум 3 года), и это сопровождалось резким увеличением плотностей популяций.

В фазе кульминации вспышки происходило быстрое разреживание численности насекомых, что, как показывает анализ, вызывалось воздействием биотических факторов регуляции. Регуляция численности была сопряжена с эффектом запаздывания, благодаря чему вспышки имели широкий фазовый портрет.

Продолжительность кульминации вспышки занимала 1-2 года. Переход из фазы кульминации в фазу кризиса вспышки занимал 1 -2 года.

В течение 2-3 лет вспышки массового размножения переходили из фазы кризиса в фазу депрессии. Фаза депрессии занимала 2-3 года. Общая продолжительность градационных циклов листогрызущих насекомых в Оренбургской области колебалась от 6 (зеленая дубовая листовертка) до 10 (непарный шелкопряд) лет. Вспышки характеризуются широким диапазоном плотностей и коэффициентов размножения.

2.2 Экологические особенности основных филлофагов лиственных растений

Приводятся данные об особенностях биологии зеленой дубовой листовертки, непарного шелкопряда, златогузки в условиях Южного Предуралья.

Зеленая дубовая листовертка (ТогМх \iridana I.) присутствовала в насаждениях (табл. 1), состоящих из дуба низкоствольного порослевого происхождения в 4-5-м классе возраста, полнотой от 0,6 до 0,7, бонитета от I до IV, I яруса. Среди них плотность популяции листовертки

была наибольшей в сухой дубраве с бонитетом III - IV и составляла 22,39±1,95 гус./100 точек роста (проба 4).

Листовертка получила здесь наилучшие условия для развития популяции. Средняя степень дефолиации крон деревьев составляла 55%. В аналогичной дубраве с бонитетом П -1 плотность популяции была 20,26±1,56 гус./100 точек роста (проба 3). Средняя степень дефолиации крон деревьев составляла 60%.

В дубраве свежей липовой условия для развития листовертки были несколько хуже (проба 3). Численность филлофага в среднем составила 15,34±0,91 гус. /100 точек роста. Судубрава сухая с примесью березы бородавчатой, липы мелколистной, клена ясенелистного и осины имела менее благоприятные условия для развития листовертки по сравнению с предыдущими пробами. Численность ее составила 9,35±0,76 гус. /100 точек роста. Примесь к дубу сопутствующих пород снижала заселенность листоверткой. Все это указывало на ухудшение условий для развития листовертки (табл. 1).

Таблица I - Характеристика насаждений в очагах массового размножения зеленой дубовой листовертки

№ пробы Тип древостоя Класс возраста Средняя полнота о о. Бонитет Состав Тип Среднее число гусениц на 100 точек роста (x±Sx) Половой индекс (I)

леса условий местопроизрастания

1 Дубравы 4 0,7 I IV-П1 (V) 5ДнЗЛп2Кл+ Ос+-Б с,д Сухая судубрава 9,3 5± 0,76 0,46

2 Дубравы 5 0,6 I II-П1 (I-IV) 7ДнЗВ+Ос С2ЛД Свежая липовая судуб-' рава 15,34± 0,91 0,51

3 Дубравы 4 0,7 I II—I (Ш) 7ДнЗОс Д1Д Сухая дубрава 20,26± 1,56 0,55

4 Дубравы 4 0,7 I Ш-IV 7ДнЗОс Д]Д Сухая дубрава 22,39± 1,95 0,53

Проведенные анализы стациального распределения зеленой дубовой листовертки показывают, что наилучшие условия для образования первичных очагов филлофага сложились в насаждениях пробных участков 3 и 4. Это чистые или с незначительной примесью сопутствующих пород пойменные и нагорные дубравы. Очаги массового размножения приурочены к дубу ранней формы порослевого происхождения, угнетенного мучнистой росой дуба и общим длительным усыханием. Гусеницы в очагах массового размножения размещались в большей части в верхней и средней частях кроны деревьев, в меньшей степени - в нижней. Такая закономерность проявлялась при низкой численности насекомого. При высокой численности отмечено, что гусеницы распределяются равномерно. Полученные данные подтверждаются исследованиями B.C. Знаменского (1976, 1986), который установил коэффициенты распределения гусениц насекомого относительно частей кроны. Они составили 0,38 в верхней части кроны, 0,42 - в средней части кроны, 0,20 - в нижней части кроны. Гусеницы младших возрастов, концентрируясь в верхней и средней частях кроны, по мере роста и нехватки корма переходят в нижнюю часть кроны.

В районах Оренбургской области динамика очагов массового размножения зеленой дубовой листовертки была различна. В первую очередь это связано с климатическими условиями районов и породным составом насаждений. Как указывалось ранее, дубовые древостой Южного Предуралья представлены в основном порослевыми по происхождению, что отрицательно сказывается на санитарном состоянии деревьев: те из них, что ослаблены гнилями, мучнистой росой, активнее заселяются филлофагами. Санитарное состояние насаждений в очаге массового размножения зеленой дубовой листовертки в целом удовлетворительное (табл. 2).

Таблица 2 - Состояние насаждений в очагах дубовой зеленой листовертки

н (2 3 в? сз Распределение деревьев по категориям состояния, % от запаса Средне- Средне-

Степень повреждения насаждения S § S 1 в 9 1 о. ч § с Повреждаем порода Ярус без признаков ослабления о Я 5 U S <я S о сильно ослабленные усыхающие свежий сухостой старый сухостой шенная категория состояния породы шенная категория состояния насаждения

2010

Средняя 1 ДН 1 50 50 0 0 0 0 1,5 1,37

Сильная 1 ДН 1 32 68 0 0 0 0 1,68 1,45

Среднее по степени повреждения и породе 41 59 0 0 0 0 1,59 1,41

В среднем 41% деревьев относится к категории без признаков ослабления, 59% деревьев дуба являются ослабленными, что подтверждает выводы о пионерном заселении ослабленных деревьев при вспышке массового размножения фшшофагов.

Очаги массового размножения непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.) распространялись повсеместно по территории Оренбургской области. В периоды вспышек массового размножения филлофаг занимал различные стации. Однако важно в этом случае выяснить, где именно он получает свое первичное развитие, выяснить насаждения резервации.

В период исследований непарный шелкопряд доминировал над зеленой дубовой листоверткой, которая также с незначительной численностью присутствовала на пробных участках.

Наилучшими условиями питания и размножения непарного шелкопряда в Оренбуржье являются чистые дубравы или с примесью сопутствующих пород до 20% в возрасте от 30 до 70 лет, полнотой 0,4-0,5, 1 яруса, V бонитета, тип леса C1, тип условий местопроизрастания -дубравы нагорные, узкомятликовые.

Данные дубравы по происхождению - порослевые, с дубом рано распускающейся формы, расположенные чаще всего в зоне частого посещения людьми, где отмечается рекреационный стресс насаждений, в очагах мучнистой росы, ложного дубового или настоящего трутовика и сосудистого микоза дуба.

Как было установлено, шелкопряд предпочитает дуб, при нехватке корма он может питаться березой, кленом, липой и другими лиственными породами. На территории Оренбургской области очаги массового размножения непарного шелкопряда встречаются во всех лесничествах. Это связано с полифагией в целом филлофага, с распространением лиственных насаждений и с благоприятными климатическими факторами. Особенно сильно филлофагом заселяются западные и центральные районы области.

По полученным данным, развитие златогузки (Euproctis chtyssorhoea L.) было приурочено в основном к дубравам порослевого происхождения с различной степенью сомкнутости крон деревьев. Однако в периоды вспышек массового размножения очаги массового размножения

ее распространялись и на другие насаждения, в составе которых преобладали клен остролистный, береза, липа мелколистная. В подлесочных породах встречались лесные яблоня и груша, а также клен татарский.

По результатам исследований, приуроченность златогузки к освещенным местам проявляется при изменении расстояния от опушки. Во всех случаях по мере удаления вглубь насаждения снижалось количество ее гнезд. Причем в искусственных молодняках дуба на расстоянии до 100 м число гнезд составляло 0,5-0,7 шт./дерево, более 100 м - отсутствовало совсем. В смешанных насаждениях порослевого происхождения количество гнезд на деревьях возрастало в зависимости от увеличения возраста и снижения полноты. Златогузка тяготеет к низкополнотным насаждениям, состоящим из дуба черешчатого ранней формы порослевого происхождения с незначительной примесью сопутствующих пород. Наибольшее количество гнезд размещалось на деревьях, расположенных на расстоянии от опушки до 50 м.

Очаг массового размножения златогузки на площади 52 га находился в продромальной фазе (нарастание численности). При проведении детального обследования отмечено, что степень дефолиации насаждений златогузкой составила 100%, все гусеницы, найденные в гнездах, оказались жизнеспособными.

На территории Краснохолмского лесничества очаг массового размножения златогузки действует более 30 лет (табл. 3).

В 2003 г. при полной дефолиации 14% деревьев были без признаков ослабления, 30 - ослабленные, 49 - сильно ослабленные, 3 - усыхающие, 4% - свежий сухостой. В 2004 г. отмечено увеличение очага массового размножения златогузки, появление участков со слабой, до 25%, дефолиацией и, как следствие, изменение категорий санитарного состояния. Так, в среднем 52% относились к категории без признаков ослабления, 20 были ослабленными, 24,5 - сильно ослабленными, 1,5 - усыхающими, 2% - свежий сухостой. На территории Оренбургской области очаги массового размножения златогузки встречаются во всех лесничествах.

Таблица 3 - Состояние насаждений в очаге массового размножения златогузки

Дли- Распределение деревьев по категориям Средне-

Степень повреждения насаждения тель- По- состояния, % от запаса взве-

ность повреждения, лет вреждаемая порода Ярус без признаков ослабления ослабленные сильно ослабленные усыхающие свежий сухостой старый сухостой шенная категория состояния

2003

Сплошная 30 Дн 1 14 30 49 3 4 0 2,53

2004

Сплошная 30 Дн 1 14 30 49 3 4 0 2,53

Слабая 2 Дн 1 90 10 0 0 0 0 1,10

Средняя 1 52 20 24,5 1,5 2 0 1,8

Примечание: Дн - дуб черешчатый низкоствольный

Глава 3 ДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ОЧАГОВ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ФИЛЛОФАГОВ ХВОЙНЫХ ПОРОД

Накопленных сведений об экологических особенностях рыжего соснового пилильщика, звездчатого пилильщика-ткача в различных географических провинциях России недостаточно, практически не проведен анализ динамики очагов массового размножения сосновых пилильщиков

во взаимосвязи с различными экологическими факторами, поэтому детализация данных вопросов в условиях Южного Предуралья весьма актуальна.

3.1 Анализ возникновения и развития вспышек массового размножения основных хвоегрызущих филлофагов

На территории Оренбургской области периодически возникают вспышки массового размножения сосновых пилильщиков. Из ряда видов, отмеченных в сосняках Оренбуржья, особо опасными считаются рыжий сосновый пилильщик (Neodiprion sertifer Geoff.) и звездчатый пилильщик-ткач (Lyda nemoralis Thorns.), часто дающие комплексные очаги массового размножения. На юге области к ним добавляется третий вид - красноголовый пилильщик-ткач (Acantholyda erythrocephala L.). Проведенными исследованиями установлено, что рыжий сосновый пилильщик встречается в 13 районах области, практически повсеместно давая две-три вспышки массового размножения. Выявлено, что звездчатый пилильщик-ткач встречается в ¡0 районах Оренбургской области.

Приведенные в таблице 4 данные показывают, что из двух видов хвое-грызущих пилильщиков наибольшее значение имеет звездчатый пилильщик-ткач, что можно отметить по показателю средней ежегодной площади очагов массового размножения по данным проведенных многолетних наблюдений. Имея различные биологические особенности, эти пилильщики не конкурируют за территорию и пищевые ресурсы, поэтому, занимая различные экологические ниши, могут вредить практически повсеместно и одновременно.

Таблица 4 - Очаги массового размножения рыжего соснового пилильщика и звездчатого пилилыцика-ткача в Оренбургской области (га)

Период Площадь очагов доминирующих видов, га

наблюдений, Показатель рыжий сосновый звездчатый

год пилилыцик пилильщик-ткач

1990-1995 Сред. 550 498,2

Мин. 333 184

Макс. 1026 931

1996-2000 Сред. 768,2 1220

Мин. 230 750

Макс. 1387 1930

2001-2005 Сред. 552,8 1636,6

Мин. 105 1172

Макс. 912 2139

2006-2010 Сред. 759 301,4

Мин. 343 82

Макс. 1121 398

За весь период Сред. 657,5 914,1

Отмечено, что очаги массового размножения рыжего соснового пилильщика всегда предшествуют очагам звездчатого пилильщика-ткача. Так, вспышка массового размножения рыжего пилильщика происходит раньше вспышки звездчатого пилилыцика-ткача, который в данный период находится в фазе минимума и подъема численности (продромальной фазе), затем, когда вспышка наблюдается у звездчатого пилильщика-ткача, рыжий сосновый пилильщик переходит в фазу депрессии численности (рис. 5).

Год

—й-звездчатый пилипыцик-тезч Ф рыжий сосновый пилильщик

Рисунок 5 - Динамика очагов массового размножения сосновых пилильщиков в насаждениях

Оренбургской области

3.2 Экологические особенности основных фнллофагов хвойных растений

Для рыжего соснового пилильщика (1ЯеоЛрпоп йегН/ег Сео//г.) отмечено наличие большого запаса длительно диапаузитирующих особей, которые определят появление последующих (2013-2014 гг.) промежуточных волн размножения.

В динамических рядах численности рыжего пилильщика за 23 года присутствует относительное постоянство колебательного процесса в определенных границах, которые поддерживаются адаптивными свойствами взаимодействующих компонентов жизненной системы популяции филлофага.

В большинстве лесничеств Оренбургской области очаги массового размножения рыжего соснового пилильщика находятся в продромальной фазе, в Новосергиевском лесничестве наблюдается собственно вспышка массового размножения, в Бузулукском лесничестве произошло затухание очага массового размножения и переход в фазу депрессии (табл. 5).

Таблица 5 - Характеристика очагов рыжего соснового пилильщика (2012 г.)

Лесничество Фаза динамики численности Площадь очага, га В том числе по степени повреждения насаждения Численность филлофага, пгт.

га % здоровые больные поврежденные погибшие

Бузулукское 4 15 15 до 15 31 0 0 0

Грачевское 2 1166,6 1166,6 до 15 2167 0 0 0

Новосергиевское 3 345,6 98,2 до 15 5228,8 0 0 0

247,4 51-75

Первомайское 2 967,4 967,4 26-50 2589 0 132 0

Пономаревское 2 424,6 424,6 до 15 10519,5 0 203,7 0

Сорочинское 2 925,4 925,4 до 15 4085 0 0 0

Чернореченское 2 43,6 43,6 26-50 2621,3 0 0 0

Примечание - единица учёта: ветвь, фаза развития филлофага при учете - яйцо. Фаза динамики численности: 1 - минимум, 2 - нарастание, 3 - вспышка, 4 - депрессия

При анализе яйцекладок большая часть отнесена к категории здоровые.

В Первомайском и Пономаревском лесничествах также отмечена категория поврежденные -соответственно 5,1 и 1,9%. Степень дефолиации сосны обыкновенной колебалась от 15 (Бузу-лукское, Грачевское, Новосергиевское, Пономаревское, Сорочинское) до 75% (часть кварталов Новосергиевского лесничества).

Большая часть очагов массового размножения рыжего соснового пилильщика к 2013 г. реализуется в продромальной фазе. Увеличение очагов массового размножения рыжего соснового пилильщика вызвано тем, что после засухи 2010 г. у сосновых насаждений области, ослабленных корневой и сосновой губкой, находящихся под постоянным антропогенным прессингом, значительно была снижена резистентность к данному филлофагу.

Рассматривая распределение очагов массового размножения рыжего соснового пилильщика по степени повреждения, следует отметить, что в период с 2010 г. качественно изменяется степень дефолиации филлофагом от слабой (повсеместно) до средней (Первомайское, Чернореченское лесничества) и сильной (Новосергиевское), что также указывает на качественные изменения очагов массового размножения филлофага, переходящих в продромальную фазу.

Сосновые пилильщики, в частности, звездчатый пилильщик-ткач (Lyda nemoralis Thorns.), в насаждениях Южного Предуралья способны создавать комплексные очаги массового размножения. Этому способствует сильное ослабление сосновых древостоев, вызванное засухой 2010 г., низовыми пожарами, очагами стволовых и корневых гнилей, а также техногенным воздействием промышленных и добывающих предприятий Оренбургской области.

Таблица 6 - Характеристика очагов массового размножения звездчатого пилильщика-ткача

Лесничество Фаза развития очага Площадь очага, га Степень повреждения насаждения Фаза развития вредителя Единица учёта Численность филлофага, шт.

га % здоровые больные поврежденные погибшие

2010

Адамовское 3 354,8 354,8 до 15 40 шт/м2 4,1 0 0,8 0

Сорочинское 3 19 19 51-75 40 шт/м2 7,2 0 0 0

2011

Адамовское 3 410,9 410,9 до 25 40 шт/м2 26,3 0 0 0

Соль-Илецкое 3 292,8 292,8 51-75 40 шт/м2 13,8 0 0 0

Сорочинское 3 19 19 51-75 40 шт/м 5,2 0 0 0

2012

Адамовское 3 436,7 436,7 до 15 40 шт/м2 3,1 0 0 0

Акбулакское 3 106 106 26-50 40 шт/м2 3 0 0 0

Первомайское 2 366,8 366,8 26-50 40 шт/м2 12,1 0 0,4 0

Соль-Илецкое 3 281 37 до 15 40 шт/м2 4,9 0 0 0

21,6 16-25

1,4 26-50

221 51-75

Сорочинское 3 19 19 26-50 40 шт/м2 1,6 0 0 0

Ташлинское 2 56 56 до 15 40 шт/м2 8 0 0 0

Примечание - единица учёта: площадка в подстилке размером 0,5 кв.м; фаза развития филлофага: 30 - эонимфы, 40 - пронимфы. Фаза динамики численности: 1 - минимум, 2 - нарастание, 3 -вспышка, 4 - депрессия

В настоящий момент часть очагов массового размножения фиялофага находится в продромальной фазе (Акбулакское, Первомайское, Ташлинское лесничества), часть очагов перешло в эруптивную (Адамовское, Соль-Илецкое, Сорочинское лесничества) фазу.

При проведении детального анализа отмечено, что в период с 2010 по 2012 гг. в большинстве лесничеств Оренбургской области очаги массового размножения звездчатого пилильщика-ткача находятся в эруптивной фазе, в Первомайском и Ташлинском лесничествах наблюдается продромальная фаза развития очага массового размножения. При анализе эонимф и пронимф филлофага большая часть отнесена к категории здоровые. В Первомайском лесничестве присутствовали поврежденные эонимфы и пронимфы (3,3%). Степень дефолиации сосны обыкновенной в 2012 г. колебалась от единичной (Адамовское, Ташлинское лесничества) до сильной (Соль-Илецкое лесничество).

Рассматривая распределение очагов массового размножения звездчатого пилильщика-ткача по степени повреждения (табл. 6), можно отметить, что в период с 2010 г. качественно изменяется степень дефолиации филлофагом от средней (повсеместно) до сильной (Соль-Илецкое лесничество). В 2011 г. отмечена сплошная дефолиация в насаждениях Сорочинского лесничества, что указывает на качественные изменения очагов массового размножения филлофага.

Очаги массового размножения сосновых пилильщиков отмечены повсеместно и в естественных насаждениях сосны обыкновенной, и в сосновых культурах разного возраста, где встречается корневая или сосновая губка, или древостой ослаблены воздействием абиотических и антропогенных факторов. Так, на долю ослабленных древостоев в очагах массового размножения сосновых пилильщиков приходится 16%, сильно ослабленных - 8,5, усыхающих - 3 и свежего сухостоя - 0,5%.

Глава 4 ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ ФИЛЛОФАГОВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

4.1 Особенности фенологии непарного шелкопряда

Согласно проведенным исследованиям, появление первых гусениц в условиях Оренбургской области может происходить 24 апреля (табл. 7).

Таблица 7 - Показатели развития и прогноз появления фаз непарного шелкопряда в насаждениях Оренбургской области

Фаза развития Прогнозируемая дата появления фаз Срок развития фаз (фаза/дни) Сумма среднесуточных положительных температур, °С

мин. сред. макс.

Первое появление гусениц 22.04 24.04 26.04 Гусеница/41 604±4,01

Массовый выход гусениц 14.05 17.05 20.05

Появление первых куколок 28.05 03.06 07.06 Куколка/28 1202±15,7

Конец окукливания 30.06 06.07 08.07

Появление первых имаго 26.06 30.06 10.07 Имаго/31 1901±1,7

Начало массового лёта имаго 12.07 19.07 23.07

Конец лёта 26.07 01.08 05.08

Массовый выход гусениц 17 мая. Период развития гусениц в Оренбургской области длится в среднем 41 день при накоплении суммы среднесуточных положительных температур 604 "С.

В природных условиях отрождение гусениц из яиц наблюдается одновременно с распусканием почек дуба черешчатого ранней формы. Следует отметить, что интенсивность питания

гусениц и увеличение их веса происходит с повышением температуры в диапазоне от +15 до +28 "С. Максимальное поедание корма наблюдается при температуре от +26 до +28 °С. Дальнейшее повышение температуры вызывает угнетение гусениц шелкопряда, в результате чего снижается потребление ими корма. Вес отдельных куколок непарного шелкопряда (самцов и самок) колеблется от 0,07 до 3,5 г.

Проведенные исследования позволили установить, что развитие куколок шелкопряда в среднем происходит за 28 дней с накоплением суммы среднесуточных положительных температур 598 °С. Данные результаты совпадают с исследованиями В.В. Дубровина (2005), которые автор проводил на территории Воронежской и Саратовской областей. В данном случае несколько меньшая сумма эффективных температур, необходимая для полного развития насекомого или отдельных его фаз, связана с ГТК (гидротсрмическим коэффициентом Селянинова) (в большей степени с более низкой влажностью). Прогнозируемые даты появления куколок 06 июня. Лет имаго филлофага происходил в период с первой декады июля по вторую декаду августа. На фазу имаго уходило от 33 дней при накоплении 699°С суммы среднесуточных положительных температур. В условиях Оренбуржья яйцекладка непарного шелкопряда осуществляется в самом низу ствола деревьев на высоте не более 50-65 см. При вспышке массового размножения яйцекладки встречались на подросте, подлеске, кустарнике, заборах, лесопиломатериалах в штабелях, на электрических столбах, стенах домов, холодных построек и прочее. Общее развитие непарного шелкопряда в условиях Южного Предуралья протекает в течение одного года, сумма эффективных температур в условиях резко-континентального климата Оренбургской области с многочисленными возвратными похолоданиями весны и ранними заморозками осени составляет 1900 СС в среднем.

4.2 Особенности фенологии златогузки

Златогузка в последние годы создает очаги преимущественно в центральной и южной частях Оренбургской области, которые характеризуются более высокими температурами весенне-летнего периода, отсутствием возвратных похолоданий весны, когда гусеницы заканчивают питание и приступают к окукливанию (табл. 8).

Таблица 8 - Показатели развития и прогноз появления фаз златогузки в насаждениях Оренбургской области

Фаза развития Прогнозируемая дата появления фаз Срок развития фаз (фаза/ дни) Сумма среднесуточных положительных температур, °С

мин. сред. макс.

Выход первых гусениц из гнезд после зимовки 22.04 25.04 29.04 Гусеница/40 402±4,7

Массовый выход гусениц из гнезд 24.04 27.04 02.05

Появление первых куколок 31.05 03.06 08.06 Куколка/29 981 ±2,9

Конец окукливания 21.06 25.06 29.06

Появление первых имаго 28.06 02.07 06.07 Имаго/29 1593±4,1

Начало массового лёта имаго 18.07 21.07 23.07

Конец лёта 27.07 31.07 05.08

Выход первых гусениц из яиц 30.06 04.07 07.07

Массовый выход гусениц 14.07 17.07 22.07

Первые гнезда 12.09 23.09 30.09

Массовые гнезда 02.10 07.10 08.10

Данные таблицы 8 свидетельствуют о том, что на фазу гусеницы в среднем уходило 40 дней при накоплении 402 "С сумм среднесуточных положительных температур воздуха. Выход гусениц из зимних паутинистых гнезд происходил в последней декаде апреля, в среднем, 25.04. Этот период мог затягиваться на 2-4 дня в связи с понижением среднесуточных температур до +5...+10 СС, что согласуется с наблюдениями В.В. Рубцова (1938), Б.А. Добровольского (1949).

За период исследований установлено, что на фазу куколки уходило, в среднем, 29 дней. Сумма среднесуточных положительных температур воздуха составляла 579 °С.

Лёт имаго продолжался, в среднем, 29 дней при накоплении сумм среднесуточных положительных температур 612 °С. Бабочки летали слабо, на небольшие расстояния, в основном, при помощи ветра. Плодовитость бабочек колебалась от 231 до 497 яиц в кладке, средняя за период наблюдения составила 364 яйца. Проведенные наблюдения показали, что генерация златогузки всегда была одногодовая. Сумма эффективных температур, необходимая для полного завершения жизненного цикла, составила около 1600 °С.

4.3 Особенности фенологии зеленой дубовой листовертки

Результаты исследований фенологических особенностей зеленой дубовой листовертки в Оренбургской области показали, что сроки появления й продолжительность развития отдельных фаз соответствовали определенной величине накопленных сумм среднесуточных положительных температур (табл. 9).

В таблице 9 приведены полученные усредненные показатели развития насекомого по годам исследований. Период между первым появлением гусениц и куколок составил 25 дней и сопровождался накоплением сумм среднесуточных положительных температур до 279 °С. Гусеницы окукливались в свернутых листьях. Массовый выход гусениц происходил спустя 5 дней после начала их появления.

Отмечено, что завершение развития гусениц наступало в более ранние сроки в 1990; 2002; 2007 гг., более поздние - в 1993; 1994; 2006 годах. В 1991; 1995; 1996; 1998; 2001; 2004; 2005 гг. появление и дальнейшее развитие, как уже ранее отмечалось, из-за засушливой погоды в апреле-мае, раньше обычных сроков. Похолодание 1992; 1999; 2000; 2002; 2007; 2008 гг. растянуло сроки развития гусениц листовертки. Длительность фазы куколки составляла 20 дней. По полученным результатам отмечено, что окукливаются в первую очередь те экземпляры, которые в полной мере получили необходимое питание. По весу куколок можно определять состояние популяции листовертки и фазу вспышки ее массового размножения.

Таблица 9 — Показатели развития и прогноз появления фаз дубовой зеленой листовертки в насаждениях Оренбургской области

мин. сред. макс.

Первое появление гусениц 16.04 19.04 24.04 Гусеница/25 279±1,7

Массовый выход гусениц 22.04 24.04 29.04

Появление первых куколок 09.05 13.05 18.05 Куколка/26 598±5,8

Конец окукливания 24.05 26.05 30.05

Появление первых имаго 29.05 02.06 06.06 Имаго/24 1135±2,9

Начало массового лета имаго 10.06 14.06 18.06

Конец лёта 24.06 27.06 30.06

Вес здоровых куколок самок составлял 0,052 г. Начало лёта бабочек происходило в первой декаде июня. Массовый лёт наблюдался спустя 10-12 дней. Лёт растягивался в среднем на две недели. Активность бабочек возрастала в сумеречные часы суток. Яйцекладки бабочек по отношению частей кроны располагались в такой же последовательности, что и гусеницы. Большая их доля находилась в верхней и средней частях кроны. Плодовитость колебалась от 35 до 170 шт. яиц в зависимости от условий развития популяции (пойменные участки, опушки, массив). В каждой яйцекладке содержалось от 2 до 3 яиц, прикрытых выделениями половых придаточных желез. Генерация по всем полученным данным исследований одногодовая.

Глава 5 ФЕНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ХВОЕГРЫЗУЩИХ ФИЛЛОФАШВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

В главе приводятся общие сведения о фенологии филлофагов хвойных растений.

По результатам исследований были составлены феноклимограммы развития рыжего соснового пилильщика и звездчатого пилильщика-ткача в условиях Южного Предуралья в зависимости от складывающейся метеообстановки.

5.1 Особенности фенологии рыжего соснового пилильщика

По наблюдениям, рыжий сосновый пилильщик размножается с преобладанием самок, способных к факультативному арренотокическому партеногенезу. Самки откладывают до 120-150 яиц на несколько соседних хвоинок на вершинах ветвей, образуя так называемые гнезда. Яйца зимуют. Ложногусеницы вылупляются весной. Характерная особенность пилильщика - стадный (колониальный) образ жизни ложногусениц, когда они, передвигаясь по веткам сосны, питаются в группах, располагаясь рядом по нескольку особей.

В индивидуальной жизни ложногусениц можно выделить три периода. Первый период продолжается от выхода из яйца до третьей линьки. Ложногусеницы в этот период живут на тех пучках хвои, в которых были отложены яйца. Питаются, зазубривая хвоинки с краев. Во втором периоде, начиная с 4-го возраста до окончания питания, ложногусеницы в поисках пищи переползают на соседние ветви. Питание ложногусениц продолжается 4-6 недель, в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха. Третий период жизни ложногусениц проходит в коконах, которые чаще всего встречаются в лесной подстилке, но могут быть также в трещинах коры, в поверхностном слое почвы и, в исключительных случаях, в кроне дерева (1 -2%).

Развитие эонимфы, по полученным данным, в естественных условиях зависит от температуры. В среднем от коконирования до вылета имаго проходит около месяца. Период развития эонимфы тем короче, чем длиннее был предшествующий период питания ложногусеницы. Третий период жизни ложногусеницы может затягиваться до 4 лет, в отдельных лесничествах Оренбургской области, как показывают проведенные наблюдения, даже до 5 - 6 лет. Количество эонимф, впадающих в состояние диапаузы, может составлять половину и больше общего числа коконов. Реактивация диапаузирующих эонимф в естественных условиях Оренбуржья происходит в июле-августе, пронимфы отличаются наличием так называемых куколочных глаз. Превращение в куколку начинается вскоре после появления пронимф. Развитие куколки продолжается около 2 недель.

Завершив процесс питания, взрослые личинки на нитях паутины опускаются с дерева на землю и там, под подстилкой из хвои, коконируются в бочкообразные коконы золотистого цвета длиной от шести до двенадцати миллиметров. В них личинки преобразуются в куколки, из которых в августе вылетают взрослые насекомые. Вылетевшие из коконов самки и самцы начинают брачный лет. После спаривания самка откладывает яички новой генерации на хвою.

Первое появление ложногусениц из-под оболочки яйца в условиях Оренбургской области отмечено 27 апреля, массовый выход личинок наблюдается спустя 2 недели - 11 мая. Сумма среднесуточных положительных температур развития ложногусеницы составляет 53 6 °С (табл. 10).

Таблица 10 - Показатели развития и прогноз появления фаз рыжего соснового пилилыцика в условиях Южного Предуралья

мин. сред. макс.

Первое появление ложногусениц 22.04 27.04 30.04 Ложногусе-ница/36 536±2,9

Массовый выход ложногусениц 08.05 11.05 12.05

Появление первых куколок 09.07 12.07 17.07 Куколка/13 732±4,1

Конец окукливания 24.07 30.07 02.08

Появление первых имаго 24.07 28.07 31.07 Имаго/42 1368±1,7

Начало массового лета имаго 05.08 10.08 12.08

Конец лёта 12.09 26.09 02.10

Окукливание рыжего соснового пилильщика происходит в период с 12 по 30 июля. Часть особей остается в продолжительной диапаузе. Фаза куколки в среднем занимает 13 дней при сумме среднесуточных положительных температур около 196 °С. Появление первых имаго наблюдается 28 июля, хотя массовый лёт рыжего соснового пилильщика происходит обычно 10 августа и продолжается до 2-х недель. Последние летающие имаго отмечены 29 сентября.

В условиях Южного Предуралья развитие рыжего соснового пилильщика заканчивается с суммой эффективных температур около 1400 °С в среднем. Наиболее требовательны к теплу личинки ложногусеницы и имаго. В целом, по проведенным наблюдениям, генерация рыжего соснового пилилыцика всегда одногодовая.

5.2 Особенности фенологии звездчатого пилильщика-ткача

Звездчатый пилильщик-ткач является одним из широко распространенных фшшофагов сосновых древостоев в России. В ряде регионов европейской части страны (Волгоградская, Ростовская, Тверская, Владимирская и др. области), Зауралья (Челябинская и Курганская области), Западной и Восточной Сибири (Омская и Читинская области, Алтайский край) и Казахстана у звездчатого пилильщика-ткача отмечали крупные вспышки массового размножения, которые приводили зачастую к формированию хронических очагов. Это обусловлено наличием диапаузы и медленным действием комплекса энтомофагов.

У личинок и пронимф бывает значительная смертность от мускардиноза (Гниненко, 1983; Коломиец, 1967; Федоряк, 1970 и др.).

В Оренбургской области (табл. 11) первое появление ложногусениц после лёта самок и откладки яиц наблюдается 26 мая, массовый выход личинок происходит 10 июня.

Питание ложногусеницы происходит до накопления 344 °С сумм положительных температур в течение 23 дней, после чего ложногусеница уходит в подстилку для зимовки в земляной колыбельке. Появление весной первых куколок отмечено 22 апреля, массовое окукливание происходит 2 мая, отдельные ложногусеницы заканчивали окукливание 21 мая. Фаза куколки продолжается в среднем 15 дней, при этом сумма положительных среднесуточных температур составляет 226 °С.

Массовый лет имаго происходит 24 мая. Имаго в природе существуют, по данным проведенных наблюдений, около 28 дней. Конец лёта, как правило, происходит в первой декаде июня. Фаза яйца продолжается около 17 дней, что значительно дольше эмбрионального периода, описанного Ю.И. Гниненко (1983) для условий Нижнего Поволжья. Можно предположить, что это связано с частыми возвратными весенними холодами или в отдельные годы с низким ГТК (гидротермическим коэффициентом) мая - июня.

В условиях Южного Предуралья развитие звездчатого пилильщика-ткача заканчивается с суммой эффективных температур около 1300 °С в среднем.

В целом, проведенные наблюдения позволяют констатировать, что генерация звездчатого пилильщика-ткача всегда одногодовая.

Таблица 11 - Показатели развития и прогноз появления фаз звездчатого пилильщика-ткача в условиях Южного Предуралья

Фаза развития Прогнозируемая дата появления фаз Срок развития фаз (фаза/ дни) Сумма среднесуточных положительных температур, °С

мин. сред. макс.

Первое появление ложногусениц 16.05 26.05 03.06 Ложногусе-ница/23 344±3,5

Массовый выход ложногусениц 25.05 10.06 25.06

Появление первых куколок 19.04 22.04 27.04 Куколка/15 570±4,7

Конец окукливания 16.05 21.05 24.05

Появление первых имаго 01.05 07.05 11.05 Имаго/28 988±3,5

Начало массового лета имаго 19.05 24.05 28.05

Конец лёта 01.06 05.06 07.06

Фаза яйца 08.05 04.06 09.06 Яйцо/17 1246±2,3

Кроме того, отмечена способность ложногусениц звездчатого пилильщика-ткача впадать в длительную диапаузу, продолжающуюся иногда 7-8 лет, что в условиях лесостепной и степной зон способствует формированию хронических очагов, в которых высокая численность особей ткача обеспечивает сильную дефолиацию крон в течение нескольких лет подряд.

Глава 6 ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ И БИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАДИАЛЬНЫЙ ПРИРОСТ НАСАЖДЕНИЙ В ОЧАГАХ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ФИЛЛОФАГОВ

В главе представлены общие сведения о влиянии климатических и биотических факторов на радиальный прирост насаждений в очагах массового размножения филлофагов.

Дуб черешчатый (Quercus robur L.) является одним из наиболее растуших и долгоживущих деревьев на Южном Урале. Его радиальный прирост чувствителен к воздействию различных антропогенных, климатических и биотических факторов (Губайдуллин, 2012). По данным С.Е. Ку-черова (2009), одногодичное сильное повреждение листьев шелкопрядом привело к снижению радиального прироста в среднем в течение двух лет. Сильное повреждение в течение двух лет подряд вызвало уменьшение радиального прироста в среднем в течение трех лет. A.B. Тимофеев (2003) в своей работе указывал, что режимы основных экологических факторов - солнечной активности, температуры, увлажненности - имеют циклический характер и вызывают синхронные колебания радиального прироста сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.). Степень влияния климатических факторов проявляется в той степени, в какой они являются лимитирующими (Ваганов, Шнятов, Мазепа, 1996). Естественно, что немаловажное влияние на прирост оказывает и дефолиация хвои.

6.1 Влияние климатических и биотических факторов на радиальный прирост дуба черешчатого в очагах массового размножения непарного шелкопряда

Многообразие факторов естественного изменения климата делает актуальным применение метода дендрохронологии при изучении динамики прироста деревьев по годичным кольцам.

В динамике прироста древесины зафиксирована изменчивость как влияния абиотических процессов, так и влияния биотических отношений.

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

Рисунок 6 - Динамика радиального прироста дуба черешчатого и площади очагов массового размножения непарного шелкопряда в Абдулинском лесничестве

Как видно на рисунке 6, радиальный прирост дуба зависит от вспышек массового размножения непарного шелкопряда, при которых наблюдается полная дефолиация дуба. По результатам проведенных исследований можно отметить, что снижение радиального прироста у дуба наблюдается на следующий год от воздействия филлофагами.

Для выяснения значимости воздействия на радиальный прирост дуба каждого из рассматриваемых климатических и биотических факторов проведен однофакторный регрессионный анализ.

На рисунках 7-9 представлена графическая зависимость радиального прироста дуба черешчатого от ряда экологических факторов.

Практически повсеместно происходит деградация ранее высокопродуктивных дубрав до порослевых насаждений седьмой, восьмой генерации низкой продуктивности и качества.

На рост и развитие дубовых лесов оказывают отрицательное влияние периодически повторяющиеся сильные продолжительные морозы, а также засухи, ветры, обильные снегопады и ливневые дожди.

Прослеживается зависимость прироста дуба в текущем году от того, насколько благоприятным для роста был предыдущий год. В сухом типе леса после особенно засушливых и жарких лет может наблюдаться депрессия прироста в течение нескольких последующих лет. Так, на радиальный прирост дуба влияет только вспышка массового размножения непарного шелкопряда, при которой наблюдается сильная дефолиация кроны, что приводит к снижению прироста на следующий год. Незначительное по площади увеличение численности непарного шелкопряда существенного воздействия на прирост не оказывает. Также отмечено влияние солнечной радиации на радиальный прирост дуба черешчатого (рис. 7, 8), которое в большей степени проявляется только через один или два года после воздействия.

Произрастание дуба черешчатого в Южном Предуралье связано с относительной влажностью воздуха и ГТК (гидротермическим коэффициентом). Отмечено, что сильнее на радиальный прирост дуба влияет ГТК августа, т.к. в последние несколько лет на территории Южного

Предуралья отмечаются засухи в июле и начале августа. ГТК в текущем году не оказывает влияния на радиальный прирост дуба черешчатого, на следующий год вероятность взаимосвязи существенно увеличивается, спустя два года зависимость радиального прироста дуба и ГТК отрицательная (рис. 9). Причем существенным является именно ГТК августа, а не весенних месяцев, как указывает Д.В. Тишин (2006). По-видимому, сказывается достаточное увлажнение в начале периода вегетации в условиях Абдулинского лесничества. Выявленная взаимосвязь солнечной активности и радиального прироста прослеживается в течение текущего года, следующего года и через два года.

г 3,00 -£

о 2,50 "

2,00

—х--ж--—

-ж-ж-

1,50 -

100 120 140

Солнечная активность 1

Ж фактические значения

теоретические значения

Рисунок 7 - Влияние солнечной активности спустя год на радиальный прирост дуба (звездочки - фактические значения, линия - теоретические значения прироста)

к----*

о 20 40 60 80 100 120 140

Солнечная активность 2

^ фактические значения м м теоретические значения

Рисунок 8 - Влияние солнечной активности спустя два года на радиальный прирост дуба (звездочки - фактические значения, линия - теоретические значения прироста)

2.50

1,50

^ж—--> к----* -яг

1,2

1.4

ГТК август 1

Ж фактические значения — — теоретические значения

Рисунок 9 - Влияние ГТК августа спустя год на радиальный прирост дуба (звездочки -фактические значения, линия - теоретические значения прироста)

Рисунок 10 - Динамика радиального прироста сосны обыкновенной и площади очагов массового размножения сосновых пилильщиков в Соль-Илецком лесничестве

6.2 Влияние климатических и биотических факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной в очагах массового размножения пилильщиков

Важную роль в динамике прироста сосны играют экотопические условия. Многолетние циклические колебания режимов солнечной активности, температуры и осадков вызывают синхронные колебания радиального прироста сосны обыкновенной (Тимофеев, 2003). Как видно на рисунке 10, радиальный прирост сосны зависит от вспышек массового размножения сосновых пилильщиков, при которых наблюдается сильная дефолиация хвои сосны.

- радиальным прирост, мм

-площадь, га

450 2

400 I

350 g.

300 £

250

200

150

100

Для выяснения значимости воздействия на радиальный прирост сосны обыкновенной каждого из рассматриваемых климатических и биотических факторов проведен однофакторный регрессионный анализ.

На рисунке 11 показано влияние солнечной активности на радиальный прирост сосны обыкновенной в условиях Оренбургской области. Солнечная активность оказывает более сильное воздействие на радиальный прирост древостоев спустя два года, что согласуется с данными A.A. Гурского (2011).

2,50 -

2,00 -

___^е

Ж фактические значения

80 100 120 140

Солнечная активность 2

■ теоретические значения

Рисунок 11 - Влияние солнечной активности спустя два года на радиальный прирост сосны (звездочки - фактические значения, линия - теоретические значения прироста)

На радиальный прирост сосны обыкновенной доказано влияние ГТК августа текущего и следующего года, ГТК июля спустя два года, а также частичное влияние ГТК июня спустя два года (рис. 12), что подтверждается данными A.A. Гурского (2011): относительная влажность воздуха и ГТК в большей мере оказывают влияние на величины индексов радиального прироста сосны обыкновенной.

Наиболее точно описывает динамику прироста уравнение регрессии, включающее все независимые переменные: F(13;3) = 11,7093; р = 0,033; R2 = 0,98 (рис. 13).

Отмечено, что связь между радиальным приростом деревьев и климатическими параметрами не всегда однозначна, поскольку на прирост деревьев обычно влияет комплекс факторов.

I 2,00 Ж Ч *

1,50

1,00

-Ж

ж Х-Ж-"

0,00

0,20 0,40

0,60

1,00

1,20 1,40

фактические значения

1,40 1,60 1,80 ГТК июль 2

теоретические значения

Рисунок 12 - Влияние ГТК июля на радиальный прирост сосны спустя два года (звездочками показаны фактические значения, линия - описывает теоретические значения)

| 2,50

6" о

2,00

/ч Г V

V/^ V /

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010

Год

f фактические значения -----теоретические значения

Рисунок 13 - Динамика радиального прироста сосны обыкновенной за 18 лет

63 Пораженность насаждений стволовыми гнилями в очагах массового размножения филлофагов

При проведении исследований влияния экологических факторов на радиальный прирост дуба черешчатого на территории Абдулинского лесничества было отмечено большое количество пораженных ложным дубовым трутовиком деревьев. Из 120 проб без признаков гнили были только 32 дерева, что Составляет 26,7%. Остальные 73,3% (88 деревьев) были с разными степенями гнили ствола. Гриб поражает в основном нижнюю половину ствола. Встречается в древостоях не моложе 14-24 лет, с возрастом пораженность увеличивается. Отмечена частичная сухокронность деревьев.

При проведении исследований влияния экологических факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной было отмечено большое количество пораженных корневой губкой деревьев. Из 150 проб без признаков гнили были только 55 деревьев, что составляет 36,7%. Остальные 73,3% (95 деревьев) были с разными степенями гнили ствола. Корневая губка начиналась в корнях, у более старых деревьев заходила в нижнюю часть ствола, поднимаясь до 1,5 м. Плодовых тел сосновой губки не отмечено, но можно предположить, что у старых деревьев встречается смешанный тип заражения обеими губками.

Глава 7 МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОЧАГИ МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ ФИЛЛОФАГОВ В УСЛОВИЯХ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

7.1 Обоснование регрессионной модели для оценки очагов массового размножения фнллофагов

С целью статистической проверки предположения о влиянии климатических факторов на очаги массового размножения филлофагов был проведен анализ фактических данных очагов по 5 насекомым за последние 20 лет по программе многомерного регрессионного анализа.

7.2 Простой регрессионный анализ парных связей

С целью выявления зависимости между искомыми переменными было выбрано 4 вида уравнений регрессий (1-4):

У=а + ЬХ, (1)

1п У=а~ЬХ, (2)

У= а + ЫпХ, (3)

¥2 = а + Ь2Х, (4)

где У- искомый показатель площади очагов массового размножения филлофагов в Оренбургской

области, га (лиственных деревьев - непарный шелкопряд, златогузка и дубовая зеленая листовертка; хвойных деревьев - рыжий сосновый пилильщик и звездчатый пилильщик-ткач);

а и Ь - константы: а - общее начало отсчета, Ъ - коэффициент частной регрессии;

X - четырнадцать климатических характеристик местности (табл. 12).

Наибольшее влияние на численность филлофагов оказывают температурные факторы. Особенно это проявляется у филлофагов лиственных деревьев. Так, на численность златогузки и дубовой зеленой листовертки наибольшее влияние оказывает средняя температура воздуха июля. Среднегодовая температура воздуха оказывает сильное влияние на численность непарного шелкопряда и листовертки. Корреляционная связь во всех случаях отрицательная. Повышение температуры и ее превышение от нормы положительно сказывает^ на фитосанитарном состоянии, особенно в самый теплый месяц лета (табл. 12).

Наблюдается тесная прямая связь между изучаемым признаком и отклонением от нормы средней температуры воздуха января, особенно у рыжего соснового пилильщика. Чем теплее зима и, в частности, самый холодный ее месяц - январь, тем больше будет филлофагов хвойных деревьев.

После температурных факторов солнечная активность по влиянию на численность фнллофагов - на втором месте. Исключение из общей тенденции - дубовая зеленая листовертка. Солнечная активность практически не оказывает никакого влияния на численность этого насекомого. У хвойных филлофагов и у златогузки - связь положительная. У непарного шелкопряда наблюдается противоположный тренд. Чем сильнее активность солнца, тем меньше численность этого насекомого.

Таблица 12 - Комплекс климатических факторов для каждого филлофага, наиболее сильно влияющих на их численность

Климатический фактор (X) г Я2 '(X) Тип уравнения регрессии

I. Филлофаги лиственных деревьев

1. Непарный шелкопряд{У)

Средняя температура воздуха января, (°С) -0,31 0,097 1,27 Ш=а+ЬХ

Среднегодовая температура воздуха, (°С) -0,29 0,084 1,25 У=а+Ь\пХ

Солнечная активность, (Вольф — IV) -0,28 0,08 1,14 1п У=а+ЬХ

ГТК 0,24 0,06 1,04 у2=а+ьг*х

2. Златогузка (У)

Средняя температура воздуха июля, (°С) -0,61 0,38 2,9 \пУ=а±ЪХ

Солнечная активность, (Вольф - РР) 0,54 0,29 2,64 У=а+ЬХ

Средняя температура воздуха января, (°С) 0,45 0,2 1,89 1п У=а+ЬХ

Высота снежного покрова, (см) -0,25 0,064 0,97 1п У=а+ЬХ

3. Дубовая зеленая листовертка (У)

Среднегодовая температура воздуха, (°С) -0,60 0,36 3,06 У1=а+Ь2*Х

Средняя температура воздуха июля, (°С) -0,59 0,35 2,22 1пУ=а+ЬХ

ГТК 0,45 0,2 2,08 У=а+ЬХ

Относительная влажность воздуха, (%) 0,43 0,18 1,96 У2=а+Ь2*Х

Сумма годовых положительных температур возДуха, (°С) -0,43 0,19 1,97 У2=а+Ь1*Х

II. Фнллофаги хвойных деревьев

1. Рыжий сосновый пилильщик (У)

Средняя температура воздуха января, (°С) 0,35 0,12 1,54 1п У=а+ЬХ

Относительная влажность воздуха, (%) -0,28 0,08 1,20 Уг=а+Ы*Х

ГТК -0,25 0,06 1,20 У2=а+Ь1*Х

Солнечная активность, (Вольф - IV) 0,22 0,048 0,92 У=а+ЫпХ

2. Звездчатый пилильщик-ткач (У)

Высота снежного покрова, (см) 0,58 0,34 2,97 1п У=а+ЬХ

Солнечная активность, (Вольф - IV) 0,48 0,23 2,25 У2=а+Ь2*Х

Сумма годовых положительных температур воздуха, (°С) -0,30 0,09 1,31 У1=а+Ь2*Х

Средняя температура воздуха января, (°С) 0,37 0,13 1,62 У2=а+Ь2*Х

Относительная влажность воздуха, (%) 0,26 0,07 1,13 У2=а+Ь2*Х

* г - коэффициент корреляции, К2 - коэффициент детерминации, 1(а) и г(Х) - критерии Стьюдента для общего начала воздействия и климатического фактора, соответственно.

Относительная влажность воздуха оказывает влияние на численность хвойных филлофа-гов и одного из лиственных - дубовой листовертки. В одном случае связь обратная, в двух других - прямая.

Величина коэффициента корреляции у высоты снежного покрова значительна у златогузки и звездчатого пилильщика-ткача. Чем более снежная зима, тем больше будет насекомых данных видов.

7.3 Многомерный регрессионный анализ связи очагов массового размножения филлофагов с климатическими факторами

Для моделирования динамики численности филлофагов с целью прогноза их численности были выбраны наиболее оптимальные уравнения множественной регрессии для каждого насекомого (табл. 13).

Таблица 13 — Оптимальные уравнения множественной регрессии, описывающие взаимосвязь очагов массового размножения филлофагов от климатических факторов

Константы R2 SE

а1 "3

Непарный шелкопряд

\n(Nsh) = aQ + a | MtJan + a2lnSnow + a^ln f (8)

-12,1567 -0,3030 -2,6648 6,4073 0,676 0,729

Златогузка

In (Dzl) = а0+ ay\nMtJul + a2\nSan + a^nSnow (10)

41,6877 -10,2525 0,6280 -2,4892 0,769 0,684

Дубовая зеленая листовертка

In (Dzl) = a0 + a\\aMt + ajlnMtJul + a^Snow (13)

48,1333 -6,2052 -6,7104 -4,3510 0,941 0,559

Рыжий сосновый пилильщик

\a(Rsp) = ag + aiMtJan + a2\nGTK + a^nSnow (15)

4,0652 0,1108 -0,5534 1,0340 0,705 0,314

Звездчатый пилильщик-ткач

In(Zpl) - а0 + а,\nSnow + а21пМ (17)

-9,3678 4,4037 1,2235 0,761 0,473

*Nsh - искомый показатель площади очага массового размножения непарного шелкопряда, га (зависимая переменная); Dzl - искомый показатель площади очага дубовой зеленой листовертки, га (зависимая переменная); Rsp - искомый показатель площади очага массового размножения рыжего соснового пилильщика, га (зависимая переменная); Zpt - искомый показатель площади очага звездчатого пилильщика-ткача, га (зависимая переменная); Dzl — искомый показатель площади очага массового размножения златогузки, га (зависимая переменная); MtJan - средняя температура воздуха января, "С; АЛ- среднегодовая температура воздуха, °С; Snow - средняя высота снежного покрова, см;/- относительная влажность воздуха за вегетационный период, %. MtJul - средняя температура воздуха июля, °С; San - солнечная активность, Вольф - W; GTK - гидротермический коэффициент.

Как видно из таблицы 13, для модели площади очагов массового размножения непарного шелкопряда, златогузки, дубовой зеленой листовертки и рыжего соснового пилильщика достаточно трех климатических факторов, а для модели площади очагов массового размножения звездчатого пилильщика-ткача - достаточно двух факторов.

Во всех уравнениях встречается высота снежного покрова. У трех насекомых, в том числе у двух филлофагов хвойных деревьев, в уравнения включен фактор среднегодовой температуры. В других уравнениях активно используются следующие факторы - температура воздуха июля и января. В двух уравнениях, у непарного шелкопряда и рыжего соснового пилильщика, в качестве

независимой переменной используются ГТК и относительная влажность, а у златогузки - солнечная активность.

По результатам исследований отмечено, что на филлофагов большое влияние оказывают температурные факторы и величина снежного покрова, в меньшей степени влажность и солнечная активность.

7.4 Прогнозирование очагов массового размножения филлофагов при влиянии различных климатических факторов

Для практического использования пяти уравнений в качестве моделей прогнозирования численности филлофагов были составлены таблицы зависимости площади очагов массового размножения филлофагов от климатических факторов, которые могут использоваться на практике для прогнозирования численности отдельных видов.

Для проверки точности работы выбранных моделей была проведена их верификация по ретроспективным данным (данные филиала ФГБУ «Рослесозащита» «Центр защиты леса Оренбургской области»).

Эффективность выбранной модели составляет, в среднем, у непарного шелкопряда - 99%, у златогузки - 97,7, у зеленой дубовой листовертки - 96,6, у рыжего соснового пилильщика -96,7, у звездчатого пилильщика -ткача - 96,2%.

7.5 Влияние климатических факторов на эффективность химических и биологических препаратов при борьбе с филлофагами

Для проверки влияния ряда климатических факторов на эффективность обработки площадей очагов массового размножения филлофагов использовали уравнения множественной регрессии. По массиву имеющихся данных (ретроспективный анализ эффективности химической и биологической борьбы с филлофагами в лесничествах Оренбургской области за период 2002-2010 гг.) были рассчитаны следующие оптимальные уравнения регрессии (5-9). Обработка проводилась химическими и биологическими препаратами. Из химических препаратов в лесном хозяйстве Оренбургской области были использованы против чешуекрылых и перепончатокрылых Фьюри, Э (100 г/л), действующее вещество - зета-циперметрин, его аналог Таран, ВЭ (100 г/л), Деиис Экстра, КЭ (125 г/л), действующее вещество - дельтаметрин; из биологических - против непарного шелкопряда Вирин — ЭНШ, Ж (титр 1 млрд полиэдров/мл), против других чешуекрылых - Лепидоцид, СК (БА-2000 ЕА/мг). Средние показатели за вегетацию (температура, влажность и ГТК) в расчетах не применялись, так как интересовало лишь влияние этих факторов в конкретный период обработки:

1п (£$) = а0 + а, 1пМю + а2\аРо, (5)

ЩЩ?) ~ + а^пМго + а2'п-'*0 + о^Х, (6)

Ъ(ЕД) = а0 + а^пЕо + а2Х, (7)

\п(Е/]) = а0 + а{\пРо + а2Х+ 0зЛ1, (8)

\п(Е//) = а0 + а^пГо + а2Х + а^Х1 + а^Х!, (9)

где Eff-эффективность применения препаратов, %;

Шо - средняя температура воздуха в период обработки, °С; Л) - относительная влажность воздуха в период обработки, %;

X - бинарная переменная, кодирующая способ обработки: Х~ 0 для химической и Х= I для биологической обработки;

XI - бинарная переменная, кодирующая породный состав обрабатываемых массивов: XI = 0 для хвойных и = 1 для лиственных насаждений;

Х2иХЗ - блоковые фиктивные переменные, кодирующие вид насекомого: рыжий сосновый пилильщик {XI = 0; ХЬ = 0), звездчатый пилильщик-ткач (АЗ = 0; Х4 = 1) и непарный шелкопряд (XI = 1; ХЬ = 0).

Температура воздуха в период обработки оказывает влияние на ее эффективность в уравнении (5), а влажность воздуха не оказывает влияния (''факт - 'теор(0,5)= 2 у первой переменной, 'факт 'теор(0,5) У второй переменной). Стандартная ошибка в этом уравнении очень низкая, как и во всех остальных уравнениях. А вот коэффициент детерминации очень низок, поэтому данное уравнение неприменимо для табулирования. У остальных уравнений детерминация между зависимой и независимыми переменными находится на очень высоком уровне, и данный фактор не ключевой при выборе основного уравнения для табулирования. При добавлении в уравнение (5) фиктивной переменной, кодирующей способ обработки, критерии Стьюдента у климатических переменных становятся незначимыми, при этом сама переменная значима на 0,01 уровне.

Если из уравнения (6) убрать переменную температуры в период обработки, то критерии существенности переменных становятся значимыми. При добавлении в уравнение (7) еще одной фиктивной переменной, кодирующей породный состав насаждений, наблюдается падение значения критерия у влажности до несущественного уровня. В отличие от уравнения (8), в уравнении (9) критерии Стьюдента у фиктивных переменных, кодирующих вид того или насекомого, значимы на 5%-ном уровне. Но данное уравнение не было использовано при табулировании, так как критерий Стьюдента у влажности воздуха находится на низком уровне.

В качестве модели для табулирования использовалось уравнение (7). Так, при влажности от 1 до 30% эффективность химических препаратов составит 98,0% в среднем, биологических - 84,8%; при влажности от 66 до 100% - 87,1 и 73,8% соответственно. Представленные данные свидетельствуют об обратной зависимости между эффективностью проведения истребительных мероприятий и относительной влажностью воздуха. Эффективность обработки химическими препаратами всегда была выше, чем биологическими.

ВЫВОДЫ

1. В лесных экосистемах Южного Предуралья возникают вспышки массового размножения с преобладанием непарного шелкопряда (Lymantria dispar L.), зеленой дубовой листовертки (Tortгix viridana £.), златогузки (Euproctis chrysorrhoea L.), рыжего соснового пилильщика (Neodiprion sertifer Geoff.) и звездчатого пилильщика-ткача (Acantholyda nemoralis Thorns.), дающие комплексные очаги массового размножения на юге с красноголовым пилильщиком-ткачом (Acantholyda erythrocephala L.), механизмы образования первичных очагов которых связаны с лесорастительными условиями. Цикличность появления вспышек массового размножения непарного шелкопряда и зеленой дубовой листовертки проявляется в пределах от 5 до 11 лет в условиях Южного Предуралья, у златогузки - этот цикл более длительный.

2. Жесткие климатические условия Южного Предуралья (периодически повторяющиеся сильные засухи, ранние осенние или поздние весенние заморозки, сильные морозы в осенне-зимний период) отражаются на экологических особенностях насекомых-филлофагов, провоцируя вспышки их массового размножения в лесных экосистемах, что приводит к дефолиации кроны древесных растений и их гибели на больших площадях. Сумма эффективных температур развития непарного шелкопряда в условиях Южного Предуралья составляет около 1900 "С, златогузки -около 1600, зеленой дубовой листовертки - около 1140, рыжего соснового пилильщика - около 1400, звездчатого пилильщика-ткача - около 1300 °С в среднем.

3. В условиях резко-континентального климата Южного Предуралья особенности фенологии хвоегрызущих филлофагов проявляются в том, что филлофаги имеют продолжительную диапаузу в несколько лет, связанную с адаптацией филлофагов к неблагоприятным климатическим условиям. У ложногусениц звездчатого пилильщика-ткача отмечена диапауза, продолжающаяся иногда 7-8 лет, что в условиях лесостепной и степной зоны способствует формированию хронических очагов, в которых высокая численность (26,ЗштУм2) особей звездчатого пилильщика-ткача обеспечивает сильную дефолиацию крон в течение нескольких лет подряд. Площадь очагов массового размножения рыжего соснового пилильщика за период с 1990 по 2010 гг. составила в среднем 657,5 га, звездчатого пилильщика-ткача - 914,1 га.

4. Увеличение площади очагов массового размножения филлофагов на территории Оренбургской области чаще всего совпадает с подъемом солнечной активности. Нарастанию популяции многих листогрызущих филлофагов, находящихся в фазе яйца в период перезимовки (непарный шелкопряд), способствуют безморозные зимы. Выход из депрессии происходит каждый раз в засушливые годы со значительными отклонениям! от климатической нормы температуры и суммы осадков в период питания гусениц (май - июль).

5. Механизмы образования первичных очагов листогрызущих филлофагов связаны с особыми лесорастительными условиями. Наилучшие условия для образования первичных очагов зеленой дубовой листовертки складываются в чистых или с незначительной примесью сопутствующих пород пойменных и нагорных дубравах, где плотность популяции листовертки составляет от 15,34±0,91 до 22,39±1,95 гус./100 точек роста. Очаги массового размножения приурочены к дубу ранней формы порослевого происхождения, угнетенному мучнистой росой, гнилевыми заболеваниями и общим длительным усыханием. Наилучшими условиями питания и размножения непарного шелкопряда являются чистые дубравы или с примесью сопутствующих пород до 20% в возрасте от 30 до 70 лет, полнотой 0,4-0,5, 1 яруса, V бонитета, тип леса С1, тип условий местопроизрастания - дубравы нагорные, узкомятликовые. Развитие златогузки приурочено к дубравам порослевого происхождения с различной степенью сомкнутости крон деревьев. Очаги массового размножения сосновых пилильщиков отмечены повсеместно в естественных насаждениях сосны обыкновенной и в сосновых культурах разного возраста, где встречается корневая или сосновая губка, или древостой ослаблены воздействием абиотических факторов.

6. Лесные экосистемы Южного Предуралья находятся в неблагоприятном санитарном состоянии, что провоцирует распространение очагов массового размножения листа- и хвоегрызущих филлофагов. Из 120 проб кернов дуба черешчатого (Quercus robur L.) без признаков гнили были только 32 дерева, или 26,7%, из 150 проб кернов сосны обыкновенной (Pinns sylvestris L.) -55 деревьев, или 36,7%.

7. На радиальный прирост дуба влияет эруптивная фаза динамики численности непарного шелкопряда, при которой наблюдается сильная дефолиация кроны, что приводит к снижению прироста на следующий год. Также отмечено влияние солнечной радиации, гидротермический коэффициент августа на радиальный прирост дуба черешчатого, которое в большей степени проявляется только через один или два года после воздействия. Радиальный прирост сосны зависит от вспышек массового размножения сосновых пилильщиков, при которых наблюдается сильная дефолиация сосны. Отмечено влияние солнечной активности, гидротермический коэффициент июля на радиальный прирост сосны обыкновенной в условиях Оренбургской области, что проявляется спустя два года. Связь между радиальным приростом деревьев и климатическими параметрами не всегда однозначна, поскольку на прирост деревьев обычно влияет комплекс факторов.

8. Разработаны оптимизированные модели прогнозирования очагов массового размножения филлофагов с учетом особенностей климатических факторов. Выделены наиболее значимые климатические факторы для каждого вида. Эффективность выбранной модели составляет, в среднем, у непарного шелкопряда - 99%, у златогузки - 97,7, у зеленой дубовой листовертки - 96,6, у рыжего соснового пилильщика - 96,7, у звездчатого пилильщика-ткача - 96,2%.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Симоненкова, В.А. Видовой состав насекомых в биогеоценозе Бузулукского бора / В.А. Симоненкова // Земледелие. - 2003. - № 5. - С. 18-19.

2. Симоненкова, В.А. Особенности создания лесных насаждений / В.А. Симоненкова // Земледелие. - 2004. - № 4. - С. 39-40.

3. Симоненкова, В.А. Лесопатологический мониторинг на территории Самарского лесхоза / Г.В. Панков, В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2007. - № 2. - С. 98-99.

4. Симоненкова, В.А.Фитосанитарная оценка состояния насаждений г. Оренбурга / В.А. Си-моненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2007. - № 4. - С. 47-48.

5. Симоненкова, В.А. Фигосанитарное обследование насаждений лесопарка Дубки / В.А. Симоненкова, С.А. Матвейчук // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2009. - № 1. - С. 49-51.

6. Симоненкова, В.А. Особенности лесозащиты насаждений Оренбургской области /

B.А. Симоненкова, С.А. Матвейчук И Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2009. - № 2. - С. 69 -72.

7. Симоненкова, В.А. Фитосанитарная оценка состояния насаждений парка им. Гагарина г. Кумертау / В.А. Симоненкова, B.C. Симоненков // Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург, 2009. - № 3. - С. 361-369.

8. Симоненкова, В.А. Вредители сосны обыкновенной в Оренбургской области / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2010. - № 4. - С. 191-193.

9. Симоненкова, В.А. Экология и динамика численности листо- и хвое-грызущих вредителей Южного Урала / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2011. - № 1. - С. 196-199.

10. Симоненкова, В.А. Анализ возникновения и развития вспышек массового размножения основных листогрызущих вредителей / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2011. - № 2. - С. 242-244.

11. Симоненкова, В.А. Многомерный регрессионный анализ связи площади очагов насекомых-вредителей с эколого-климатическими факторами / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2011. - № 3. - С. 292 - 295.

12. Симоненкова, В.А. Обоснование регрессионной модели для оценки площади очагов насекомых-вредителей / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2011. - № 4. - С. 276-280.

13. Симоненкова, В.А. Очаги сосновых пилильщиков в насаждениях Оренбургской области / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2012. - № 4. - С. 233-236.

14. Симоненкова, В.А. Особенности динамики очагов массового размножения хвоегрызущих вредителей в лесах Южного Предуралья / Е.В. Колтунов, В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2013. - № 1. - С. 213-216.

15. Симоненкова, В.А. Особенности динамики очагов массового размножения листогрызущих насекомых-вредителей в лесах Южного Предуралья / Е.В. Колтунов, В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2013. - № 2. -

C. 246-250.

16. Симоненкова, В.А. Влияние зоогенной дефолиации на прирост сосны обыкновенной в условиях Оренбургской области / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин, A.B. Борников // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2013. - № 3. - С. 240-242.

17. Симоненкова, В.А. Количественные и качественные характеристики очагов сосновых пилильщиков на территории Оренбургской области в 2013 году / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин, A.B. Демидова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. -Оренбург, 2013. - Ks 5. - С. 219-221.

18. Симоненкова, В.А. Характеристика очага массового размножения непарного шелкопряда в Абдулинском лесничестве и влияние дефолиации дуба на его радиальный прирост / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин, A.B. Демидова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2013. - № 6. - С. 193-196.

19. Симоненкова, В.А. Влияние экологических фаетх>ров на радиальный прирост дуба черешчатого в очагах массового размножения непарного шелкопряда / А.Ю. Кулагин, В.А. Симоненкова // Аграрная Россия. - 2014. - № 3. - С. 18-21.

20. Симоненкова, В.А. Особенности фенологии рыжего соснового пилильщика и звездчатого пилильщика-ткача в условиях Южного Предуралья / В.А. Симоненкова, B.C. Симоненков // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4 (Электронный журнал). URL: http://www.science-education.rU/l 18-13990.

21. Симоненкова, В.А. Влияние климатического и биотического факторов на радиальный прирост сосны обыкновенной в очагах массового размножения сосновых пилильщиков / B.C. Симоненков, В.А. Симоненкова // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 4 (Электронный журнал). URL: http://www.science-education.ru/118-13987.

22. Симоненкова, В.А. Экологические особенности основных филлофагов лиственных и хвойных лесообразователей Южного Предуралья / А.Ю. Кулагин, В.А. Симоненкова // Известия Самарского научного центра РАН. - 2014. - Т. 16. - № 1. - С. 127-133.

Монография

23. Симоненкова, В.А. Экология первичных вредителей Южного Урала (монография) / В.А. Симоненкова. - Оренбург, 2013. - 196 с.

Избранные статьи в материалах всероссийских, международных конференций

и других научных и научно-практических изданиях

24. Симоненкова, В.А. Видовой состав вредителей листьев и хвои различных районов Оренбургской области / В.А. Симоненкова // Межрегиональная научно-практическая конференция ученых и специалистов. - С.-Петербург, 2002. - С. 101-103.

25. Симоненкова, В.А. К вопросу об экологии листогрызущих вредителей Оренбургской области / В.А. Симоненкова // Межрегиональная XLI научно-практическая конференция ученых и специалистов. - Челябинск, 2002. - Ч. 3. - С. 98-100.

26. Симоненкова, В.А. Особенности энтомофауны лесных насаждений в целинных районах Оренбургской области / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2004. - № 4. - С. 69-72.

27. Симоненкова, В.А. Лесопатологическое обследование лесов Южного Урала и Восточного Поволжья / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2005. - № 1. - С. 79-82.

28. Симоненкова, В.А. Вредная энтомофауна лесов Южного Урала и Восточного Поволжья / В.А. Симоненкова // V региональная конференция «Животный мир Южного Урала и Северного Прикаспия». - Оренбург, 2005. - С. 131-134.

29. Симоненкова, В.А. Лесопатологическое обследование Кинельского лесхоза / В.А. Симоненкова // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. - Оренбург, 2006. -№ 1. - С. 59-61.

30. Симоненкова, В.А. Первичные вредители лиственных пород Самарского лесхоза / В.А. Симоненкова // Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург, 2006. -№ 13. - С. 183-184.

31. Симоненкова, В .А. Особенности лесозащитных мероприятий в лесном фонде Оренбургской области / В.А. Симоненкова // Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы теории и практики лесного хозяйства». - Йошкар-Ола, 2008. - С. 29-32.

32. Симоненкова, В.А. Особенности лесозащиты насаждений Оренбургской области / В.А.Симоненкова // III международная научно-практическая конференция «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика». - Оренбург, 2009. - С. 235-237.

33. Симоненкова, В.А. Биологические особенности сосновых пилильщиков в условиях Оренбургской области / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // VI международный Интернет-семинар «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири». - Томск, 2011. - С. 143-147.

34. Симоненкова, В.А. Динамика площади очагов сосновых пилильщиков в Оренбургской области/ В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // Международная заочная научно-практическая конференция «Современные тенденции в науке: новый взгляд». - Тамбов, 2011.-Ч.З.-С. 133-134.

35. Симоненкова, В.А. Экология сосновых пилильщиков в насаждениях Оренбургской области / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // XI Международная научно-практическая конференция «Экология и безопасность жизнедеятельности». - Пенза, 2011. - С. 161-164.

36. Симоненкова, В.А. Динамика образования и развития очагов вредителей леса Южного Предуралья / В.А. Симоненкова // Научно-производственная конференция «Современное состояние и перспективы развития лесного комплекса Оренбуржья». - Оренбург, 2012. - С. 15-18.

37. Симоненкова, В.А. Экологические особенности первичных вредителей Южного Урала / В.А. Симоненкова // Всероссийская научно-практическая виртуальная конференция с международным участием «Ботаника и природное многообразие растительного мира». — Казань, 2013. - С. 199-205.

38. Симоненкова, В.А. Влияние климатических и биотических факторов на радиальный прирост насаждений в очагах массового размножения филлофагов / В.А. Симоненкова, В.Р. Сагидуллин // 6-я международная научно-практическая конференция «Европейская наука и технологии». - Мюнхен, 2013. - С. 55-69.

Симоненкова Виктория Анатольевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ НАСЕКОМЫХ-ФИЛЛОФАГОВ В ЛЕСНЫХ ЭКОСИСТЕМАХ ЮЖНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Подписано в печать 24.12.2014. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,0. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Заказ № 6950. Тираж 150 экз.

Издательский центр ОГАУ 460014, г. Оренбург, ул. Челюскинцев, 18 Тел.:(3532)77-61-43

Информация о работе

Симоненкова, Виктория Анатольевна
доктора биологических наук
Новосибирск, 2014
ВАК 03.02.08

Автореферат

Похожие работы