X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Фауна и эколого-трофические связи жуков-усачей в условиях подтаёжной зоны Тюменской области

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Быкова И.О. 1

---

1 МАУ ДО «Юргинский центр развития детей и молодёжи «Лидер»

Быков А.В. 1

---

1МАУ ДО «Юргинский центр развития детей и молодёжи «Лидер»

Работа в формате PDF

254.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Лесные массивы подтаёжной зоны Тюменской области находятся в плачевном состоянии, особенно сосновые леса. Они часто подвергаются нашествию арендаторов, пожаров и насекомых. Арендаторы находятся под охраной государства, и с ними нет возможности бороться. Пожаротушением в районах области занимаются довольно-таки успешно, а на вредителей леса в последние годы совершенно не уделяют внимание. Значительный вред древесным породам наносят усачи, или дровосеки (Cerambycidae), — одно из самых заметных семейств в отряде жесткокрылых (Coleoptera). Представители указанного семейства — облигатные фитофаги, встречающиеся в самых различных стациях.

На территории подтаёжной зоны, с разнообразными природными условиями, жуки-усачи представлены достаточно богато. Несмотря на это, до настоящего момента не было проведено комплексного анализа фауны усачей. В связи с этим мы впервые для территории подтаёжной зоны решили провести комплексный анализ представителей фауны дровосеков. Нами установлено обитание 15 видов жуков-усачей, которые присутствуют в различных фитоценозах как естественного, так и искусственного происхождения.

Вероятно, фауна усачей данной природной зоны отнюдь не исчерпывается нижеприведенными видами. Анализируя литературные источники, с точки зрения тенденций общего распространения усачей, можно ожидать обнаружение в подтаёжной зоне еще нескольких десятков локально распространенных и редких видов этого семейства.

В течение 2016-2019 годов мы проводили наблюдения за насекомыми – жуками усачами на территории Тюменской области. Целью наших исследований является изучение эколого-биологических особенностей видов жуков-усачей и их эколого-трофические связи с растениями в условиях подтаёжной зоны Тюменской области. Исследования проводились во всех фитоценозах и на территории населённых пунктов. Мы – юные экологи Тюменской области решили вплотную заняться изучением жуков-усачей и практически доказать лесным службам, что лесозащиту от дендрофагов в подтаёжной зоне необходимо проводить тщательным образом.

Перед нами были поставлены такие задачи: 1) Определить видовой состав жуков-усачей, обитающих на территории подтаёжной зоны. 2) Изучить эколого-биологические особенности развития насекомых в зависимости от эколого-трофической структуры. Исследовать особенность их развития в различных экологических условиях. 3) Провести определение плотности популяции дендрофагов из семейства Усачи. 4) Установить категории обилия для всех видов фауны усачей. 5) Выбрать меры борьбы против вредителей – насекомых и установить их эффективность.

В процессе исследований проводили следующие учёты и наблюдения: Определяли видовой состав жуков-усачей (М.Л.Данилевский, 2014; А.И. Ильинский, 1962; Н.Н. Падий, 1979; И.С. Аверкиев, 1984; Атлас определитель насекомых – вредителей лесных древесных пород средней полосы России, 2002). Фенологические наблюдения: откладывание яиц, появление личинок, период окукливания, выход имаго, наступление половой зрелости (И.С. Аверкиев, 1984; А.И. Воронцов, 1982). Биометрические учёты: размер насекомых, куколок, личинок и яиц; подсчёт количества насекомых (И.С. Аверкиев, 1984; А.И. Воронцов, 1982). Оценку влияния усачей на экологическое равновесие проводили методом визуального наблюдения (А.И. Воронцов, Е.Г. Мозолевская, 1978). Выявляли причины количественных колебаний дровосеков во времени. Оценку численного обилия и определение степени доминирования видов в составе всей фауны усачей проводили с использованием шкалы обилия О. Ренконена (Renkonen,1938). Определяли влияние экологических факторов на размножение и развитие жуков-усачей. Статистический анализ экспериментальных данных выполняли с использованием IBM программы Excel, пакета прикладных программ Statan С.Н. Гашева, 1998.

Основная часть

1. Видовой состав жуков-усачей в нашей местности.

В течение четырёх лет на территории подтаёжной зоны мы проводили рекогносцировочное обследование на наличие жуков-усачей. При изучении биологических особенностей и видового разнообразия нами было описано и определено 15 видов насекомых из 5 подсемейств (Рис.1.). Для того чтобы описать и определить данные виды, мы использовали различные методы ловли насекомых (М. Козлов, Е. Нинбург, 1971; М.Н. Цуриков, 1997). Описание, определённых нами насекомых приводится ниже.

Рис.1. Количественное соотношение видов ксилофагов по отрядам.

Семействоусачи, или дровосеки (Cerambycidae) характеризуются длинными усиками, обычно превышающими половину тела, в покое закидывающимися назад, на спину. В данное семейство входит 8 подсемейств, мы определили виды, представляющие 5 подсемейств.

Подсемейство дровосеки: Дровосек-дубильщик (Tragosomadepsarium L.) и Дровосек-кожевник (Prionuscoriarius L.).

Подсемейство Усачики (Lepturinae): Усачик ошейниковый (DinopteracollarisL.), Усачик черногузый (StenurellamelanuraL.).

Подсемейство Aseminae– Короткоусы: Короткоус полосатый (Asemumstriatum L.), Короткоус сельский (Arhopalusrusticus L.), Короткоус златковидный (SpondylisbuprestoidesL.).

Подсемейство Cerambycinae – Настоящие усачи: Усач мускусный (Aromiamoschata L.), Усач сельский (Xylotrechusrusticus L.), Усач-коза (CyrtoclytuscapraGermar), Чёрный сосновый усач (MonochamusgalloprovincialisOl.), Серый длинноусый усач (AcanthocinusaedilisL.).

Подсемейство Скрипуны (Lamiinae): Скрипун-ткач (Lamiatextor L.), Скрипун тополёвый, или малый осиновый скрипун (Saperdapopulnea L.), Большой осиновый скрипун (Saperdacarcharias L.).

В дальнейшем свои исследования продолжим и предполагаем, найти и определить ещё несколько видов представителей семейства усачи, или дровосеки.

2. Эколого-трофическая структура жуков-усачей.

Состав энтомокомплекса в наших условиях включает в себя 4 эколого-трофических группы (см. рис. 2). Все определённые нами и описанные выше 15 видов насекомых мы распределили по трофическим группам. Некоторые усачи могут входить в несколько групп в зависимости от возраста.

Рис. 2. Соотношение эколого-трофических групп насекомых по видовому разнообразию подсемейств жуков-усачей.

Данные рисунка показали значительное превосходство группы ксилофагов по видовому разнообразию (11 видов) из трёх подсемейств усачей. Ниже мы приводим расшифровку названия эколого-трофических групп жуков-усачей: 1) Сапроксилофаги – потребители древесины на заключительных этапах её разложения. 2) Антофаги – потребители цветов. 3) Ксилофаги – потребители древесины. 4) Филлофаги – потребители листьев.

Некоторые насекомые могут входить в несколько групп в зависимости от возраста. Для уточнения мы внесли все определённые нами виды в специальную таблицу, табл. 1.

Таблица 1.

Видовое разнообразие эколого-трофических групп дендрофагов.

Из данных таблицы следует, что некоторые виды входят в различные эколого-трофические группы в зависимости от стадий развития. Большинство видов вред растительным организмам наносят в личиночной стадии, некоторые виды в определённой стадии развития могут и не являться вредителями, например Усачик ошейниковый, Усачик черногузый и Усач-коза в личиночной стадии развития. Виды дровосеков во всех стадиях развития являются полезными.

3. Экологическая и хозяйственная значимость жуков-усачей.

Жизнь популяции любого вида насекомого проходит под контролем экосистемы, в которой она существует и с которой соединена множеством связей. Каждый вид в экосистеме занимает определённое местообитание и выполняет определённую работу.

Стации видов ксилофагов всегда характеризуются определённым режимом подпологовой среды, которая отвечает всей сумме факторов, необходимых для жизни популяции конкретного вида. При этом на разных фазах развития насекомого требования к условиям подпологовой среды могут меняться, что обусловливает динамичность насекомых в лесу, их постоянные перемещения и мозаичность распределения в насаждениях. Знания стациального распределения отдельных видов лесных насекомых даёт возможность их быстро обнаружить, вести постоянные наблюдения за их численностью и управлять ею путём лесохозяйственных мероприятий, изменяющих среду обитания.

Роль усачей в естественных экосистемах заключается в том, что, будучи, консументами первого порядка, они являются неотъемлемыми компонентами цепей питания. Усачи вместе с древесными растениями, в древесине которых они развиваются, образуют популяционные консорции. В процессе выделения из мёртвой органики, элементов, которые будут использованы для формирования живой органической массы организмами-продуцентами. Они выполняют санитарную роль, разрушая мёртвую древесину и утилизируя ослабленные конкурентной борьбой деревья. Усачи также выступают опылителями многих видов цветковых растений, ведь значительная часть этих насекомых характеризуется развитием антофилии.

4. Динамика численности популяций.

В экологии насекомых центральное место занимает динамика численности популяций. В зависимости от года исследований наблюдалась некоторая вариация. Полученные данные мы занесли в сводную таблицу.

Таблица 2.

Колебания численности стволовых насекомых, их вредоносность и частота встречаемости.

Условные обозначения: * - По вредоносности виды усачей делятся на: П – полезные; Ф — физиологически опасные; Т — технически опасные; Ф/Н – физиологически нейтральные; Ф/П – физиологически полезные, участвуют в опылении цветов и разложении отмершей древесины; Ф/Т — виды способные нападать на живые деревья и приносить технический вред; ** - Частота встречаемости каждого вида указана в баллах: 1 балл — вид массовый, очень часто встречающийся; 2 балла — вид обычный, часто встречающийся; 3 балла — вид встречается довольно редко; 4 балла — вид встречается очень редко (единичные находки).

Данные таблицы показывают незначительные отклонения численности насекомых в зависимости от года исследований. Также в таблице приведена вредоносность каждого вида в отдельности и частота встречаемости в баллах. Наиболее вредоносными видами являются большой осиновый скрипун, чёрный сосновый усач, скрипун тополёвый и короткоус златковидный. Наибольшую плотность поселения стволовых вредителей на стволах деревьев и кустарников составляет подсемейство скрипуны. Доля данного подсемейства в среднем за четыре года составила 43%.

Оценку численного обилия и определение степени доминирования видов в составе всей фауны усачей проводили с использованием шкалы обилия О. Ренконена (Renkonen,1938). Категории обилия по этой шкале оценивают следующим образом: супердоминанты – составляют более 10 % от общей численности собранного материала, доминанты – 5–10 %, субдоминанты – 2–5 %, рецедентные (редкие) –1–2 %, субрецедентные (очень редкие) – менее 1 % . На основании данных таблицы 2 все определённые нами виды распределили по степени доминирования, рис. 3.

Рис. 3. Видовое разнообразие жуков в зависимости от категории обилия

Данные рисунка показали превосходство категорий доминанты и субдоминанты по видовому разнообразию, представленных 4 видами соответственно. Супердоминантными видами являются: чёрный сосновый усач, скрипун тополёвый и большой осиновый скрипун. Дровосек-дубильщик и усачик черногузый являются субрецедентными видами.

Несмотря на большое разнообразие видов жуков-усачей, встречающихся на территории подтаёжной зоны, лишь некоторые из них представляют реальную угрозу. Для распределения видов по степени их опасности мы использовали методику из научной статьи (Л.Н. Щербакова, Н.В. Денисова, 2009). Полученные нами данные мы занесли в диаграмму (см. рис. 4), при составлении которой использовали материал таблицы 2.

Рис. 4. Распределение насекомых-вредителей по степени вредности, %.

Для пояснения характеристики степеней вредности, ниже приводится их подробное описание.

Единично – виды, присутствующие в насаждениях, но всегда в единичных экземплярах и поэтому не имеющие значения в ослаблении деревьев. Вредоносны – виды вредоносные, но в силу того, что не дают вспышек массового размножения, в настоящее время также не представляют опасности. Потенциально опасны – виды дендрофагов, которые в прошлом могли давать вспышки массового размножения и при определённых благоприятных условиях могут реализовать свою численность. Опасны – виды, опасные для сосновых и мелколиственных лесов, нуждающиеся в постоянном мониторинге. Очень опасны – особо опасные виды, дающие периодические подъёмы численности, значительно снижающие эстетический вид древостоя и могут привести к усыханию.

В диаграмме приведены процентные показатели видового представительства каждой степени вредности. За потенциально опасными и очень опасными видами необходимо проводить постоянный мониторинг и активную борьбу с ними. Особо опасными видами подтаёжных лесов в последние годы являются Короткоус златковидный и Скрипун тополёвый, а очень опасным видом по нашим данным является Большой осиновый скрипун.

5. Меры борьбы с вредителями.

Борьба со стволовыми вредителями состоит из надзора за их массовым появлением и распространением, выполнением санитарных правил и применением химических мер борьбы. Химические меры борьбы в своих исследованиях мы не использовали по причине несовершеннолетия автора работы. Наблюдения вели на уже обработанных участках специальными службами.

При проведении специального надзора мы его проводили в форме рекогносцировочного (в целях обнаружения массового размножения и площади очагов стволовых вредителей) и детального (оценка динамики численности насекомых и их угрозы насаждения) обследования.

Для проведения детального надзора были заложены стационарные пробные площадки на 10 лет исследований. На этих площадках мы будем проводить ежегодные наблюдения, которые помогут нам уточнить первопричину ослабления насаждений, определить их состояние, видовой состав и основные группировки стволовых вредителей, учесть показатели их динамики численности. По результатам данного прогноза можно назначать меры борьбы с вредителями.

Также мы проводили наблюдения за эффективностью проводимых мероприятий местного лесничества в плане борьбы с вредителями, проводимыми ими в сосновых лесах Юргинского района.

На основании проведённых исследований при обработке полученных материалов все результаты были сведены в таблицу, которая приведена в приложение 1.

Данные приложения показывают процентное соотношение жуков-усачей условно на гектар полезной площади (лесного массива). По табличным данным мы можем определить, с какими видами вредителей необходимо бороться в первую очередь, а на какие совсем не обращать внимание.

Для поражённых деревьев насекомыми-паразитами мы решили применить некоторые меры защиты, из которых в дальнейшем установим наиболее эффективные для каждого вида в отдельности. Санитарные правила направлены главным образом на предупреждение вредителей в лесах путём систематически осуществляемых санитарных рубок и поддержания установленного режима – уборки порубочных остатков и использование ловчих деревьев. Применяя ловчие пояса и уборку порубочных остатков, мы убедились в эффективности данных мероприятий против скрипунов и настоящих усачей.

При проведении борьбы с вредителями большее время мы уделяли применению ловчих деревьев и сбору яиц, личинок, куколок, имаго и взрослых насекомых на ослабленных, но ещё живых деревьях. Сбор насекомых во всех стадиях развития производили периодически в течение всего вегетационного периода. Данные мероприятия позволили оздоровить несколько гектаров ослабленных сосновых и мелколиственных лесов.

Полученные нами данные помогут специалистам лесного хозяйства разумно подойти к выполнению плана лесодобычи и проведения лесозащиты в подтаёжных лесах Тюменской области.

Выводы

Результаты проведённых нами исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. За четыре года исследований на территории подтаёжной зоны было обнаружено и определено 15 видов жуков-усачей из 5 подсемейств.

2. Структура дендрофагов и фитофагов подтайги включает в себя 4 эколого-трофических группы. Наиболее представительной является группа ксилофагов. Большинство видов вред наносят в личиночной стадии.

3. Все определённые виды отличаются по значению и чистоте встречаемости, на основании этого систематизировали их на 6 групп. По чистоте встречаемости изучаемых насекомых мы распределили их в четырёхбальной системе.

4. При проведении оценки численного обилия и определения степени доминирования видов в составе всей фауны усачей нами установлен количественный состав пяти категорий обилия. Наиболее представительны по видовому разнообразию доминанты и субдоминанты.

5. На основании проведённых методов защиты мы можем, уверенно заявить, что довольно таки действенным методом в борьбе со скрипунами и настоящими усачами является уборка порубочных остатков и применение ловчих поясов, а для большинства усачей выборка свежезаселённых деревьев и сбор насекомых во всех стадиях развития.

Рекомендации

Обработка и анализ результатов исследований позволяют рекомендовать следующее:

Для борьбы с представителями подсемейств скрипуны и настоящие усачи, необходимо применять уборку порубочных остатков и применение ловчих поясов, а для большинства усачей выборка свежезаселённых деревьев и сбор насекомых во всех стадиях развития.

Ужесточить меры по охране лесов. Лесозаготовку древесины проводить только научно-обоснованным методом с соблюдением всех правил процесса заготовки.

Пересмотреть Лесной кодекс и отменить статью о передаче лесов в аренду.

В целях сохранения и продления жизни больных деревьев необходимо провести мероприятия по их защите от насекомых-вредителей, особенно в летний период, являющийся временем их активности. В частности, мы предлагаем размещать искусственные домики для птиц в местах наиболее поражённых насекомыми из подсемейства скрипуны.

Список использованной литературы

1. Аверкиев И.С. Атлас вреднейших насекомых леса. – 2-е изд., перераб. – М.: «Лесн. пром-сть», 1984. -72 стр.

2. Воронцов А.И. Лесная энтомология: Учебник для студентов лесохозяйств. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1982. -384 стр.

3. Воронцов А.И., Мозолевская Е.Г. Практикум по лесной энтомологии. 2-е изд. – М, 1978.

4. Гашев, С.Н. Статистический анализ для биологов (Пакет программ «STATAN – 1996») / С.Н. Гашев. – Тюмень: Биологический факультет, 1998.

5. Данилевский М.Л. Жуки-усачи (Coleoptera, Cerambycoidea) России и соседних стран. Часть 1. – М.: ВШК, 2014. 522 с.

6. Ильинский А.И. Определитель вредителей леса. – М.: Сельхозиздат, 1962. -525 стр.

7. Козлов М., Нинбург Е. Ваша коллекция. Сбор и изготовление зоологических коллекций. Пособие для учащихся. – М.: «Просвещение», 1971, -160 стр.

8. Падий Н.Н. Краткий определитель вредителей леса. -3-е изд., испр. и доп. – М.: Лесная пром-сть, 1979. -240 стр.

9. Цуриков М.Н. Программа комплексных круглогодичных исследований беспозвоночных: Методическое пособие / М.Н. Цуриков. – М.: Экосистема, 1997. -21 стр.

10. Щербакова Л.Н., Денисова Н.В. Видовое разнообразие дендрофагов основных древесных пород в насаждениях Санкт-Петербурга. // Лесной вестник, № 5, 2009. –с.85-90.

11. Renkonen O. Statistisch-ölogische Untersuchungen über die terestrische Käfer-welt der finnischen Bruchmoore // Annales Zoologici Societatis Zoologicae-Botanicae Fennicae Vanamo, 1938, fasc. 6. 231 p.

Приложение 1.

Процентное соотношение насекомых ксилофагов паразитирующих на древесных породах и эффективные меры борьбы с ними.