Жук горный сосновый - Mountain pine beetle

Жук горный сосновый
Dendroctonus ponderosae.jpg
Взрослый
Научная классификация
Королевство:
Animalia
Тип:
Членистоногие
Класс:
Насекомое
Порядок:
Жесткокрылые
Семья:
Curculionidae
Подсемейство:
Scolytinae
Род:
Дендроктонус
Виды:
D. ponderosae
Биномиальное имя
Dendroctonus ponderosae

В горный сосновый жук (Dendroctonus ponderosae) является разновидностью короед родом из лесов западного Северная Америка от Мексика к центральному британская Колумбия. Он имеет прочный черный экзоскелет и имеет размеры примерно 5 миллиметров (1⁄4 в), размером с рисовое зерно.

В западной части Северной Америки текущая вспышка горного соснового жука и его микробных партнеров уничтожила обширные площади сосновых лесов, в том числе более 16 миллионов гектаров (40 миллионов акров) из 5 миллионов гектаров (12 миллионов акров) леса в Британская Колумбия. Текущая вспышка в Национальный парк Роки-Маунтин в Колорадо началось в 1996 году и привело к уничтожению миллионов акров / гектаров сосен пондероза и лесных сосен в этом штате. Согласно ежегодной оценке государственной лесной службы, 264 000 акров (107 000 га) деревьев в Колорадо были заражены горным сосновым жуком в начале 2013 года. Это было намного меньше, чем 1,15 миллиона акров (470 тысяч гектаров), которые были пострадал в 2008 г., потому что жук уже уничтожил большинство уязвимых деревьев (Уорд).[1]

Горная сосна жуки заселять Ponderosa, белая кора, деревяшка, Шотландцы, разъем,[2] и подвижный сосны. Обычно эти насекомые играют важную роль в жизни леса, нападая на старые или ослабленные деревья и ускоряя развитие молодого леса. Однако необычайно жаркое, сухое лето и мягкая зима во всем регионе в течение последних нескольких лет, а также леса, заросшие спелой сосной ложкой, привели к беспрецедентной эпидемии.[3]

Возможно, это самое большое лесное насекомое. болезнь видел в Северная Америка со времен европейской колонизации.[4] Монокультурная повторная посадка и вековая борьба с лесными пожарами способствовали размеру и серьезности очага, и сама вспышка может, при аналогичных заражениях, существенно повлиять на способность северных лесов уничтожать парниковые газы (например, CO2) из атмосферы.[5]

Из-за воздействия на лесное хозяйство транскриптом[6] и геном[7] жука были секвенированы. Это был второй секвенированный геном жука.

Заражение деревьев

Кедровые жуки могут повредить целые участки леса.

Кедровые жуки поражают сосны, откладывая яйца под корой. Жуки вводят грибок синей пятнистости в заболонь, которая не дает дереву отталкивать и убивать атакующих жуков потоком древесной смолы. Грибок также блокирует транспорт воды и питательных веществ внутри дерева. На внешней стороне дерева это приводит к образованию масс смолы в форме попкорна, называемых «смоляными трубками», куда попали жуки.[8] Совместное действие личиночного питания и грибковой колонизации убивает дерево-хозяин в течение нескольких недель после успешной атаки (гриб и питание личинками опоясывают дерево, перекрывая поток воды и питательных веществ). В последние годы засуха еще больше ослабила деревья, сделав их более уязвимыми и неспособными защищаться от нападения. Когда дерево подвергается первой атаке, оно остается зеленым. Обычно в течение года после приступа иглы становятся красными. Это означает, что дерево умирает или мертво, и жуки переместились на другое дерево. Через три-четыре года после нападения листвы остается очень мало, поэтому деревья кажутся серыми.[3]

По мере увеличения популяции жуков или увеличения количества деревьев, подвергающихся стрессу из-за засухи или других причин, популяция может быстро увеличиваться и распространяться. В этом случае поражаются здоровые деревья, и огромные площади спелых сосновых насаждений могут оказаться под угрозой или уничтожены. Теплое лето и мягкая зима играют роль как в выживании насекомых, так и в продолжении и усилении вспышек. Неблагоприятные погодные условия (например, низкие зимние температуры до -40 °) могут уменьшить популяции жуков и замедлить их распространение, но насекомые могут быстро восстановиться и возобновить нападение на здоровые леса.

Жизненный цикл

Жуки развиваются в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка и взрослый. За исключением нескольких летних дней, когда взрослые особи выходят из расплода и летают, чтобы атаковать новые деревья-хозяева, все стадии жизни проходят под корой.[9]

В низкогорных насаждениях и в теплые годы у горных жуков требуется один год, чтобы сформировать поколение. На больших высотах, где лето обычно более прохладное, жизненный цикл может варьироваться от одного до двух лет.

Самки жуков инициируют нападения. Когда они вгрызаются во внутреннюю кору и флоэму, высвобождаются феромоны, привлекающие самцов и самок жуков к одному дереву. Атакующие жуки производят больше феромонов, что приводит к массовой атаке, которая преодолевает защиту дерева и приводит к атакам на соседние деревья.

Естественные хищники горного соснового жука включают некоторых птиц, особенно дятлов, и различных насекомых.

Методы управления

Методы управления включают сбор урожая на переднем крае так называемой «зеленой атаки», а также другие методы, которые можно использовать для борьбы с заражениями в меньшем масштабе, в том числе:[10]

  • Феромон приманка - заманивание жуков на деревья, «наживленные» синтетическим гормоном, имитирующим запах самки жука. Затем жуков можно содержать в одном месте, где их легче уничтожить.
  • Санитарный сбор - это удаление одиночных зараженных деревьев для контроля распространения популяций жуков на другие территории.
  • Snip and skid - удаление групп зараженных деревьев, разбросанных по большой площади.
  • Контролируемое или мозаичное сжигание - это сжигание области, в которой сконцентрированы зараженные деревья, для уменьшения числа заражений жуками в этом районе или для уменьшения опасности пожара в этом районе. С 1980-х и 90-х годов борьба с лесными пожарами значительно усилилась благодаря технологиям пожаротушения.
  • Падение и сжигание - это рубка (вырубка) и сжигание зараженных жуками деревьев для предотвращения распространения популяций жуков на другие территории. Обычно это делают зимой, чтобы снизить риск возникновения лесных пожаров.
  • Пестициды - биопестициды, такие как хитозан были протестированы на защиту от горного соснового жука и пестицидов, таких как карбарил, перметрин, и бифентрин используются для приложений меньшей площади.

Концепция естественной защиты растений дает надежду на устранение заражения сосновыми жуками. Исследуются и разрабатываются полезные микробные растворы, которые работают с растением, чтобы активировать и усилить его механизмы устойчивости к насекомым и болезням.

Лесная служба США проверила хитозан,[11][12] а биопестицид, чтобы предварительно вооружить сосны, чтобы защитить себя от MPB. Результаты лесной службы США показывают, что коллоидный хитозан вызвал увеличение содержания смолы сосны на 40% (P <0,05) в южной сосне. Один миллилитр хитозана на 10 галлонов воды был нанесен на участок земли внутри капельного кольца. лоблольская сосна деревья. Применение было повторено три раза с мая по сентябрь 2008 года. Хитозан был ответственен за активацию естественных защитных реакций в виде повышенного выброса смолы с возможностью уничтожения 37% яиц сосновых жуков.[13]Д-р Джим Линден, микробиолог из Университета штата Колорадо, заявил, что хитозан увеличивает выход смолы, чтобы вытолкнуть горного соснового жука из дерева, предотвращая попадание MPB в сосну и распространение синей плесени.[14]

Агрессивный поиск, удаление и уничтожение выводка на зараженных деревьях - лучший способ замедлить распространение жуков горной сосны; однако он может не защищать отдельные деревья. Опрыскивание деревьев для предотвращения нападения - наиболее эффективный способ защитить небольшое количество ценных деревьев от горных сосновых жуков. Карбарил, перметрин и бифентрин зарегистрированы в США для использования в профилактике заражения сосновыми жуками. EPA считает, что карбарил канцерогенный для человека. Он умеренно токсичен для диких птиц и частично или очень токсичен для водных организмов. Перметрин легко метаболизируется в печени млекопитающих, поэтому менее опасен для человека. Птицы также практически не подвержены действию перметрина. Негативные эффекты наблюдаются в водных экосистемах, так как он очень токсичен для полезных насекомых. Бифентрин умеренно опасен для млекопитающих, включая человека; он немного более токсичен для птиц и водных экосистем, чем перметрин, а также чрезвычайно токсичен для полезных насекомых.[15]

Леса Колорадо густо заросли, что делает их более уязвимыми для нападения короедов. Действующее законодательство призвано помочь в решении растущей проблемы жуков. Сенаторы от Колорадо Марк Удалл и Майкл Беннет объявили, что Колорадо получит 30 миллионов долларов из 40 миллионов долларов, направленных Лесной службой США на борьбу с ущербом на миллионы акров, нанесенным горным сосновым жуком в регионе Скалистых гор.

Падение и ожог - это метод, используемый в Альберте, где есть надежда ограничить вспышку до западной Канады, предотвратив ее распространение на север Саскачевана и далее в восточную Канаду, где сосна обыкновенная может быть уязвима на востоке до Новой Шотландии.[16]

Коммерческое использование пораженных деревьев

Качество древесины

Древесина с деревьев, пораженных жуками, сохраняет свою коммерческую ценность в течение 8–12 лет после гибели дерева, но ее ценность быстро падает, так как в течение нескольких месяцев выходящая влага сдувает большие трещины и трещины по внешнему периметру древесины вглубь леса. сердце дерева. Оставшаяся влага уходит медленнее, вызывая небольшие трещины по всей древесине. Это создает трудности для современных высокопроизводительных автоматизированных лесопильных заводов и значительно увеличивает потери пиломатериалов и трудозатраты для производства высококачественных изделий из древесины. Этот так называемый «срок годности» зависит от ряда факторов, включая экономические условия и условия насаждения. Деревья дольше сохраняют коммерческую жизнеспособность. В более влажных районах деревья имеют тенденцию гнить у основания и быстрее падают, особенно если они больше.[17] Грибок, который разносится жуками и убивает деревья, вызывает синюю окраску заболони по периметру дерева, но не влияет на прочность древесины и не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. Тем не менее, синяя окраска считается дефектом в стандартах классификации пиломатериалов и, следовательно, считается «некачественной», приводящей к более низкой рыночной цене. Все эти факторы серьезно ограничили производство изделий из древесины с синей мятой.

Использование древесины

Древесина может использоваться для изготовления любых деревянных изделий от стандартных пиломатериалов для каркасов до конструкционных изделий из дерева, таких как клееные изделия и перекрестно-ламинированные панели. Эпидемия в Британской Колумбии также создает возможности для зарождающейся биоэнергетической отрасли. Несмотря на то, что существует множество небольших деревообрабатывающих и ремесленных мастерских, которые производят мебель и поделки из экзотической древесины, окрашенной в синий цвет, несмотря на ее массовое предложение и Потребность в использовании мертвой древесины становится все более очевидной, очень мало компаний создали линейки продукции, требующие больших объемов мертвых деревьев. Во многом это связано со значительными трудностями и повышенными расходами, связанными с переработкой мертвой древесины, и, соответственно, с пониженной рентабельностью. Сосна, окрашенная в синий цвет, теперь доступна в некоторых больших коробочных магазинах, таких как Lowes.

  • Жук убил синюю сосну.jpg

Производство биотоплива / альтернативной энергии из деревьев, убитых жуками

Высказывались опасения, что огромное количество погибших от жуков деревьев может создать опасность разрушительных лесных пожаров. Рубка ухода за лесом для снижения пожарной опасности - дело затратное и ресурсозатратное.[18] Внимание обращается на способы превратить эту ответственность в источник целлюлозный этанол.

Лидеры в западных штатах США и провинциях Канады выступили с законодательными актами, обеспечивающими стимулы для компаний, использующих убитые жуками деревья в качестве биотоплива или биохимии. Продаваемые товары, возникшие в результате ущерба, нанесенного ПМБ, могут помочь субсидировать расходы на проекты по прореживанию лесов и поддержать новые рынки труда. Департамент энергетики Колорадо недавно выделил 30 миллионов долларов на строительство первого в штате завода по производству целлюлозного этанола, чтобы превратить убитые жуки в этанол. Лигнин, побочный продукт процесса, может продаваться для использования в смазочных материалах и других товарах.[19]

Опасность пожара

Давно сложившееся мнение о том, что заражение жуками и, как следствие, мертвые убийства приводят к более разрушительным лесным пожарам, в настоящее время подвергается сомнению. Хотя некоторые не согласны[нужна цитата ], текущие исследования НАСА показали, что гибель жуков может фактически уменьшить доступное малое топливо и, следовательно, ограничить эффект и досягаемость пожаров.[20]

Текущая вспышка

Текущая вспышка горных сосновых жуков в десять раз крупнее предыдущих.[21] Огромные полосы центральных британская Колумбия (Британская Колумбия) и некоторые части Альберты сильно пострадали, с более чем 40 миллионами акров (160 000 км2) пострадавших лесов Британской Колумбии.[22]Исходя из предположения, что большие площади мертвых сосновых насаждений представляют потенциальную опасность пожара, правительство Британской Колумбии направляет деятельность по управлению топливом в районах обитания жуков, как рекомендовано в Провинциальном обзоре Firestorm 2003 года.[23] Сбор затронутых насаждений помогает бороться с пожарами, устраняя предполагаемую опасность и нарушая непрерывность подачи топлива. Эти меры по управлению топливом специально разработаны для уменьшения угрозы пожара на стыке общин и коренных американцев, расположенных в зоне заражения. Интерфейс - это область, где встречаются городское развитие и дикая природа.

По состоянию на май 2013 года сосновый жук агрессивно опустошает леса во всех 19 западных штатах и ​​Канаде, уничтожая около 88 миллионов акров древесины с коэффициентом гибели 70–90%. Более 13 000 миль линий электропередачи подвергаются опасности из-за падения деревьев, что все больше повышает риск пожаров, которые могут вызвать серьезные проблемы для миллионов людей. Горный сосновый жук поразил более 900 миль (1400 км) тропы, 3200 миль (5100 км) дорог и 21000 акров (85 км).2) благоустроенных зон отдыха площадью более 4500000 акров (18000 км2) в Колорадо и юго-восток Вайоминг; другие вспышки охватывают Блэк-Хиллз в Южной Дакоте и простираются на юг до Аризона, и так далеко на север, как Монтана и Айдахо. Лесная служба США работает над стратегией удаления опасных деревьев, отдавая приоритет наиболее часто используемым зонам отдыха, таким как кемпинги, дороги и земли Национальной лесной службы, прилегающие к уязвимым объектам общественной инфраструктуры, таким как линии электропередач и близлежащие населенные пункты.

Раньше холодные периоды убивали короеды которые сейчас атакуют леса.[24][25] Более продолжительный период размножения - еще один фактор, способствующий размножению жуков. Сочетание более теплой погоды, нападения жуков и бесхозяйственности в последние годы привело к значительному увеличению серьезности заболевания. лесной пожар в Монтане.[25][26] Согласно исследованию, проведенному для Агентство по охране окружающей среды США По данным Гарвардской школы инженерии и прикладных наук, в некоторых частях Монтаны площадь, сожженная лесными пожарами, увеличится на 200%, а загрязнение воздуха в результате этих пожаров увеличится на 80%.[27][28]

Влияние на углеродный цикл

Исследователи из Канадская лесная служба изучили взаимосвязь между цикл углерода лесные пожары, лесозаготовки и гибель деревьев. Они пришли к выводу, что к 2020 году вспышка соснового жука высвободит 270 мегатонн углекислый газ в атмосфера из канадских лесов. Еще предстоит принять исследование углерод эффект цикла в будущем периоде времени для лесов Северной Америки, но ученые полагают, что мы находимся на «переломном этапе», когда наши западные леса становятся источником выбросов углерода, превышающего выбросы углеродапоглотитель углерода '.[21] Другие ученые говорят, что этот «переломный момент» изменится на обратный, когда установится новая жизнь в лесу. Этот новый рост будет удалять больше углекислого газа, чем взрослые деревья, которые они заменяют. Согласно исследованию Тихоокеанского института климатических решений, проведенному в 2016 году, повышение уровня углекислого газа может нейтрализовать воздействие сосновых жуков в Британской Колумбии к 2020 году.[29] Эффект удобрения повышенного CO2 По данным Вернера Курца из Лесной службы Канады, леса Британской Колумбии вернулись в поглотитель углерода по состоянию на 2016 год.[30]

Влияние на водные ресурсы

Гидрологи из Колорадский университет исследовали влияние зараженных жуками лесов на круговорот воды, в частности, на накопление снега и его таяние. Они пришли к выводу, что мертвые леса будут накапливать больше снежного покрова из-за более тонких крон деревьев и уменьшения количества снега. сублимация. Эти тонкие навесы также вызывают более быстрое таяние снега за счет пропускания большего количества солнечного света в лесную подстилку и снижения альбедо снежного покрова из-за образования игл на поверхности снега.[31] Увеличенный снежный покров в сочетании с мертвыми деревьями, которые больше не происходить вероятно, приведет к большему количеству доступной воды.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Боб Уорд: лесные пожары в Колорадо связаны с глобальным потеплением». Huffingtonpost.com. 2013-06-19. Получено 2014-02-14.
  2. ^ Эрбилгин, Надир; Ма, Кэри; Уайтхаус, Кэролайн; Шан, Бин; Наджар, Ахмед; Эвенден, Майя (30 октября 2013 г.). «Химическое сходство между историческими и новыми растениями-хозяевами способствует расширению ареала и увеличению числа хозяев горного соснового жука в наивной экосистеме-хозяине». Новый Фитолог. 201 (3): 940–50. Дои:10.1111 / nph.12573. PMID  24400902.
  3. ^ а б [1] В архиве 11 августа 2010 г. Wayback Machine
  4. ^ Пети, Шарль (30 января 2007 г.). «В Скалистых горах умирают сосны и чувствуют себя медведи». Нью-Йорк Таймс. Получено 2009-02-09.
  5. ^ Курц, Вашингтон; Даймонд, СС; Стинсон, Дж; и другие. (2008-04-24). «Жук горной сосны и обратная связь углерода лесов с изменением климата». Природа. 452 (7190): 987–990. Bibcode:2008Натура.452..987K. Дои:10.1038 / природа06777. PMID  18432244.
  6. ^ Килинг, Кристофер I .; Хендерсон, Ханна; Ли, Мария; Юэн, Мак; Clark, Erin L .; Фрейзер, Джорди Д.; Huber, Dezene P.W .; Liao, Nancy Y .; Родерик Докинг, Т .; Бироль, Инанк; Чан, Саймон К .; Тейлор, Грег А .; Палмквист, Диана; Джонс, Стивен Дж. М .; Больманн, Йорг (31 августа 2012 г.). «Ресурсы транскриптома и полноразмерной кДНК для горного соснового жука, Dendroctonus ponderosae Hopkins, основного насекомого-вредителя сосновых лесов». Биохимия и молекулярная биология насекомых. 42 (8): 525–36. Дои:10.1016 / j.ibmb.2012.03.010. PMID  22516182.
  7. ^ Килинг, Кристофер I; Yuen, Macaire MS; Ляо, Нэнси Y; Родерик Докинг, Т. Чан, Саймон К.; Тейлор, Грег А; Палмквист, Дайана Л; Джекман, Шон Д; Нгуен, Ань; Ли, Мария; Хендерсон, Ханна; Джейнс, Жасмин К.; Чжао, Юнцзюнь; Пандох, Паван; Мур, Ричард; Сперлинг, Феликс А.Х .; W Huber, Dezene P; Бироль, Инанк; Джонс, Стивен JM; Больманн, Йорг (2013). «Проект генома горного жука сосны, Dendroctonus ponderosae Хопкинса, главного лесного вредителя ». Геномная биология. 14 (3): R27. Дои:10.1186 / gb-2013-14-3-r27. ЧВК  4053930. PMID  23537049.
  8. ^ "Жук горный сосновый". Ext.colostate.edu. 2014-01-08. Получено 2014-02-14.
  9. ^ "Листовка по насекомым и болезням лесной службы США" Горный сосновый жук " (PDF). Fs.fed.us. Получено 2014-02-14.
  10. ^ «Горный сосновый жук - Министерство лесов, земель и эксплуатации природных ресурсов - Провинция Британская Колумбия». For.gov.bc.ca. Архивировано из оригинал на 2012-12-30. Получено 2014-02-14.
  11. ^ Мейсон, М. (1997). «Защитный ответ у косой сосны: лечение хитозаном меняет количество конкретных мРНК». Res. Пап. SRS-30.asheville, Северная Каролина: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Южная исследовательская станция. 9P. 030 (1): 135–7. Дои:10.1094 / MPMI.1997.10.1.135. PMID  9002276 {{противоречивые цитаты}}
  12. ^ Клепциг, К. (2003). «Клеточный ответ сосны лоблольной на инокуляцию раны грибами, ассоциированными с короедами, и хитозаном». Res. Пап. SRS-30.asheville, Северная Каролина: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Южная исследовательская станция. 9P. 030{{противоречивые цитаты}}
  13. ^ О'Тул, Эрин (10 сентября 2009 г.). «Решение для сосновых короедов может помочь передним деревьям». NPR Morning Edition - KUNC 91,5 FM Грили, Колорадо.
  14. ^ Портер, Стив (11 сентября 2009 г.). «Вооружение деревьев против нашествия сосновых жуков». Бизнес-отчет Северного Колорадо.
  15. ^ «Опрыскивание деревьев в Университете штата Колорадо для защиты от горного соснового жука: общие вопросы, которые следует учитывать землевладельцам» (PDF). Csfs.colostate.edu. Получено 2014-02-14.
  16. ^ Хиллари Рознер (апрель 2015 г.). «Эпидемия соснового жука». Национальная география. Получено 23 марта, 2015.
  17. ^ "Факты о лесах Британской Колумбии" (PDF). Naturallywood.com. Получено 2014-02-14.
  18. ^ (Кумар 2009)
  19. ^ (Маклахлан)
  20. ^ «Спутники НАСА обнаруживают удивительную связь между атаками жуков и лесным пожаром». Nasa.gov. Получено 2014-02-14.
  21. ^ а б «Жуки могут обречь Канаду на сокращение выбросов углерода: исследование». Terradaily.com. 2008-04-23. Получено 2008-04-28.
  22. ^ "Горный сосновый жук - Министерство лесов и пастбищ - Провинция Британская Колумбия". For.gov.bc.ca. Архивировано из оригинал на 2013-04-05. Получено 2014-02-14.
  23. ^ [2] В архиве 8 августа 2010 г. Wayback Machine
  24. ^ «Жуки, формирующие лесные угодья Монтаны». Миссулианец. 31 июля 2005 г. Архивировано с оригинал 8 августа 2009 г.
  25. ^ а б «Лесная служба обнаружила разнообразную активность жуков». Миссулан. 14 февраля 2010 г.
  26. ^ «Эксперт по климату UM говорит, что июль, равный трехзначному, будет нормой». Billings Gazette. 27 августа 2007 г.
  27. ^ «Прогноз: увеличение загрязнения воздуха. Исследование предсказывает, что глобальное потепление приведет к увеличению пожаров в Северных Скалистых горах». Billings Gazette. 29 июля 2009 г.
  28. ^ Spracklen, D.V; Микли, Л. Дж; Логан, Дж. А; Hudman, R.C; Евич, Р; Flannigan, M.D; Вестерлинг, А. Л. (2009). «Влияние изменения климата с 2000 по 2050 год на лесные пожары и концентрацию углеродсодержащих аэрозолей на западе США» (PDF). Журнал геофизических исследований. 114 (D20): D20301. Bibcode:2009JGRD..11420301S. Дои:10.1029 / 2008jd010966.
  29. ^ http://pics.uvic.ca/sites/default/files/uploads/sliders/Forestry%20MPB%20April%202017%20FINAL.pdf
  30. ^ Шор, Рэнди (12 апреля 2016 г.). «Глобальное потепление вызвало 'эффект удобрения', заставив леса Британской Колумбии расти быстрее, чем ожидалось». Национальная почта.
  31. ^ «Активность горных жуков может повлиять на накопление и таяние снега». ScienceDaily. Получено 2014-02-14.

внешние ссылки