Влияние климатических изменений на стратегии защиты лесов от вредителей и патогенов: аспекты принятия управленческих решений

Original аrticle

EDN

The Impact of Climate Change on Forest Pest and Pathogen Management Strategies: Decision-Making Aspects

Lev E. Kuznetsov1

Yuri I. Gninenko2

Candidate of Biological Sciences

SPIN-code: 2542-8212, Author ID: 495783

Sergey V. Zalesov3

Введение

Последствия климатических изменений, которые усиливаются в настоящее время, оказывают всё большее влияние на состояние лесных сообществ. Значительная часть последствий этих климатических сдвигов для лесных экосистем неочевидна и довольно труднопрогнозируема [1, 2]. Среди наиболее значимых эффектов выделяют риск заболачивания территорий, активизацию патогенов и вредителей, а также рост частоты аномальных природных явлений [3]. Ключевой фактор негативного влияния заключается не столько в прямом повышении температуры, сколько в нарушении связей внутри лесных биогеоценозов [4]. Так, например, дефицит осадков в летний период благоприятен для развития гусениц шелкопряда и приводит к увеличению плотности заселения лесов вредителем [5].

Трансформации в экологических взаимодействиях происходят постепенно. В то время как динамику температурно-влажностных показателей зафиксировать относительно просто, мониторинг изменений в системе «древесная порода – консументы» сопряжён с рядом трудностей [6, 7].

Данное исследование направлено на выявление ключевых векторов трансформации взаимодействий в триаде «среда обитания – растение – его консументы», что необходимо для формирования стратегии лесопользования в условиях перманентных климатических сдвигов.

Объект и методика исследований

Исследование выбранного нами триотрофа «среда обитания – растение – его консументы» затруднено даже в стабильных условиях, а в контексте непредсказуемых климатических изменений задача усложняется многократно. Тем не менее отказ от анализа долгосрочной динамики лесных экосистем недопустим, так как это затрудняет принятие обоснованных решений в области лесного хозяйства.

Для предварительной оценки трансформаций в структуре данного триотрофа необходимо определить ключевой необратимый фактор. Таким фактором, по-видимому, следует считать устойчивый тренд на повышение температуры на территории России [8]. Пока не будем задаваться ни скоростью, ни масштабами климатических перемен, но принимаем, что потепление будет продолжаться в обозримом будущем [9].

Исходя из этого следует признать, что вслед за возрастанием температур будут изменяться и условия существования лесов. В рамках одной статьи невозможно проанализировать последствия этого для разнообразия лесов. Поэтому ограничимся только оценкой вероятных изменений в системе «хвойные леса – сибирский коконопряд».

Сибирский коконопряд ( Dendrolimus sibiricus Tschetverikov, 1908) признан наиболее опасным и широко распространённым фитофагом в таёжной зоне России [10–13]. Массовые вспышки численности этого вредителя охватывают значительные площади, при этом дефолиация хвойных насаждений гусеницами приводит к серьёзным повреждениям древостоев [14]. В современной лесохозяйственной практике выбор стратегии защиты лесов осложнён необходимостью комплексной оценки последствий повреждений, что становится еще более проблематичным в условиях быстро меняющейся экологической обстановки.

Сегодня ключевой задачей лесозащитных мероприятий остается купирование очагов массового размножения вредителя для предотвращения деградации и гибели лесных массивов [15].

Для построения прогностических моделей динамики системы «среда – хвойные насаждения – сибирский коконопряд» критически важно оценить исторический опыт воздействия насекомого на экосистемы. Вопросы последствий такой дефолиации достаточно подробно освещены в профильных научных источниках [16, 17].

Чаще всего о вреде того или иного фитофага судят по степени повреждения им крон деревьев [18]. Однако гораздо больший интерес представляют долгосрочные экологические эффекты данных процессов.

Результаты и обсуждения

Глобальное потепление приводит к смещению границ зон произрастания лесов в северном направлении. Климатические показатели в Московской обл. уже сегодня трансформировались. Регион фактически перешёл из зоны хвойно-широколиственных лесов в зону широколиственных. Схожие климатические сдвиги фиксируются на Урале и в Сибири.

Подобные изменения среды обитания критически влияют на популяцию сибирского коконопряда. В южных границах своего ареала насекомое сталкивается с деградацией условий существования, что ослабляет деревья и делает их уязвимыми к корневым гнилям и грибковым поражениям хвои. Более того, температурный фактор ускоряет метаболизм вредителя: цикл развития сокращается с двух лет до одного. В результате в кедровых, пихтовых и лиственничных лесах юга Сибири прогнозируется вспышка численности коконопряда. Отсутствие своевременных лесозащитных мероприятий приведёт к массовой гибели хвойных насаждений и их необратимому замещению лиственными породами.

На северной границе ареала лесов повышение температуры создаст условия, позволяющие успешно развиваться сибирскому коконопряду. Вызванное повышением температуры таяние вечной мерзлоты ослабит древостой, что будет способствовать увеличению поражения лесов комплексом болезней, среди которых будут особенно разрушительны корневые гнили. В таких лесах высока вероятность формирования очагов массового размножения сибирского коконопряда. Наносимые его гусеницами повреждения крон приведут к усилению прогреваемости поверхности почвы, ускоряя таяние вечной мерзлоты. В свою очередь, это будет способствовать заболачиванию территорий и гибели древесных пород, как это в настоящее время можно наблюдать в некоторых регионах Якутии.

Подобный сценарий представляется весьма вероятным, учитывая отсутствие в текущий момент систематического мониторинга фитоса-нитарного состояния лесных массивов севера.

Основными препятствиями для контроля являются логистические сложности и удалённость регионов. Отсутствие превентивных защитных мероприятий неизбежно приведёт к тому, что о вспышках вредителей станет известно лишь постфактум — после уже нанесённого ущерба. Подобная пассивность чревата масштабной деградацией и массовой гибелью северных древостоев в ближайшей перспективе.

Климатическая нестабильность наиболее остро сказывается на экосистемах, находящихся на пределе своих ареалов. В частности, на южной периферии таёжной зоны, совпадающей с ареалом сибирского коконопряда, прогнозируется резкий рост активности этого вредителя. Это создаёт риск необратимой сукцессии: замещения хвойных пород (кедра, пихты, лиственницы) лиственными насаждениями. В целях снижения указанных рисков необходимо обеспечить выполнение комплекса следующих мероприятий:

/ Мониторинг популяций сибирского коконопряда: необходимо интенсифицировать контроль за динамикой численности данного вредителя, чтобы исключить риск внезапного возникновения вспышек массового размножения.

^ Оптимизация состава лесных насаждений: следует отказаться от практики формирования чистых (монокультурных) древостоев, отдавая предпочтение смешанным посадкам.

^ Фитопатологический контроль: требуется углубленное исследование влияния корневых гнилей и сопутствующих патогенов на состояние лесов для разработки эффективных стратегий защиты.

^ Превентивные меры против энто-мовредителей: необходимо обеспечить комплексную защиту лесных массивов от инвазий и распространения таких опасных видов, как уссурийский полиграф, рыжий сосновый пилильщик, союзный короед и прочие ксилофаги.

Наибольшую уязвимость перед глобальным потеплением демонстрируют леса, находящиеся на северной границе своего ареала. Изменение климата создаёт благоприятную среду для активизации сибирского коконопряда и иных видов насекомых-вредителей. Кроме того, динамика развития корневых и стволовых гнилей в данных условиях становится труднопрогнозируемой. Совокупное влияние этих факторов неизбежно приведёт к существенным метаморфозам в облике северных экосистем.

Для минимизации рисков на границе северного ареала необходимо предпринять следующие шаги:

/ Внедрить систему детального контроля за состоянием северных лесов, сфокусированную на раннем обнаружении очагов болезней и вредителей.

^ Изучить долгосрочные эффекты поражения лесных массивов, чтобы выработать методы борьбы с заболачиванием и предотвратить необратимые изменения ландшафта.

^ Сформировать комплекс стратегий по охране лесных массивов северных регионов от патогенов и насекомых-вредителей, учитывая при этом климатические и географические особенности территорий.

^ Организациям прикладной науки, подведомственным Рослесхозу, необходимо на регулярной основе проводить апробацию инновационных методов и препаратов для лесозащиты [19].

Выводы

Моделирование последствий климатических изменений на примере системы «среда – кормовое растение – сибирский коконопряд» показало, что даже с учётом неполноты знаний о взаимодействиях внутри этой системы можно уверенно прогнозировать существенные изменения роли сибирского коконопряда в лесах на южной и северной границах их ареала. В связи с этим в ближайшие годы потребуется принять важные управленческие решения, направленные на минимизацию ущерба лесному хозяйству.