Биологические методы защиты лесных экосистем

Биологические методы защиты лесных экосистем.

Общие сведения

Современная концепция защиты леса строится на принципах интегрированного управления численностью основных вредящих ему организмов. Интегрированные системы защиты (ИСЗ) включают в себя разнообразные экологически безопасные приемы, хотя при этом и не исключается применение химических средств (пестицидов). Все большую роль в современных ИСЗ приобретает биологический метод (биометод).

Биологический метод означает регуляцию численности вредных живых организмов полезными. Подразумевается, что природные враги: паразиты, хищники и патогены в состоянии удерживать популяцию своего хозяина (жертвы) на более низком уровне, чем это происходит в их отсутствие. Биологическая регуляция численности вредителей происходит в лесу естественным путем, но может совершаться и направленно путем манипуляций с аборигенными или интродуцированными полезными видами.

Биологический метод защиты растений от вредителей имеет долгую историю. В литературе часто приводятся примеры использования полезных насекомых в цитрусовых насаждениях древнего Китая и финиковых рощах средневекового Ближнего Востока. Первым известным литературным источником, в котором описывалась деятельность паразитических насекомых, был труд Улисса Альдрованди “De Animalibus Insectis”, опубликованный в 1602 году. С этого времени на разных континентах в разных странах с большим или меньшим успехом земледельцы стали использовать приемы биологической защиты выращиваемых растений и собранного урожая от разнообразных вредных организмов. Публикации на эту тему во множестве появлялись в ученых трудах и популярных изданиях.

В начале XX века биологический метод большую популярность приобрел в Северной Америке. Причиной этого явились успешные работы по акклиматизации хищных насекомых, интродуцированных сюда с других континентов против случайно завезенных с растениями чужеземных вредителей. Вслед за Америкой биологический метод начал бурно развиваться и в Европе. До начала Второй мировой войны это был едва ли не основной способ направленного воздействия на вредных растительноядных организмов с целью снизить ущерб от них.

Но к этому времени уже были синтезированы и начали появляться на рынке высокоактивные химические средства борьбы с вредными организмами - пестициды. Многим в ту пору казалось, что найден, наконец, надежный способ борьбы с вредителями и болезнями растений. Производство пестицидов и масштабы их применения стремительно росли. Постепенно биологический метод стал уступать свои позиции методу химическому. Накопленный почти за сто лет опыт применения полезных членистоногих (гл. обр., насекомых и клещей), казалось, никогда уже не будет востребован.

Однако, как это часто случалось в истории, пьянящее чувство победы над природой и здесь оказалось обманчивым. Постепенно обнаружилось, что применение химических средств защиты растений пагубно отражается не только на состоянии природы, но и на здоровье человека. Накапливалось все больше данных, свидетельствующих против широкомасштабных химических обработках. Все чаще выявлялись негативные последствия применения пестицидов. Было установлено, что лишь очень небольшая доля примененного пестицида попадает в организм целевого объекта, например, насекомого или клеща. Подавляющая часть препарата минует его и оказывается во внешней среде (в воде, в почве, в воздухе). Все элементы биоценоза в той или иной степени подвергаются воздействию пестицида, а в последующем - и продуктов его разложения (метаболизма).

Открытие новых групп химических соединений, совершенствование практики применения пестицидов принципиально эту проблему не решало. Все чаще пестициды не давали ожидаемых результатов.

И вновь стал возрождаться интерес к альтернативным способам защиты растений и, в первую очередь, к биологическому методу.

В настоящее время в странах Европы современные приемы земледелия и лесоразведения, основанные на максимальном использовании химических средств: пестицидов, мелиорантов, минеральных удобрений, уступают позиции так называемому «нехимическому, или органическому землепользованию». В его основу положено рациональное использование традиционных безопасных приемов: создание смешанных культур, использование сидератов (серой ольхи, многолетних люпинов), органических удобрений, постоянное проведение мероприятий по уходу. В области защиты растений - это использование природных средств избирательного действия (растительных экстрактов, или их аналогов, обладающих пестицидными свойствами), а также разнообразных природных агентов, включая полезных членистоногих. И вновь возрождается интерес к приобретенным во многих странах мира за прошедшее время подобным знаниям.

Огромный опыт в области биологической защиты растений накоплен в России. Уже в самом начале XX столетия выдающиеся сельскохозяйственные и лесные энтомологи И. Я. Шевырев, И. В. Васильев, И. А. Порчинский, Н. В. Курдюмов изучали полезную фауну и оценивали возможность использования ее представителей против вредных организмов. На протяжении нескольких десятилетий во многих научных учреждениях страны в различных регионах исследовалась роль энтомофагов в естественной регуляции численности вредителей, разрабатывались приемы разведения и применения паразитических и хищных членистоногих. Отечественными учеными и практиками были достигнуты общепризнанные успехи в области биологической защиты растений. Н. Ф. Мейером, Н. А. Теленгой, И. А. Рубцовым были разработаны основополагающие принципы биометода.

Биометод включает следующие направления.

1. Сохранение энтомофагов (хищных и паразитических членистоногих), обитающих в лесных ценозах.

2. Привлечение энтомофагов в лесные ценозы.

3. Внутриареальные переселения энтомофагов.

4. Применение классического биометода (интродукция и акклиматизация энтомофагов).

5. Применение энтомофагов методом колонизации или наводнения.

6. Использование муравьев.

7. Использование позвоночных животных.

8. Использование энтомопатогенов (вирусов, грибов, бактерий, простейших, нематод).

В большинстве сбалансированных (стабильных) экосистем биологический контроль (регуляция) численности населяющих его видов является нормой, а не исключением. В не нарушенных лесных экосистемах большая часть популяций беспозвоночных ее обитателей пребывают на низком, безвредном для человека уровне именно в силу деятельности своих многочисленных природных врагов. Но, как показывает тысячелетний опыт, такое равновесное состояние может быть легко нарушено. Многолетняя засуха или, напротив, длительные подтопления, пожары или массовый вывал деревьев в результате ураганов нарушают установившийся баланс. Дестабилизирует лесные экосистемы и сам человек. Этому способствует интенсивное сельскохозяйственное производство на землях, прилегающих к лесным массивам, непосредственные антропогенные воздействия: неупорядоченные широкомасштабные рубки леса, промышленные выбросы, мелиорация, замена устойчивых сложных природных сообществ монокультурами. Все это нарушает естественную среду обитания энтомофагов растительноядных насекомых. Они получают преимущества, плотность их популяций быстро возрастает, возникают вспышки массового размножения.

Подобная тенденция при одновременном сокращении видового состава и плотности популяций энтомофагов как раз и служит предпосылкой для применения биометода.

В странах с развитым лесным хозяйством давно разработаны интегрированные системы защиты естественных лесов и лесных насаждений от разнообразных вредных компонентов. По мере появления новых средств биологической защиты и разработки новых приемов их использования они включаются в такие системы.

Многообразие лесных сообществ, постоянно меняющаяся в них ситуация не позволяет рекомендовать единую для всех территорий и на все времена систему защиты. Концепция защиты леса, в том и биологической, всегда имеет региональный характер, разрабатываются применительно к конкретной климатогеографической зоне, к определенному типу ведения хозяйства.

Подобный региональный подход может быть проиллюстрирован на примере Канады. Здесь совместными усилиями Федерального Лесного Агентства, различных служб, представляющих интересы лесной индустрии, специализированных научно-исследовательских учреждений постоянно определяются приоритеты для научных исследований, имеющих отношение к охране и защите леса. Совместно разрабатываются региональные программы и принимаются решения по материально-техническому их обеспечению. Так, для провинции Британская Колумбия разработано 42 программы. В каждой из них обозначены приоритетные объекты и направления исследований (в данном проекте: реакция вредителей на различные лесохозяйственные мероприятия, учет потерь от вредителей и болезней, стандартизация лесохозяйственных и лесозащитных мероприятий, совершенствование биологического метода защиты). Все найденные решения закладываются в системы защиты леса (Nevill et al.,1995).

Энтомофаги и их роль в динамике численности лесных вредителей.

Общая характеристика энтомофагов

Энтомофаги - это насекомые, питающиеся насекомыми. По способу питания и образу жизни их разделяют на хищников и паразитов. Личинки хищников истребляют за свою жизнь больше одной особи насекомых, у многих видов и систематических групп насекомых активно хищничают и взрослые особи. Личинки паразита, как правило, развиваются за счет единственной особи насекомого-хозяина.

Хищные насекомые зарегистрированы в 16 отрядах и в 167 семействах с огромным числом видов.

Большую группу хищников составляют ксилофильные насекомые, которых по степени их связи с жертвой можно разделить на облигатных и факультативных хищников. Большая их часть относится к жесткокрылым.

К подгруппе облигатных, постоянных по способу питания хищников могут быть отнесены многие представители семейства жуков - пестряков (Cleridae), часть из которых (например, виды рода Thanasimus) связаны в своем развитии преимущественно с жуками - короедами (Scolytidae), развивающимися в основном на хвойных породах деревьев; другие, личинки которых развиваются, как правило, под корой лиственных деревьев, например, Clerus mutillarius, - преимущественно связаны трофически в личиночной стадии с преимагинальными стадиями жуков - дровосеков и капюшонников; виды рода Tillus, и особенно T. elongatus, развиваются обычно в подсохшей древесине, питаясь преимущественно жуками-точильщиками (Anobiidae), они также указаны, как энтомофаги капюшонников (Bostrichidae). К числу облигатных хищников, можно отнести также некоторых жуков - стафилинов, или коротконадкрылых, в частности обитателя ходов короедов - Zeteotomus scripticollis; представителей жуков - щитовидок (Trogossitidae) из родов Nemozoma и Temnochila, а также жуков - карапузиков (Histeridae) из рода Niponius. К числу облигатных хищников могут быть отнесены и личинки некоторых щелкунов (Elateridae), например, из родов Lacon, Denticollis и Harminius.

К факультативным хищникам относятся виды, которые, ведя хищный образ жизни, могут одновременно питаться различными органическими остатками в ходах ксилобионтов и (или) грибами, подгнившей корой или (и) древесиной, остатками мертвых насекомых, но для прохождения цикла развития им необходимо, как правило, питание животной пищей. К факультативным хищникам могут быть отнесены некоторые жуки - стафилины (Staphylinidae), например, личинки Placusa depressa и P. comlanata, по крайней мере, некоторые виды рода Phloeopora, личинки части жуков - карапузиков (Histeridae) из родов Platysoma и Paromalus, часть видов рода Rhizophagus, особенно, Rh. depressus и Rh. grandis, из семейства монотомид (Monotomidae); некоторые виды жуков - блестянок (Nitidulidae), например, из рода Epuraea (E. marseuli, E. pygmaea и некоторые др.), а также Pityophagus ferrugineus; к этой же категории хищников можно отнести и личинок многих видов рода Corticeus из семейства жуков - чернотелок (Tenebrionidae); виды рода Aulonium из семейства жуков - узкотелок (Colydiidae).

Обитателями подкорового простарнства и гнилой древесины являются также хищные личинки мух древесинниц (сем. Xylophagidae) и бекасниц (сем. Rhagionidae). Живут под корой деревьев и поедают личинок короедов личинки некоторых видов мух копьехвосток (сем. Lonchaeidae), мух зеленушек из рода Medetera (сем. Dolichopodidae).

Широко представлены жесткокрылые и среди открыто живущих хищников, среди них особенно известны хищные жужелицы и кокцинеллиды.

Хищные жужелицы (сем. Carabidae) питаются преимущественно гусеницами и куколками бабочек Прожорливые, подвижные жужелицы-красотелы (род Calosoma) широко известны как истребители хвое- и листогрызущих насекомых. Так большой и красивый жук зеленый красотел (Calosoma sycophanta), распространенный в широколиственных лесах лесостепной и степной зон, и его личинки поедают гусениц и куколок непарного шелкопряда, златогузки и других чешуекрылых. Сходный образ жизни имеет малый лесной красотел (C. inquisitor). Он заходит значительно дальше на север и истребляет преимущественно гусениц листоверток, и пядениц. В лесах встречаются также крупные жужелицы рода Саrаbus, питающиеся многими насекомыми. Некоторые из них (например, кавказская жужелица - Carabus caucasicus) редки и занесены в Красную книгу.

Кокцинеллиды или тлевые коровки (сем. Coccinellidae) - очень прожорливые хищники, они питаются тлями, кокцидами и другими насекомыми из отряда равнокрылых. Надкрылья жуков-кокцинелл ярко окрашены и обычно покрыты разным числом пятен. Наиболее широко распространена кокцинелла семиточечная (Coccinella septempunctata). Часто встречается в лесах европейской части России кокцинелла еловая (Pullus abietis.), сосновая (Harmonia quadripunctata), сингармония древесная (Synharmonia conglobata).

Хищники широко представлены и в других отрядах насекомых

Личинки златоглазок (сем. Chrysopidae) из отряда Сетчатокрылые (Neuroptera) истребляют самых разнообразных вредителей, особенно тлей, червецов, паутинного клеща и других сосущих насекомых, а также яйца и молодых гусениц молей, листоверток и огневок, Их используют для подавления численности вредителей при выращивании растений в теплицах.

Большую группу составляют хищные Двукрылые (отряд Diptera), все они относятся к подотряду Короткоусые (Brachycera). Среди них известны довольно крупные мухи с массивным грудным отделом и длинным телом из сем. Ктыри (Asilidae), активно нападающие на летающих насекомых. Их личинки живут в земле и также являются хищниками, поедающими почвообитающих насекомых.

Поедают тлей и червецов личинки некоторых видов мух серебрянок (сем Chamaemiidae) и журчалок (сем. Syrphidae).

Лесными хищниками являются верблюдки (отряд Raphidioptera). В хвойных лесах на стволах деревьев часто встречается тонкоусая верблюдка (Raphidia ophiopsis). Её личинки заползают в ходы короедов, особенно охотно уничтожают сосновых лубоедов, а также яйца подкорного соснового клопа, монашенки и др.