III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

НАСЕКОМЫЕ-ДЕНДРОФАГИ БЕРЁЗОВЫХ ЛЕСОВ ЮРГИНСКОГО РАЙОНА

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Моисеева Н.А. 1

---

1

Быков А.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

211.2 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Лес – это элемент географического ландшафта, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых растений, животных и микроорганизмов, в своём развитии биологически взаимосвязанных, влияющих друг на друга и на внешнюю среду (В.Г. Атрохин, 1982).

Проводимая нами работа направлена, главным образом, на определении видового состава и биологических особенностей вреднейших насекомых берёзового леса. Полученные результаты позволяют судить о состоянии лесов подтаёжной зоны Тюменской области. Меры борьбы с вредителями, рекомендованные в данном исследовании, позволят в какой-то степени оздоровить наши леса и повысить их продуктивность.

Актуальность данного исследования бесспорна. Оздоровление леса может привести к значительному росту производительности лесной и перерабатывающей промышленности (производство фанеры, получения химических веществ, изготовление деревянной посуды и т.д.).

Научная новизна состоит в том, что впервые в природных условиях подтаёжной зоны Тюменской области получены данные о видовом разнообразии и биологических особенностях вредителей – насекомых берёзового леса.

Приведённые исследования располагаемых нами литературных данных свидетельствуют о том, что имеется недостаточное количество источников, освещающих биологические особенности вреднейших насекомых и их видовой состав в Западной Сибири. Совсем мы не нашли научно-исследовательских работ по данной теме в условиях Юргинского района. В связи с этим мы нашли целесообразным изучить, в условиях подтаёжной зоны Тюменской области, биологические особенности стволовых, корневых и листогрызущих насекомых – вредителей, их видовой состав и количественное отношение видов в зависимости от природно-климатических условий.

В течение 2015-2016 годов мы проводили наблюдения за насекомыми – вредителями берёзовых лесов Юргинского района. Целью наших исследований является изучение эколого-биологических особенностей видов дендрофагов и методов борьбы с вреднейшими насекомыми в условиях Юргинского района. Исследования проводились в берёзовых лесах естественного возобновления. Мы – юные экологи Юргинского района решили вплотную заняться изучением вредителей леса и практически доказать лесным службам, что лесозащиту от дендрофагов в нашем районе необходимо проводить тщательным образом.

Перед нами были поставлены такие задачи: 1. Определить видовой состав вреднейших насекомых берёзовых лесов Юргинского района. 2. Изучить эколого-биологические особенности развития насекомых – вредителей в зависимости от эколого-трофической структуры. 3. Выявить связь вредителей с деревьями разных классов по Крафту. Исследовать особенность их развития в различных экологических условиях. 4. Провести определение плотности популяции дендрофагов. 5. Выбрать меры борьбы против вредителей – насекомых и установить их эффективность.

В процессе исследований проводили следующие учёты и наблюдения: Определяли видовой состав вреднейших насекомых (А.И. Ильинский, 1962; Н.Н. Падий, 1979; И.С. Аверкиев, 1984; Атлас определитель, 2002). Фенологические наблюдения (И.С. Аверкиев, 1984; А.И. Воронцов, 1982). Биометрические учёты (И.С. Аверкиев, 1984; А.И. Воронцов, 1982). Оценку влияния вредителей на экологическое равновесие проводили методом визуального наблюдения (А.И. Воронцов, Е.Г. Мозолевская, 1978). Выявляли причины количественных колебаний вредителей во времени. Определяли влияние экологических факторов на размножение и развитие насекомых – вредителей. Статистический анализ экспериментальных данных выполняли с использованием IBM программы Excel, пакета прикладных программ Statan С.Н. Гашева, 1998.

Основная часть

1. Биологические особенности насекомых – вредителей.

Фитофаги, живущие за счёт древесных растений, часто ещё называются дендрофильными насекомыми. С берёзовым лесом связано много видов дендрофильных насекомых, видовое разнообразие их определяется лесной средой и в первую очередь составом насаждения.

В результате проведенных исследований нами были выявлены потенциально опасные виды насекомых берёзовых лесов Юргинского района. Восточный майский хрущ и берёзовый заболонник являются опасными физиологическими вредителями, обладают широкой экологической пластичностью и встречаются в березняках различных типов. Численность этих видов особенно высока в северо-западной части района, где под воздействием сильных ветров обычен свежий берёзовый ветровал, являющийся кормовой базой для поддержания высокой плотности популяции вредителей.

Физиологический и технический вред мелколиственным деревьям приносят рогохвосты. По нашим наблюдениям особенно высока численность рогохвостов на вырубках, где они предпочитают заселять живые деревья в районах местного повреждения ствола. Впоследствии вокруг заселенного личинками участка ствола происходит местное отмирание дерева, древесина заражается грибами, развивается гниль, и такие деревья часто ломаются ветром.

Техническими вредителями, приносящими огромный вред при заготовке леса, являются златки, личинки которых повреждают древесину на глубину до 10-15 см, понижая ее качество, а часто делая ее абсолютно непригодной для производства фанеры. Численность златок в районе наших исследований повышена, что характерно для насаждений, подверженных повышенной антропогенной нагрузке.

2. Видовой состав дендрофагов в нашей местности.

В течение двух лет в берёзовых лесах юргинского района мы проводили рекогносцировочное обследование на наличие стволовых, корневых и листогрызущих вредителей. Все наблюдения проводились в берёзовых рощах, на делянах во время лесозаготовок, на живых и сухостойных деревьях. Подробно исследовались стволовые вредители, обитающие как на живой, так и на мёртвой древесине. При изучении биологических особенностей и видового разнообразия нами было описано и определено 23 вида насекомых из 5 отрядов (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.

Наиболее вредоносным и обильным в лесах Юргинского района является семейство Короеды (Ipidae). В лесах России обитает около трёхсот видов короедов, большинство из которых вредят хвойным лесам, для берёзовых лесов вредителями являются несколько видов, а мы смогли найти и определить только 1 вид. Берёзовый заболонник (ScolytusratzeburgiJans.). Вредитель широко распространён в берёзовых лесах Юргинского района. Молодые жуки появляются на коре через прогрызаемые круглые отверстия. Еще одно семейство, относящееся к отряду жесткокрылых - это Хрущи (Melolonthinae), которые относятся к группе корневых вредителей, они представлены 2 видами. Восточный майский хрущ (Melolonthahippocastani Fabr.), очень опасный и агрессивный вредитель, особенно его личиночная стадия. По подтверждению старожилов в начале 70-х годов 20 века, массовое появление данного вида привело к тому, что большое количество деревьев практически осталось без листьев. В результате провели авиационную химическую обработку наших лесов, благодаря которой майские жуки почти были уничтожены, но и сильно пострадали другие обитатели леса. Июньский хрущ (Amphimallonsolstitialis L.) по размеру несколько уступает выше описанному виду. Приносит значительный вред, но по причине малого количества особей не такой существенный, как майский жук. Следующее семейство Chrysomelidae – Листоеды представлено Скрытоглавом двухточечным (Cryptocephalusbipunctatus L.), который питается листьями. Личинки живут в подстилке лесного опада и вреда практически не приносят. Семейство Rhynchitidae – Букарки представлено тоже одним видом. Букарка берёзовая (Byctiscusbetulae L.) имеет средние размеры длиной до 8 мм. В наших условиях редок и заметного вреда берёзовым лесам не приносят. Златки (Buprestidae) пятое семейство, которое обитает в наших берёзовых лесах. Златки – жуки различной величины, по внешнему виду напоминающие щелкунов. Зелёная узкотелая златка (Agrilusviridis L.) единственный представитель данного семейства, который наносит вред берёзовым лесам в районе. Предпочитают молодые тонкомерные деревья. Основными вредителями молодых березняков в наших условиях являются представители семейства Долгоносики (Curculionidae). Долгоносик серебристый (Phyllobiusargentatus L.). Личинки находятся в почве, а жуки на листьях, которыми и питаются. Редок, значительного ущерба не наносит.

В отряде Полужесткокрылых или Клопов (Heteroptera) также встречаются виды, которые приносят вред березнякам. Одним из них является представитель семейства Килевики (Acanthosomatidae) Килевик кровоточивый (Acanthosomahaemorrhoidale L.) сравнительно крупный клоп длинной 12-17 мм. Встречается очень редко в единичных экземплярах. Следующий представитель данного отряда Щитник рыженогий (Pentatomarufipes L.). Питается соком, тем самым истощает растение, может переносить фитопатогенные микроорганизмы.

Рогохвосты (Siricidae) – это семейство, относящееся к отряду перепончатокрылых, представлено в наших берёзовых лесах всего одним видом. Берёзовый рогохвост (Tremexfuscicornis L.) заселяет деревья после нападения на них зелёной узкотелой златки или одновременно с ней. Ещё один представитель данного отряда из семейства Cimbicidae – Булавоусы Булавоус толстобедренный (Cimbexfemorata L.). Тело сравнительно крупное длиной 20-28 мм без металлического блеска. Личинки встречаются в основном на берёзах и питаются листьями.

Ещё один отряд чешуекрылых, или бабочек (Lepidoptera) в наших лесах представлен большинством видов, приносящих вред березнякам. Непарный шелкопряд (Ocneriadispar L.) из семейства Волнянки (Lymantriidae), личинки которого массово объедают листья берёзы и других лиственных пород, в том числе и плодовых. Ещё пять лет назад в нашем районе появление данного вредителя не наблюдалось. В 2014 году первое сравнительно массовое появление, в 2015 году шелкопряд почти отсутствовал, в прошлом году ещё более массовое появление данного вредителя. Боярышница (Aporiacrataegi L.) из семейства Белянки (Pieridae). В нашем районе вспышки массового размножения произошли за последнюю десятилетку в 2011 и 2014 годах. Древоточец обыкновенный (Cossuscossus L.) из семейства Cossidae – Древоточцы. Повреждённый данной гусеницей ствол берёзы не пригоден для изготовления фанеры, древесину можно использовать только на дрова. Из семейства Настоящих листовёрток (Torticidae) мы нашли Листовёртку избранную (Aclerislogiana Cl.) мелкая бабочка в размахе крыльев достигает всего 20 мм. Гусеницы развиваются в свёрнутых листьях, укреплённых паутинками, питаются листьями. Бабочки из семейства Nymphalidae - Нимфы, гусеницы которых приносят незначительный вред, объедая берёзовые листья, представлены 3 видами. Углокрыльница цэ-белое (Polygoniac-album L.). Обитает в лиственных лесах, на живых изгородях и в садах. Встречается часто, но в небольших количествах. Nymphalisantiopa L. - Нимфа Антиопа, траурница нам встречалась в единичных экземплярах, но практически еженедельно. Нимфа эль-белое (Nymphalisl-album Esp.). За время исследований нашли всего 2 особи. Данный вид занесён в Красную Книгу Тюменской области. Представители семейства Drepanidae – Серпокрылки в наших условиях на берёзе питаются гусеницы Серпокрылки ящеричной (Falcarialactrtinaria L.). Бабочки в размахе крыльев достигают 30-32 мм. Лёт начинается с конца апреля по 15 июня и июле - августе (образуется 2 поколения). Семейство Geometridae – Пяденицы представлены 2 видами, гусеницы которых питаются листьями берёзы. Пяденица копьеносная (Rheumapterahastata L.). Бабочки активны в сумерки и ночью, днём сидят на коре деревьев. Гусеницы питаются берёзовыми листьями, оплетая их паутинками. Пяденица перевязанная (Cleoracinctaria D.Sch.) образует на всех крыльях светлый так называемый «Глазок», с тёмным ободком. Семейство Sphingidae – Бражники красиво окрашенные бабочки с толстым брюшком и длинными, относительно узкими сильными крыльями. Мы нашли и определили только один вид Бражник липовый (Mimastiliae L.) в большей степени питается листьями липы в естественных липняках Ярковского и Вагайского районов, в нашем районе встречается только в северо-восточной части на границе с данными районами и питается листьями берёзы.

Отряд Homoptera – Равнокрылые представлен одним видом Щитовкой вязовой (Lepidosaphesulmi L.). Личинки всех возрастов и самки сосут растительные соки, самцы не питаются. В результате высасывания сока растения слабнут, листья и побеги засыхают.

3. Эколого-трофическая структура дендрофагов.

Состав энтомокомплекса в наших условиях включает в себя 4 эколого-трофических группы (см. рис. 1). Все определённые нами и описанные выше 23 вида насекомых мы распределили по трофическим группам. Некоторые вредители могут входить в несколько групп в зависимости от возраста.

Рис. 1. Соотношение эколого-трофических групп дендрофагов по видовому разнообразию отрядов насекомых.

Данные рисунка показали значительное превосходство группы филлофагов по видовому разнообразию (14 видов) из трёх отрядов насекомых. Ризофаги представлены всего 2 видами из отряда жесткокрылые, или жуки. По этим данным мы выяснили, что берёзовые леса Юргинского района в большей степени подвержены нападению листогрызущих насекомых.

Некоторые вредители 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 берёзовым лесам наносят в личиночной стадии, некоторые виды в определённой стадии развития могут и не являться вредителями, например все бабочки во взрослой стадии развития.

4. Экологическая и хозяйственная значимость дендрофагов.

Процесс распространения насекомых и заселения ими деревьев в значительной степени зависит от сезонного периода времени и заражённости грибами ксилотрофами, все данные мы получили на площадке с 50 модельных деревьев (таблица 2). Деревья были поражены Ложным трутовиком, Чагой, Окаймлённым трутовиком, Трутовиком берёзовым, Настоящим трутовиком и Опёнком настоящим и другими менее значимыми видами.

Таблица 2.

Сезонное заселение берёзы вредными насекомыми (исследование проведено в очагах поражения грибами ксилотрофами).

Как видно из таблицы, пик активности насекомых – вредителей приходится на летний период времени. Берёзовый заболонник и Зелёная узкотелая златка является ведущим видом при заселении деревьев летней группировки вредителей. При заселении их весенней группировкой вредителей ведущим является Древоточец обыкновенный и Листовёртка избранная.

В целях успешной борьбы со стволовыми вредителями в очагах паразитирования грибов ксилотрофов важно знать, деревья каких классов роста заселяются в первую очередь. При индивидуальном обследовании очагов заселения стволовыми вредителями были получены следующие данные, табл. 3.

Таблица 3.

Распределение заселённых столовыми вредителями деревьев по классам роста (по Крафту).

Примечание: числитель – число деревьев, знаменатель – процент деревьев конкретного класса.

Из таблицы видно, что при заселении по летнему типу чуть больше страдают деревья первых двух классов, а при заселении по весеннему типу в первую очередь поражаются деревья худшего роста. Это обстоятельство является косвенным доказательством тому, что Берёзовый заболонник и златка в условиях наших лесов активнее Древоточца обыкновенного.

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.

5. Динамика численности популяций.

В экологии насекомых центральное место занимает динамика численности популяций. Плотность определяется числом особей, приходящихся на единицу площади или объёма. Полученные данные мы занесли в сводную таблицу.

Таблица 4.

Межгодовые колебания численности насекомых-вредителей берёзового леса, их вредоносность и частота встречаемости.

Условные обозначения: * - По вредоносности виды стволовых вредителей делятся на: Ф — физиологически опасные. Т — технически опасные. 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 некоторые отклонения численности насекомых в зависимости от года исследований. Также в таблице приведена вредоносность каждого вида в отдельности и частота встречаемости в баллах.

Несмотря на большое разнообразие видов насекомых-дендрофагов, 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 (рис. 2), при составлении которой использовали материал табл. 4.

Рис. 2. Распределение насекомых-вредителей по степени вредности, %.

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 опасным видом берёзовых лесов в последние пять лет является Непарный шелкопряд, а очень опасными видами по нашим данным являются Восточный майский хрущ и Боярышница.

6. Меры борьбы с вредителями.

Борьба со стволовыми, корневыми и листогрызущими 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.

При проведении специального надзора мы его проводили в форме рекогносцировочного (в целях обнаружения массового размножения и площади очагов 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 этих вредителей, учесть показатели их динамики численности.

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

Данные приложения 1 показывают процентное соотношение насекомых дендрофагов условно на гектар полезной площади (лесного массива).

Данные мероприятия позволили оздоровить несколько гектаров ослабленных берёзовых рощ.

Заключение.

Результаты проведённых нами исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. За два года исследований в берёзовых лесах Юргинского района было обнаружено и определено 23 вида насекомых дендрофагов из 5 отрядов.

2. Структура дендрофагов березняков Юргинского района включает в себя 4 эколого-трофических группы. Наиболее представительной является группа филлофагов. Большинство видов вред наносят в личиночной стадии.

3. Процесс распространения насекомых и заселения ими деревьев в значительной степени зависит от сезонного периода времени и заражённости грибами ксилотрофами. При заселении по летнему типу больше страдают деревья первых двух классов по Крафту, а при заселении по весеннему типу в первую очередь поражаются деревья худшего роста.

4. Все определённые виды отличаются по значению и чистоте встречаемости, на основании этого систематизировали их на 3 группы (физиологически опасные; технически опасные; виды способные нападать на живые деревья и приносить технический вред). По чистоте встречаемости дендрофагов мы разделили их по четырёхбальной системе.

5. На основании проведённых методов защиты мы можем, уверенно заявить, что довольно таки действенным методом в борьбе со златкой и рогохвостом является окорка и уборка порубочных остатков, а для большинства жуков выборка свежезаселённых деревьев и применение ловчих поясов.

Обработка и анализ результатов исследований позволяют рекомендовать следующее:

Для борьбы с семействами златки и рогохвосты, необходимо применять метод окорки и уборки порубочных остатков, а для большинства жуков, выборка свежезаселённых деревьев и применение ловчих поясов.

Ужесточить меры по охране лесов. Лесозаготовку берёзовой 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 грибами паразитами и полупаразитами.

Список использованной литературы

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

2. Атрохин В.Г. Лесоводство и дендрология: Учебник для техникумов. – М.: Лесн. пром-сть, 1982. -368 стр.

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

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

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

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.

Приложение 1

Процентное соотношение насекомых дендрофагов паразитирующих на берёзе и эффективные меры борьбы с ними.