Холодостойкость и условия зимовки гусениц сибирского коконопряда (Dendrolimus sibiricus, Lepidoptera, Lasiocampidae) центрально-якутской популяции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сибирский коконопряд (шелкопряд) (Dendrolimus sibiricus Tschetverikov 1908) – опасный вредитель хвойных пород семейства Pinaceae, обитающий в азиатской части России, на севере Казахстана, Монголии, Китая и на Корейском полуострове. Его ареал постепенно расширяется на запад и север: в настоящее время вид отмечен у 46°–47° в. д. на Восточно-Европейской равнине, около 60° с. ш. – в Красноярском крае и у 63° с. ш. – в Республике Саха (Якутия). Прогнозу дальнейшего расселения D. sibiricus посвящен ряд исследований, однако оценку инвазионного потенциала вредителя затрудняет, в том числе, и недостаточность данных о требованиях зимующей стадии (гусениц) к условиям среды. Мы оценили некоторые черты биологии вредителя, определили холодостойкость гусениц, выяснили температурные условия в местах зимовки на северо-восточном пределе распространения – в Центральной Якутии. Средняя температура максимального переохлаждения гусениц составляет –18.5 ± 0.4°C, она значимо различается (p ≤ 0.05) между особями младших (II–III и III–IV) и старших (IV–IV) возрастных групп (–20.0 ± 0.6 и –18.8 ± 0.8 против –16.7 ± 0.8°C). Длительное (2 сут) пребывание при температуре –15.5°C приводит к гибели 53% особей, при –17.5°C – 63%, а при –20°C – уже 91%. Сопоставление холодостойкости гусениц и температур в горизонтах зимовки в одном из самых холодных регионов в естественном ареале вредителя свидетельствует о пригодности значительных территорий Якутии для благополучного существования D. sibiricus, особенно при наблюдающемся потеплении климата.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Булахова

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sigma44@mail.ru
Россия, Магадан, 685000

Е. Н. Мещерякова

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Email: kameshky@mail.ru
Россия, Магадан, 685000

А. П. Бурнашева

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН

Email: a_burnacheva@mail.ru
Россия, Якутск, 677000

Ю. В. Ермакова

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН

Email: yermakova68@mail.ru
Россия, Якутск, 677000

Н. Н. Винокуров

Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН

Email: n_vinok@mail.ru
Россия, Якутск, 677000

Д. И. Берман

Институт биологических проблем Севера ДВО РАН

Email: dber@yandex.ru
Россия, Магадан, 685000

Список литературы

  1. Алфимов А. В., Берман Д. И., Булахова Н. А., 2012. Зимние температурные условия в корнеобитаемом слое почв в Сибири и на северо-востоке Азии // Вестник СВНЦ ДВО РАН. № 3. 10–18.
  2. Аммосов Ю. Н., 1971. К вопросу о массовом размножении сибирского шелкопряда (Dendrolimus superans sibiricus Tschetv.) в Центральной Якутии // Биологические ресурсы суши севера Дальнего Востока. Владивосток: Издательство ДВНЦ АН СССР. С. 241–246.
  3. Аммосов Ю. Н., 1978. Сибирский шелкопряд (Dendrolimus superans sibiricus Tschetv.) в Якутии // Хвойные деревья и насекомые-дендрофаги. Иркутск. С. 74–84.
  4. Бахметьев П. И., 1912. Теоретические и практические следствия из моих исследований анабиоза у животных // Природа. Т. 1. № 12. С. 1427–1442.
  5. Берман Д. И., Алфимов А. В., Жигульская З. А., Лейрих А. Н., 2007. Зимовка и холодоустойчивость муравьев на северо-востоке Азии. М.: Товарищество научных изданий КМК. 261 с.
  6. Берман Д. И., Мещерякова Е. Н., Алфимов А. В., Лейрих А. Н., 2002. Распространение дождевого червя, Dendrobaena octaedra (Lumbricidae: Oligochaeta), на севере Голарктики ограничено недостаточной морозостойкостью // Зоологический журнал. Т. 81. № 10. С. 1210–1221.
  7. Бурдавицын А. Т., Дудин В. А., Майер Е. И., 1957. Трехлетний опыт авиахимборьбы с сибирским шелкопрядом в лесах Томской области. Томск: Том. обл. прав. науч.-техн. о-ва лес. пром. 19 с.
  8. Бурнашева А. П., Винокуров Н. Н., Евдокарова Т. Г., Попов А.А, 2021. О новой вспышке массового размножения сибирского шелкопряда (Dendrolimus suberans sibiricus Tschetv.) в Центральной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. Т. 26. № 1. С. 93–106.
  9. Васильев И. В., 1905. Шелкопряды сосновый (Dendrolimus pini L.) и кедровый (Dendrolimus segregatus Butl.), их образ жизни, вредная деятельность и способы борьбы с ними. Санкт-Петербург: Тип. М. Меркушева. 101 с.
  10. Винокуров Н. Н., Исаев А. П., 2002. Сибирский шелкопряд в Якутии // Наука и техника в Якутии. № 2 (3). С. 53–56.
  11. Винокуров Н. Н., Исаев А. П., Потапова Н. К., Ноговицына С. Н., 2001. О вспышке массового размножения сибирского шелкопряда в Центральной Якутии // Наука и образование. № 1. С. 65–68.
  12. Гаврилова М. К., 1973. Климат Центральной Якутии. Якутск: Якутское книжное издательство. 119 с.
  13. Галкин Г. И., 1962. О надзоре за сибирским шелкопрядом в лиственничных лесах Красноярского края // Лиственница. Красноярск: СибТИ. Т. 29. С. 113–121.
  14. Гниненко Ю. И., Седельник Н. Д., 2003. Сибирский коконопряд в Якутии в XX в. // Лесоведение. № 6. С. 71–73.
  15. Ермолова С. В., Капустина Т. Р., Козлова Л. П. и др., 1973. Агроклиматические ресурсы Якутской СССР: Справочник. Л.: Гидрометеоиздат. 112 с.
  16. Каймук Е. Л., Винокуров Н. Н., Бурнашева А. П., 2005. Насекомые Якутии. Бабочки. Якутск: Бичик. 88 с.
  17. Коломиец Н. Г., 1961. Холодостойкость гусениц сибирского шелкопряда и температурный режим в местах их зимовки // Известия СО АН СССР. № 1. С. 113–120.
  18. Коломиец Н. Г., 1962. Паразиты и хищники сибирского шелкопряда. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР. 175 с.
  19. Коломиец Н. Г., 1987. Оптимальные стации зимовки сибирского шелкопряда // Экологическая оценка местообитаний лесных животных. Новосибирск: Наука. С. 69–75.
  20. Кондаков Ю. П., 2002. Массовое размножение сибирского шелкопряда в лесах Красноярского края // Энтомологические исследования в Сибири. № 2. С. 25– 74.
  21. Лейрих А. Н., Мещерякова Е. Н., 2015. К методам исследования холодоустойчивости беспозвоночных животных // Зоологический журнал. Т. 94. № 8. С. 972– 984.
  22. Лукин А. В., 2020. Распространение и динамика численности сибирского шелкопряда Dendrolimus sibiricus Tschetv.) в республике Коми // Актуальные проблемы биологии и экологии: материалы докладов XXVII Всероссийской молодежной научной конференциии (с элементами научной школы). Отв. ред. Дегтева С. В. Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН. С. 18–22.
  23. Методы мониторинга вредителей и болезней леса, 2004. Болезни и вредители в лесах России. Справочник / Под. ред. В. К. Тузова. М.: ВНИИЛМ. Т. 3. 200 с.
  24. Мещериков А. А., 2018. Анализ современных границ ареала сибирского шелкопряда в Европейской части России // Чтения памяти А. И. Ильинского: сб. докладов. Отв. ред. Гниненко Ю. И. Пушкино: ВНИИЛМ. С. 51–60.
  25. Надзор, учет и прогноз массовых размножений хвое- и листогрызущих насекомых в лесах СССР, 1965. / Под ред. А. И. Ильинского, И. В. Тропина. М.: Лесная промышленность. 445 с.
  26. Нифонтов С. В., Гриднев А. Н., Савченко А. А., 2018. Прогноз динамики численности сибирского шелкопряда в Нижнеамурском лесозащитном районе Хабаровского края // Аграрный вестник Приморья. № 1(9). С. 58–60.
  27. Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Саха (Якутия) за 2020 год, 2021. Федеральное бюджетное учреждение “Российский центр защиты леса”, Филиал ФБУ “Рослесозащита” “Центр защиты леса Республики Бурятия”. Якутск. 167 с.
  28. Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Саха (Якутия) за 2021 год, 2022. Федеральное бюджетное учреждение “Российский центр защиты леса”, Филиал ФБУ “Рослесозащита” “Центр защиты леса Республики Бурятия”. Якутск. 204 с.
  29. Павлов И. Н., Литовка Ю. А., Голубев Д. В., Астапенко С. А., Хромогин П. В., 2018. Новая вспышка массового размножения Dendrolimus sibiricus Tschetv. в Сибири (2012–2017 гг.): закономерности развития и перспективы биологического контроля // Сибирский экологический журнал. № 4. С. 462–478.
  30. Рожков А. С., 1963. Сибирский шелкопряд. Систематическое положение, филогения, распространение, экономическое значение, строение и образ жизни. М.: Изд-во АН СССР. 176 с.
  31. Рожков А. С., 1965. Массовое размножение сибирского шелкопряда и меры борьбы с ним. М.: Наука. 180 с.
  32. Флоров Д. Н., 1948. Вредитель сибирских лесов (Сибирский шелкопряд). Иркутск: Иркутское областное издательство. 132 с.
  33. Харук В. И., Им С. Т., Ягунов М. Н., 2018. Миграция северной границы распространения сибирского шелкопряда // Сибирский экологический журнал. Т. 1. С. 32–44.
  34. Чикидов И. И., 2013. Изменение состава и структуры растительности лиственничных лесов в очагах массового размножения сибирского шелкопряда в Лено-Амгинском междуречье (Центральная Якутия). Автореф. дис. … канд. биол. наук. Якутск. 24 с.
  35. Чикидов И. И., Борисов Б. З., Исаев А. П., 2010. Оценка площади очагов массового размножения сибирского шелкопряда в 1999–2000 гг. в Центральной Якутии по данным Spot-Vegetation // Наука и образование. № 4. С. 76–82.
  36. Чистяков Ю. А., Золотухин В. В., Беляев Е. А., 2016. Сем. Lasiocampidae – Коконопряды // Аннотированный каталог насекомых Дальнего Востока России. Т. II. Lepidoptera. Чешуекрылые. Владивосток: Дальнаука. С. 308–316.
  37. Шорохов П. И., 1956. Сибирский шелкопряд // Природа. № 8. С. 105–107.
  38. Эпова В. И., Плешанов А. С., 1995. Зоны вредоносности насекомых-филлофагов Азиатской части России. Новосибирск: Наука. Сибирская издат. фирма РАН. 147 с.
  39. Baranchikov Y. N., Tchebakova N., Kirichenko N., Parphenova E., Korets M., Kenis M., 2010. The Siberian moth, Dendrolimus superans sibiricus, a potential invader in Europe? // Atlas of Biodiversity Risk. Settele J., Penev L., Georgiev T., Grabaum R., Grobelnik V., Hammen V., Klotz S., Kotarac M., Kühn I. (Eds). Sofia–Moscow: Pensoft Publishers. 164 p.
  40. Berman D. I., Bulakhova N. A., Alfimov A. V., Meshcheryakova E. N., 2016. How the most northern lizard, Zootoca vivipara, overwinters in Siberia // Polar Biology. V. 39. P. 2411–2425.
  41. Berman D. I., Bulakhova N. A., Meshcheryakova E. N., Shekhovtsov S. V., 2020. Overwintering and cold tolerance in the moor frog (Rana arvalis) across its range // Canadian Journal of Zoology. V. 98. P. 697– 706.
  42. Bulakhova N. A., Zhigulskaya Z. A., Gashkova L. P., Berman D. I., 2022. On cold hardiness of the egg parasitoid wasp Telenomus tetratomus (Thomson), 1860 (Hymenoptera, Scelionidae) – a population regulator of the Siberian moth // Journal of Hymenoptera Research. V. 91. P. 27–39.
  43. European Food Safety Authority (EFSA), Jeger M., Bragard C., Caffier D., Candresse T., Chatzivassiliou E., Dehnen-Schmutz K., Gilioli G., Jaques Miret J. A., MacLeod A., Navajas-Navarro M., Niere B., Parnell S., Potting R., Rafoss T., Rossi V., Urek G., Van Bruggen A., Van der Werf W., West J., Winter S., Kirichenko N., Kertesz V., Gregoire J. C., 2018. Scientific opinion on pest categorisation of Dendrolimus sibiricus // Panel on Plant Health Journal. V. 16, 5301.
  44. European Food Safety Authority (EFSA), Baker R., Gilioli G., Behring C., Candiani D., Gogin A., Kaluski T., Kinkar M., Mosbach-Schulz O., Neri F. M., Siligato R., Stancanelli G., Tramontini S., 2019. Scientific report on the methodology applied by EFSA to provide a quantitative assessment of pest-related criteria required to rank candidate priority pests as defined by Regulation (EU) 2016/2031 // European Food Safety Authority Journal. V. 17, 5731.
  45. EPPO, 2005. Data sheets on quarantine pests: Dendrolimus sibiricus and Dendrolimus superans // EPPO Bulletin. V. 35. P. 390–395.
  46. Jeong J. S., Kim M. J., Kim S. S., Choi S. W., Kim I., 2018. DNA data and morphology suggest an occurrence of Dendrolimus sibiricus Tschetverikov, 1908 (Lepidoptera: Lasiocampidae) instead of D. superans Butler, 1877, in South Korea // Entomological Research. V. 48. P. 108–121.
  47. Kharuk V. I., Im S. T., Soldatov V. V., 2020. Siberian silkmoth outbreaks surpassed geoclimatic barrier in Siberian Mountains // Journal of Mountain Science. V. 17. P. 1891–1900.
  48. Kirichenko N. I., Baranchikov Y. N., Vidal S., 2009. Performance of the potentially invasive Siberian moth Dendrolimus superans sibiricus on coniferous species in Europe // Agricultural and Forest Entomology. V. 11. P. 247–254.
  49. Kirichenko N. I., Flament J., Baranchikov Y. N., Gregoire J. C., 2008. Native and exotic coniferous species in Europe – possible host plants for the potentially invasive Siberian moth, Dendrolimus sibiricus Tschtv. (Lepidoptera, Lasiocampidae) // EPPO Bulletin. V. 38. P. 259–263.
  50. Kononov A., Ustyantsev K., Wang B., Mastro V. C., Fet V., Blinov A., Baranchikov Y., 2016. Genetic diversity among eight Dendrolimus species in Eurasia (Lepidoptera: Lasiocampidae) inferred from mitochondrial COI and COII, and nuclear ITS2 markers // BMC Genetic. 17 (Suppl 3):157. P. 173–191. https://doi.org/10.1186/s12863-016-0463-5
  51. Kubasik W., Klejdysz T., Gawlak M., Czyż M., Olejniczak A., Kaluski T., 2017. Analizy zagrożenia agrofagiem (Ekspres PRA) dla Dendrolimus sibiricus. Poznan: Institute of Plant Protection-NRI. 22 p.
  52. Layne J. R. Jr., 1991. Microclimate variability and the eurythermic nature of goldenrod gall fly (Eurosta solidaginis) larvae (Diptera: Tephritidae) // Canadian journal of zoology. V. 69. № . 3. P. 614–617.
  53. Lee R. E. Jr., 1991. Principles of insect low temperature tolerance // Insects at low temperature. Lee R.E Jr., Denlinger D.L (Eds). New York: Chapman & Hall. P. 17–46.
  54. Lee R. E. Jr., 2010. A primer on insect cold-tolerance // Low temperature biology of insects. Denlinger D. L., Lee R. E. Jr. (Eds). New York: Cambridge University Press. P. 3–34.
  55. Lee R. E. Jr., Chen C., Denlinger D. L., 1987. A rapid cold-hardening process in insects // Science. V. 238. № 4832. P. 1415–1417.
  56. Möykkynen T., Pukkala T., 2014. Modelling of the spread of a potential invasive pest, the Siberian moth (Dendrolimus sibiricus) in Europe // Forest ecosystems. V. 1. P. 10.
  57. R Core Team, 2023. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna. Austria. https://www.R-project.org.
  58. Salt R. W., 1936. Studies on the freezing process in insects. Minnesota: University of Minnesota Agricultural Experiment Station. 41 p.
  59. Salt R. W., 1961. Principles of insect cold-hardiness // Annual Review of Entomology. V. 6. P. 55–74.
  60. Shao Y., Feng Y., Tian B., Wang T., He Y., Zong Sh., 2018. Cold hardiness of larvae of Dendrolimus tabulaeformis (Lepidoptera: Lasiocampidae) at different stages during the overwintering period // European Journal of Entomology. V. 115. P. 198–207.
  61. Sinclair B. J., Alvarado L. E.C., Ferguson L. V., 2015. An invitation to measure insect cold tolerance: Methods, approaches, and workflow // Journal of Thermal Biology. V. 53. P. 80–197.
  62. Somme L., 1982. Supercooling and winter survival in terrestrial arthropods // Comparative Biochemistry and Physiology A. V. 73. P. 519–543.
  63. VKM, Rafoss T., Flø D., Sundheim L., Wendell M., Brodal G., Ergon Å., Magnusson C., Sletten A., Solheim H., 2018. Pest risk assessment of Dendrolimus sibiricus and Dendrolimus superans // VKM report. V. 8. Opinion of the Panel on Plant Health of the Norwegian Scientific Committee for Food and Environment. Oslo: VKM. 69 p.
  64. Zeng J. P., Ge F., Su J. W., Wang Y., 2008. The effect of temperature on the diapause and cold hardiness of Dendrolimus tabulaeformis (Lepidoptera: Lasiocampidae) // European Journal of Entomology. V. 105. P. 599–606.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Перезимовавшие гусеницы сибирского коконопряда Dendrolimus sibiricus VI (справа) и IV возрастов (в центре и слева) на поверхности почвы в центрально-якутском очаге. О степени поражения древостоя можно судить по количеству прошлогодних экскрементов вредителя (светлые гранулы), покрывающих лесную подстилку (фото А. П. Бурнашевой).

Скачать (685KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Условия в местах зимовки сибирского коконопряда (Dendrolimus sibiricus) в исследованном очаге в период со 2 октября 2020 г. по 18 мая 2021 г. А – высота снежного покрова (данные метеостанции г. Якутск). Б – температуры: воздуха (черная сплошная линия, данные метеостанции г. Якутск); почвы по данным 10 логгеров на двух глубинах – на 10 см (синие линии) и 20 см (красные линии); минимальная на глубинах зимовки гусениц (оранжевая штриховая линия); отметка 0°C (черная пунктирная линия).

Скачать (94KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Пример варьирования температуры в местах зимовки гусениц сибирского коконопряда Dendrolimus sibiricus в почве на глубине 10 см под подстилкой и снежным покровом.

Скачать (86KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температуры максимального переохлаждения (ТП) гусениц сибирского коконопряда Dendrolimus sibiricus разных возрастных групп (II– III, III–IV и IV–VI) центрально-якутской популяции и старшей возрастной группы тувинской популяции (V_Tuva, по: Коломиец, 1961); цифры над горизонтальными скобками – значимость различий средних значений).

Скачать (86KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кумулятивные кривые смертности сибирского коконопряда (Dendrolimus sibiricus) при отрицательных температурах. Кривая, состоящая из черных кружков, – доля особей в выборке, погибших в результате замерзания после кратковременного воздействия указанных температур при определении Тп; синяя пунктирная линия – аппроксимированная кривая смертности при длительном воздействии различных температур; синие треугольники – тестовые температуры; оранжевая штриховая линия – медианный уровень Тп и 50%-й смертности гусениц.

Скачать (68KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Изотермы многолетних минимальных температур в почве на глубине 20 см (из: Berman et al., 2016 с изменениями; Springer Nature License № 5835710123397) и территория, на которой отмечены вспышки численности сибирского коконопряда (Dendrolimus sibiricus) в Республике Саха (Якутия) (обозначена красной штриховкой, по: Аммосов, 1971, 1978; Винокуров, Исаев, 2002; Гниненко, Седельник, 2003; Каймук и др., 2005; Чикидов и др., 2010; Бурнашева и др., 2021).

Скачать (252KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024