Российские ученые выяснили, как по структуре древесины дуба можно оценить количество гусениц насекомых-вредителей, питавшихся его листвой несколько десятилетий назад. Это позволит изучить долговременную динамику численности насекомых. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда (РНФ). Статья опубликована в журнале Dendrochronologia.
Численность дубовой листовертки, непарного шелкопряда и других насекомых, повреждающих деревья в российских лесах, периодически резко увеличивается. По имеющимся данным, с конца XIX века и до сегодняшних дней такие скачки численности насекомых происходят каждые 10–15 лет. До сих пор не совсем ясно, какие факторы этому способствуют. В период вспышки массового размножения (во второй половине мая или в июне) насекомых становится настолько много, что они съедают практически все листья – наступает дефолиация. Так, в 2017 году в Краснодарском крае и Адыгее бабочкой огневкой были уничтожены реликтовые самшитовые леса. Самшит – растение, которое около двух миллионов лет назад пережило ледниковый период, – оказался под угрозой исчезновения. Проблема возникновения вспышек массового размножения насекомых интересна и с практической точки зрения, и как фундаментальная научная задача. Прямые наблюдения за численностью вредителей фрагментарны и охватывают только последние десятилетия, поэтому разработка метода определения вспышек по структуре древесины остается перспективной и востребованной.
«Дефолиация воспринимается дубами как окончание вегетационного сезона осенью, и камбий, активно делящиеся клетки, образует полоску уплощенных в радиальном направлении элементов на границе с ранней древесиной. Однако затем распускаются новые листья из спящих почек, рост дерева возобновляется, а камбий снова начинает образовывать нормальную древесину. В результате внутри годичного кольца формируется хорошо заметная структура», – пояснил Булат Хасанов, соавтор статьи, старший научный сотрудник лаборатории исторической экологии Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН.
Подобные структуры, связанные с остановкой и последующим возобновлением роста, известны и у других видов деревьев. Например, у хвойных пород происходит изменение плотности древесины внутри годичного кольца: рыхлая, менее плотная ранняя древесина сменяется при дефолиации более плотной, за которой опять следует менее плотная. Такие структуры обозначаются как флуктуации плотности древесины и в зависимости от особенностей местообитания деревьев могут формироваться в ответ на самые разные экстремальные явления, приводящие к дефолиации: засухи, заморозки во время вегетационного периода, вспышки массового размножения насекомых. Ученые показали, что в условиях средней полосы России наличие такой структуры связано именно с деятельностью насекомых-вредителей.
Ученые предложили сравнивать структуры образцов древесины пород, подверженных (дуб) и не подверженных (ясень) действию вредителей. Образцы древесины шлифуют и помещают под стереомикроскоп с подсветкой с 20–40-кратным увеличением. Далее визуально выделяют области годовых колец с особенностями анатомического строения древесины. Анализ образцов позволил выделить несколько вспышек численности насекомых для территории национального парка Югра (Калужская область) в период за последние 150 лет.