Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Стациональное распределение и динамика популяций короедов в ельниках, ослабленных воздействием поверхностно-активных веществ

ВАК РФ 03.00.09, Энтомология

Автореферат диссертации по теме "Стациональное распределение и динамика популяций короедов в ельниках, ослабленных воздействием поверхностно-активных веществ"

На правах рукописи

Поповичев Борис Георгиевич

СТАЦИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ КОРОЕДОВ В ЕЛЬНИКАХ, ОСЛАБЛЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальность 03.00.09 - Энтомология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2004-4 26424

На правах рукописи

Поповичев Борис Георгиевич

СТАДИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ КОРОЕДОВ В ЕЛЬНИКАХ, ОСЛАБЛЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальность 03.00.09 - Энтомология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии им. С.М.Кирова

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Селиховкин Андрей Витимович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, ст.н.с.,

Линдеман Георгий Владимирович

кандидат биологических наук Матусевич Любовь Сергеевна

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное

предприятие «Севзаплеспроект»

Защита состоится «.....»...........2004г в 10 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.146.01 при Московском государственном университете леса. 141005, г. Мытищи, Московская обл., МГУЛ.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московского государственного университета леса.

Автореферат разослан «.....».....................2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета,

Шарапа Т.В.

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Насекомые, и короеды в частности, являются органической составляющей лесных биогеоценозов и участвуют в изменении потоков вещества и энергии, а, в отдельных случаях, определяют направление сукцессий. Под влиянием загрязнения атмосферы нарушаются естественные связи сложившиеся внутри биогеоценозов, что способствует развитию вспышек массового размножения короедов и усыханию древо-стоев. Такие явления отмечены на значительных площадях [Анисимова, 1975; Катаев, 1982, 2001; Мозолевская, 1980, 1982, 1992; Селиховкин, 1988 и др.]. Изучение этих вопросов касалось различных регионов России, в условиях промышленного загрязнения воздуха диоксидом серы, фтористым водородом и другими соединениями (Братск, Искитим, Мончегорск, и

т.д.).

Что касается поверхностно-активных веществ (ПАВ), то таких работ нет, в особенности исследований, основанных на долговременных наблюдениях. Поверхностно-активными веществами называются органические вещества, снижающие поверхностное натяжение вследствие адсорбции на границе раздела фаз. Такие соединения широко применяют в различных отраслях народного хозяйства. Для производства синтетических моющих средств широко применяются анионные ПАВ, которые диссоциируют в водных растворах на длинноцепочные анионы, обеспечивающие поверхностную активность этих растворов, и катионы, влияющие только на растворимость этих веществ. К ним относятся обычные мыла, алкилсульфо-наты, алкиларисульфонаты, алкилсульфаты и др. [Артеменко, 2000].

Большая часть исследований воздействия ПАВ на окружающую среду посвящена санитарно-гигиеническим аспектам и их воздействию на гидробионты.

Поэтому изучение динамики состояния насаждений в зоне воздействия ПАВ имеет важное значение. Данные о влиянии ПАВ на состояние насаждений и его динамику отсутствуют, так же как и данные о видовом составе, распространении и роли стволовых насекомых в ослабленных загрязнением насаждениях. Возможность изучать эти вопросы на основе многолетних наблюдений представилась в окрестностях крупного предприятия бытовой химии расположенного около г. Тосно. В качестве объектов наблюдения были взяты типичные для Ленинградской области ельники и комплекс короедов, составляющих основу группы стволовых насекомых.

Исследования проводились в рамках НИР кафедры Зоологии и охотоведения ЛТА по программе «Российский лес».

Цель и задачи исследований. Целью данной работы было выяснить характер стациального распределения короедов в условиях воздействия на

лес поверхностно активных веществ, установить его зависимость от степени загрязнения, условий произрастапия ельников и других факторов.

Для этого было необходимо решить следующие задачи:

1) выявить влияние ПАВ на состояния насаждений и его динамику;

2) изучить видовой состав короедов и его изменение в зонах с разной степенью и при разной продолжительности воздействия ПАВ;

3) установить доминирующие виды короедов и основные их группировки;

4) изучить тип заселения деревьев и характер их распределения в зависимости от степени загрязнения, условий произрастания ели и категорий крупности деревьев;

5) изучить динамику плотности популяций короедов на протяжении длительного периода;

6) выявить значение отдельных видов короедов.

Научная новизна. Изучены видовой состав и стадиальное распределение короедов в ельниках находящихся под влиянием загрязнения поверхностно активными веществами и влияние загрязнения на динамику популяции короедов на протяжении двадцатилетнего периода. Изучено видовое разнообразие короедов в зависимости от степени загрязнения, условий произрастания ели, и категорий крупности деревьев. Выявлены доминирующие виды и короедные группировки. Исследования популяций короедов в условиях загрязнения ПАВ проведены впервые.

Практическое значение. Усовершенствованы методы мониторинга состояния еловых лесов и популяций короедов, в условиях загрязнения ПАВ. Полученные данные, позволяют по новому подойти к проведению санитарно-оздоровительных мероприятий, в условиях загрязнения ПАВ, с учетом роли короедов в ослабленных насаждениях и характера размещения заселенных деревьев.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных конференциях лесохозяйственного факультета академии по результатам научных исследований, на секции Лесной энтомологи XI и XII съездов Русского энтомологического общества [Санкт-Петербург 1997 г., 2002 г.], на чтениях памяти А.Н.Холодковского [Санкт-Петербург, 2001 г.].

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы, приложения. Диссертация изложена на 119 страницах машинописного текста и содержит 15 таблиц, 26 рисунков. Список цитируемых работ включает 166 наименований, в т.ч. 21 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА (ПАВ) И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

Для бытовых и технических целей в последние десятилетия стали широко применять синтетические моющиеся средства (CMC) - детергенты. Для удовлетворения растущих потребностей населения в товарах бытовой химии и был построен Тосненский завод бытовой химии (ТЗБХ). Завод вступил в строй в 1979г.

Одним их главных компонентов CMC являются поверхностно активные вещества.

До недавнего времени влияние пыли CMC и ПАВ на компоненты наземных биогеоценозов практически не изучалось. Приоритет отдавался гигиенистам и гидробиологам. Такая ситуация объясняется тем, что 90% всех выбросов предприятий по производству CMC приходится на жидкие стоки, играющие основную роль в загрязнении водоёмов. В этом направлении накоплен обширный материал, о токсичном влиянии различных концентраций ПАВ на гидробионты и высшие водные растения. Опубликовано несколько работ обзорного плана [Григорьева, 1980; Коскова и Козловская, 1979; Можаев, 1976; Ставская, 1981].

Тем не менее, большинство специалистов связывают характер экологической угрозы не столько с токсичностью CMC для гидробионтов, сколько с реальной опасностью эвтрофикации водоемов, вследствие развития низших водорослей.

Несмотря на то что, выбросы в атмосферу составляют приблизительно 10% от общего объёма выбросов предприятий бытовой химии, известны примеры поражения лесов в окрестностях Тосненского и Пермского производств CMC.

Высокая агрессивность пыли CMC по отношению к наземным биологическим объектам делает её уникальным загрязнителем, особенно потому что, ПАВ обладает огромной проникающей способностью и попадает во все компоненты лесных экосистем. Сведения, о влиянии ПАВ на высшие растения не так многочисленны [Борисова и др., 1983; Алексеев и др., 1986; Горянинова, 1968; Мирославов и др., 1982; Леплинский и др., 1984; Гутман, Никонорова, 1986; Тульчинская и др., 1979].

Естественная седиментация пыли в зоне действия заводов бытовой химии происходит неравномерно и связала с производственно-техническими, атмосферными и орографическими условиями. При сильных ветрах пыль CMC может переноситься на значительные расстояния от источника-выбросов и оседать на растительности, поверхности почв и во-

доёмов. ПАВ поверхностным и внутрипочвенным стоком, могут проникать на значительную глубину, создавая угрозу загрязнения грунтовых вод [Горянинова, 1968]. Проведенными экспериментами доказана возможность переноса ПАВ из почвы в растения, причем содержание их в растениях обычно коррелирует с дозой внесения CMC [Тульчинская и др., 1979].

Пыль CMC разрушает зеленые пигменты хвои сосны и листьев берёзы. Растения, произрастающие в радиусе до 0,5 км от источника выбросов, содержат меньше зеленого пигмента хлорофилла. Нарушается соотношение желтых и зелёных пигментов хлорофилла, что оказывает угнетающее действие па состояние растений, и уменьшает годичный прирост побегов.

Лесные экосистемы, высшие растения, оказались особенно чувствительными к действию пылевых выбросов CMC. Ярким примером служит состояние насаждений в районе Тосиенского ЗБХ [Алексеев и др., 1986], гибель части сосновых древостоев и преждевременный распад насаждений в зелёной зоне г. Перьми [Борисова и др., 1983].

Работ посвященных изучению популяций короедов, характера заселения деревьев в лесах находящихся под воздействием поверхностно активных веществ, практически нет.

2. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Основные исследования проводились в лесах бывшего Лисинского лесхоз-техникума (в настоящее время Лисинский лесной колледж), расположенных в центральной части Тосненского района Ленинградской области. Общая площадь лесов Лисинского лесного колледжа составляет 89534 га, протяженность с севера на юг 40 км, с запада на восток 55 км. Большая часть работ проведена в Саблинском лесничестве, леса которого окружают завод бытовой химии, частично на территории Тосненского лесничества, а одна контрольная пробная площадь располагалась в Лисинском лесничестве учебно-опытного лесхоза академии, в 15 км от источника загрязнения.

Леса района исследований относятся к зоне хвойных лесов, подзоне южной тайги. Лесообразующими породами являются - сосна (Pinus silves-tris L.), ель (Picea excelsa Link.), береза (Betula pendula Roth.), осина (Popu-lus tremula L.), ольха серая (Alnus incana Moench.), ольха черная (Alnus glutinosa Gaerth.).

Далее кратко рассмотрены климатические, почвенно-грунтовые, лесные характеристики района исследований, а также загрязнение атмосферы промышленными выбросами.

3 . ОБЪЕКТЫ МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полевые исследования осуществлялись в 1981-2000 гг. и включали следующие этапы: проведение рекогносцировочных исследований; закладка и ежегодное обследование пробных площадей; ежегодный анализ модельных деревьев.

В 1981 г были проведены рекогносцировочные обследования по общепринятой методике [Тальман, Катаев, 1964; Санитарные правила, 1998; Мозолевская, Катаев, Соколова, 1984; Катаев, Поповичев, 2001].

Закладка постоянных пробных площадей (ППП), проводилась в середине лета 1981 г. Закладка временных пробных площадей двух типов: временных пробных площадей (ВПП) и фиксированных ходовых линий (ФХЛ), проводилась до середины осени 1981 г.

Таким образом, для решения поставленных задач были заложены пробные площади 3-х типов: постоянные, временные, фиксированные ходовые линии.

Всего было заложено 7 ППП. На момент начала исследований в зоне сильного загрязнения было заложено 2 пробные площади, в зоне среднего загрязнения 2 пробные площади, в зоне слабого загрязнения 1 пробная площадь и 2 контрольных пробных площади — одна в районе объекта исследования, а вторая в Лисинском учебно-опытном лесхозе, на расстоянии около 15 км.

Количество ВПП составило - 11 шт., а ФХЛ - 6. Размер ВПП и ФХЛ был рассчитан таким образом, чтобы на них находилось не мене 100 деревьев. Всего для наблюдений использовалось более 3700 деревьев.

На ППП и ВПП проводилось картирование всех деревьев, начиная с диаметра 8 см, деревья меньшего диаметра, подрост и подлесок не учитывались. Ежегодное сравнение заселения деревьев позволяло получить картину в динамике и характер распределения заселенных деревьев на пробной площади (случайный, равномерный, групповой).

Зоны ослабления выделялись на начало исследований на основании учета состояния деревьев при рекогносцировочном обследовании; в дальнейшем - на основании оценки состояния деревьев на постоянных, временных пробных площадях и фиксированных ходовых линиях. При этом считалось, что если оценка состояния в баллах находилась в пределах от 0 до 1,50 (зона 4), то насаждение здоровое. При оценке в 1,51-2,50 балла -ослабленное (зона 3), 2,51-3,50 - ослаблено в средней степени (зона 2), 3,51- 5,00 балла сильно ослабленное (зона 1). Соответственно выделялось 3 зоны ослабления: сильного среднего и слабого. Границы зон устанавливались на основании собранных данных на пробных площадях всех типов.

Для определения видового состава короедов, их численности характера расселения по стволу и получения других параметров, анализировались модельпые деревья. Применялся анализ по двухметровым отрезкам с расположением круговых палеток посередине каждого отрезка. Всего было проанализировано 604 модельных дерева.

Видовой состав определялся по взрослым экземплярам короедов, а также по ходам. Использовались различные определители, но предпочтение отдавалось четырём [Старк, 1952; Спесивцев, 1931; Яцентовский, 1932; Гусев, Римский-Корсаков, 1951].

При камеральной обработке использовались стандартные методы математической статистики и программы обработки данных. В 1981г. вместе с И.Кантиновой, была составлена программа на языке «Турбо-Бэйсик» для вычисления боковых поверхностей, заселенных деревьев.

Для оценки видового разнообразия использовали коэффициент Се-ренсена и индекс Шенона, который по мнению целого ряда исследователей является оптимальным [Терещенко и др., 1994].

4.ВЛИЯНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПАВ НА СОСТОЯНИЕ НАСАЖДЕНИЙ

Ежегодное обследование состояния деревьев на всех типах пробных площадей позволило получить динамику состояния насаждений (табл. 1)

На основании результатов наблюдений 1981-1985 гг. на постоянных пробных площадях в 1986 г. была предпринята попытка прогноза состояния еловых насаждений [Алексеев и др., 1986]. Была использована матричная модель [Джеферс, 1981].

При этом среди состояний, по которым перемещаются деревья, были выделены поглощающие категории для каждой ППП. Попадая в поглощающую категорию, дерево уже не может её покинуть, с течением времени все деревья попадут в поглощающие категории состояния (табл.2).

Таким образом, прогноз на основе матричной модели оказался верным для насаждений 1,2,3,4,5, пробных площадей.

При сохранении характера загрязнении воздуха в период наблюдений 1981-1985 гг. и далее, по прогнозу древостой должны полностью погибнуть и на ППП 6, но часть их сохранилась до настоящего времени. Процессы разрушения в них идут, но существенно медленней.

После первого обследования осенью 1981 г. были определены границы и площади зон. В первой зоне больше всего пострадали еловые древо-стои непосредственно примыкающие к заводу и на ближайших площадях — ППП 1 и ВПП 14. Площадь зоны составила около 100-110 га.

Таблица 1

Оценка состояния ели в баллах на постоянных пробных площадях за весь _период наблюдений_

Год Постоянные пробные площади

1 2 3 4 5 6 К

1981 3,88.' 3,12 1,62 1,29 1,41 1,86 1,56

1982 4,64 3,74 1,84 1,35 1,44 1,86 1,57

1983 5,06 ч 3,99 1,91 1,50 1,44' 2,22 1,60

1984 5,13 4,26 1,92 1,53 1,45 2,78 1,62

1985 5,24 4,60 2,19 1,51 1,37 2,98 1,62

1986 5,36 4,77 2,48 1,52 1,39 3,39 1,64

1987 5,22 4,56- 2,46 1,58 1,43 3,24 1,65

1988 5,17 4,57 2,51 1,64 1,53 3,13 1,67

1989 5,15 4,65 2,58 1,78 1,68 3,26 1,70

1990- 5,06 4,25 2,64 1,95 1,76 3,28 1,75

1991- 5,04 - 4,01 2,67 2,09 1,90 3,22 1,74

1992 4,78 4,03 2,64 2,07 1,93 3,32 1,74

1993 - 3,93 2,49 2,13 1,98 3,42 1,76

1994 - 3,81 2,38 2,12 2,07 3,21 1,78

1995 - 3,29 2,41 2,01 1,94 3,21 1,77

1996 - 3,14 2,43 2,03 1,99 3,21 1,80

1997 - 2,52 2,22 2,06 1,84 2,96 1,79

1998 - 2,55 2,23- 2,04 1,99 2,53 1,80

1999 - 2,55 2,25 1,99' 1,97 2,62 1,81

2000 - 2,54 2,27 2,04" 2,05 2,62 1,84

Таблица 2

Прогноз изменения состояния древостоев

на постоянных пробных площадях_

№ Расстояние Погло- Время перехода Год перехода в Оценка состоя-

П.ПЛ. от источ- щающая деревьев в погло- поглощающую ния оставших-

ника катего- щающую катего- категорию ся деревьев на

Выбросов, рия со- рию по прогнозу, момент окон-

КМ' стояния лет чания наблюдений 2000г., балл

1 0,5 6 4,50 ±1,79 1985 5.36*

2 0,6 6 11,54 ±4,75 1992 3.90

3 0,9 4 26,50 ±15,90 2007 2.84-

4 1,5 3 44,44 ±34,40 2025 2,22

5 2,8 . - - 2,38

6 0,5 6 16,44 ± 8,01" 1997 2,96

*в 1986 состояние деревьев на пробной площади в целом оценивалось как сухо-

стой текущего года, 1987 - в целом как старый сухостой.

По периметру первой зоны узкой полосой располагалась вторая зона, средне ослабленных древостоев, куда вошли ППП 2, ВПП 9 и 15. Причем в северо-восточном направлении ширина полосы достигала 100 м, а в юго-западном 40-50 м. Её площадь составляла около 60 га.

Далее следовала более широкая в северо-восточном, северном и северо-западном направлениях полоса ослабленных древостоев, третья зона, с площадью 280-300 га.

К 1985 г. площадь первой зоны выросла на несколько десятков гектар и достигла 180-200 га. Площадь второй зоны также увеличилась и составила около 100-120 га. Площадь третьей зоны увеличилась значительно и составила около 800 га.

В конце наблюдений, в 2000 г. первая зона (усыхающих и погибших насаждений) достигла 220 га. Причем в юго-восточном направлении она практически не увеличилась. Вторая зона, среднего ослабления расширилась до ж/д Санкт-Петербург - Москва и даже перевалила её, в ней оказались ППП 3 и ФХЛ 1, но по прежнему она располагается полосой по периметру первой зоны, площадь около 240-250 га. Наиболее значительно увеличилась площадь третьей зоны, которая составила около 1200-1300 га. Наличие отдельных, ослабленных деревьев за пределами третьей зоны, подтверждается специфическим характером усыхания елей 1-П класса развития по Крафту, типичным для мест с загрязнением атмосферы. Это обстоятельство позволяет предположить, что процессы ослабления начинают постепенно сказываться и в самых отдаленных от предприятия точках наблюдений и, вероятно, выбросы ПАВ продолжают поступать в атмосферу.

5. ВИДОВОЙ СОСТАВ, СТАДИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ДИНАМИКА ПОПУЛЯЦИЙ КОРОЕДОВ, В ЗОНЕ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПАВ

5.1. Видовой состав короедов и его изменение в зонах с разной степенью и при разной продолжительности воздействия. Видовой состав короедов обитающих на ели в Ленинградской области был установлен в количестве 32 видов [Мандельштам, Поповичев, 2000]. Из них, в контроле вне зон ослабления было найдено только 13 видов. В ослабленных древостоях столько же (3 зона), в сильно ослабленных (зона 2) и усыхающих (зона 1), соответственно 20 и 21 вид. Характерно, что наибольшее число зарегистрированных видов, отмечено нами на ППП 1 и ППП 2, наиболее сильно ослабленных и находящихся в первой зоне (табл.3).

Увеличение кормовой базы в зонах наибольшего ослабления древо-стоев создает благоприятные условия для размножения короедов. Поэтому

Таблица 3

Встречаемость еловых короедов в Ленинградской области _и в районе исследований_

Вид Лен. обл. Зоны ослабления Контроль

1 2 3

Hylurgops glabratus Zett. ++++* ++ ++ - -

Hylurgops palliatus Gyll. и м ^ ++++ ++++ +++ ++

Hylastes brunneus Er. ++++ - - -

Hylastes plumbeus Blan. -н- - - -

Hylastes cunicularius Er. ++++ - -

Xylechinus pilosus Ratz. Hill +++ +++ +++ +++

Dendroctonus tnicans Kug. +++ - - ■ -

Phloeotribus spinulosus Rey +++ + + -

Polygrapbus poligraphus L. lllf ++++ ++++ ++++

Polygraphus punctifrons Thom. ++++ - - - -

Polygraphus subopacus Thom. +++++ +++ +++ +++ +++

Carphoborus rossicus Semenov + + - - -

Pityogenes bidentatus Herbst +++ + - -

Pityogenes chalcographus L. ■I 1 М 1 ++++ ++++ ++++ •H-++

Orthotomicus laricis Fabr. +++ - - - -

Orthotomicus proximus Eich. +++ + + + +

Orthotomicus suturalis Gyll. +-H- - - - -

Ips acuminatus Gyll. + + + - -

Ips amitinus Eich. +++ ++ ++ -

Ips duplicatus Sah. + í ++-H- ++++ +++ +++

Ips typographus L. +++++ +-H-+ ++++ ++++ ++++

Dryocoetes autographus Ratz. +++ - - - -

Dryocoetes hectographus Reitter +++ - - -

Crypturgus cinereus Herbst +++++ ++++ ++++ -н-н- +++

Crypturgus bispidulus Thom. +++ - - ■

Crypturgus pusillus Gyll. +++++ ++++ ++++ INI +++

Trypodendron lineatum Ol. ■f H-1 I- ++++ ++++ lili ++++

Cryphalus asperatus Gyll. ++ + + + +

Cryphalus saltuarius Wsc. ++ - - - -

Pityophthorus lichtensteinü Ratz. ++ + + - -

Pityophthorus micrographus L. +++++ ++++ ++++ ++-H- +++

Pityophthorus traegardhi Spess. + + - - -

•Встречаемость видов: +++++ - в массе; ++++ - часто; + + + - спорадически; ++ -

редко; + - очень редко; « - »- отсутствие вида.

здесь достаточно часто встречаются Hylurgops glabratus Zett., Phloeotribus spinulosus Rey., Orthotomicusproximus Eich., Ips acuminatus Gyll, отсутствующие в других зонах, причем для вершинного короеда отмечено не совсем обычное для этого вида поселение на ели.

Такие виды как пушистый полиграф, типограф, двойник и гравер -самые агрессивные в зонах с ослаблеными древостоями. Следует отметить и полосатого древесинника часто встречавшегося и, в отдельных случаях, первым нападавшего на деревья.

5.2. Типы заселения ели короедами в зонах загрязнения. В зависимости от особенностей ослабления деревьев А.И.Ильинский выделил пять типов отмирания деревьев: комлевой, вершинный, одновременный, стволовый, местный [Ильинский, 1931]. Было установлено, что формирование экологических группировок короедов и особенности их поселения на отдельных участках ствола тесно связаны с процессами ослабления и отмирания дерева и времепем лета отдельных видов.

В районе исследований заселение деревьев короедами шло по комлевому, вершинному, одновременному и локальному типам.

Характер заселения, по модельным деревьям, за все время наблюдений представлен на рис.1. Преобладают комлевой и одновременный тип заселения деревьев.

Изучение особенностей распределения поселений отдельных видов по протяженности на стволе дерева позволило выделить несколько типов распределения: нормальный - район поселения на дереве соответствовал обычному (определялся по результатам изучения модельных деревьев взя-

Н1 Е32 РЗ □ Контроль

Рис.1. Распределение заселенных по разному типу деревьев в зонах загрязнения и контроле за весь период наблюдения

тых в контрольном насаждении); редукционный - район поселения был меньше обычного; мозаичный - район поселения представлял несколько участков отделенных друг от друга; точечный - район поселения характеризовался поселением отдельных особей (семей) на дререве; большой -район поселения больше контрольного на четверть и более. Нижняя и верхняя границы района поселения, типичная протяженность, определялись на основании данных полученных в контроле.

По взаимоотношению с другими видами были выделены доминантные поселения, когда отдельный вид доминировал на заселенной им части ствола и смешанные, когда на одних и тех же участках поселялось несколько видов.

5.3.Особенности стациального распределения короедов. Типы распределения сменяли друг друга в определенной последовательности. Вначале расположение заселенных короедами деревьев носило групповой (агрегатный) характер, затем возвращалось к случайному типу. Последние случаи группового расположения отмечены в 1991-1992 гг. Отсутствие в дальнейшем группового расположения объясняется тем, что практически все деревья были заселены в первые годы после пуска завода, в дальнейшем деревья также заселялись, но их осталось значительно меньше и распределение в пределах выдела могло носить только случайный характер. Поэтому в последнее десятилетие тип распределения становился таким же, как и в контроле. За 20 лет наблюдений групповое расположение заселенных деревьев в контроле отмечено только в 1990 г. На временных и постоянных пробных площадях, расположенных вблизи предприятия, групповой характер расположения заселяемых деревьев сохранялся несколько лет.

Ряд наблюдений за характером размещения деревьев был разбит на четырехлетние периоды для лучшего анализа измепений размещения деревьев происходящих во времени и в пространстве. Первый -1981-1984 гг., второй - 1985-1988 гг., третий - 1999-1992 гг., четвертый - 1993-1996 гг., пятый-1997-2000 гг.

В зоне сильного ослабления, в первый период доминирует групповой тип размещения заселенных деревьев, па его долю приходиться 81,3% пробных, площадей, причем в первые два года, такой тип расположения деревьев встречается на всех пробных площадях. Во второй и третий периоды доля площадей с групповым расположением сокращается (25,0 и 15,4%), затем в последние два периода встречается только случайное расположение заселенных деревьев табл.4.

Во второй зопе мы наблюдаем почти такую же картину. В первый период на долю пробных площадей с групповым расположения деревьев приходится 75%, причем в 1981 г. эта цифра составляет также 100%.

Во второй период наблюдений группового расположения заселенных короедами деревьев на пробных площадях в целом не отмечалось, и было отмечено только в некоторых выделах второй зоны. По-видимому, это объясняется изменением уровня загрязнения (табл.4).

В третий четырехлетний период групповое расположение заселённых деревьев отмечено на 15,4% пробных площадей. Встречалось также равномерное распределение (15.4%), что свидетельствует о продолжавшемся влиянии выбросов на состояние насаждений и характер расположения заселенных деревьев.

В целом тенденции распределения деревьев по типам расположения совпадала с первой зоной.

Таблица 4

Распределение пробных площадей (%%) с различными типами расположения заселенных деревьев по зонам ослабления древостоев

Тип расположения. Деревьев Периоды наблюдений

1981-1984 1985-1988 1989-1992 1993-1997 1997-2000

Зона ослабления 1

Случайный 18,7 75,0 84,6 100 100

Равномерный 0 0 0 0 0

Групповой 81,3 25,0 15,4 0 0

Зона ослабления 2

Случайный 25,0 100 69,2 100 100

Равномерный 0 0 100 0 0

Групповой 75,0 0 25,0 0 0

Зона ослабления 3

Случайный 76,5 100 100 100 100

Равномерный 0 0 0 0 0

Групповой 23,5 0 0 0 0

Контроль

Случайный 100 100 50 100 100

Равномерный 0 0 25 0 0

Групповой 0 0 25 0 0

В третьей зоне групповой характер расположения заселяемых деревьев отмечен только в первый четырехлетний период, он встречался на 23.5% пробных площадей. Причем в 1981 г. наблюдался только случайный характер распределения заселенных деревьев. В последующие два года групповое расположение деревьев отмечено на 40% пробных площадей, но

уже в 1984 распределение деревьев приняло случайный характер и сохранилось до конца наблюдаемого периода.

В контроле также доминировал случайный характер распределения заселяемых деревьев. Равномерное и групповое расположение наблюдалось только в 1989 г. и 1990 г.

Характеристики района поселений (микростаций) в различных зонах загрязнения существенно различались. В качестве объектов были выбраны - типограф, гравер, пушистый полиграф и пальцеходный лубоед. Было проанализировано изменение протяженности районов поселений (микростаций) этих видов. Все деревья по диаметрам были разбиты на три группы: первая (мелкие) - деревья с диаметрами приходящимися на 8 см и 12 см ступени толщины; вторая (средние) - ступени толщины 16 см и 20 см; третья (крупные) ступень толщины 24 см и более. Представление о параметрах микростаций типографа дает рис.2.

Зоны ослабления

□ Категория крупности 1 Н Категория крупности 2 Ш Категория крушосга 31

Рис.2. Протяженность района поселений типографа в различных зонах ослабления за весь период наблюдений. 5.4. Динамика популяции короедов и их роль в зонах с разной степенью и при разной продолжительности воздействия. Плотность популяций короедов определялась для всех учтенных видов и пересчитывалась в тысячах штук жуков на 1 га. Расчеты проводились для родительского и молодого поколений. Динамика плотности популяций короедов всех учтенных видов представлена на рис.3 и рис.4.

Рис.3. Динамика плотности популяций всех видов короедов (роди тельское поколение) в зонах ослабления и контроле

Рис.4. Динамика плотности популяций всех видов короедов (мол дое поколение) в зонах ослабления и контроле

В первые годы после пуска предприятия плотность популяций родительского поколения в зонах ослабления была больше, чем в контроле. В зоне сильного ослабления это превосходство достигает максимума в 1982 г., в среднем в 3148 раз, а на ГОШ 1 это соотношение ещё больше в 4296 раз. Эта тенденция сохраняется до 1987 г. На следующий год наблюдалось превышение показателя контроля над зонами ослабления. Это явление было отмечено еще раз в 1990 г. В зоне среднего ослабления это явление отмечено четыре раза, в 1983, 1988, 1990 и 1998 гг., в третьей зоне, наиболее близкой по состоянию к контролю, - в 1985, 1988, 1990 и 1996 гг.

Плотность молодого поколения в контроля была больше, чем в ослабленных древостоях в 1989 и 1990 гг.

Если рассмотреть динамику по зонам, то в первой зоне мы видим четкую тенденцию к снижению. Во второй плотность родительского поколения возрастает к 1989-1992 гг., а затем снижается. В третьей зоне мы также наблюдаем четкую тенденцию, но к росту плотности. В контроле картина аналогичная второй зоне, сначала рост к 1989-1992 гг., а затем снижение.

Динамка плотности молодого поколения повторяет динамику родительского.

Анализ изменений плотности родительского поколения в пределах типа леса, но в разных зонах показал, что для долгомошников, черничников и кисличников тенденции общие — максимальная плотность в первой зоне, а минимум в контроле. Для разнотравных типов максимум отмечен во второй зоне. Сравнение изменений плотности популяций короедов по типам леса, в пределах зоны, показывает, что наиболее благоприятные условия для короедов сложились в первой зоне - в ельниках-кисличниках, во второй зоне - в разнотравных типах, а в третьей зоне в черничниках.

Структурные изменения, происходящие в изучаемых сообществах короедов, мы попытались проследить в различных зонах ослабления дре-востоев, так как эти зоны объединяют группы комплексов стаций. Естественно было предположить, что группировки короедов по видовому составу в разных зонах будут существенно отличаться. Для анализа были взяты результаты расчетов по плотности родительского поколения тыс.шт./га. С этой целью использовался кластерный анализ позволяющий разбивать изучаемую совокупность на группы. В основе кластерного анализа лежит расчет расстояний между объектами на основании их количественных характеристик.

Анализ проводился по трем из пяти периодов наблюдений 19811984гг (первый), 1989-1992гт (третий) и 1997-2000гг (пятый) в первой зоне ослабления и контроле. Первый период наблюдений проанализирован также и для второй и третьей зон.

Сравнение дендрограмм первого периода на условном расстоянии 30 в первой зоне позволяет сформировать три кластера. Первый - отдельно стоящий кластер, гравер; второй - остальные виды, кроме пушистого полиграфа; третий - пушистый полиграф (рис.5).

Во второй зоне в первый период доминировал пушистый полиграф.

Рис.5.Дендрограмма группировок короедов в первой зоне, период 19811984 гг.). Внизу названия видов, слева по оси расстояние в условных единицах

В третьей зоне наиболее сложная ситуация. Она самая большая по площади из зон ослабления и в разных местах могут доминировать разные виды: гравер, фиолетовый лубоед, пушистый полиграф, полосатый древесинник.

В контроле на таком же уровне сформировано 4 кластера. Первый-гравер, второй - фиолетовый лубоед с полосатым древесинником, третий -пушистый полиграф, четвертый - остальные виды.

В третьем периоде в первой зоне на уровне расстояния 30 сохранялась группировка короедов в три кластера. Характерно, что кластер пушистого полиграфа сохранялся, как и в первом случае на максимальном расстоянии.

В контроле, в третьем периоде, на этом расстоянии имеется только один кластер, в который входят все виды.

На меньшем условном расстоянии 20 в контроле формировались два кластера - пушистый полиграф и все остальные виды. В первой зоне на этом расстоянии имелось 4 кластера, включая три отдельных - гравера, пушистого полиграфа и малого елового полиграфа, и четвертый, в который входили все остальные виды.

В последний пятый период наблюдений в первой зоне образовалось два кластера из двух видов, гравера и полосатого древесинника.

В контроле также два - пальцеходный лубоед и все остальные виды.

Таким образом, в разных зонах ослабления древостоев формировались группировки короедов отличные от контроля, причем они отличались не только по периодам наблюдений, но часто и ежегодно в пределах периода.

К наиболее значимым видам в рассмотренных случаях относились в первой зоне пушистый полиграф, гравер и, в конце периода наблюдений, полосатый древесинник. В зонах сильного и среднего ослабления древо-стоев в первый период самым значимым видом являлся пушистый полиграф.

В контроле доминантными видами выступали в разпые периоды гравер, пушистый полиграф и пальцеходный лубоед.

Для сравнения использован и более простой метод по анализу коро-едных группировок основанный на плотности родительского поколения в пересчете на 1 га. Вид, плотность которого была максимальна, считался доминирующим; второй по численности - содоминирущим 1-й степени, третий и четвертый - содоминирующими, остальные виды - прочими. Таким образом, был проанализирован первый период в зоне сильного ослабления и в контроле.

В зоне сильного ослабления доминирующими видами являлись пушистый полиграф, гравер и фиолетовый лубоед. В контроле доминировал гравер, полосатый древесинник и эпизодически малый еловый полиграф. Эти результаты совпадают с результатами кластерного анализа для первой зоны, первого периода, и частично для контроля первого периода.

Вокруг каждого из доминирующих видов формировалась своя группировка, по видовому разнообразию наиболее представительны группировки в первой зоне.

Важно отметить, что содоминирующие виды 1-й степени и содоми-нирующие виды в группировках полиграфа и гравера отличны. Так в первой зоне содоминантами 1-й степени для полиграфа являются типограф, гравер и пальцеходный лубоед. У гравера содоминанты 1-й степени - по-

лосатый древесинник и фиолетовый лубоед, а для фиолетового лубоеда -типограф.

В контроле в содоминантах 1-й степени у гравера большой еловый полигаф, древесинпик и пальцеходный лубоед, а у полосотаго древесинника - фиолетовый лубоед, типограф и пальцеходный лубоед.

. Таким образом, и этот метод анализа подтверждает, что в разных зонах формируются специфические короедные группировки. В отличии от кластерного анализа, анализ арифметический позволяет выделить периодически доминирующие группировки и более простыми методами установить их сходство и различие.

ВЫВОДЫ

1. Загрязнение атмосферы поверхностно-активными веществами привело к непрерывному ухудшению состояния еловых насаждений, окружающих завод бытовой химии. Сформировался локальный очаг загрязнения. Расположенные в непосредственной близости к предприятию участки елового леса погибли. За период исследований выделенные зоны ослабления леса увеличились. Максимальных размеров достигла зона слабого воздействия выбросов.

2. Динамика состояния насаждений и динамика плотности популяций короедов менялась на протяжении двадцати лет наблюдений, и были характерными для пяти выделенных периодов. Первый, начальный -19811984 гг., второй - 1985-1988 гг., третий - 1989-1992 гг., четвертый - 19931996 гг., пятый - 1997-2000 гг. В начальный период в зонах сильного и среднего воздействия выбросов доминировал групповой характер расположения заселенных короедами деревьев. В последующие периоды, распределение заселенных деревьев носило случайный характер, за исключением отдельных лет, когда встречалось групповое и равномерное распределение.

3. Распределение по типам заселения деревьев отличается в разных зонах ослабления. В первой зоне сильного воздействия наибольшая доля приходилась на комлевой и одновременный типы заселения. В начальный период преобладал одновременный, доля которого к 1990 г. снижается, а доля комлевого типа возрастает. Затем доля одновременного типа заселения вновь начинает увеличиваться. В зоне среднего воздействия одновременный тип доминировал на протяжении всего периода наблюдений. В зоне слабого воздействия в течение всего периода наблюдений доминировал одновременный тип заселения, а в контроле - комлевой тип заселения.

4. В зависимости от уровня и продолжительности загрязнения менялся состав и структура комплексов короедов.

5. Наиболее агрессивными и часто встречающимися видами были типограф, гравёр, пушистый полиграф и пальцеходный лубоед. Самым агрессивным видом во всех зонах оказался пушистый полиграф.

7. Стадиальная структура популяции типографа, гравера и пальце-ходного лубоеда под воздействием загрязнения деформировалась. У типографа при наибольшем уровне загрязнения (зона сильного воздействия) происходило не характерное заселение тонкомера. У гравера с возрастанием уровня загрязнения возрастала протяженность района поселения во всех категориях крупности деревьев, а у пальцеходного лубоеда напротив, снижалась.

8. Суммарная плотность популяций всех видов короедов возрастала по мере продвижения к источнику загрязнения, она достигала максимальных величин в первый период наблюдений (1981-1984 гг.) и была сравнима с типичными вспышками массовых размножения короедов. В зоне сильного воздействия со временем произошло снижение первоначально высокой плотности. В зоне среднего воздействия плотность возрастала к третьему периоду наблюдений (1989-1992 гг.), а затем снижалась. В зоне слабого воздействия в течение всего периода наблюдений имелась четкая тенденция к росту. Этот показатель меняется в зависимости от типа леса, причем в разных зонах воздействия для короедов были благоприятны различные типы леса. В зоне сильного воздействия наиболее благоприятны кисличники, в зоне среднего воздействия - разнотравные типы леса, а в зоне слабого воздействия плотность максимальна в черничниках.

9. Для района исследований был установлен видовой состав короедов, насчитывающий 32 вида. Видовой состав в 1981-1984 гг. наиболее разнообразен в зоне сильного воздействия. Затем, постепенно количество видов в этой зоне уменьшилось, а в зоне среднего и слабого воздействия возрастает. В конце наблюдений максимальное видовое разнообразие сохраняется в зоне среднего и слабого воздействия, а в зоне сильного воздействия и контроле оно существенно меньше.

10. Полученные данные по динамике состояния лесов использовались для составления краткосрочного прогноза сроков гибели насаждений. В зоне воздействия ПАВ они могут служить базой данных для осуществления локального мониторинга и разработке лесозащитных и лесохозяйст-венных мероприятий и их планирования.

Список работ опубликованных по теме диссертации

1. Леплинский Ю.И., Лайранд.Н.И., Логунов Ю.В., Гутман Т.С., Попови-чев Б.Г. Контроль загрязнения окружающей среды предприятиями бытовой химии в системе локального биологического мониторинга. Тези-

сы докладов к всесоюзному, научно-практическому совещанию. Лит-НИИЛХ, 26-27 июня 1984г. Каунас-Гирионис, 1984. - С.24.

2. Алексеев А.С., Лайранд Н.И., Поповичев Б.Г., А.А.Яценко-Хмелевский. Прогноз состояния древостоев подверженных токсическому действию атмосферных загрязнителей //Ботанический журнал. Т.71. 1986, № 11.-С.1567-1571.

3. Поповичев Б.Г. Популяции кормобионтов в техногенных экосистемах // Экология и защита леса - Л: ЛТА, 1987. - С.10-14.

4. Леплинский Ю.И., Поповичев Б.Г., Никанорова Е.В. Оптимизация системы «источник загрязнения-лесной биоценоз» посредством биоиндикационных возможностей древесных насаждений. Растения и промышленная среда. Тезисы докладов 1-й Всесоюзной научной конференции. -Днепропетровск.: ДГУ, 1990. -С.31.

5. Катаев О.А., Поповичев Б.Г. Основные факторы ослабления древостоя, и состояние популяции короедов в Ленинградской области. Влияние атмосферного загрязнения и других антропогенных и природных факторов на дестабилизацию состояния лесов Центральной и Восточной Европы. Международная научная конференция. Тезисы докладов — М, МГУЛ, т.1.1996. - С.92-94.

6. Поповичев Б.Г. Изменение видового состава короедов в окрестностях завода бытовой химии. Проблемы энтомологии в России. Сборник научных трудов XI Съезда Русского энтомологического общества (23-26 сентября 1997г., Санкт-Петербург). Зоологический институт РАН. 1998. Том 11.-С.89-90.

7. Осетров А.В., Поповичев Б.Г. Первый этап ревизии короедов в Ленинградской области. Тез.докл. Биоразнообразие наземных и почвенных беспозвоночных на Севере. — Сыктывкар, 1999. - С. 160-162.

8. Мандельштам М.Ю., Поповичев Б.Г. Аннотированный список видов короедов (Со1еор1ега, 8соуШае) Ленинградской облас-ти//Энтомологическое обозрение, ЕХХГХ, 3, 2000. - С.599-618.

9. Катаев О.А., Осетров А.В., Поповичев Б.Г., Селиховкин А.В. Динамика плотности популяций короедов (Со1сор1ега, 8со1уШае) в древостоях, ослабленных природными и антропогенными факторами.//Чтения памяти А.Н.Холодковского. Вып. 54, СПб., 2001 - 82с.

10.Катаев О.А., Поповичев Б.Г. Лесопатологические обследования для изучения стволовых насекомых в хвойных древостоях. Учебное пособие. -СПб .: ЛТА, 2001 - 72с.

11.Поповичев Б.Г. Характер заселения деревьев короедами (Со1еор1ега, 8со1уШае) в окрестностях завода бытовой химии. XII Съезд Русского энтомологического общества. Санкт-Петербург, 19-24 августа 2002г. Тезисы докладов. С.-Петербург, 2002. - С.290-291.

Отзывы на автореферат в ДВУХ ЭКЗЕМПЛЯРАХ С ЗАВЕРЕННЫМИ ПОДПИСЯМИ просим направлять по адресу: 141005, Московская область, Мытищи-5, Московский государственный университет леса, учёному секретарю.

ПОПОВИЧЕВ БОРИС ГЕОРГИЕВИЧ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать с оригинал-макета 08.01.04. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,0. Печ. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 378. С 19а.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3

гг; 'i 19s

РНБ Русский фонд

2004-4 26424