Способ оценки жизнеспособности сосновых древостоев

 

Изобретение относится к лесному хозяйству. Биоиндикаторный способ оценки жизнеспособности основных древостоев основан на использовании природных способностей ксилофильных насекомых чутко реагировать на малейшие изменения состояния деревьев, заселяя и успешно развиваясь на определенном этапе снижения их сопротивляемости. Для каждого вида насекомого этой группы присуще при этом свое оптимальное физиологическое состояние дерева как кормового объекта и среды обитания. Чем больше видов ксилофильных насекомых поселилось на дереве в процессе его отмирания, тем выше была его исходная резистентность (сопротивляемость). Для количественной оценки состояния жизнеспособности древостоев использован ряд параметров структурной организации ксилофильных энтомокомплексов, вошедших в эмпирическую формулу, отображающую интегральный показатель, изменяющийся от 0 до 100% и названный индексом резистентности. Способ позволяет объективно и количественно оценить роль ксилофильных насекомых в процессе отпада деревьев и состояние жизнеспособности древостоев. 1 табл.

Изобретение относится к лесному хозяйству, а именно к способам оценки жизнеспособности деревьев.

Комплекс ксилофильных насекомых, представляющий собой особую форму эфемероидных паразитоценозов, является неотъемлемой частью лесных экосистем, обеспечивая внутренний гомеостаз и нормальное их функционирование в постоянно изменяющихся условиях среды. Идея об использовании ксилофильных насекомых в качестве биоиндикаторов зародилась давно, однако, несмотря на большое число проведенных исследований [1-10], точных количественных способов до сих пор не найдено. В основе идеи лежит способность насекомых-ксилофагов чутко реагировать на малейшее изменение состояния деревьев, последовательно заселяя их на определенном этапе физиологического ослабления и образуя в итоге так называемые экологические группировки видов [1, 4, 5, 7, 9]. Первоначально на деревья нападают наиболее активные виды, способные подавлять их резистентность и более или менее успешно развиваться на вполне жизнеспособных кормовых объектах. По мере падения устойчивости деревьев получают возможность поселения и развития на них все более новые виды ксилофагов. Появление на кормовом объекте каждого нового вида насекомого свидетельствует о качественно новом этапе падения устойчивости дерева. К моменту завершения отмирания тканей в пределах всего ствола происходит окончательное формирование экологических группировок ксилофагов.

Отсюда вытекает вывод: чем больше видов ксилофагов нашло себе приют на дереве, тем выше была его исходная жизнеспособность. В наиболее близком к заявляемому способу оценки жизнеспособности деревьев утверждается обратное, а именно, что число видов насекомых, заселивших дерево, прямо пропорционально степени его ослабленности [3, 5].

Заявляется биоиндикаторный способ оценки жизнеспособности сосновых древостоев, основанный на использовании закономерностей структурной организации ксилофильных энтомокомплексов, выраженных количественно в виде индекса резистентности (ψ), вычисляемого по эмпирически найденной формуле ψ = 100·{4·BK²·E·V/[8,1·(1-exp(-0,185·D)]}², (1) где ВК - видовая концентрация энтомокомплекса (число видов насекомых, поселившихся в среднем на одном дереве); D - средний диаметр заселенных деревьев, см; E - индекс выравненности Пиелу, характеризующий степень однородности структуры комплекса ксилофильных насекомых, вычисляемый по формуле где k - общее число видов в энтомокомплексе; p_i - встречаемость i-го вида на заселенных деревьях, доля единицы; V - относительная скорость заселения деревьев комплексом ксилофильных насекомых, показывающая эффективность "работы" по преодолению резистентности дерева, проделанной одним абстрактным видом, рассчитываемая по формуле V = 0,5·b/(c+1), (3) где b, c - параметры функции рангового распределения встречаемости ксилофагов в энтомокомплексе, имеющей следующий вид: p_i = ВК·[1-exp(-b·R_i)]^c, R_i = 1, 2 ... k, (4) где R_i - ранг вида в порядке снижения его встречаемости.

Одним из факторов, определяющих величину индекса ВК и резистентности деревьев, является их размер - чем крупнее деревья, тем медленнее, как правило, идет процесс их отмирания и тем большее число видов ксилофагов находит себе на них приют. Однако, как показали исследования, на одном стволе дерева сосны обыкновенной поселяется в общей сложности не более восьми видов ксилофильных насекомых, участвующих в первичном разрушении отмирающих тканей флоэмы и ксилемы. Причем этот предел достигается довольно быстро, что аппроксимируется асимтотической функцией следующего вида: limВК = int[8,1·(1-exp(-0.185·D)], (5)
где limBK - предельное число видов ксилофагов, которое может быть встречено на стволе одного дерева; int - целая часть числа; D - диаметр дерева, см. математический конструкт (5) введен в формулу (1).

Значение индекса ψ изменяется от 0 до 100%, показывая величину исходной резистентности деревьев, отработанных насекомыми, и степень жизнеспособности древостоя. Это положение обосновано тем, что ксилофильные насекомые, как и все хищники, при выборе кормового объекта идут по пути наименьшего сопротивления, и их жертвами становятся, как правило, наиболее ослабленные особи. Следовательно, чем выше резистентность (сопротивляемость) жертв, тем выше жизнестойкость данной популяции. Изменение значений индекса резистентности и параметров математической модели рангового распределения ксилофильных насекомых в энтомокомплексах иллюстрирует ряд конкретных примеров, приведенных в таблице.

Установлено, что оптимум развития комплексов ксилофильных насекомых в различных очагах их размножения заключен в очень узких границах резистентности деревьев, составляющей 20-40% их физиологического предела. При величине резистентности деревьев, меньшей 20%, их ткани быстро отмирают и утрачивают пищевую ценность для личинок этих насекомых. При уровне резистентности более 40% значительная часть жизненной энергии популяций ксилофагов расходуется на преодоление защитного барьера, и смертность их потомства резко возрастает. При остром дефиците кормовых ресурсов в лесу некоторые виды ксилофагов могут успешно заселять вполне здоровые деревья, подавляя их резистентность, уровень которой приближается к 100%, массовостью своих "атак", однако большая часть их потомства в этом случае погибает от недостатка пищи. Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что очаги массового размножения ксилофильных насекомых возникают и затухают только в результате изменения жизнеспособности древостоев.

Заявляемый способ биоиндикации позволяет объективно и количественно оценить роль ксилофильных насекомых в процессе отпада деревьев и состояние жизнеспособности древостоев.

Список литературы
1. Валента В.Т. Формирование экологических группировок стволовых вредителей сосен, зависимо от типа отмирания дерева/ Науч. тр. ЛитНИИЛХ. Каунас, 1960.- Т. 5.- С. 183-226.

2. Васечко Г. И. Взаимодействие короедов с кормовыми деревьями//Итоги науки и техники. Сер. "Энтомология". М.: ВИНИТИ АН СССР, 1981.- Т. 5.- С. 3-139.

3. Динамика численности лесных насекомых/Исаев А.С., Хлебопрос Р.Г., Недорезов Л.В. и др.- Новосибирск: Наука, 1984.- 224 с.

4. Ильинский А.И. Вторичные вредители сосны и ели и меры борьбы с ними //Сб. работ по лесному хозяйству.- М.: ВНИИЛМ.- Вып. 36.- С. 178-228.

5. Исаев А.С., Гирс Г.И. Взаимодействие дерева и насекомых-ксилофагов.- Новосибирск: Наука, 1975.- 347 с.

6. Исаев А. С. , Петренко Е.С. Биогеоценотические особенности динамики численности стволовых вредителей // Лесоведение.- 1968.- N 3.- С. 56-65.

7. Катаев О.А., Мозолевская Е.Г. Экология стволовых вредителей (очаги, их развитие, обоснование мер борьбы): Учебное пособие.- Л.: ЛТА, 1981.- 87 с.

8. Линдеман Г.В. Взаимоотношение насекомых-ксилофагов и лиственных деревьев в засушливых условиях.- М.: Наука, 1993.- 207 с.

9. Маслов А.Д., Кутеев Ф.С., Прибылова М.В. Стволовые вредители леса.- М.: Лесная пром-сть, 1973.- 144 с.

10. Мозолевская Е. Г., Катаев О.А., Соколова Э.С. Методы лесопатологического обследования очагов стволовых вредителей и болезней леса.- М.: Лесная пром-сть, 1984.- 152 с.

Формула изобретения

Способ оценки жизнеспособности сосновых древостоев, основанный на использовании природных способностей насекомых-ксилофагов чутко реагировать на малейшие изменения состояния деревьев, заселяя и успешно развиваясь на определенном этапе снижения их сопротивляемости, отличающийся тем, что вводят количественный показатель - индекс резистентности, вычисляемый по эмпирически найденной формуле, в состав которой входят параметры видовой структуры ксилофильных энтомокомплексов и размер заселяемых деревьев
ψ = 100{4BK²EV/[8,1(1-exp(-0,185D)]}²,
где ВК - видовая концентрация энтомокомплекса (число видов насекомых, поселившихся в среднем на одном дереве);
E - индекс выравненности Пиелу;
V - относительная скорость заселения деревьев комплексом ксилофильных насекомых;
D - средний диаметр заселенных деревьев, см,
а жизнеспособность древостоев определяют в соответствии со значением индекса резистентности - от 0 до 100%, при этом при максимальном значении индекса оценивают жизнеспособность сосновых древостоев как высокую, а при минимальном - как низкую.

РИСУНКИ

Рисунок 1