Chrząszcz górski - Mountain pine beetle

Chrząszcz górski
Dendroctonus ponderosae.jpg
Dorosły
Klasyfikacja naukowa edytować
Królestwo: Animalia
Gromada: Stawonogi
Klasa: Owady
Zamówienie: Coleoptera
Rodzina: Curculionidae
Rodzaj: Dendroctonus
Gatunek:
D. ponderosae
Nazwa dwumianowa
Dendroctonus ponderosae
( Hopkins , 1902)

Chrząszcz kosodrzewiny ( Dendroctonus ponderosae ) jest gatunkiem korniki ojczysty do lasów zachodniej Ameryce Północnej od Meksyku do środkowej Kolumbii Brytyjskiej . Ma twardy, czarny egzoszkielet i mierzy około 5 milimetrów ( 1 ⁄ 4  cale), mniej więcej wielkości ziarna ryżu.

W zachodniej Ameryce Północnej niedawna epidemia chrząszcza sosnowca i jego drobnoustrojów dotknęła rozległe obszary lasu sosnowego, w tym ponad 40 milionów akrów (16 milionów hektarów) lasów w Kolumbii Brytyjskiej. Wybuch epidemii w Parku Narodowym Gór Skalistych w Kolorado rozpoczął się w 1996 roku i spowodował zniszczenie milionów akrów/hektarów sosny ponderosa i wyrostka. W szczytowym momencie epidemii w 2009 r. ucierpiało ponad 4,0 mln akrów (1600 tys. ha). Epidemia zmalała ze względu na lepsze warunki środowiskowe i fakt, że wiele wrażliwych drzew zostało już zniszczonych.

Chrząszcze sosnowe zamieszkują ponderosa , białą korę , lodgepole , szkocki , jack , i limber sosny. Zwykle owady te odgrywają ważną rolę w życiu lasu, atakując stare lub osłabione drzewa i przyspieszając rozwój młodszego lasu. Jednak niezwykle gorące, suche lata i łagodne zimy w latach 2004-2007 w całych Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, wraz z lasami wypełnionymi dojrzałą sosną wyżynową, doprowadziły do ​​bezprecedensowej epidemii.

Wybuch mógł być największą plagą owadów leśnych obserwowaną w Ameryce Północnej od czasu europejskiej kolonizacji. Ponowne sadzenie roślin monokulturowych i stulecie tłumienia pożarów lasów przyczyniły się do rozmiaru i nasilenia epidemii, a sama epidemia może, przy podobnych infestacjach, mieć znaczący wpływ na zdolność lasów północnych do usuwania gazów cieplarnianych (takich jak CO 2 ). z atmosfery.

Ze względu na jego wpływ na leśnictwo zsekwencjonowano transkryptom i genom chrząszcza. Był to drugi genom chrząszcza, który został zsekwencjonowany.

Inwazje drzew

Chrząszcze sosnowca mogą uszkadzać całe obszary lasu.

Chrząszcze sosnowca atakują sosny, składając jaja pod korą. Chrząszcze wprowadzają do bielu grzyb sinizny, który uniemożliwia drzewu odpychanie i zabijanie atakujących chrząszczy przy przepływie smoły. Grzyb blokuje również transport wody i składników odżywczych w drzewie. Na zewnętrznej stronie drzewa powoduje to powstanie masy żywicy w kształcie popcornu, zwanych „rurkami pakowymi”, w które weszły chrząszcze. Wspólne działanie żerowania larw i kolonizacji grzybów zabija drzewo żywicielskie w ciągu kilku tygodni od udanego ataku (grzyb i żerowanie przez larwy opasują drzewo, odcinając dopływ wody i składników odżywczych). W ostatnich latach warunki suszy dodatkowo osłabiły drzewa, czyniąc je bardziej wrażliwymi i niezdolnymi do obrony przed atakiem. Kiedy drzewo zostanie zaatakowane po raz pierwszy, pozostaje zielone. Zwykle w ciągu roku od ataku igły stają się czerwone. Oznacza to, że drzewo umiera lub jest martwe, a chrząszcze przeniosły się na inne drzewo. W ciągu trzech do czterech lat po ataku pozostaje bardzo mało liści, więc drzewa wydają się szare.

Gdy populacje chrząszczy zwiększają się lub więcej drzew jest narażonych na stres z powodu suszy lub innych przyczyn, populacja może szybko rosnąć i rozprzestrzeniać się. Zdrowe drzewa są wtedy atakowane, a ogromne obszary dojrzałych drzewostanów sosnowych mogą być zagrożone lub zabite. Ciepłe lata i łagodne zimy mają wpływ zarówno na przetrwanie owadów, jak i na kontynuację i nasilenie epidemii. Niekorzystne warunki pogodowe (takie jak zimowe spadki do -40°) mogą zmniejszyć populację chrząszczy i spowolnić rozprzestrzenianie się, ale owady mogą szybko się zregenerować i wznowić atak na zdrowe lasy.

Koło życia

Chrząszcze rozwijają się w czterech stadiach: jajo , larwa , poczwarka i osobnik dorosły . Z wyjątkiem kilku dni w okresie letnim, kiedy dorosłe osobniki wychodzą z czerwiu i lecą, by zaatakować nowe drzewa żywicielskie, wszystkie etapy życia spędzają pod korą.

W drzewostanach położonych na niskich wysokościach oraz w ciepłych latach chrząszcze sosnowca potrzebują jednego roku, aby dopełnić pokolenie. Na dużych wysokościach, gdzie lata są zazwyczaj chłodniejsze, cykle życia mogą wynosić od jednego do dwóch lat

Samice chrząszczy inicjują ataki. Gdy wgryzają się w wewnętrzną korę i łyko, uwalniają się feromony, które przyciągają samce i samice chrząszczy do tego samego drzewa. Atakujące chrząszcze wytwarzają więcej feromonów, co skutkuje masowym atakiem, który pokonuje obronę drzewa i skutkuje atakami na sąsiednie drzewa.

Naturalnymi drapieżnikami chrząszcza sosnowca są niektóre ptaki, zwłaszcza dzięcioły, oraz różne owady.

Techniki zarządzania

Techniki zarządzania obejmują zbieranie na czołowych krawędziach tak zwanego „zielonego ataku”, a także inne techniki, które można wykorzystać do zarządzania infestacją na mniejszą skalę, w tym:

  • Przynęta feromonowa – polega na wabieniu chrząszczy w drzewa „przynęcone” syntetycznym hormonem, który naśladuje zapach samicy chrząszcza. Chrząszcze mogą być wtedy trzymane w jednym obszarze, gdzie mogą być łatwiej zniszczone.
  • Zbiór sanitarny – polega na usuwaniu pojedynczych porażonych drzew w celu kontrolowania rozprzestrzeniania się populacji chrząszczy na inne obszary.
  • Snip and skid – usuwa skupiska zaatakowanych drzew rozsianych na dużym obszarze.
  • Kontrolowane lub mozaikowe wypalanie – to wypalanie obszaru, na którym skoncentrowane są porażone drzewa, w celu ograniczenia wysokiej inwazji chrząszczy na tym obszarze lub zmniejszenia zagrożenia pożarowego na danym obszarze. Kontrolowanie pożarów znacznie wzrosło od lat 80. i 90. ze względu na technologię przeciwpożarową.
  • Upadek i spalenie – polega na ścinaniu (wycinaniu) i spalaniu zarażonych przez chrząszcze drzew w celu zapobieżenia rozprzestrzenianiu się populacji chrząszczy na inne obszary. Odbywa się to zwykle zimą, aby zmniejszyć ryzyko pożarów lasów.
  • Pestycydy – Biopestycydy, takie jak chitozan , zostały przetestowane pod kątem ochrony przed chrząszczem sosnowca, a pestycydy, takie jak karbaryl , permetryna i bifentryna, są używane do zastosowań na mniejszych powierzchniach.

Koncepcja naturalnej obrony roślin daje nadzieję na wyeliminowanie inwazji chrząszczy sosnowych. Badane i opracowywane są korzystne rozwiązania mikrobiologiczne, które współpracują z rośliną, aby aktywować i wzmacniać jej mechanizmy odporności na owady i choroby.

Służba leśna Stanów Zjednoczonych przetestowała chitozan , biopestycyd , który służy do uzbrajania drzew sosnowych w celu obrony przed MPB. Wyniki US Forest Service pokazują, że koloidalny chitozan wywoływał 40% wzrost żywicy sosny (P<0,05) w sosnach południowych. Jeden mililitr chitozanu na 10 galonów wody naniesiono na powierzchnię gruntu w obrębie pierścienia ociekowego sosny loblolly . Aplikację powtórzono trzykrotnie od maja do września 2008 r. Chitozan był odpowiedzialny za wywołanie naturalnych reakcji obronnych w postaci zwiększonego wyrzucania żywicy, ze zdolnością do zniszczenia 37% jaj chrząszcza sosnowca. Dr Jim Linden, mikrobiolog z Uniwersytetu Stanowego Kolorado, stwierdził, że chitozan zwiększał wyrzucanie żywicy, aby wypchnąć chrząszcza sosny górskiej z drzewa, zapobiegając przedostawaniu się MPB do sosny i rozprzestrzenianiu sinej plamy.

Agresywne poszukiwanie, usuwanie i niszczenie czerwiu w porażonych drzewach to najlepszy sposób na spowolnienie rozprzestrzeniania się chrząszczy sosnowca; może jednak nie chronić określonych drzew. Opryskiwanie drzew w celu zapobieżenia atakowi to najskuteczniejszy sposób ochrony niewielkiej liczby cennych drzew przed chrząszczami sosnowca. Karbaryl, permetryna i bifentryna są zarejestrowane w Stanach Zjednoczonych do stosowania w zapobieganiu inwazji chrząszczy sosnowych. EPA uważa, że ​​karbaryl jest prawdopodobnie rakotwórczy dla ludzi. Jest umiarkowanie toksyczna dla dzikiego ptactwa i częściowo bardzo toksyczna dla organizmów wodnych. Permetryna jest łatwo metabolizowana w wątrobach ssaków, więc jest mniej niebezpieczna dla ludzi. Permetryna praktycznie nie ma wpływu na ptaki. Negatywne skutki można zaobserwować w ekosystemach wodnych, a także jest bardzo toksyczny dla pożytecznych owadów. Bifentryna jest umiarkowanie niebezpieczna dla ssaków, w tym ludzi; jest nieco bardziej toksyczna dla ptaków i ekosystemów wodnych niż permetryna, a także niezwykle toksyczna dla pożytecznych owadów.

Lasy Kolorado są gęsto zalesione, co czyni je znacznie bardziej podatnymi na atak kornika. Obowiązujące przepisy mają pomóc w rozwiązaniu problemu rosnącego chrząszczy. Senatorowie z Kolorado Mark Udall i Michael Bennet ogłosili, że Kolorado otrzyma 30 milionów dolarów z 40 milionów dolarów przeznaczonych przez amerykańską służbę leśną na walkę z milionami akrów szkód spowodowanych przez chrząszcza sosnowca w regionie Gór Skalistych.

Upadek i oparzenie to technika stosowana w Albercie, gdzie istnieje nadzieja na ograniczenie epidemii do zachodniej Kanady, zapobiegając jej rozprzestrzenianiu się na północne Saskatchewan i dalej na wschodnią Kanadę, gdzie sosna zwyczajna może być wrażliwa tak daleko na wschód, jak Nowa Szkocja.

Komercyjne wykorzystanie dotkniętych drzew

Jakość drewna

Drewno z drzew zaatakowanych przez chrząszcze zachowuje swoją przydatność handlową przez 8 do 12 lat po śmierci drzewa, ale jego wartość gwałtownie spada, ponieważ w ciągu kilku miesięcy uciekająca wilgoć powoduje duże pęknięcia i pęknięcia z zewnętrznego obwodu drewna w głąb serce drzewa. Pozostała wilgoć ucieka wolniej, powodując małe pęknięcia w całym drewnie. Powoduje to trudności w nowoczesnych, wysokowydajnych, zautomatyzowanych operacjach tartacznych i znacznie zwiększa straty drewna i nakład pracy przy wytwarzaniu wysokiej jakości produktów z drewna. Ten tak zwany „okres trwałości” zależy od wielu czynników, w tym warunków ekonomicznych i warunków siedliskowych. W miejscach, gdzie jest wilgotniej, drzewa gniją u podstawy i szybciej spadają, zwłaszcza jeśli są większe. Grzyb przenoszony przez chrząszcze i zabijający drzewa powoduje sinizny bielu na obwodzie drzewa, ale nie wpływa to na wytrzymałość drewna, ani nie ma żadnych szkodliwych skutków dla zdrowia ludzkiego. Jednak sinizna jest uważana za wadę w normach klasyfikacji tarcicy, a zatem jest uważana za „obniżoną klasę”, co skutkuje niższą ceną rynkową towaru. Wszystkie te czynniki poważnie ograniczyły produkcję wyrobów z drewna z sinizną.

Zastosowania drewna

Drewno może być wykorzystywane do produkcji dowolnego produktu drewnianego, od standardowej tarcicy szkieletowej po produkty z drewna konstrukcyjnego, takie jak produkty klejone i panele klejone krzyżowo. Epidemia w Kolumbii Brytyjskiej stwarza również możliwości dla rozwijającego się przemysłu bioenergetycznego. Chociaż istnieje wiele małych warsztatów stolarskich i rzemieślniczych, które produkują meble i wyroby rzemieślnicze z egzotycznego drewna barwionego na niebiesko, i pomimo ogromnej podaży i coraz wyraźniejszej potrzeby wykorzystania tego martwego drewna, jest bardzo niewiele firm, które stworzyły linie produktów, które wymagają dużej ilości martwych drzew. Wynika to w dużej mierze ze znacznych trudności i zwiększonych kosztów związanych z obróbką martwego drewna oraz odpowiednio obniżonej rentowności. Sosna barwiona na niebiesko jest teraz dostępna w niektórych dużych sklepach, takich jak Lowes.

  • Beetle Killed Bluestain Pine.jpg

Produkcja biopaliw/alternatywnej energii z drzew zabitych przez chrząszcze

Pojawiły się obawy, że ogromna liczba drzew zabitych przez chrząszcze może stwarzać ryzyko niszczycielskich pożarów lasów. Przerzedzanie lasu w celu złagodzenia zagrożenia pożarowego jest kosztowne i zasobożerne. Zwraca się uwagę na sposoby przekształcenia tej zdolności w źródło etanolu celulozowego .

Liderzy w zachodnich stanach USA i prowincjach kanadyjskich promowali prawodawstwo zapewniające zachęty dla firm wykorzystujących zabite przez chrząszcze drzewa do zastosowań w biopaliwach lub bioenergii. Towary nadające się do sprzedaży wynikające ze szkód spowodowanych przez MPB mogą pomóc w dotowaniu kosztów projektów przerzedzania lasów i wesprzeć nowe rynki pracy. Departament Energii stanu Kolorado niedawno przeznaczył 30 milionów dolarów na budowę pierwszej w stanie fabryki etanolu celulozowego, aby przekształcić zabijane chrząszcze w etanol. Lignina, produkt uboczny procesu, może być sprzedawana do zastosowań w smarach i innych towarach.

Zagrożenia pożarowe

Utrzymywane od dawna przekonanie, że inwazja chrząszczy i wynikająca z niej śmiertelna śmierć prowadzą do bardziej niszczycielskich pożarów lasów, jest obecnie kwestionowane. Chociaż niektórzy się z tym nie zgadzają, trwające badania NASA wykazały, że zabijanie chrząszczy może w rzeczywistości zmniejszyć dostępne małe paliwa, a w konsekwencji ograniczyć skutki i zasięg pożarów.

Bieżący wybuch epidemii

Obecne ogniska chrząszczy sosnowca są dziesięciokrotnie większe niż poprzednie ogniska. Ogromne połacie centralnej Kolumbii Brytyjskiej (BC) i części Alberty zostały poważnie dotknięte, z ponad 40 milionami akrów (160.000 km 2 ) lasów BC. Przy założeniu, że duże obszary martwych drzewostanów sosnowych stanowią potencjalne zagrożenie pożarowe, rząd Kolumbii Brytyjskiej kieruje działaniami w zakresie gospodarki paliwem na obszarach występowania chrząszczy, zgodnie z zaleceniami zawartymi w Przeglądzie Prowincji Firestorm z 2003 roku. Zbiór drzewostanów dotkniętych pożarem wspomaga zarządzanie pożarami, usuwając przypuszczalne zagrożenie i przerywając ciągłość dostaw paliw. Te zabiegi zarządzania paliwem są specjalnie zaprojektowane, aby zmniejszyć zagrożenie pożarowe na styku społeczności i rdzennych Amerykanów znajdujących się w strefie inwazji. Interfejs to obszar, na którym spotykają się rozwój miast i dzikość. Stany Zjednoczone Od maja 2013 r. chrząszcz sosnowy agresywnie niszczy lasy we wszystkich 19 zachodnich stanach USA i Kanadzie, niszcząc około 88 milionów akrów drewna przy 70-90% śmiertelności. Ponad 13 000 mil linii energetycznych jest zagrożone spadającymi drzewami, które coraz bardziej zwiększają ryzyko pożarów, które mogą spowodować powszechne problemy dla milionów ludzi. Chrząszcz górski zaatakował ponad 900 mil (1400 km) szlaków, 3200 mil (5100 km) dróg i 21 000 akrów (85 km 2 ) zagospodarowanych terenów rekreacyjnych o powierzchni ponad 4 500 000 akrów (18 000 km 2 ) w Kolorado i południowo-wschodnim Wyoming ; inne ogniska obejmują Black Hills w Południowej Dakocie i rozciągają się na południe aż do Arizony i na północ aż do Montany i Idaho. Służba Leśna Stanów Zjednoczonych pracuje nad strategią usuwania niebezpiecznych drzew, traktując priorytetowo intensywnie użytkowane tereny rekreacyjne, takie jak kempingi, drogi i tereny Państwowej Służby Leśnej przylegające do wrażliwej infrastruktury publicznej, takiej jak linie energetyczne i pobliskie społeczności.

Wcześniej zaklęcia zimna zabijały korniki, które teraz atakują lasy. Dłuższy okres lęgowy to kolejny czynnik zachęcający do rozmnażania się chrząszczy. Połączenie cieplejszej pogody, ataków chrząszczy i złego zarządzania w ostatnich latach doprowadziło do znacznego nasilenia pożarów lasów w Montanie. Według badań przeprowadzonych dla amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska przez Harvard School of Engineering and Applied Science, część Montany odnotuje 200% wzrost obszaru spalonego przez pożary dzikich terenów i 80% wzrost zanieczyszczenia powietrza z tych pożarów.

Wpływ na obieg węgla

Naukowcy z Kanadyjskiej Służby Leśnej zbadali związek między cyklem węgla a pożarami lasów, wycinką i śmiercią drzew. Doszli do wniosku, że do 2020 roku epidemia chrząszczy sosnowych uwolni do atmosfery 270 megaton dwutlenku węgla z kanadyjskich lasów. Nie ma jeszcze zaakceptowanego badania wpływu cyklu węglowego na przyszły okres w lasach Ameryki Północnej, ale naukowcy uważają, że jesteśmy w „punkcie krytycznym” naszych Lasów Zachodnich, stając się źródłem emisji dwutlenku węgla, która jest większa niż „ pochłaniacz dwutlenku węgla ”. Inni naukowcy twierdzą, że ten „punkt krytyczny” odwróci się, gdy założy się nowe życie w lesie. Ten nowy wzrost usunie więcej dwutlenku węgla niż dorosłe drzewa, które zastępują. Według badania przeprowadzonego w 2016 r. przez Pacific Institute for Climate Solutions, rosnące poziomy dwutlenku węgla mogą zniwelować wpływ chrząszczy sosnowych w Kolumbii Brytyjskiej do 2020 r. Efekt zapłodnienia zwiększonych poziomów CO 2 spowodował, że od 2016 r. lasy BC stały się pochłaniaczem dwutlenku węgla. według Wernera Kurza z Kanadyjskiej Służby Leśnej.

Wpływ na zasoby wodne

Hydrolodzy z University of Colorado zbadali wpływ lasów zasiedlonych przez chrząszcze na obieg wody, w szczególności akumulację śniegu i topnienie. Doszli do wniosku, że martwe lasy będą gromadzić więcej śniegu w wyniku cieńszych koron drzew i zmniejszonej sublimacji śniegu . Te pocienione zadaszenia powodują również szybsze topnienie śniegu , przepuszczając więcej światła słonecznego do dna lasu i obniżając albedo śniegu w wyniku zaśmiecania igieł na powierzchni śniegu. Zwiększony śnieg w połączeniu z martwymi drzewami, które już nie przepuszczają światła , prawdopodobnie doprowadzą do większej ilości dostępnej wody.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki