CC BY
24
УДК 595.768.24+582.475 (571.16)
ТЕХНОЛОГИЯ МОНИТОРИНГА ПИХТОВЫХ ЛЕСОВ ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ В ЗОНЕ ИНВАЗИИ УССУРИЙСКОГО ПОЛИГРАФА
Светлана Арнольдовна Кривец
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории мониторинга лесных экосистем, тел. (382)249-18-55, e-mail: krivec@inbox.ru
Эльвина Михайловна Бисирова
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, 634055, Россия, г. Томск, пр. Академический, 10/3, научный сотрудник лаборатории мониторинга лесных экосистем, тел. (3822)49-18-55, e-mail: bissirovaem@mail.ru
Дается характеристика разработанной системы комплексного регионального мониторинга состояния пихтовых лесов Томской области, поврежденных агрессивным инвазионным короедом - уссурийским полиграфом. Описаны порядок организации и проведения мониторинга, принципы создания натурной сети пунктов контроля состояния лесов, методы и параметры регистрации и оценки изменений в нарушенных лесах.
Ключевые слова: уссурийский полиграф, пихтовые леса, мониторинг, Томская область.
THE TECHNOLOGY OF MONITORING THE FIR FORESTS IN TOMSK OBLAST IN THE AREA INVASION OF FOUR-EYED FIR BARK BEETLE
Svetlana A. Krivets
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky Prospect, Ph. D., Leading Researcher, Laboratory of Monitoring of Forest Ecosystems, tel. (3822)49-18-55, e-mail: krivec@inbox.ru
Elvina M. Bisirova
Institute of Monitoring of Climatic and Ecological Systems SB RAS, 634055, Russia, Tomsk, 10/3 Akademichesky Prospect, Research Scientist, tel. (3822)49-18-55, e-mail: bissirovaem@mail.ru
The characteristic of the developed system of regional integrated monitoring the state fir forests of the Tomsk oblast, damaged aggressive invasive four-eyed bark beetle, is given. The procedure for organizing and conducting monitoring, principles of creating a network of checkpoints the state of forests, methods and parameters for registration and assessment of changes in disturbed forests are described.
Key words: four-eyed fir bark beetle, fir forests, monitoring, Tomsk oblast.
Актуальность проблемы в контексте мировой науки обусловлена важностью исследований биологических инвазий (процессов, связанных с появлением чужеродных видов и воздействием их на местные экосистемы), которые в современной экологии включены в число наиболее значимых фундаментальных проблем [1-3]. На территории России постоянно встречаются в естественных лесах 32 вида инвазионных дендрофильных насекомых, 6 из них давали вспышки массового размножения [4]. К числу последних относится вредитель
пихты сибирской - короед дальневосточного происхождения уссурийский полиграф Ро1удгарЬш ргохтш Blandf., явившийся одним из важнейших факторов усилившейся с начала текущего столетия во всех регионах Южной Сибири деградации пихтовых лесов [5].
Интенсивные локальные очаги массового размножения чужеродного вредителя были обнаружены и на территории Томской области [6]. В настоящее время уссурийский полиграф прочно обосновался в лесах области, его очаги приобрели хронический характер, продолжается расширение ареала и освоение кормовой базы. Согласно последним данным, инвайдер распространен на территории 13 лесничеств (Асиновского, Бакчарского, Верхнекетского, Зырянского, Корниловского, Кривошеинского, Молчановского, Первомайского, Те-гульдетского, Тимирязевского, Томского, Чаинского и Шегарского), как в эксплуатационных, так и в защитных лесах (расположенных на особо охраняемых природных территориях, в водоохранных зонах, вдоль железнодорожных путей и автомобильных дорог общего пользования, в зеленых зонах населенных пунктов).
Особенностью инвазии Р. ргохтш является разнообразие экологических эффектов в сибирских темнохвойных лесах. Этот вид не только вызывает усы-хание пихты, что ведет к трансформации видовой, возрастной, пространственной и виталитетной структуры, а зачастую и к гибели и распаду древостоев. Существенным изменениям в поврежденных полиграфом лесах подвергаются и другие компоненты пихтовых биоценозов: подрост, подлесок, живой напочвенный покров, почва, мортмасса и животное население [7].
Уссурийский полиграф обладает рядом специфических черт биологии и экологии [8], что требует адаптации существующих общих методов мониторинга состояния лесов в очагах стволовых вредителей [9]. Реальная оценка состояния пихтовых насаждений в связи с инвазией Р. ргохтш эффективна лишь при применении региональной технологии мониторинга и прогнозирования дальнейшего развития инвазийной ситуации, разработанной с учетом биоэкологических особенностей вредителя и его взаимоотношений с кормовой породой, природно-климатических и лесохозяйственных условий Томской области.
В полном объеме система мониторинга включает: порядок организации мониторинга; разработанную натурную сеть пунктов контроля состояния лесов по группам и категориям защитности; обоснование специфики и характеристику методов и параметров регистрации, оценки текущих изменений в поврежденных лесах, прогноза вероятного развития событий.
Периодическим обследованиям в зоне инвазии уссурийского полиграфа подлежат эксплуатационные леса, защитные леса разных категорий и насаждения населенных пунктов с участием пихты сибирской. Наиболее широко обследования необходимо проводить в южных районах области, в которых сосредоточены основные площади пихтовых лесов. В связи с агрессивностью вредителя наземные обследования в защитных лесах должны осуществляться ежегодно. В ценных лесных массивах ООПТ (заказников, памятников природы) необходимо организовать экосистемный мониторинг, в эксплутационных лесах приме-
нимы лесопатологический мониторинг для контроля состояния древостоя и популяций уссурийского полиграфа, а также оценка состояния естественного возобновления, в насаждениях населенных пунктов оценивается состояние поврежденных деревьев и популяционные показатели вредителя.
Задачей мониторинга пихтовых лесов в зоне инвазии является определение двух закономерностей - распространения наблюдаемых параметров на определенной территории и динамики изменения их во времени. Для установления этих закономерностей необходимо достаточное количество объектов мониторинга (нарушенных полиграфом лесных экосистем), распределенных определенным образом на изучаемой территории.
Из-за мозаичности распределения пихтовых лесов на территории области и неравномерности распределения в них патологических процессов, обусловленных инвазией уссурийского полиграфа, предлагаемая организация пространственно распределенной сети пунктов мониторинга отличается от принятой в настоящее время в лесозащите схемы проектирования объектов мониторинга в виде постоянных площадок наблюдений (ППН), закладываемых в соответствии с лесными стратами, выделяемыми на основе анализа официальных материалов лесоустройства, и содержащих по 30 деревьев [10]. Причиной отказа от этой схемы является, в том числе, недостаточное качество этих материалов, устаревшие данные из-за давности лесоустройства.
При проектировании сети пунктов наземного мониторинга нами использовались актуальные данные государственной инвентаризации лесного фонда, материалы лесоустройства, оперативные материалы лесничеств, данные Центра защиты леса Томской области о состоянии древостоев и обнаружении в них уссурийского полиграфа и очагов его массового размножения, а также данные собственных исследований. В результате анализа этой информации на территории Томского, Асиновского, Первомайского и Тегульдетского районов сотрудниками ИМКЭС СО РАН в 2012-2016 гг. заложено в качестве пунктов экологического и лесопатологического мониторинга 27 геопозиционированных пробных площадей с достаточным количеством деревьев, подлежащих оценке (как правило, 100 и более экземпляров).
На всех организованных пунктах мониторинга оценено исходное на момент обследования жизненное состояние пихтовых древостоев и популяций уссурийского полиграфа, определены степень деградации насаждения и характеристики очагов вредителя с использованием специально разработанных методов [11, 12].
Наиболее детальные исследования с оценкой состояния и трансформации основных компонентов лесных экосистем проведены на пробных площадях, заложенных в лесах защитных категорий, для которых существует достаточная гарантия их сохранности в течение длительного времени из-за ограничения рубок, что позволяет организовать долгосрочный мониторинг.
Основой и особенностью разработанной технологии мониторинга является комплексная оценка насаждений с использованием методов биогеоценологиче-ских исследований, методов оценки состояния и устойчивости экосистем, до-
полненных современными методами экологической оценки свойств местообитаний, оценки жизненного состояния древесных растений, лесопатологических исследований и другими методами, оригинальными или адаптированными к конкретной инвазийной ситуации [13]. При этом регистрации и оценке подлежит широкий спектр признаков (параметров), в совокупности характеризующих состояние различных компонентов пихтовых экосистем: физические и химические свойства почв; параметры растительного покрова (видовой состав доминантов; проективное покрытие; сомкнутость крон эдификаторного яруса; экологические спектры сообществ; экологическая валентность и аспективность фитоценоза; возрастной состав ценопопуляции доминирующих видов растений; жизненное состояние (виталитет) древесных эдификаторов в разных онтогенетических фазах); показатели животного населения (трофическая структура, видовое разнообразие ключевых таксонов наземных и почвенных беспозвоночных, орнитофауны, мелких млекопитающих; плотность популяций видов-доминантов, в том числе уссурийского полиграфа как инициатора изменений, видов-индикаторов воздействий); показатели состояния биогеоценоза (изменения микроклимата; соотношение запасов живой биомассы древостоя и мертвого органического вещества; скорость деструктивных процессов). Такой комплексный подход в отношении инвазионных видов-дендрофагов предлагается для использования в России впервые. В связи с трудоемкостью и методической сложностью он может применяться лишь подготовленными сотрудниками научных организаций на ограниченных модельных территориях, прежде всего ООПТ.
В то же время работникам лесничеств и лесозащиты при проведении лесо-патологического мониторинга поврежденных уссурийским полиграфом насаждений вполне доступны разработанные, адаптированные к данному вредителю, методы их выявления и обследования [11, 12]. В практическом отношении правильная организация мониторинга, максимально раннее выявление очагов усы-хания и своевременное проведение в них выборочных рубок с соблюдением санитарных правил работы в лесу позволит снизить темпы деградации насаждений и поддержать на необходимом уровне их ресурсные и экологические функции. Сложившаяся в последнее время крайне неблагоприятная лесопатологиче-ская ситуация в темнохвойных лесах в связи с масштабной вспышкой сибирского шелкопряда неминуемо вызовет дальнейшее ослабление пихтовых древосто-ев в Томской области и появление новых очагов уссурийского полиграфа, как финального стрессового фактора, определяющего состояние насаждений.
Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 16-44-700782 р_а).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Биологические инвазии в водных и наземных экосистемах / Под ред. А.Ф. Алимова и Н.Г. Богуцкой. - М.- СПб. : Тов-во научных изданий КМК, 2004. - 436 с.
2. Дгебуадзе Ю.Ю. Чужеродные виды в Голарктике: некоторые результаты и перспективы исследований // Российский Журнал Биологических Инвазий. - 2014. - № 1. - С. 2-8.
3. Sutherland W.J., Freckleton R.P., Godfray H.C.J, Beissinger S.R., Benton T., Cameron D.D., Carmel Y., Coomes D.A., Coulson T., Emmerson M.C., Hails R.S, Hays G.C., Hodgson D.J., Hutchings M.J, Johnson D., Jones J.P.G., Keeling M.J., Kokko H., Kunin W.E., Lambin X., Lewis O.T., Malhi Y., Mieszkowska N., Milner-Gulland E. J., Norris K., Phillimore A.B., Purves D.W., Reid J.M., Reuman D.C., Thompson K., Travis J.M.J., Turnbull L.A., Wardle D.A., Wiegand T. Identification of 100 fundamental ecological questions // Journal of Ecology. - 2013. -Vol. 101. - Pp. 58-67.
4. Mасляков В.Ю., Ижевский С.С. Инвазии растительноядных насекомых в европейскую часть России. - M. : ИГРЛН, 2011. - 272 с.
5. Баранчиков Ю.Н., ^ивец СА. О профессионализме при определении насекомых: как просмотрели появление нового агрессивного вредителя пихты в Сибири // Экология Южной Сибири и сопредельных территорий. - Вып. 14. - Т. 1. - Aбакан : Изд-во ГОУ ВПО "Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Kатанова", 2010. - С. S0- 52.
6. ^рчев ИА., ^ивец СА. Очаги массового размножения уссурийского полиграфа в пихтовых лесах Томской области // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Mеждунар. науч. конгр. : Mеждунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск : СГГЛ, 2012. Т. 4. - С. 67-72.
7. ^ивец СА., Бисирова Э^., ^рчев ИА., Пац Е.Н., Чернова НА. Трансформация таёжных экосистем в очаге инвазии полиграфа уссурийского Polygraphus proximus Blandford (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae) в Западной Сибири // Российский Журнал Биологических Инвазий. - 2015. - № 1. - С. 41-63.
В. ^рчев ИА. Экология полиграфа уссурийского Polygraphus proximus Blandf. (Coleoptera: Curculionidae, Scolytinae) в Западно-Сибирском регионе инвазии // Российский Журнал Биологических Инвазий. - 2014. - № 2. - С. 80-94.
9. Mетодические рекомендации по надзору, учету и прогнозу массовых размножений стволовых вредителей и санитарного состояния лесов. - Пушкино : ВНИИЛM, 200б. - бВ с.
10. Mетоды мониторинга вредителей и болезней леса / Под ред. В.К Тузова. - M. : ВНИИЛM, 2004. - 200 с.
11. ^ивец СА., ^рчев ИА., Э^. Бисирова, Н.В. Пашенова, ДА. Демидко, В^. Петько, Ю.Н. Баранчиков. Уссурийский полиграф в лесах Сибири: распространение, биология, экология, выявление и обследование поврежденных насаждений: методическое пособие. - Томск : УMИУM, 201S. - 4В с.
12. Гниненко Ю.И., ^юкин M.Q, Чилахсаева E.A., ^ивец СА., ^рчев ИА., Бисирова Э^., Демидко ДА., Пашенова Н.В., Петько В^., Баранчиков Ю.Н. Рекомендации по выявлению, обследованию и локализации очагов массового размножения уссурийского полиграфа в районах инвазии на территории Российской Федерации. - Пушкино : ВНИИЛM, 2016. - 32 с.
13. ^ивец СА., Бисирова Э^., Дебков frM., ^рчев ИА., Чернова НА. Разработка технологии мониторинга состояния пихтовых лесов в зоне инвазии уссурийского полиграфа в Томской области: принципы и подходы // Интенсификация лесного хозяйства России: проблемы и инновационные пути решения: матер. Всеросс. науч.-практ. конф. с междунар. участием. ^асноярск, 19-23 сентября 201б г. - ^асноярск : ИЛ СО РЛН, 201б. - С. 120-121.
© С. А. Кривец, Э. М. Бисирова, 2017
