Новость опубликована 02 Декабря 2022 OK

«Роль насекомых и патогенов в ослаблении и гибели хвойных древостоев Северо-Запада РФ: количественная оценка и мониторинг»

О проекте Российского научного фонда с СПбГЛТУ

Основная цель проекта – исследование роли фитопатогенных организмов и вредителей в ослаблении и гибели хвойных древостоев в северо-таежных экосистемах европейской части России, а также разработка методов количественной оценки ответных реакций насаждений хвойных и дистанционных методов лесопатологического мониторинга для лесов севера, позволяющих выявить начальные стадии ослабления древостоев. Это позволит понять, какие именно вредители и болезни представляют существенную угрозу для хвойных древостоев севера, в какой момент необходимо принять меры для регулирования численности вредителей и распространения патогенов, как своевременно обнаружить начальные стадии патогенного процесса. И, конечно, важный аспект – оценка этих моментов в условиях изменения климата. Остроту проблеме придает появление инвазионных вредителей, способных в короткие сроки уничтожить древостои хвойных на больших площадях.

В основе исследований лежит задача формирования меридиональной (юг Ленинградской области – Мурманская область) сети наблюдения на основе постоянных пробных площадей. В 2022 году завершено формирование полной меридиональной сети наблюдений. Эта сеть включает 143 пробных площади (ПП) – 60 в сосновых древостоях и 83 в еловых, распределённых по широте от 59°19' до 67°09' на расстоянии от крайних точек с юга на север более 1000 км.
Получены следующие широтные кластеры:

  • Южная часть Ленинградской области (Учебно-опытное лесничество) 
    59°19' - 59°34' N – 30 ПП ель;
  • Карельский перешеек (Рощинское и Северо-западное лесничества)
    60°18' - 61°00'N – 30 ПП сосна, 28 ПП ель; 
  • Центральная Карелия
    62°55'-62°57'N – 10 ПП сосна, 10 ПП ель;
  • Северная Карелия.  64°55'-65°18'N – 10 ПП сосна, 10 ПП ель;
  • Мурманская область. 67°09'-66°57'N – 10 ПП сосна, 5 ПП ель. 

В Республика Коми на широте 61°'N и долготе 51°'E дополнительно заложено  10 ПП сосна и 5 ПП ель.

Для всех пробных площадей сети наблюдения, охватывающей Ленинградскую область, Республику Карелия, Мурманскую область и Республику Коми, получена оценка состояния сосны и ели, установлен видовой состав доминирующих вредителей и патогенов, рассчитаны основные популяционные характеристики для ключевых видов стволовых вредителей, оценена встречаемость основных видов дендропатогенных грибов.
На основе этого огромного массива информации мы проводим анализ пространственной динамики воздействия вредителей, патогенов и климатических факторов на состояние древостоев. Сопоставление характеристик состояния древостоев, полученных полевыми методами и методами дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), позволяет найти границы эффективной работы методов ДЗЗ для контроля состояния древостоя, а также расширить возможности метода.

Сочетание методики ICP - Forests и классических методов лесопатологических обследований позволило получить комплексную информацию о лесопатологическом состоянии хвойных древостоев, видовом составе, распространении болезней и размножении вредителей и оценить возможность применения методов ДЗЗ. Для увеличения представленности классов состояния насаждений были также использованы лесоустроительные выделы с отмирающими и погибшими насаждениями. С помощью снимков высокого пространственного разрешения открытого доступа (Bing, Google, Yandex) выполнялась оценка пригодности выбранных выделов для дальнейшего анализа. После проведения первичной обработки был сформирован единый многозональный снимок с четырьмя каналами, который в дальнейшем использовался для классификации. Проведенная оценка показала, что применение методов k-NN и опорных векторов для автоматизированной классификации изучаемой территории по состоянию древесной растительности дает положительный результат. Кроме этого вегетационный индекс SWVI показал достаточно высокую чувствительность к изменениям агрегированных классов состояния. Так, например, его величина от здоровых до погибших насаждений меняется более чем в 3 раза. Установлена зависимость между агрегированными классами повреждения древостоев и средними значениями вегетационного индекса. Полученная зависимость имеет высокий коэффициент детерминации и может быть использована для подготовки тематических карт состояния лесов на изучаемых территориях, что является важным элементом лесопатологического мониторинга.
Полученные данные, одновременно с решением основной задачи исследования, позволяют проанализировать изменение структуры комплексов патогенов и вредителей в зависимости от климатических факторов, типов леса, состояния древостоя и др. Одновременно проводятся полевые и лабораторные исследования в отношении заболеваний и вредителей хвойных древесных растений, связанных с установлением видового состава патогенов и вредителей, особенностей их биологии, взаимодействия различных видов насекомых и грибов как между собой, так и внутри своих систематических групп.

Участниками проекта проведены обобщение и анализ всех имеющихся сведений о вредителях и возбудителях болезней, которые могут играть существенную роль в ухудшении состояния древостоев. Это в первую очередь стволовые вредители - короед-типограф Ips typographus, короед-гравер Pityogenes chalcographus, сосновые лубоеды Tomicus piniperda, T. minor, жуки-усачи рода Monochamus и ряд других видов. В 2021 году началась вспышка размножения короеда типографа, которая стала пристальным объектом нашего исследования. Нам удалось проследить её развитие с самого начала. В результате получен ряд интересных фактов. В частности впервые для Ленинградской области и южной Карелии установлено массовое появление бивольтинности (развитие в двух поколениях в течение одного вегетационного сезона) у короеда-типографа в этой географической зоне.

Потенциальную опасность представляет инвазионный вид – союзный короед Ips amitinus, вспышки массового размножения которого привели к гибели насаждения сосны кедровой на больших площадях в Западной Сибири. Этот вредитель распространился по всей территории северо-таежных лесов европейской части России. Однако плотность популяции этого вредителя в районе наших исследований очень мала, поэтому в качестве модельного объекта была принята ясеневая узкотелая изумрудная златка Agrilus planipennis. Этот чрезвычайно опасный вредитель неожиданно появился в окрестностях Санкт-Петербурга, преодолев примерно 500 км.
В результате полевых исследований в 2022 году сосновых и еловых насаждений Республики Карелия, Мурманской области и Республики Коми, выявлены основные патогены, вызывающие некрозно-раковые заболевания и стволовые гнили. Очаги распространения дендропатогенных грибов, в частности корневой, еловой и сосновой губок, опенка и других – важнейший фактор, способствующий ослаблению древостоев, последующему размножению вредителей и гибели древостоев. В ходе исследования обнаружено несколько очагов корневой губки и установлены их границы. Наиболее распространенное заболевание ели – раневой (язвенный) рак ели.
Вопрос о возбудителе язвенного рака остаётся открытым, но мы близки к решению этой проблемы. В процессе развития заболевания взаимодействует целый ряд видов грибов, как способствующих развитию этого заболевания, так и останавливающих его. Исследован видовой состав микосинузии в разных географических районах на 115 образцах, отобранных нами в Республике Коми, Карелии и Ленинградской области. установлен видовой состав основных микокомпонентов синузии язвенного рака ели в Ленинградской области и Карелии. На основе сравнения встречаемости разных видов грибов высказано предположение об источнике видового состава грибов в язвенно-раковых образованиях на стволах ели. Это микосинузии сучков ели. Установлено, что важнейшие компоненты этих сообществ – грибы Zalerion arboricola Buczacki и Sorocybe resinae (Fr.) Fr. Часто встречаются грибы Gliocladium viride Matr., Penicillium spp., Trichoderma spp. Менее стабильные компоненты – Septonema lohmanii G. Delgado & Koukol, Thysanophora penicillioides (Roum.) W.B. Kendr., Lachnellula calycina (Vuill.) Sacc., Mariannaea elegans (Corda) Samson, Oidiodendron sp. Крайне редко встречались грибы, обитающие в подстилке: Alternaria spp., Cladosporium spp. и другие сапротрофы - Hysterium angustatum Pers. Кроме того, выявлены основные возбудители стволовой гнили ели и сосны: еловая губка - (Phellinus chrysoloma) и сосновая губка (Phellinus pini (Brot.:Fr.) A. Ames.). Полученные результаты говорят о том, что мы имеем дело с некоторыми новыми, по крайней мере, для данного региона, видами.

В июле 2021 г. начат процесс выделения возбудителей в культуру. В ноябре в полевых условиях заложен эксперимент по проверке выделенных в культуру видов, как возможных возбудителей язвенного рака. В молодом древостое ели стволы 20 елей были инокулированы двумя культурами грибов: Botrypmonilla sp. и Thysanophora nicillioides. Обследование экспериментальных деревьев показало сложную картину. Процесс развития инфекции идёт, насколько активно – пока не вполне ясно. 

В 2023 году нам предстоит большая работа по обобщению и анализу полученного материала, включая методы ДЗЗ. Это главная задача. Кроме того, мы, конечно, планируем продолжение лабораторных исследований возбудителей заболеваний хвойных древесных растений для оценки их роли в ослаблении и гибели древостоев, а также процессов взаимодействия дендропатогенных грибов с насекомыми. Будет проведено повторное обследование ПП, заложенных в 2021 г. Это позволит получить сведения о динамике состояния, что особенно важно с учётом вспышки массового размножения стволовых вредителей. Некоторые виды в последние 30 и более лет перестали давать не только вспышки массового размножения, но даже сколь-нибудь значимое увеличение плотности популяций. Ещё одно новое направление – поиск северной границы ареалов некоторых массовых хвоелистогрызущих вредителей, которое мы планируем провести в следующем году.

В итоге собран большой материал, позволяющий вплотную подойти к решению вопроса о роли патогенов и вредителей в изменении состояния насаждений северо-таёжных лесов и ранней диагностике начала процессов патогенеза и размножения вредителей.

Задать вопрос
* Поля обязательны для заполнения
Контакты служб
Отдел делопроизводства:
Приемная комиссия:
Пресс-служба университета: