1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Лесоведение
  4. № 1, 2023

Лесоведение, 2023, № 1, стр. 85-90

Влияние тополевой моли-пестрянки на радиальный прирост кормового растения в г. Ижевске

И. В. Ермолаев a, *, Н. Г. Зыкина b

a Ботанический сад УрО РАН
620130 Екатеринбург, ул. 8 Марта, д. 202а, Россия

b Удмуртский государственный университет
426034 Ижевск, ул. Университетская, д. 1, Россия

* E-mail: ermolaev-i@yandex.ru

Поступила в редакцию 17.09.2021
После доработки 23.12.2021
Принята к публикации 06.04.2022

Полный текст (PDF)

Аннотация

Оценили влияние высоких плотностей заселения тополевой моли-пестрянки (Phyllonorycter populifoliella (Treitschke, 1833) (Lepidoptera, Gracillariidae)) в хроническом очаге минера на радиальный прирост его кормового растения – тополя бальзамического (Populus balsamifera L.). Работу провели в 2018 г. в г. Ижевске. Показано достоверное негативное влияние высоких плотностей минера на продуктивность дерева-хозяина. Результаты исследования позволяют отнести Ph. populifoliella к группе экономически значимых филлофагов тополя и свидетельствуют о необходимости ведения мониторинга состоянием ее популяций.

Ключевые слова: тополевая моль-пестрянка, Phyllonorycter populifoliella, радиальный прирост.

Формирование устойчивых полифункциональных городских насаждений представляет значительный практический и теоретический интерес. Одним из важных направлений этой работы является исследование взаимодействий в системе “растение – фитофаг”. В своей основе насекомые-фитофаги зеленых насаждений городов являются типичными представителями лесных экосистем, имеющие трофические связи с определенными группами пород (Кривошеина, 1992). Классическим примером такого фитофага является тополевая моль-пестрянка.

Тополевая моль-пестрянка Phyllonorycter populifoliella (Treitschke, 1833) (Lepidoptera, Gracillariidae) – аборигенный евроазиатский вид. Минер широко распространен в Европе, на Урале, в Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке, а также в Западной, Средней, Южной и Восточной Азии. В 2017–2018 гг. вид был обнаружен в Индии (в области Ладакх (Ladakh)) (Shashank et al., 2021).

Ph. populifoliella является узким олигофагом, способным проходить развитие на видах рода Populus (Ермолаев и др., 2020). При этом устойчивость тополей по отношению к минеру снижается в ряду: белые тополя Populus (тополь белый (P. alba L.), тополь дрожащий (P. tremula L.)) – дельтовидные тополя Aigeiros (тополь черный (P. nigra L.), тополь дельтовидный (P. deltoides)) – бальзамические тополя Tacamahaca (такие как тополь бальзамический, тополь корейский (P. koreana), тополь лавролистный (P. laurifolia), тополь Максимовича (P. maximowiczii), тополь душистый (P. suaveolens)) (Ермолаев и др., 2020).

Несмотря на эвритопность, Ph. populifoliella часто образует хронические очаги в городах. Продолжительность существования таких очагов может составлять до десяти и более лет. Например, в Москве проблемы с минером существовали как минимум на протяжении 30–40 лет XX в (Ермолаев, 2019). Одна из самых длительных вспышек здесь продолжалась 16 лет (1974–1989 гг.), при этом в 1979–1985 гг. моль имела коэффициент размножения, близкий к единице (Белова, 1994). Экологические механизмы существования хронических очагов Ph. populifoliella в городах были рассмотрены нами ранее (Ермолаев, 2019).

Цель представленной работы – оценить влияние высоких плотностей Ph. populifoliella в хроническом очаге минера на радиальный прирост дерева-хозяина в г. Ижевске.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

Влияние различных плотностей заселения тополевой моли-пестрянки на радиальный прирост тополя бальзамического оценили на примере г. Ижевска. В мае 2018 г. выбрали 10 пробных площадей в центре города (на месте существования очага 2000–2010 гг.) (рис. 1) и 10 пробных площадей на его периферии. На каждой пробной площади было отобрано по 10 деревьев без следов формирования кроны. Высоту дерева определяли с помощью электронного клинометра Haglöf EC II, диаметр на высоте 1.3 м – мерной вилкой Mantax Blue (800 мм) Haglöf. Высота деревьев в центре города – 22.7 ± 0.5 м, диаметр на уровне груди – 55.7 ± 1.7 см (n = 100). Высота деревьев на периферии города – 24.5 ± 0.4 м, диаметр на уровне груди – 58.0 ± 1.2 см (n = 100). В соответствии с существующей методикой (Шиятов и др., 2000), в июне 2018 г. с северной экспозиции каждого модельного дерева на высоте 1.3 м буровом Haglöf были взяты керны. Керны были приклеены на подложку и тщательно отшлифованы. Ширина годичных колец была измерена микрометром под оптикой.

Рис. 1.

Хронический очаг тополевой моли-пестрянки Ph. populifolella в Ижевске (2000–2010 гг.).

В июле 2018 г. с каждой пробной площади методом конверта были отобраны образцы почв. Агрохимический анализ почв проведен в почвенной экологии Удмуртского государственного университета Н.Г. Зыкиной. Определяли следующие агрохимические показатели: содержание органического вещества (гумуса) по И.В. Тюрину в модификации В.Н. Семакова (ГОСТ 26213-91); обменную кислотность (pH) в растворе KCl – потенциометрически (ГОСТ 26483-91); гидролитическую кислотность (H, ммоль/100 г почвы) – потенциометрически, по Каппену (ГОСТ 26212-91); сумму поглощенных оснований (S, ммоль/100 г почвы) – по Каппену-Гильковицу (ГОСТ 27821-88). Расчет степени насыщенности основаниями (V, %) проводили по сумме поглощенных оснований и гидролитической кислотности; содержание подвижных форм фосфора и калия (мг/кг почвы) – по Кирсанову (ГОСТ 26207-91). Для более точного определения значений агрохимических показателей (гумус, P2O5, K2O) каждый образец анализировали в двух повторностях с последующим вычислением среднего арифметического значения.

Во всех случаях рассчитывали среднеарифметическое значение и его ошибку. Статистическую обработку материала проводили стандартными методами (Ивантер, Коросов, 2011).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Хронический очаг Ph. populifolella в г. Ижевске функционировал на площади около 363 га в течение 2000–2010 гг. (Ермолаев, Трубицын, 2008; Ермолаев и др., 2011) и был связан с историческим центром города (рис. 1). Вследствие экстремально жаркого лета 2010 г. плотность заселения минером тополей упала до нуля (Ermolaev et al., 2016). Ранее функционирование очагов Ph. populifolella в центральной части города было показано на примере Минска (Чумаков, Лозинская, 2015), Москвы (Сулханов, 1992), Екатеринбурга (Данилова, 1981), Кемерова (Еремеева, 2008). Именно в центре города создается уникальное сочетание эффектов теплового загрязнения, значительной концентрации кормовых растений и снижения эффективности энтомофагов Ph. populifolella (Ермолаев, 2019).

Дефолиация тополя Ph. populifolella является раннелетней, частичной и ежегодной. Развитие гусеницы происходит преимущественно в минах с нижней стороны листа. Несмотря на то, что плотность заселения дерева минером в центре города может составлять 20–30 мин на лист, общее сокращение ассимиляционной поверхности листа редко составляет 100%. Обычно растение теряет чуть более 70 (Чумаков, Лозинская, 2015) – 90% (Григорьев и др., 2005). Содержание хлорофилла в листьях, поврежденных чешуекрылым-минёром, снижается прямо пропорционально численности мин. Последнее было выявлено на примере взаимодействия яблони и моли-малютки (Stigmella malella Stt. (Холченков, 1976)). При этом особое влияние на физиологию растения-хозяина оказывает расположение мины на листе (сверху или снизу). Это убедительно показано на примере Phyllocnistis populiella Chambers (Gracillariidae) (Wagner et al., 2008). Этот минер может образовывать длинные змеевидные эпидермальные (под кутикулой без повреждения паренхимы) мины как с верхней, так и с нижней стороны листа тополя. Достоверно негативный эффект на фотосинтез листа оказывают только мины с нижней стороны. По всей вероятности, это связано с нарушением работы клеток устьиц (Welter, 1989), находящихся на этой стороне листа тополя. Последнее обстоятельство влияет на транспирацию и, следовательно, на водный обмен и фотосинтез листа (Кузнецов, Дмитриева, 2005).

Повреждение тополя гусеницами Ph. populifoliella может индуцировать преждевременное опадение листьев дерева. Листья, сильно повреждённые гусеницами Ph. populifoliella, усыхают, скручиваются и со второй половины июля в массе опадают. Количество опавших листьев положительно и достоверно связано с плотностью заселения дерева-хозяина (Турова, 1998).

Формирование городской почвы обусловлено интенсивным накоплением антропогенных отложений (культурного слоя) особого состава и строения (Александровский, Александровская, 2005). Почвы центра г. Ижевска (в отличие от периферии города) являются щелочными, имеют достоверно большее содержание подвижных форм фосфора и калия, а также катионов (табл. 1). Все показанные изменения в почве, вероятно, носят общий характер для городов и связаны с процессами загрязнения почв (например, строительными материалами, органическими веществами (прежде всего древесиной), техногенными элементами, костными остатками животных) (Александровский и др., 2015).

Таблица 1.  

Характеристика почв центра и периферии г. Ижевска

Характеристика Центр Периферия
Обменная кислотность (pHKCl) 7.2 ± 0.1 A 6.9 ± 0.1 A
Содержание подвижных форм фосфора, мг/кг почвы 845.7 ± 158.7 B 254.0 ± 34.3 B
Содержание подвижных форм калия, мг/кг почвы 234.3 ± 23.0 C 160.7 ± 20.0 C
Гидролитическая кислотность, ммоль/100 г почвы 0.33 ± 0.03 D 0.48 ± 0.06 D
Сумма поглощенных оснований, ммоль/100 г почвы 37.1 ± 1.1 29.8 ± 3.6
Содержание гумуса, % 4.1 ± 0.4 4.0 ± 0.7

Примечание. Достоверные различия (Р < 0.05) отмечены одинаковыми буквами. Во всех случаях n = 10.

Историческое изменение почвенных условий в центре города, по всей вероятности, может оказывать положительное влияние на радиальный прирост тополя. В результате в годы отсутствия Ph. populifoliella эти деревья дают достоверно (Р < 0.05) больший радиальный прирост по сравнению с деревьями с периферии города (рис. 2). В годы существования очага минера (в нашем случае 2000–2010 гг.) радиальные приросты этих двух групп деревьев были сопоставимы. Наши данные дополняют материалы, полученные ранее в Санкт-Петербурге (Буй Динь Дык и др., 2021). Авторы показали негативное влияние высоких плотностей заселения Ph. populifoliella в 1991–1998 гг. на радиальный прирост тополя белого и берлинского (P. × berolinensis (Буй Динь Дык и др., 2021)).

Рис. 2.

Динамика прироста по диаметру тополя бальзамического в центре и периферии г. Ижевска (в каждом случае n = 100). Достоверные различия (Р < 0.05) отмечены звездочками.

Хроническое повреждение тополя Ph. populifoliella может снижать резистентность дерева к патогенам. Так, вспышка массового размножения 1992–1999 гг. минера в г. Санкт-Петербурге привела к ослаблению растений и развитию на них цитоспороза. В результате в 2000–2005 гг. произошла массовая гибель тополей в пригородах города (Селиховскин и др., 2012, 2018).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хроническая дефолиация тополей Ph. populifoliella оказывает достоверное и негативное влияние на радиальный прирост кормового растения. Результаты исследования позволяют отнести минера к группе экономически значимых филлофагов тополя и свидетельствуют о необходимости ведения мониторинга состоянием ее городских популяций.

Список литературы

  1. Александровский А.Л., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука, 2005. 223 с.

  2. Александровский А.Л., Александровская Е.И., Долгих А.В., Замотаев И.В., Курбатова А.Н. Почвы и культурные слои древних городов юга Европейской России // Почвоведение. 2015. № 11. С. 1291–1301.

  3. Белова Н.К. Вредители городских зеленых насаждений // Защита растений. 1994. № 8. С. 37–38.

  4. Буй Динь Дык, Леонтьев Л.Л., Барышникова С.В., Селиховкин А.В. Последствия массового размножения тополевой нижнесторонней моли-пестрянки и других минирующих микрочешуекрылых в Санкт-Петербурге // Лесоведение. 2021. № 4. С. 372–378.

  5. Григорьев Ю.С., Пахарькова Н.В., Г.А. Сорокина Г.А. Сезонные изменения фотосинтетической активности древесных растений в условиях загрязнения воздушной среды // Природная и антропогенная динамика наземных экосистем. Материалы Всероссийской конференции, посвященной памяти выдающегося исследователя лесов Сибири А.С. Рожкова (1925–2005 гг.) (Иркутск, 11–15 октября 2005 г.). Иркутск: ИрГТУ, 2005. С. 517–520.

  6. Данилова А.П. Распространение тополевой моли в зеленых насаждениях Свердловска // Фауна Урала и Европейского Севера. Свердловск: УрГУ, 1981. № 9. С. 122–128.

  7. Еремеева Н.И. Факторы регуляции состояния городских популяций тополевой моли Phyllonorycter populifoliella Tr. (Lepidoptera, Gracillariidae) // Известия Санкт-Петербургской лесохозяйственной академии. 2008. № 182. С. 104–112.

  8. Ермолаев И.В. Экологические механизмы непериодической популяционной волны на примере тополевой моли-пестрянки – Phyllonorycter populifoliella (Lepidoptera, Gracillariidae) // Журн. общей биологии. 2019. Т. 80. № 6. С. 451–476.

  9. Ермолаев И.В., Трубицын А.В. Опыт картографирования очагов тополевой моли-пестрянки в г. Ижевске // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. СПб.: СПбГЛТА, 2008. № 185. С. 61–65.

  10. Ермолаев И.В., Сунцова Н.Ю., Трубицын А.В. Трофические предпочтения тополевой моли-пестрянки // Защита и карантин растений. 2011. № 8. С. 50.

  11. Ермолаев И.В., Рублева Е.А., Рысин С.Л., Коженкова А.А., Ермолаева М.В. Трофическая специализация тополевой моли-пестрянки Phyllonorycter populifoliella (Treitschke, 1833) (Lepidoptera, Gracillariidae) // Энтомологическое обозрение. 2020. Т. 99. № 2. С. 271–288.

  12. Ивантер Э.В., Коросов А.В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск: ПетрГУ, 2011. 302 с.

  13. Кривошеина Н.П. Современные представления о насекомых – дендробионтах городских экосистем // Дендробионтные насекомые зеленых насаждений г. Москвы. М.: Наука, 1992. С. 5–51.

  14. Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М.: Высшая школа, 2005. 736 с.

  15. Селиховкин А.В., Денисова Н.В., Тимофеева Ю.А. Динамика плотности популяций минирующих микрочешуекрылых в Санкт-Петербурге // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2012. № 200. С. 148–159.

  16. Селиховкин А.В., Барышникова С.В., Денисова Н.В., Тимофеева Ю.А. Видовой состав и динамика плотности популяций доминирующих чешуекрылых-дендрофагов (Lepidoptera) в Санкт-Петербурге и его окрестностях // Энтомологическое обозрение. 2018. Т. 97. № 4. С. 617–639.

  17. Сулханов А.В. Экология городских популяций тополевой моли Lithocolletis populifoliella Tr. // Дендробионтные насекомые зеленых насаждений г. Москвы. М.: Наука, 1992. С. 70–97.

  18. Турова Ю.Н. Опадение листьев тополя – существенный фактор смертности минёра Lithocolletis populifoliella Tr. // Энтомологические исследования в Сибири. Красноярск: КФ РЭО. 1998. С. 70–73.

  19. Холченков В.А. Минирующие моли – вредители плодовых культур Крыма (фауна, биология, меры борьбы): Автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.09. Харьков: Харьковский сельскохозяйственный институт, 1976. 20 с.

  20. Чумаков Л.С., Лозинская О.В. Экологическая оценка поражения насаждений тополя тополевой минирующей молью (Lithocolletis populifoliella Tr.) в городе Минске // Экологический вестник. 2015. № 1. С. 94–101.

  21. Шиятов С.Г., Ваганов Е.А., Кирдянов А.В., Круглов В.Б., Мазепа В.С., Наурзбаев М.М., Хантемиров Р.М. Методы дендрохронологии. Часть I. Основы дендрохронологии. Сбор и получение древесно-кольцевой информации. Красноярск: КрасГУ, 2000. 80 с.

  22. Ermolaev I.V., Yefremova Z.A., Trubitsyn A.V. Parasitoids of Phyllonorycter populifoliella (Treitschke, 1833) on Populus balsamifera L. (Salicaceae) in western European Russia (Lepidoptera: Gracillariidae) // SHILAP Revista de lepidopterología. 2016. V. 44. P. 303–312.

  23. Shashank P.R., Singh N., Harshana A., Sinha T., Kirichenko N. First report of the poplar leaf miner, Phyllonorycter populifoliella (Treitschke) (Lepidoptera: Gracillariidae) from India // Zootaxa. 2021. V. 4915. № 3. P. 435–450.

  24. Wagner D., DeFoliart L., Doak P., Schneiderheinze J. Impact of epidermal leaf mining by the aspen leaf miner (Phyllocnistis populiella) on the grow, physiology, and leaf longevity of quaking aspen // Oecologia. 2008. V. 157. № 2. P. 259–267.

  25. Welter S.C. Arthropod impact and plant gas exchange // Insect-plant Interactions. CRC Press, Boca Raton, 1989. V. 1. P. 135–150.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Лесоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал