Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Роль дендрофильных членистоногих в сосняках Южного Урала в условиях техногенного загрязнения

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Роль дендрофильных членистоногих в сосняках Южного Урала в условиях техногенного загрязнения"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ПИСАРЕВА Светлана Дмитриевна

РОЛЬ ДЕНДРОФИЛЬНЫХ ЧЛЕНИСТОНОГИХ В СОСНЯКАХ ЮЖНОГО УРАЛА В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

03.00.09 — Энтомология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Д\ о с к и а — 19 0 2

Работа выполнена па кафедре промышленной экологии н защиты леса Московского лесотехнического института.

Научный руководитель —доктор биологических паук,

профессор Е. Г. Мозолевская

Официальные оппоненты — доктор биологических наук

Г. В. Линдеман

кандидат биологических наук, А. В. Селиховкин

Ведущая организация — Брянский технологический

институт

Защита состоится » . . . . 1992 г.

п '"^Р. час. на заседании специализированного сонета Д. 053.31.05 при Московском лесотехническом институте по адресу: 141001, Мытищи-1 Московской обл., МЛТИ, аудитория 313.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского лесотехнического института.

Автореферат разослан « » . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат биологических наук, доцент Е. Г. Куликова.

Зак. 126 Тир. 100

Объем 1 п. л.

Подп. в печ. 11.03.92 г.

Типография Московского лесотехнического института

СНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Насекомые являются обязательным, высоко значимым и динамичным компонентом лесных экосистем. Изучение состава, структуры и роли насекомых в лесных экосистемах, подвергающихся интенсивному техногенному воздействию, входит в качестве олного из вопросов в программу фундаментальных исследований по проблема якомогт и антропогенной динаыики биологических систем. Несмотря на ряд исследований по изучению реакции дендро-фильннх насекомых на импактное техногенное загрязнение (Alstad et. al. , 193";Führer, 1985;Козлов, 1937,1990 и др.), вопрос этот далек от разрешения. Это объясняется разнообразием наблюдаемых ситуаций, зависящих от географического полодения и природных особенностей районов, состава поллюгантов, интенсивности и характера выбросов, степени хозяйственного освоения лесов. Разнообразие ситуаций определяет различия в. реакциях насекомых и в последствиях их жизнедеятельности на состояние десннх якосчптям, что препятствует адекватной оценки их роли. В связи с изложенным, изучение популяций декдрофильных насекомых и других членистоногих в лесах конкретных промышленных районов является актуальным. -,

Диссертация разрабатывалась как составная <:асть темы по изучению воздействия энтомофауны и болезней на лес в условиях промышленного загрязнения, выполняемой по заказу института прикладной геофизики имени Е. К. СецороЕа Главного управления Гидро-метслу;ч5ы СССР в соответствии с планом экологических исследований стран СЭВ (регистрационный' номер 018600Й1533).

Паль и задачи исследований. Цель настоящей работы - выявить состав и структуру комлекеа дендро^ильных членистоногих и оценить их роль в насаждениях Южного Урала, устойчивость которых нарушена воздействием выбросов металлургического предприятия.

В процессе выполнения работ были поставлены следующие задачи:

1) изучить видовой состав наиболее.распространенных групп декдрофильных членистоногих и его особенности в зоне техногенного загрязнения; . •

2) еыяеить и отобрать в качестве тест-объектов наиболее массовые и вредоносные в загрязненных насаждениях виды насеко-

мыл, изучить их популяционные показатели, уровень- и динамику численности в зоне техногенного загрязнения и в контроле; ,

3) оценить состояние сосковых насаждений в зоне техногенного загрязнения и роль промышленных выбросов и насекомых в сни-акнии их устойчивости;

4) разработать прогностическую модель усыхания насаждений в условиях техногенного загрязнения.

.Научная новизна исследований. Для лесов ккиого Урала, подвергающихся техногенному загрязнении, впервые выявлен комплекс наиболее распространенных и значимых видов насекомых и клещей-филдофагов, ксшюфагов и вредителей сосковых молодняков; изучены популяционные показатели, уровень и динамика численности наиболее важных видов вредителей леса Определена роль насекших в снижении устойчивости лесов. Разработаны модели прогноза усы-хакия ссскотнх лесов при воздействии техногенного вагря?-нения и проведено сравнение и оценка разных методов прогноза

Практическое значение исследований. Полученные в.результате исследований данные о закономерностях распространения и динамики численности наиболее массовых видов вредителей необходимы для научной организации надзора га состоянием лесов -Какого Урала в промышленных районах. Выявленные'группы и еиды наиболее' ,. чувствительных к атмосферному загрязнению насекомых- и клещей могут использоваться для биоиндикации ■ техногенного загрязнения.' Прогнозирование доли усыхания в насаждениях по предложенным методикам могут быть использованы для рационального планирования лесохозяйственных работ в лесах, подверженных техногенному загрязнению.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на егкгодных научно-технических конференциях Московского лесотехнического института (1937-1991 г.г.), на 10-ой научной конференции молодых ученых и аспирантов ЕНЖШ (Пушкина, 1987), ¿а.всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов "Охрану и рациональное использование лесных ресурсов"(Москва,1990), на всесоюзных научно-технических конференциях "Охрана лесных экосистем и рациональное использование лесных ресурсов"(Москва, 193?,1991).

По материалам диссертации опубликовано 8 работ."

.Объем *и структура диссертации. Диссертация состоит из вве-

дения, 5 глав, выводов, списка литературы из 119 наименований, з том числе 3*7 на иностранных языках. Работа изложена на 155 страницах и включает 39 таблиц и 16 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Характеристика района и методика исследований

Исследования проводились в 1SRS-19S0 г. г. в окреекостях г. Верхний УФадей Челябинской области. Территория этого района относится к горно-лесной зоне Южного Урала. Объектом исследований являлись сосново-береговые насаждения Ш- IV классов возраста, культуры сосны 10-£0 лет и фауна дендрофильных членистоногих.

Оценка состояния насаждений и учет численности насекомых проводились на постоянных и временных пробных площадях, заложенных по градиенту загрязнения. Состояние дерезьез" оценивалось по усовершенствованной шестибальной шкале, принятой при лееопа-тологических исследованиях. По состоянию деревьев и по степени угнетения насаждений промвыбросами выделялись зоны сильного, среднего и слабого техногенного воздействия и контроль.

Б процессе исследований в качестве тест-объектов были выбраны наиболее значимый для района комплексы и виды дендрофильных насекомых и клэвдй: стеолобыэ вредители, филлофаги, вредители ccchoeejx культур побеговыоны и сосноеый подкорный клоп. Учет стволовых вредителей'осуществлялся по общепринятой методике (Мэаолевская, Катаез, Соколова, 19841. ' Учеты повреждений листьев насекомыми и клешами-филЛофагами осуществлялись на модельных деревьях на маршрутных ходах (Мэзолевская и др. ,1990). Для учета численности поСеговьюиов тща^-льно осматривалось не менее 100 деревьев на пробах в сосновых культурах. .Численность соснового подкорного клопа учитывалась на модельных деревьях на круговых палетках, расположенных на 1/4, 1/2 и 3/4 района распространения клопа на дереве. Полученные данные обрабатывались на RSM ЕС с использованием дисперсионного, корреляционного и ре-г рессионкого .анализов.

За период работ в районе исследований было заложено. 74 временных и 11 постоянных пробных площадей в насаждениях и культурах еоскн, проанализировано 8.3 тко. листьев березы и иы для

опс-ккл освоения лисгеы филлогагами, проанализировано 1460 деревьев на заселение побеговьюнами, 1418 повреждений побеговыона-смолевшика и 305 повреждений почкового побеговьюна для определения факторов их смертности, численность соскового подкорного клопа учитывалась на 500 деревьях, проанализировано 101 модельное дерево для изучения бндоеого соетаьа и учета числености стволовых вредителей.

о

■ i

2.' Особенности загрязнения окрухающей среды и состояние насаждений б районе исследований

Б районе исследований основным источником загрязнения окру-яакшей среды является предприятия металлургического производства. Основные компоненты промышленных выбросов - двуокись серы, окислы азота, кальция к магния, а таге® тяж лих металлов - никеля, свинца, цинка, мышьяка, кобальта и меди. Дозовая нагрузка двуокиси серы в воздухе ц зоне сильного техногенного Бездействия гтрое выше, чем в гоке слабого воздействия (Игнатьев, Сиси-' гика, 1988). Содержание тяжелых металлов в почЕе на расстоянии до 1 км от источника выбросов превышает фоновое в 6-13 раз (Ка-рабакь, Руднева, 19S3). ■ '

При выделении зон поражения насаждений промышленными выбросами учитывалось расстояние и ориентированность по отношению к источнику выбросо'в, степень ослабления и усыхания насаждений, изреженность и характер усыхания крон деревьев, наличке некроз-ое ка хвое, возраст хеои и линейный прирост деревьев. Для обще;1 оценки состояния насаждений был использован интегральный показатель состояния насаждений (Мозолевская,1088). Он определяется по формуле: lc = £(QJ f})P', где Q* - доля площади поперечного сечения деревьев i-ой категории состояния от обЕ,ей суммы, приравненной к 10; f^ - средняя охьоеккоеть деревьев разных категорий состояния в долях единицы; Р" - преобразованный показатель пол-згогы наеаддений, характеризующий сохранность лесной среды.

Б результате исследований были получены показатели, характеризующие состояние сосновых насаждений в зонах с различной степенью воздействия техногенного загрязнения:

1. Зона сильного техногенного воздействия - насаждения сильно ослабленные и усыхающе, индекс состояния менее 4, те-

кущее усьгхание более 10Z, 50-1002 хвои поражено некрозами', сохранность хвои 1-Z года, полнота насаждений 0,3-0,4, снижение бонитета в насаждениях на 1-2 класса.

2. Зона среднего техногенного воздействия - насаждения ослабленные и сильно ослабленные, индекс состояния 4-7, текущее усихание 5-10%, 10-502 хвои с некрозами, сохранность хвои 2-3 года полнота насаждений 0,5-0,6, снижение бонитета ка 1 класс;

3. Зона слабого техногенного воздействия - насаждения ослаблена незначительно, индекс состояния 6-8, текущее уеыхание менее 5", поразданность хвои йекрозгши менее 1GZ, сохранность хвои 3-4 года, полнота насачщений 0,6-0,5.

В касаздбниях контроля преобладали насаждения без признаков ослабления, индекс состояния 7-10, сохранность хвои 4-5 лет, полкота насаждений 0,7-1,0.

3. Видовой состав и численность декдрофильншг Насекомых и клеией.в районе исследований

За период исследований в районе, работ было выявлено 163 вида дендрофильных-насекомых и 19 видов растительноядных клещей. Наиболее разнообразны по видовому составу представители отряда жсткокрылых (Coleóptera) - 31 бид, и отряда чьауекрылых (Lepi-doptera) - 3-1 вида (табл.1). • .

Разнообразие' общего видового состава дендрофильных насекомых и клещей заметно снкяаатся лишь в зоне сильного техногенного Еоздейс-ТЕия. Наиболее массовые отряды насекомых - жесткокрылые и чешуекрылые - имеют максимальное разнообразие видов в зоне среднего техногенного воздействия. ..Значительное обеднение видового состава в районе техкогееяого загрязнения характерно для представителей отрядов акариформных клешей (Acariformss), перепончатокрылых (Hyrcenoptera) и двукрылых (Díptera) (табл.1).

Анализ видового состава дендрофильных насекомых и клещей показал, что резкое сокращение видового разнообразия наблюдается в -зоне сильного техногенного загрязнения, где имеет место сильное ослабление и уеыхание насаждений. При этом ряд древесных парод, в частности, ель. исчезает полностью, что тага» служит одним из определяющих факторов б распространении деядро-Филъной фауны.

Таблица 1

Систематический состав и число видов' дендрофильных насекомых и клещей в гонах техногенного воздействия и в контроле

! Отряд | ) ! 1 . ; ] 1 ! ¡Общее |число !видов, I шт. I 1 | Количество видов в X по I техногенного воздействия 1 вонам I

1 ! 1 I 1 |сильного|среднего|слабого]контроль| 11111

! АсапГоппез 18 15,3 47,4 36,8 еа, 4 |

I Копс^ега £0 50,0 55,0 50,0 55,0 !

1 Кепир^-ега г 50,0 50,0 100 100 |

! Со1еор1ега 81 50,6 65,4 60,5 СТ л | ои, О 1

I Ьер1с!ор^га ■ 34 41,2 67,6 50,0 50,0 |

{ Нур»:-Г|Ор!:ега 15 56,7 68,7 60,0 . 86,7 |

! Ог^ега I 11 63,5 54,5 - 63,6 31,3 |

! ! ; Кто го 182 47,3 62,1 . 55,5 61,0 |

Изменение коэффициентов сходства пЬ Серенсену видового со*- ,. става дендрофильных членистоногих между различными гонами происходило в интервале от 0,55 до 0, Ев. Коэффициент имел нашянъ- ' шее значение между гонок контроля и сильного техногенного воздействия - 0,33, что указывает на значительное влияние загрязнения на состав и структуру дендрсфильноЛ фауны.

Обилие филлофагов в зоне-воздействия промьыбросов определялось косвенно по доле поврежденной листвы для береги и ивы. По-'врежденкость березы и ивы яистогрцаущими насекомыми в районе 'исследований по результатам двухлетних наблюдений "составило соответственно 47,5-75,6% И 54,0-50,0". Размеры освоения листвы ."береги И ивы листогрыгуцими насекомыми е годы наблюдений не зависели от степени загрязнения оюрухытЛ среды. Пэврекдгнность - листьев обеих пород еосувдми насекомыми достоверно возрастает е •¡насаждениях, испытывавших воздействие техногенного загрязнения. ■Поврелденность беревы сосущими насекомыми в зоне еагрявнения .Ш,5-89,2%, в контроле - 62,1-06,72; для иви соответственно -§4,2-100% и 83,31. Наибольшее распространение в зоне техноген-

-g-

ного загрязнения имели из группы листогркзуаих - малый необыЛ листо.зд( Fhratora vit'ellina L. ), и березовый листовой долгоносик ( Fhyllobius betulae F,), а из сосуиих - тли ( Glyphina be-tulae Kalt, на березе и Aphis farnosa Gme 11. на иве).

Швре:«деннасть листьев скрыто живущими фшшофагаыи - мине-P'j.-я и галлоойрагоЕателями в зоне техногенного воздействия достоверно снижалась. Доля листьев березы с минами в зонах сильного и среднего воздействия загрязнения за деэ года составила 3,'5-8,3", в контроле - 5,4-17,5%; для treu соответственно - 0,2-£,5% и 8,4-12,5%. Поврекденность листьев березы галлообразова-телями колебалась в зоне загрязнения от 0,01 до 5,2% и в контроле от 15,0 до 13,5%; поврежденкоегь листьев ивы соответственно от 4,2 до 17,С" и от 12,6 до £7,7". Наибольшей чувствительностью к атмосферному загрязнении отличаются галловые кле-шики Eriophyes laevis lionotus Mal., E. rudis typicus N3I. и E.rudis longisetosus Nal., которые резко снижают встречаемость даже при слабом техногенном воздействии, а при сильном и среднем практически не встречаются.

Из 'насекомых, сворачиваюпдос листья, в районе загрязнения были наиболее распространены трубковерты ( Bictiscus betulae L. и Б. populi L.) и осиновая проворная моль ( Anacampis populella Cl. ). Численность осиновой проворной моли в зонах сильного и среднего техногенного воздействия возрастает в 2,0 и в 2,6 раза по сравнению с контролем.

Общая доля поврежденных листьев березы и ивы филлофагами в гоне воздействия промвыбросов и в контроле достоверно не различается и e конце вегетации колеблется от 79,6 до 100%.

4. Особенности распространения oí роль вредителей сосновых молодняков в районе техногенного загрязнения

Основными вредителями сосновых молодняков в районе исследований является побегоБЬюны к сосновый подкорный клоп.

ГТобегоБьюни, по данным многих исследователей, представляют группу видов, тшташпе свою численность в районах, испытывающих техногенное загрязнение t Tempi in, 1962; Sierpins'Ki,' 1966, 1968. 1970; fentovska, 1975;, Villenant, 1930; Катаев, 1331 и др. ). Б районе исследований наиболее распространены два вида

побеговьпнов - смолеваик ( Р^гслга гезнкПа Ь.) и почтовый по-беговькн ( В1аз1е&Гта ияНопеПа КЬп.).' Исследования показали, что смолеЕжк и почковый побеговьюн по-Г1.азкоь«у реагируют ка техногенное загрязнение насаждений: смолевая« увеличивает численность в загазованных культурах сосны, а почковый побеговьюн имеет обратную тенденцию. Численность побеговьюков С У, тыс. шт. / га) в зависимости от расстояния до источника Еыбросов (X, км) наиболее близко ^аппроксимируется уравнениями: для смолевщика -У = 2.?,£7 а-0 1( г - 0,845-, МО.З Г0 999 ); для почкового поСеговьгаа - У = 0,57 + 0,345 X ( г - 0,703; ? = 11,7 >

Г0,99' 5-

Зависимость численности побегоЕьюнов (У,тыс. шт. /га) от густоты сосновых культур (Ы, тыс. деревьев/га) выражается сходными уравнениями: для емолеБШНка - У = 5,02 N - ' ( г = 0,778-, Р= СО,О -Гц 409; для почкового побеговьета - У = 0,704 N - 0,26 ( г = 0,823; г = 26,3 > ^ 399^' Д-1"5 смолеводка более тесная связь численности установлена с расстоянием до источника выбросов, !а у почкового побеговьюна - с густотой сосноеых культур.

7л;текоиьный процесс усыхания и ослабления культур соекы, расположенных вблизи от металлургического комбината, за два года привели к смещению максимальной платности побеговьюна смоле-. Байка из зоны сильного техногенного воздействия (1980 г.) в зону среднего техногенного Боздё?;стЕля{ 1333 г.). Это связано с тем, что побегобьюны избегают сильно ослабленные деревья и в основном заселяют сосны без признаков ослабления, а в зонах сильного и среднего техногенного загрязнения - ослабленные деревья.

Результаты анализа смертности гусениц побегавьюнов за два летных года показали, что наибольшая выживаемость гак смолевщи-ка, так и почкового побеговьюна имела место в зонах сильного и среднего техногенного воздействия (. 53,3 - 83,6% у смолевщяка и 53,6 - 53,"X у почкового побеговьюна); в контроле, смертность побеговьюнов соответственно составила 34,7 - 63,7й лля первого и 43,3% для второго вида. Поражнность гусениц побеговьшов болезнями снижалась в зонах сильного и среднего техногенного загрязнения. Изменение процента парагит'арованных гусениц по зонам техногенного воздействия имеет различные тенденции.

Б районе исследований основная ыасеа гусениц побеговьюнов парагитировалась ихневмокидом 61урьа гезтапае №:2. и бракони-

лами рода Мэсгосег^гав. Эти вицы паразитов являются конкурирующими, поскольку поражают одну и ту же стадии развития побеговь-юнов. ГЬраженность побеговьвнов отдельными видами паразитов представлена в таблице 2.

Таблица 2

Пораданнооть гусениц тгобеговьгаов разными видами паразитов по зонам техногенного воздействия

i оона I техногеного ! воздействия I

1-

Шбеговьюн смолевщик ¡ Шчковый побеговьш

--т-1-i-

!

| Glvpta I Macrocen- I Glypta ) ifeerocen-| resinanae | tras sp. ! resinanae | tras sp.

¡ сильного

I среднего

! слабого

I контроль

4,5 3,8 ■15.2 24,8

7,8 6,5 1.5 О

13,0 7,1 44,8 27,7

13,9 21,2 6,2 4,2

3 зависимости от преобладания того или иного вида паразитов золя паоазитированных гусениц побеговьюнов может как увеличиваться, так и уменьшаться при техногенном загрязнении.

Б целом в загрязненных сосковых культурах создаются благоприятные условия'для развития очагов массового размножения побеговьюнов. в особенности побеговь юна- смолев шика.

.Сосновый подкорный клоп ( Aradus cinriairomeus Pans.) также отмечен как вид, способный образовывать очаги-в подверженных атмосферному загрязнению фитоценозах (_Sierpinski, 1966; Helio-waara, Vaisanefi, 198G). Средняя., платность личинок клопа 2-4 возраста в загазованных культурах сосны и в контроле представлена в таблице 3. ■

Приведенные данные свидетельствуют о значительном росте плотности клопа по мере' усиления техногенного воздействия. Выявлена тесная обратная связь плотности клопа с расстоянием от источника загрязнения (г = С,038). Увеличение численности соснового подкопного клопа з зонах техногенного загрязнения'связано со онижнием резистентности деревьев. Проведенный анализ показал, что интенсивность смоловыделения сосны в зоне сильного

Таблица 3

Средняя плотность молодого поколения соснового подкорного клопа в районе исследований

1 Категория j состояния j деревьев о i' i ! ........ i Плотность личинок ¡ ях по зонам техн. ... . . — — — ■ J клопа на модельных деревья| воздействия, шт. /дм |

i i i сильного I 1 ! ! среднего ) слабого i i контроль i 1

! Без признаков

| ослабления 4.3,0 t 13,3 о о ¿.с. 8 ¿2.5 9,9 i 1,3 2,3 ±0,4|

! Ослабленные t 3S,9 ± 6,1 23 1 ± 3,5 10," ± 3,6 8.S ¿ 1,6|

¡ Сильно ослао- 23,2 + 4,0 13 S ± 1,4 7,7 ± 1,5 ¡

j ленные i i

техногенного воздействия снимается почти вдвое-( Моисеев, Писарева. 1990).

Б зоне сильного техногенного воздействия была обнаружена-достоверная с-бнзь между численностью клопа и размером приростов дерева в высоту. В этой зоне при численности более 600 има-' го клопа на дерево наблюдалось снижение приростов сосен в культурах ■ у>» в текущем году (г = 0,850), тогда пак по литературным данным известно, что в экологически чистых культурах сосны первые признаки повреждения деревьев клопом наблюдались при численности Солее 1000 Бзрослых особей на дерево (Газумова, i960). /Для выявления достоверности воздействия клопа на состояние деревьев ,был проведен опыт. В культурах соскы на часть деревьев Заложили клеевые кольца для изоляции от клопа и дополнительно Обработ/ьли стволы инсектецидом. Приросты модельных деревьев сравнивали с приростами деревьев, не прошедшми обработку. Исследования показали, что освобожденные от клопа .деревья достоверно увеличивает прирост б зоне сильного техногенного Еоздей-СТВК.З уме год, а в зоне среднего воздействия - через два

года. Разница приростов через два года составила в зоне сильного воздействия 51,3%, е гоне среднего воздействия - 13,3™.

'.-IS-.

Таким образом установлено, что сосновый подкорный клоп не только успешно развивается в загазованных культурах сосны, но и активно влияет на т состояние. Причем при техногенном загрязнении чувствительность сосновик культур к повреждениям клопа возрастает. Поэтому в этих условиях необходим тщательный контроль за численностью соснового подкорного клопа в сосновых мо-лоднявах л своеЕремэяная защита культур от повреждений.

5. распространение и роль комплекса стволовых вредителей в зонах техногенного воздействия

В районе работ было выявлено 49 видов стволавых вредителей. Наибольшее число видов обнаружено на соске (S6 видов). Разнооб7 разие видов насекомых-ксило<|агов сосны возрастает в зонах среднего и слабого техногенного воздействия ( соответственно £9 и 33 видов), и сокращается в зоне сильного техногенного воздействия (13 видов) я в контроле (22 вида).

Встречаемосгь отдельных видов насекомых-ксилофагов по зонам техногенного воздействия доказана в таблице 4. -

Таблица 4

■ Встречаемость основных видов насекомых-ксилофагов сосны

г~-;-;-1-

| Виды ¡Встречаемость по гонам воздействия,%\

| насекомых-- I----т-■-;-1--—j

I ксилофагов | сильного ¡среднего ¡слабого ¡контроль!

-:-:--и

i Большой сосновый лубоед { Toiiiicui?. pitViperua L. ! Малый сосковый лубоед ! Т. minor Hart. ! Хвойный древесинник

I Trypodendrcn lineaturaOl. | Гравер двузубый

! Pityogenes bidentatus

! h'ri:et.

J Большой сосновый усач

I Мопоспапиз galloprovi-

! ncialis 01.

34,6 100,0

ЗУ, 5 57,9

33,5 47,4

0 7,7

38,5 4E,1

100,0 87,5

75,0 93,3/

£5,0 37,5

3,3 25,0

1(5,7 IS, 5

Продолжен» табл. 4

1 Виды ! ' 1 |Встречаемость по гонам воздействия,%|

| насекомых- 1

1 1 1 1

! ксилофагов 1 I сильного¡среднего¡слабого ¡контроль| 1 1111

1 Серый длинноусый усач

| Асапиюстив аейШг и 61,5 42,1 58,3 56,3 |

! Усач рагий ребристый

1 КЬаешгдп шчшб^ОГ Ь. 46,2 31,6 33,3 37,5 1

I Смолевка '

5 Р1 ззс^ез эр. I £3,1 10,5 16,7 - | 1

Из таблицы 4. видно, что в зоне техногенного загрязнения наиболее часто встречаются виды ксилофагов, преимущественно заселяющие нижнюю часть стволов - большой сосновый лубоед,. черный сосновый усач, ратай 'ребристый, серый длинноусый-усач и смолевки. "Насекомые, поселявшиеся на вершинах сосен в области тонкой . коры, более подвержены воздействию атмосферных полдютантов и резко сокращает встречаемость в зонах техногенного загрязнения. К ним относятся малый сосновый лубоед, гравер двузубый и вершинный короед (1рз 'зешг>1 пз.1ив 6у11.), последний не был отмечен в зонах сильного и среднего техногенного ■ воздействия. По мере роста степени загрязнения сокращалось и использование ксилофа-гами пригодной к заселению поверхности'деревьев с £0,9& в контроле до 50,3% б гоне сильного техногенного воздействия. Интенсивность заселения сухостоя текущего года стволовыми вредителя-' ми б разные годы имела значения от 4£ до 100%, при этом не наб-. лэдалось закономерной связи этого показателя со степенью техногенного воздействия.

Наиболее активными стволовыми вредителям-! б районе исследований являются большой и малый сосновый лубоеды. В таблице 5 приведены средние значения основных популяционных показателей этих видов.

Все показатели указывают на нормальное развитие большого осокового лубоеда в лесах с высокой степенью загрязнения промы-иными выбросами. У малого соснового лубоеда в зонах техно-

гХЬ-

Таблица 5

Основные популяшюниые показателя сосновых лубоедов в зонах техногенного воздействия и в контроле

! ! Зона техногенного воздействия '

| Показатели |--1->-!-

! ! сильного ) среднего 1 слабого ) контроль

I_1_!_I_I__

I А. Большой сосновый лубоед | Плотность роди! телъского шко-

I ления, ¡¡¡т. /дм 1,70±0,27 1,63^0,14 1,61+0,32 1,46+0,32 ! Плотность моло--1 дог о поколения,

| ШТ./ДМ . .3,34±0, 42 2,42+0,31 2,4343,63 1,02+0,34 .! 1йз4Фициенг

! размножения " 3,41+0,53 1,23+0,£5 2,77+0,59 0,78+0,22 ! Выживаемость,

! " 9,6±1,Ц 7,7+1,0 9,2+2,3 3,6+0,7 !• '

! : & '.'ллгл! сосновый лубоед ! Плотность роди! тедьокого поко-

! ленид, шт./дм 2,7410,53 3,94+1,11 5,03+1,04 9,43+1,21 I Плотность моло-! дого поколения,

¡ШТ./ДМ 1,06+0,53 4,03±1,24 4,02+0,86 4,56+0,60 ! КозчЛициент "

! р.а.-ШО?кккя 0,51±0,13 0,60±0,£0 0,67+0,23 0,77+0,23 ! Бшяёабмасть,

! 2,3±1,0 З.ЭДМ 5,9^0,7 6,2+0,9

генного воздействия происходит ениление экологической плотности, ньгашаемости и коз-й-ппиента размножения.' Протяженность района поселения малого соснового лубоеда закономерно сокращается по мере приближения к источнику выбросов с 7,3 м (в контроле) до 2,0 м (б зоне сильного техногенного воздействия). У большого

соснового лубоеда этот показатель мало изменяется в зонах эагт рязнения (1,9 - 2,2 м) и сокращается в контроле (1,2 м), что связано с его вытеснением в этих условиях малым сосновым лубоедом, который там более активен. Уровень абсолютной численности большого соснового лубоеда относительно невелик. Его наибольшие значения имеют место в зоне сильного техногенного воздействия (от 2,7 до 3,7 тыс. шт./га родительского поколения и от 3,8 до 4,9 тыс.шт./га молодого поколения).

Интенсивность повреждения сосновыми лубоедами побегов сосны при дополнительном питании повышается в зонах среднего и слабого техногенного воздействия. Однако, наблюдаемый уровень поЕре-жденнос-ти деревьев низкий и не является фактором, ослабляющим сосковые насаждения: число поврежденных побегов не превышало 13 на дерево, а покрежденность верхушечных побегов составляла менее 2Z случаев.

В загазованных насаждениях широко распространен опенок (Аг-millariella irtólle-a (Гг.) Karst.), что способствует интенсификации процессов ослабления и усыхания древостоев в-зоне загрязне-' кия. С усилением техногенного воздействия количество свегкего. сухостоя, пораженного опенком, увеличивается с 18% (в контроле) до 56% (в зоне сильного техногенного воздействия). В зоне сильного воздействия возрастает тает» площадь покрытия ствола мице-лиалькыми пленками'опенка, что препятствует успешному развитию обитающих там насекомых-ксилофагов.

В целом в обследованном районе стволовые вредители не играют решающего значения в усыхании насаждений, а выступают как иктекеификаторы отпада и утилизаторы уде отмирающих деревьев.

б. дйкамжа состояния сосновых насаждений и прогноз их усыхания в районе техногенного загрязнения .

Прогноз поражния растительности а динамики состояния насаждений при воздействии техногенного загрязнения является одной из наиболее актуальных проблем в современной зкотоксикологии. Несмотря ка многочисленные исследования в этой области достаточно эффективных методов моделирования, связывающих интенсивность загрязнения среды со степенью поражния растительности в определенных экологических условиях. Б разделе приведен обзор

существующих методик и моделей прогноза поражднйя .растений и •насаетений загрязнлюшин веществами ( Болт не на и др., 1978; Гу-дериан, 1973; Сади&Б, 1983 и др. ).

На основании даных перечетов в насаждениях была предложена модель, связывающая скорость усыхания насаждений со среднегодовой концентрацией двуокиси серы в атмосфере, которая была рассчитана по программе "ЗФир-4" для ЕС ЭВМ с учетом розы ветров. Для сосновых насаждений в районе исследований была получена Формула: Уо ехр (12,74 С - 0,653). где V'- скорость ежегодного усыхания. %; Уо -. ср-едняя скорость усыхания в условно .экологически чистых насаждениях данного района (Уо = 0,5"); С -

3

концентрация двуокиси серы в воздухе, кг/м ■. Решив данное, уравнение, получаем, что пои' концентрации двуокиси с-еры 0,052

3

мг/м в среднем за год скорость усыхания насаждений сосны не превышает фонового., что совпадает по значению с предельной годовой концентрацией двуокиси, серы для хвойных насаждений.

Проведенный множественный регрессионный анализ показал, что наиболее значивши факторами, влияющими на величину ежегодного отпада (УД), кпоые сшднбгодовой концентрации двуокиси сеоы в атмосфере {7.^ ,ыг/м ),• являются румб расположения яасаазденнй относительно основного направления распространения воздупшых масс (Х-р , град.) «'крутизна склона (Уд , град.). Коэффициенты 'регрессии других параметров (таксационные показатели насаждений) по 'критерии Стьгдента оказались не достоверными. Модель усыхания сосковых насаждений в районе исследований, в качестве которой исполозовалесь логистическая функция, имеет вид: У = 100/11 + ехр (7,156 - 0,06 ?<1 + 0,027 Х2 - 0,123 Хд )].

Прздяо»*яние модели, связывающие уськ-танпе насаждений с концентрацией в атмосфере двуокиси серы и другими параметрами сре-; ды могут использоваться при экологических экспертизах в районах воздействия точечных источников шпакгного загрязнения.

Размер текущего усыхания насаждений на ограниченном участке при наличии временного ряда наблюдений можно с большей точностью осуществлять с помощью построения, уравнений, связывающих изменение размера усыхания насаздекг.й (У) с фактором времени (I). В качестве моделей были взнтн уравнения прямолинейной, параболической. показательной и логистической функций. Для прогноза использовались результаты учетов на постоянных пробных

плоадцях за три года и строился прогноз на один и два года вперед. Сравнение значений прогноаа по этим моделям с эмпирическими данными показало, что процесс усыхания насаждений в районе техногенного загрязнения наиболее точно описывается прямолинейной функцией У'(Ь) = а + Ы. При этом данные учетов последующих лет могут быть использованы для уточнения коэффициентов уравнения и повышения качества прогноза.

Если процесс усыхания идет более или менее равномерно, что имеет место при слабом техногенном загрязнении, то для краткосрочного прогноза на следующий год мояно использовать метод экспоненциального взвешенного среднего, предложенный К. Д. Дьгасом (1986) для прогнозирования экономических показателей. При этом методе прогноз строится по результатам выполнения прогноза за

предыдущий ГОд: у'ь+т = + 0,5•( У(- - У{- ), где

- прогноз усыхания на Ъ-ый год; У^ - действительное значение усыхания в год 1;.

"Последние дьа метода краткосрочного прогноза не требуют елевых расчетов и мЦгут быть использованы в производстве для прогнозирования размера усыхания насаждений в промышленных районах для рационального планирования лесохозяйственных работ.

вывода

1. В зонах загрязнения выбрюсами металлургического комбината в насаждениях создаются специфические по структуре .комплексы видов дендрофильных членистоногих: в гоне сильного техногенного воздействия происходит сокращение общего числа видов; в гоне слабого и среднего техногенного воздействия обеднения видового состава по сравнению с контролем не наблюдается, но имеет место смена доминантных видов.

Сокращения числа видов во всех зонах техногенного воздействия характерно для отрядов акариформных клещей , перепончатокрылых и'двукрылых, а из числа экологических групп - для галлообразователей. Для отрядов жесткокрылых и чешуекрылых максимальное увеличение видового разнообразия наблюдается в зоне среднего техногенного воздействия. Увеличение разнообразия видов на некотором расстоянии от источника выбросов, в зоне со средней степенью загрязнения, характерно для большинства эколо-

гических групп денрофильных насекомых: ксилофагов,. хвое- и лис-тогрыаущих, минеров, вредителей почек и побегов. Для отряда равнокрылых, которые составляют основную часть группы сосущих насекомых, не отмечено закономерных изменений видового разнообразия по градиенту загрязнения.

3. Б насаждениях, подверженных техногенному воздействию, возрастает пог.резденкооть листьев березы и иеы сосущими насекомыми, а минерами и галлообразователями - снимается. Размер освоения листьев открыто живущими лис-тогрызущими насекомыми в годы исследований не зависел от степени техногенного воздействия. Общая доля повременных листьев не имела достоверных различий в зонах техногенного воздействия, и в контроле.

4. Исследования показали, что в зонах техногенного воздействия происходит своеобразный отбор наиболее стойких к загрязнению видов, большинство из которых способно оказывать заметное отрицательное воздействие ка. древесные породы. Эти еиды имеют повышенную устойчивость к загрязнению благодаря скрытому от внешнего воздействия месту обитания и особенностям питания, при котором потребляется менее загрязненные внутренние части растений. Эти вицы имеют поЕсе?,:естное распространение и могут служить тест-объектами для индикации степени техногенного воздействия.

" 5. Резкое увеличение численности по мере приближения к источнику выбросов наблюдалось у- пабегозьина-смояевшика (Р. resi-ntlla L. )(г=0,84б). Плотность другого массового вида - почкового псбеговьюна (В. tur ionel la Hbn.), прямо пропорциональна густоте культур (г=0,828) и его численность, напротив, возрастала по мере удаления от источника Еыбросов. Б зонах сильного и среднего техногенного воздействия заметно снижалась смертность пор Свговьшов от бодевней и паразитов.

• Соотношение встречаемости наиболее распространенных в районе исследований паразитов побегоьышов - ихневмонида Glipta resinanae Htg. и боаконида рода Maerooentr&s различно в зонах с разной степенью загрязнения.

6. Сосковый подгорный клоп имеет благоприятные условия и увеличивает встречаемость и численность в зонах техногенного воздействия. Экологическая плотность клопа достоверно возрастает по мере приближения к источнику выбросов (r=0,G98). Ксследова-

нил показали, что в зонах сильного и среднего техногенного воздействия сосновый подкорный клоп, активно воздействует на устойчивость сосновых культур.

7. Анализ особенностей распространения и уровня численности комплекса насекомых-ксилофагоБ показал, что в сосняках, подвергающихся промышленному загрязнению, преимущественное развитие получают виды, обитающие в нижней части ствола. На насекомых, развивающихся внутри ствола( например, древесинник), техногенное загрязнение, до-видимому, не оказывает видимого воздействия.

В зонах сильного и среднего техногенного воздействия преобладает комлевой и стволовый тип заселения, а в зоне слабого воздействия и в контроле - одновременный. 3 связи с этим в зонах сильного загрязнения складывается'обедненный комплекс насекомых- ксилофагов за счет сокращения видов, заселяющих районы ствола с тонкой и переходной корой.

8. Среди ксилофагов в сосновых насаждениях Урала доминирующую роль играет ейсновые лубоеды и, в меньшей-степени, чер-.' ный сосновый усач. • В зонах техногенного загрязнения наибольшее. распространение имеет большой сосновый лубоед, заселяющий район толстой коры, при том, что в зоне контроля абсолютным доминантам становится малый сосновый лубоед, который заселяет как область толстой коры;- так и переходной и тонкой коры.'

Анализ популяционнкх показателей большого соснового лубоеда указывает на его нормальное развитие в лесах с высоким уровнем техногенного загрязнения. Напротив, экологическая плотность, абсолютная численность и выживаемость малого соснового лубоеда уменьшается по мере усиления техногенного загрязнения.

3. Несмотря на повышенный уровень численности насекомых-коилофагов-, в загрязненных насаждениях не обнаружено их активного воздействия на усьжание хвойных лесов. При этом насаждения в зонах техногенного загрязнения являются постоянно действующими резервациями сравнительно агрессивных видов насекомых-ксило-фа1Г0Б, которые при воздействии других неблагоприятных Факторов могут представлять большую опасность для окружающих насаждений.

10. Анализ фактического материала и литературных данных гкокавад, что наиболее достоверным критерием для выделения бон с разной степенью техногенного воздействия служит комплекс пока-

зателей состояния хвойных насаждений: доля общего усыхания и скорость отпада, ¡тораженность хвои некрозами, возраст сохранив-дейся хвои и значение индекса состояния насаждений. Б сосновых насаждениях в зонах сильного, среднего и слабого техногенного воздействия среднее значение индекса состояния насаждений соответственно равнялось 2,7; 0,4 и 8,0, при значений 3,4 з контроле.

11.- кИОпйстЕеннглй регрессионный анализ выявил, что основной фактор, Едиащйй на скорость усыхания сосновых наса:кдений, среднегодовая концентрация двуокиси серы в атмосфере. Проведенные расчеты показали, что в среднем для условий ЮКного Урала интенсивность текущего отпада начинает превышать фоновые значения при среднегодовой концентрации двуокиси серы более

о

0,052 мг/лг . Достоверное влияние на скорость усыхания сосновых лесов кроме того оказывает расположение насаждений относительно основного.направления распространения воздушных масс и крутизна склона. Достоверной связи таксационных показателей насаждений (состава, полноты, возраста) со скоростью усыхания сосняков обнаружено не было. '

12. Анализ методов прогнозирования динамики усыхания загрязненных древоетоев показал, что для практического применения более приемлемы методы краткосрочного прогнозирования.

.Краткосрочный прогноз основывается на данных наблюдений о текущем уснханпи насаждений в конкретных условиях загрязнения. Статистический анализ показал, что скорость усыхания в сосняках за период 3-5 лет в районе исследований наиболее точно описывается прямолинейной функцией. Если процесс усыхания идет более или менее равномерно, такле можно использовать метод экспоненциального взвешенного среднего, который не требует сложных расчетов. / ■ "редлоленные методы прогнозирования рекомендуется исполь-зоЕагь для рационального плакирования лесохозяйственных работ в лесах, испигыващцх многолетнее техногенное загрязнение.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Видовой состав дендрофильной энтомофауны в лесах Мур-

манской области, подвергающихся воздействию промвыбросоь// Научи. тр. МЛТИ. - М., 1987. - вып. 188. - С. 56-60. Соавт. Т. В. Ша-рапа.

2. Особенности очагов побеговыона-смолевщика в сосновых молодняках Челябинской области, подверженных техногенное Бог-действию. - KL , 1987.- 4 с. ( Деп. в ЦБНТИлесхоз 30.06.1988 г. N 648-ЛХ Деп. )

3. Очаги подкорного соснового клопа в зоне техногенного воздействия// Научн. тр. ИДТИ. - M. , 1988. - вып. 108. - С. 59-62.

4. Комплексы дендрофильных насекомых в сосновых насаждениях, подверженных влиянию промвыбросов// Нзучн. тр. МСТИ. - а, 1990.- вып. 224.- С. 35-38. Соавт. А. Л. Моисеев, Т. В. Шарапа.

5. Распространение галлообразователей и минеров березы и ивы в районе техногенного загрязнения// Проблемы лесоведения и лесной экологии: Тез. докл., 4 2.- К,-1Э90.- С. 601-603.

6. Распространение соснового подкорного клопа в культурах сосна, испытывающих "воздействие промышленных выбросов// . Лесной журнал.- 1990.- N 10Д- С. 10-14. Соавт. А. Д. Моисеев.

7. Особенности формирования комплекса стволовых вредителей сосны е условиях промышленного загрязнения// ' Охрана и рациональное использование лесных ресурсов: Тез. докл. всес. конференции молодых ученых и специалистов. - VL, 1991. - С. 33-34.

8. Прогнозирование усыхания хвойных насаждений в районах техногенного загрязнения// Охрана лесных- экосистем и рациональное использование лесных ресурсов: Тез. докл.- всес. науч..-техн. конференции, Ч. 3. - М., 1991.- С. 32/38. Соавт. Т.Б.Шарапа.-