HISTORY OF THE SIBERIAN MOTH OUTBREAKS AT THE EASTERN FOOTHILLS OF KUZNETSKIY ALATAU MOUNTAINS: DENDROCHRONOLOHICAL RECONSTRUCTION

封面

如何引用文章

全文:

详细

The outbreaks history of the Siberian moth ( Dendrolimus sibiricus Tschetveraikov, 1908) in larch forests of the forest-steppe at the eastern foothills of the Kuznetsk Alatau mountains (West of the Chulym-Yenisei basin, South of Eastern Siberia, Republic of Khakassia) is reconstructed. Outbreaks of this species have repeatedly covered forests from the Urals to the Far East on an area of more than 1 million hectares. However, there is a lack of long series of observations of changes in the size of the Siberian moth populations. Data on the history of the defoliations caused by it will at least partially fill this gap. For reconstruction, we studied the radial growth in six larch stands, which in the past were subjected to intensive defoliation by the Siberian moth. Using the OUTBREAK algorithm, specific features (abrupt, deep, and prolonged declines in growth) were found in the series of radial growth, indicating defoliation in the past. In total 31 such periods were found in 1740-2017. A study of the frequency characteristics of the chronology of defoliation showed that after the end of the Little Ice Age, the interval between defoliations gradually decreased from 10-11 years at the end of the 19th century to 7 years in the 1930s. Since the 1940s, this interval has decreased to 4-6 years, which we attribute to anthropogenic impact (massive logging and, apparently, more frequent ground fires). The consequence of this was the fragmentation of forest stands and the periodic eliminations of overwintering entomophages by fires. As a result, the frequency of occurrence of the Siberian moth foci in the study area increased either due to its escape from the control of entomophages, or because of the formation of a system of migration foci that existed at different times in fragmented forest stands.

作者简介

D. Demidko

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch; Reshetnev Siberian State University of Science and Techünology

编辑信件的主要联系方式.
Email: sawer_beetle@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation; Krasnoyarsk, Russian Federation

A. Efremenko

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: efremenko2@mail.ru
Krasnoyarsk, Russian Federation

Yu. Baranchikov

V. N. Sukachev Institute of Forest, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Federal Research Center Krasnoyarsk Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

Email: baranchikov_yuri@yahoo.com
Krasnoyarsk, Russian Federation

参考

  1. Бабушкина Е. А., Белокопытова Л. В., Костякова Т. В. Пирогенная депрессия радиального прироста хвойных в Республике Хакасия и ее использование для реконструкции лесных пожаров // Наука Красноярья. 2013. Т. 2. № 3. С. 5-23.
  2. Бабушкина Е. А., Белокопытова Л. В., Костякова Т. В., Кокова В. И. Характеристики ранней и поздней древесины Pinus sylvestris в семиаридных природных зонах Южной Сибири // Экология. 2018. №. 3. С. 174-183.
  3. Баранчиков Ю. Н., Харитонченко Р. П. Суточная динамика поступления в подстилку экскрементов насекомых в очаге размножения сибирского шелкопряда // Роль подстилки в лесных биогеоценозах: тез. докл. М.: Наука, 1983. С. 18-19.
  4. Баранчиков Ю. Н., Петько В. М., Бабичев Н. С. Пространственно-временная динамика возрастной структуры популяции сибирского шелкопряда в дефолиированном лиственничнике // Энтомологические исследования в Северной Азии: Материалы совещ. М.: КМК, 2010. С. 239-240.
  5. Баринов В. В., Мыглан В. С., Тайник А. В. Экстремальные климатические события в Центральном Алтае за последние 1500 лет по данным древесно-кольцевой хронологии Jelo // Изв. РАН. Сер. геогр. 2017. № 1. С. 91-102.
  6. Болдаруев В. О. Динамика численности сибирского шелкопряда и его паразитов. Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1969. 165 с.
  7. Бутанаев В. Я., Амзараков П. Б., Бутанаева И. И., Бурнаков В. А., Буров В. Ф., Верник А. А., Грошева Г. В., Ивандаев В. И., Кыржинаков А. А., Тутаркова Н. В., Торбостаев К. М., Худяков Ю. С., Шавыркин О. В. Очерки истории Хакасии (с древнейших времен до современности. Абакан: Изд-во Хакас. гос. ун-та, 2008. 672 с.
  8. Веселов, И. Р. Прибыльская, О. А. Мирзеабасов. Специализированные массивы для климатических исследований / В. М. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2022. http://aisori-m.meteo.ru/
  9. Галкин Г. И. Некоторые вопросы формирования резерваций и первичных очагов сибирского шелкопряда в лесах Красноярского края // Сибирский шелкопряд. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1960. С. 21-33.
  10. Галкин Г. И. О надзоре за сибирским шелкопрядом в лиственничных лесах Красноярского края // Лиственница: сб. ст. Красноярск: СибТИ, 1962. Т. 29. С. 113-121.
  11. Галкин Г. И. Динамика численности сибирского шелкопряда в лиственничных лесах Кузнецкого Алатау в 1958-1969 гг. // Проблемы защиты таёжных лесов. Красноярск, 1971. С. 30-32.
  12. Гродницкий Д. Л. Сибирский шелкопряд и судьба пихтовой тайги // Природа. 2004. № 11. С. 49-56.
  13. Гродницкий Д. Л., Разнобарский В. Г., Солдатов В. В., Ремарчук Н. П. Деградация древостоев в таежных шелкопрядниках // Сиб. экол. журн. 2002. Прил. 1. С. 3-12.
  14. Дроздов А. И. Развитие производственной сферы Хакасии в середине 1960-х - середине 1980-х гг. (на материалах промышленности и сельского хозяйства): автореф. дис. … канд. ист. наук: 07.00.02. Абакан: Хакас. гос. ун-т им. Н. Ф. Катанова, 2006. 22 с.
  15. Ермолаев И. В. Непериодическая популяционная волна на примере лиственничной чехлоноски Protocryptis sibiricella (Lepidoptera, Coleophoridae) // Зоол. журн. 2014. Т. 93. № 8. С. 967-981.
  16. Исаев А. С., Хлебопрос Р. Г., Недорезов Л. В., Кондаков Ю. П., Киселев В. В., Суховольский В. Г. Популяционная динамика лесных насекомых. М.: Наука, 2001. 374 с.
  17. Кондаков Ю. П. К вопросу биоэкологии сибирского шелкопряда (Dendrolimus sibiricus Tshtv) в пихтовых лесах Красноярского края // Учен. зап. КПИ. Красноярск, 1957. Т. 10. С. 144-153.
  18. Кондаков Ю. П. Сопряжённые очаги Dendrolimus sibiricus Tschtv., Ocneria dispar L. и Semiothisa pumila Kusn. в лиственничных лесах Красноярского края // Учен. зап. КПИ. Красноярск: КПИ, 1959. Т. 15. С. 183-193.
  19. Кондаков Ю. П. Непарный шелкопряд (Ocneria dispar L.) в лесах Красноярского края // Защита лесов Сибири от насекомых-вредителей. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 30-77.
  20. Кондаков Ю. П. К изучению периодичности вспышек массового размножения сибирского шелкопряда // Исследования по защите лесов Сибири. М.: Наука, 1965. С. 98-111.
  21. Кондаков Ю. П. Закономерности массовых размножений сибирского шелкопряда // Экология популяций лесных животных Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1974. С. 206-265.
  22. Кондаков Ю. П. Массовые размножения сибирского шелкопряда в лесах Красноярского края // Энтомологические исследования в Сибири. Красноярск: КФ РЭО, 2002. Вып. 2. С. 25-74.
  23. Костякова Т. В., Белокопытова Л. В., Жирнова Д. Ф., Бабушкина Е. А., Ваганов Е. А. Дендрохронологическая индикация вспышек размножения филлофагов по радиальному приросту лиственницы в лесостепной зоне Республики Тыва // Сиб. экол. журн. 2021. № 1. С. 46-60.
  24. Кучеров С. Е., Кучерова С. В. Влияние пожаров на радиальный прирост лиственницы на Зилаирском плато // Изв. УНЦ РАН. 2015. Т. 4. № 1. С. 95-97.
  25. Лиханов Б. Н., Хаустова М. Н. Алтае-Саянское нагорье // Средняя Сибирь. М.: Наука, 1964. С. 359-380.
  26. Малыгина Е. Е. История развития промышленности Хакасии // Сиб. арх.: электрон. журн. 2020. https://archivesiberia-journal.nso.ru/page/242
  27. Пальникова Е. Н., Свидерская И. В., Суховольский В. Г. Сосновая пяденица в лесах Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 2002. 232 с.
  28. Плешанов А. С. Насекомые-дефолианты лиственничных лесов Восточной Сибири. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. 209 с.
  29. Прозоров С. С., Коршунова Л. М., Земкова Р. И. Античная волнянка (Orgyia antiqua L.) - вредитель лиственницы сибирской // Защита лесов Сибири от насекомых-вредителей. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 5-29.
  30. Рожков А. С. Массовое размножение сибирского шелкопряда и меры борьбы с ним. М.: Наука, 1965. 180 с.
  31. Санников С. Н., Санникова Н. С. Эволюционные аспекты пирологии светлохвойных видов // Лесоведение. 2009. № 3. С. 3-10.
  32. Суховольский В. Г., Тарасова О. В., Ковалёв А. В. Моделирование критических явлений в популяциях лесных насекомых // Журн. общ. биол. 2020. Т. 81. № 5. С. 374-386.
  33. Фомин С. Н., Баринов В. В., Мыглан В. С. Сибирский шелкопряд в Республике Тыва, история исследований // Сиб. лесн. журн. 2019. № 5. С. 3-14.
  34. Фомин С. Н., Баринов В. В., Мыглан В. С. Вспышки массового размножения непарного шелкопряда Lymantria dispar (L.) в Республике Тыва: история исследований // Журн. СФУ. Биол. 2022. Т. 15. № 1. С. 48-71.
  35. Цветков П. А. Пирогенные свойства древесных пород // Лесоведение. 2011. № 2. С. 25-31.
  36. Яновский В. М., Баранчиков Ю. Н., Перевозникова В. Д., Новиков А. П., Ходыкина В. Н. Энтомофауна лиственничников, дефолиированных сибирским шелкопрядом // Энтомол. иссл. в Сибири. Вып. 1. Красноярск: КФ РЭО, 1998. С. 33-43.
  37. Alfaro R. I., Akker L. van, Berg J., Hezewijk B. van, Zhang Q.-B., Hebdac R., Smithd D., Axelson J. Change in the periodicity of a cyclical forest defoliator: An indicator of ecosystem alteration in Western Canada // For. Ecol. Manag. 2018. V. 430. P. 117-125.
  38. Anchukaitis K. J., Wilson R., Briffa K. R., Büntgen U., Cook E. R., D’Arrigo R., Davi N., Esper J., Frank D., Gunnarson B. E., Hegerl G., Helama S., Klesse S., Krusic P. J., Linderholm H. W., Myglan V., Osborn T. J., Zhang P., Rydval M., Schneider L., Schurer A., Wiles G., Zorita E. Last millennium Northern Hemisphere summer temperatures from tree rings: Part II, spatially resolved reconstructions // Quatern. Sci. Rev. 2017. V. 163. P. 1-22.
  39. Arbellay E., Jarvis I., Chavardès R. D., Daniels L. D., Stoffel M. Tree-ring proxies of larch bud moth defoliation: latewood width and blue intensity are more precise than tree-ring width // Tree Physiol. 2018. V. 38. Iss. 8. P. 1237-1245.
  40. Babushkina E. A., Belokopytova L. V., Kostyakova T. V., Kokova V. I. Earlywood and latewood features of Pinus sylvestris in semiarid natural zones of south Siberia // Rus. J. Ecol. 2018. V. 49. N. 3. P. 209-217 (Original Rus. text © 2018, E. A. Babushkina, L. V. Belokopytova, T. V. Kostyakova, V. I. Kokova, publ. in Ekologiya. 2018. N. 3. P. 174-183).
  41. Baltensweiler W., Weber U. M., Cherubini P. Tracing the influence of larch-bud-moth insect outbreaks and weather conditions on larch tree-ring growth in Engadine (Switzerland) // Oikos. 2008. V. 117. N. 2. P. 161-172.
  42. Belokopytova L. V., Meko D. M., Zhirnova D. F. Babushkina E. A., Vaganov E. A. Spatial classification of moisture-sensitive pine and larch tree-ring chronologies within Khakass-Minusinsk depression, south Siberia // Trees. 2021. V. 35. Iss. 6. P. 2133-2139.
  43. Bunn A. G. A dendrochronology program library in R (dplR) // Dendrochronologia. 2008. V. 26. N. 2. P. 115-124.
  44. Büntgen U., Frank D., Liebhold A., Johnson D., Carrer M., Urbinati C., Grabner M., Nicolussi K., Levanic T., Esper J. Three centuries of insect outbreaks across the European Alps // New Phytol. 2009. V. 182. Iss. 4. P. 929-941.
  45. Boulanger Y., Arsenault D., Morin H., Jardon Y., Bertrand P., Dagneau C. Dendrochrnonological reconstruction of spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks in southern Quebec for the last 400 years // Can. J. For. Res. 2012. V. 42. N. 7. P. 1264-1276.
  46. Camarero J. J., Collado E., Martínez-de-Aragón J., de-Miguel S., Büntgen U., Martinez-Peña F., Martín-Pinto P., Ohenoja E., Romppanen T., Salo K., Oria-de-Rueda J. A., Bonet J. A. Associations between climate and earlywood and latewood width in boreal and Mediterranean Scots pine forests // Trees. 2021. V. 35. Iss. 1. P. 155-169.
  47. Carbone M. S., Czimczik C. I., Keenan T. F., Murakami P. F., Pederson N., Schaberg P. G., Xu X., Richardson A. D. Age, allocation and availability of nonstructural carbon in mature red maple trees // New Phytol. 2013. V. 200. Iss. 4. P. 1145-1155.
  48. Chernykh D. V., Galakhov V. P., Zolotov D. V. Synchronous fluctuations of glaciers in the Alps and Altai in the second half of the Holocene // The Holocene. 2013. V. 23. N 7. P. 1074-1079.
  49. Clark P. W., Speer J. H., Winship L. J. Identifying and separating pandora moth outbreaks and climate from a 1500-year ponderosa pine chronology from central Oregon // Tree-Ring Res. 2017. V. 73. N. 2. P. 113-125.
  50. Cook E. R. A time series analysis approach to tree ring standartization. Tucson: The Univ. Arizona, 1985. 171 p.
  51. Demidko D. A., Sultson S. M., Mikhaylov P. V., Verkhovets S. V. Influence of weather conditions and climate oscillations on the pine looper Bupalus piniaria (L.) outbreaks in the forest-steppe of the West Siberian plain // Forests. 2022. V. 13. N. 1. Article number: 15.
  52. Ermolaev I. V. The nonperiodic population wave: a case study of the larch casebearer Protocryptis sibiricella (Lepidoptera, Coleophoridae) // Entomol. Rev. 2014. V. 94. Iss. 8. P. 1091-1105 (Original Rus. text © I. V. Ermolaev, 2014, publ. in Zool. zhurn. 2014. V. 93. N. 8. P. 967-981).
  53. FIRMS. Fire Information for Resource Management System. NASA, 2022. https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/map/
  54. Furze M. E., Huggett B. A., Aubrecht D. M., Stolz C. D., Carbone M. S., Richardson A. D. Whole-tree nonstructural carbohydrate storage and seasonal dynamics in five temperate species // New Phytol. 2019. V. 221. N. 3. P. 1466-1477.
  55. Haynes K. J., Allstadt A. J., Klimetzek D. Forest defoliator outbreaks under climate change: Effects on the frequency and severity of outbreaks of five pine insect pests // Glob. Change Biol. 2014. V. 20. N. 6. P. 2004-2018.
  56. Kostyakova T. V., Belokopytova L. V., Zhirnova D. F., Babushkina E. A., Vaganov E. A. Dendrochronological indication of phyllophages’ outbreaks by larch radial growth in the forest-steppe zone of the Republic of Tyva // Contemp. Probl. Ecol. 2021. V. 14. N. 1. P. 37-48 (Original Rus. text © 2021, T. V. Kostyakova, L. V. Belokopytova, D. F. Zhirnova, E. A. Babushkina, E. A. Vaganov, publ. in Sibirskii Ekologicheskii Zhurnal. 2021. N. 1. P. 46-60).
  57. Liaw A., Wiener M. Classification and regression by randomForest // R News. 2002. V. 2. N. 3. P. 18-22.
  58. Limousin J.-M., Misson L., Lavoir A.-V., Martin N. K., Rambal S. Do photosynthetic limitations of evergreen Quercus ilex leaves change with long-term increased drought severity? // Plant, Cell Environ. 2010. V. 33. N. 5. P. 863-875.
  59. Mann M. E., Bradley R. S., Hughes M. K. Northern hemisphere temperatures during the past millennium: Inferences, uncertainties, and limitations // Geophys. Res. Lett. 1999. V. 26. Iss. 6. P. 759-762.
  60. Methods of dendrochronology. Applications in the environmental sciences / E. R. Cook, L. A. Kairiukstis (Eds.). Springer Dordrecht, 1990. 394 p.
  61. Pearson H. A., Davis J. R., Schubert G. H. Effects of wildfire on timber and forage production in Arizona //j. Range Manag. 1972. V. 25. N. 4. P. 250-253.
  62. Peterson D. L., Sackett S. S., Robinson L. J., Haase S. M. The effects of repeated prescribed burning on Pinus ponderosa growth // Int. J. Wildland Fire. 1994. V. 4. N. 4. P. 239-247.
  63. Pohl K. A., Hadley K. S., Arabas K. B. Decoupling tree-ring signatures of climate variation, fire, and insect outbreaks in Central Oregon // Tree-Ring Res. 2006. V. 62. N. 2. P. 37-50.
  64. Robert L. E., Sturtevant B. R., Cooke B. J., James P. M. A., Fortin M. J., Townsend P. A., Wolter P. T., Kneeshaw D. Landscape host abundance and configuration regulate periodic outbreak behavior in spruce budworm Choristoneura fumiferana // Ecography. 2018. V. 41. Iss. 9. P. 1556-1571.
  65. Roesch A., Schmidbauer H. WaveletComp: Computational wavelet analysis. R package version 1.1. 2018. https://CRAN.R-project.org/package=WaveletComp
  66. Seifert T., Meincken M., Odhiambo B. O. The effect of surface fire on tree ring growth of Pinus radiata trees // Ann. For. Sci. 2017. V. 74. Iss. 2. Article number: 34. 11 p.
  67. Skrzecz I., Ślusarski S., Tkaczyk M.Integration of science and practice for Dendrolimus pini (L.) management - A review with special reference to Central Europe // For. Ecol. Manag. 2020. V. 455. Article number: 117697.
  68. Speer J. H., Swetnam T. W., Wickman B. E., Youngblood A. Changes in Pandora moth outbreak dynamics during the past 622 years // Ecology. 2001. V. 82. N. 3. P. 679-697.
  69. Swetnam T. W., Lynch A. M. Multicentury, regional-scale patterns of western spruce budworm outbreaks // Ecol. Monogr. 1993. V. 63. N. 4. P. 399-424.
  70. Swetnam T. W., Wickman B. E., Paul H. G., Baisan C. H. Historical patterns of western spruce budworm and Douglas-fir tussock moth outbreaks in the northern Blue Mountains, Oregon, since A. D. 1700. Portland, OR: USDA For. Serv., Pacific Northwest Res. St., 1995. 27 p.
  71. Urban J., Rubtsov A. V., Urban A. V., Shashkin A. V., Benkova V. E. Canopy transpiration of a Larix sibirica and Pinus sylvestris forest in Central Siberia // Agr. For. Meteorol. 2019. V. 271. P. 64-72.
  72. Venables W. N., Ripley B. D. Modern applied statistics with S. Springer New York, NY: 2002. 498 p.
  73. Vilagrosa A., Morales F., Abadía A., Bellot J., Cochard H., Gil-Pelegrin E. Are symplast tolerance to intense drought conditions and xylem vulnerability to cavitation coordinated? An integrated analysis of photosynthetic, hydraulic and leaf-level processes in two Mediterranean drought-resistant species // Environ. Exp. Bot. 2010. V. 69. Iss. 3. P. 233-242.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».