Шелкопряд и полиграф — эти небольшие, но чрезвычайно прожорливые насекомые наносят сибирским лесам огромный ущерб. Ежегодно они уничтожают тысячи гектаров хвойных деревьев. К их диверсионной деятельности присоединяются и другие вредители, среди которых лиственничная почковая галлица. Как защитить леса от этих насекомых? Решением этой непростой задачи занимаются учёные из Института леса имени В. Н. Сукачёва СО РАН. Недавно, по случаю Дня российской науки, который отмечается ежегодно 8 февраля, исследователи пригласили в свои лаборатории журналистов, чтобы рассказать и показать, какую работу против вредителей ведут.

Феромоном по шелкопряду

Институт имени В. Н. Сукачёва — старейшая научная организация из тех, что занимаются исследованиями лесных экосистем в России. Его создали в Москве в 1944 году, но в 1959-м коллектив перебазировался в Красноярск — в Сибирь, где сосредоточены лесные богатства страны. И сразу началось исследование древесных вредителей — уже тогда здесь фиксировались первые серьёзные вспышки численности сибирского шелкопряда. О том, что известно об этом вредителе и есть ли эффективные способы остановить его распространение, рассказал Юрий Баранчиков, кандидат биологических наук, заведующий одной из лабораторий Института леса имени В. Н. Сукачёва СО РАН.

— В общей сложности за сибирским шелкопрядом учёные следят уже примерно 150 лет, — пояснил Юрий Николаевич. — За этот период в Сибири было зарегистрировано 13 вспышек численности насекомого. Последняя произошла в 2019 году и, по приблизительным подсчётам, уничтожила от 800 тысяч до одного миллиона гектаров хвойного леса.

Сейчас учёные ведут постоянный мониторинг обстановки и фиксируют полученные данные на картах. Судя по ним, в нашем регионе от шелкопряда больше всего страдают южные территории, именно там сконцентрирована основная популяция насекомого.

— За ситуацией мы следим разными методами, в том числе самым современным — с применением феромоновых ловушек, — говорит Юрий Баранчиков. — Это изобретение нашего института, сделанное в соавторстве с американскими коллегами и специалистами Московского института химических средств защиты растений.

Как работают ловушки? Живые существа выделяют феромоны — химические вещества для передачи информации другим особям своего вида. У шелкопрядов есть собственная система общения при помощи феромонов. Исследователи научились создавать аналог этого вещества, производимого половыми железами самок. Его помещают в специальные коробочки, которые вывешивают в местах массового скопления насекомых. В эти конструкции в поисках самок прилетают самцы и там погибают — от специальных пластинок, если ловушка картонная, или от солнца, если коробка выполнена из прозрачного пластика.

Уничтожить многочисленную популяцию шелкопряда убийством самцов в феромоновых ловушках невозможно. Однако эта система отлова даёт учёным материал для прогнозов по конкретным территориям. 100 и больше бабочек, попавших в одну коробочку за сезон, — повод для серьёзного беспокойства за местные хвойники.

До изобретения ловушек учёные вели учёт численности шелкопряда вручную. Они шли в лес и на определённом маршруте околачивали деревья, на заранее выложенные вокруг стволов пологи падали гусеницы, их собирали и считали. Эта процедура была очень трудоёмкой и давала недостаточно точный результат. Современный феромоновый метод значительно эффективнее.

Ядовитая хвоинка

Уссурийский полиграф, в отличие от сибирского шелкопряда, заезжий гость в нашем регионе. Полиграфом насекомое назвали, потому что жук, питаясь корой хвойных деревьев, в основном пихты, проделывает в ней и под ней многочисленные ходы, похожие на буквы. Естественный ареал обитания полиграфа — Дальний Восток. Там он тоже живёт на пихте, однако она из-за продолжительного соседства с жуком выработала механизмы защиты от его вредительского воздействия. А к нам насекомое попало, скорее всего, по Транссибирской магистрали.

— Сейчас древесину по железной дороге перевозят, как правило, в закрытых вагонах, — поделился Юрий Баранчиков. — А раньше брёвна грузили на открытые платформы со стойками, изготовленными из неликвидных стволов. Причём никто особо не заморачивался снимать с них кору, под которой полиграф благополучно выбрался с Дальнего Востока и смог путешествовать по России.

У нас, в Сибири, жук-короед прижился и чувствует себя прекрасно. Природных врагов у него здесь нет, зато сам полиграф превратился в огромную проблему для лесов. Проделывая под корой многочисленные ходы, он нарушает естественное питание дерева, в итоге вода от корней не поступает к кроне. Более того, личинки полиграфа переносят на себе споры фитопатогенного (вызывающего болезни) грибка, на который у местной пихты нет иммунитета.

— Пихта заливает жука-первопоселенца смолой и убивает его, — отмечает учёный, — однако на входе полиграфа под кору остаётся фитопатогенный грибок, который поражает древесину. На этом месте возникает небольшой некроз, с пятирублёвую монету. С ним пихта тоже может справиться. Но если на одно дерево жуки нападают массово, тысячами, у дерева не хватает ресурсов для защиты. Пихта сибирская оказалась полностью неустойчивой к полиграфу уссурийскому. Это можно заметить в окрестностях нашего города, например, в национальном парке “Красноярские Столбы”. Жук даже пытался атаковать пихты возле Института леса. Нам удалось спасти деревья только благодаря использованию инсектицидов. Мы делали пихтам инъекции специального препарата — обкалывали стволы по всему периметру. Яд убил насекомых, уже обосновавшихся под корой, и будет действовать ещё в течение трёх лет — уничтожать вредителей, которые только посмеют куснуть институтскую хвоинку.

Почему нельзя использовать инсектицид для защиты леса на больших площадях? Проблема в дороговизне препарата. На одно взрослое институтское дерево потребовалось три дозы вещества, стоимость каждой — примерно 2,5 тысячи рублей.

— Если хотите спасти любимую пихту на даче, есть смысл использовать инсектицид, но в более глобальных масштабах его применение невозможно, — сожалеет Юрий Николаевич.

Популяция полиграфа в Сибири разрослась до огромных масштабов в ХХI веке, поэтому исследования на его счёт пока немногочисленны, но они всё же есть. Так, недавно сотрудникам Института леса совместно с коллегами из других регионов удалось выявить феромоны и жука. Чтобы узнать химический состав этих веществ, насекомых выращивали в лаборатории, а затем в течение трёх лет проводили эксперименты в хвойном лесу недалеко от Красноярска. Исследователи считают, что при помощи феромонов жуков можно не только приманивать, но и заражать болезнями, от которых насекомые будут погибать.

Пихта с гормональными особенностями

Ещё один вредитель хвойных лесов — лиственничная почковая галлица. Как следует из названия, это насекомое живёт на лиственнице и питается ею. Сами растения галлица не разрушает, она уничтожает почки растения, а значит, не даёт ему размножаться.

Жизненный цикл галлиц выглядит так. Взрослые насекомые весной, в начале распускания почек, откладывают яйца между хвоей и чешуйками почки. Личинки, вышедшие из яиц, питаются почкой, которая из-за этого превращается в галл — нарост, напоминающий шишку. К концу лета личинка сплетает кокон в чешуйках галлов, чтобы перезимовать и окуклиться. Если на лиственнице собирается большая численность вредителя, молодые побеги и почки погибают.

По словам Юрия Николаевича, в лесу лиственница выживает неплохо. Значительно хуже этому дереву на границе тайги со степью. Дело в том, что это насекомое плохо переносит тень, а на открытой местности, на солнышке, ему более чем комфортно.

— В середине прошлого века в Западной Европе появился интерес к покупке семян лиственницы сибирской, и в наших лесхозах стали закладывать огромные плантации этого растения, — рассказал Юрий Баранчиков. — Однако большая часть саженцев оказалась повреждена галлицей, так как посадки лиственницы были хорошо освещены.

На сегодня красноярские учёные уже достаточно близко познакомились с галлицей, выяснили, в каких местах вредители предпочитают селиться, как их жизненный цикл соотносится с годовыми циклами лиственницы. Кроме того, они нашли растения, на которых насекомое не может образовать галлы. По словам Юрия Баранчикова, это “генетические уроды” с гормональными особенностями. Сейчас исследователи проводят опыты с размножением этих растений, чтобы получить устойчивые к галлицам деревья, которые можно использовать для озеленения городов.

Гусеничная фабрика

Больше всего внимания в настоящее время красноярские учёные уделяют шелкопряду. На сегодня именно он вредитель № 1 — способен захватить весь мир, если не контролировать популяцию. Сейчас в красноярских лабораториях проводится большой эксперимент — исследователи выращивают гибрид шелкопряда.

— Мы хотим немного обогнать природу и понять, как будет распространяться шелкопряд, какими свойствами он будет обладать, — рассказала Наталья Кириченко, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института леса имени В. Н. Сукачёва СО РАН. В эксперименте участвуют два вида шелкопряда — сибирский и сосновый, который также является опасным вредителем. Ареалы их обитания в дикой природе частично совпадают.

Пока эти насекомые существуют параллельно. Первое отдаёт предпочтение лиственнице, пихте и кедру, второе — сосне. Но строгих пищевых привычек нет у обоих, они могут питаться любыми хвойными. Что произойдёт, если эти виды начнут скрещиваться? Такая перспектива вполне реалистична — сейчас шелкопряды реагируют на феромоны друг друга. Не станут ли они в результате гибридизации ещё большей угрозой для леса?

Чтобы это выяснить, красноярские учёные собрали по две тысячи гусениц одного и другого видов, привезли в лабораторию, довели их до стадии бабочек. Затем бабочек скрестили и теперь следят за тем, как растут гусеницы соснового шелкопряда, сибирского шелкопряда и их метисы. Специалистам важно выяснить, насколько хорошо насекомые едят, как быстро набирают массу, на кого больше похожи — на маму или папу — и смогут ли бабочки, вылупившиеся из куколок-гибридов, дать потомство.

Для насекомых в лаборатории устроили настоящую фабрику по выращиванию шелкопряда. Созданы условия, чтобы каждая гусеница могла спокойно питаться хвойными веточками, расти, несколько раз сбросить шкурку, завернуться в куколку из тонких ниточек и в конце концов расправить крылышки уже в облике бабочки.

— Мы поддерживаем здесь постоянную температуру 24–25 градусов и влажность 50–60 процентов, — рассказала аспирант института Мария Рязанова, которая занимается экспериментом. — У нас стоят три увлажнителя. На данный момент выяснили, что сибирскому шелкопряду необходима диапауза — состояние зимней спячки. Мы попытались сломать ему природный режим, и многие сибиряки начали умирать. С сосновым шелкопрядом всё намного лучше, он и без диапаузы развивается.

Выжившие гусенички в лаборатории бодрые и очень подвижные. Когда журналистам демонстрировали эксперимент, эти толстенькие детки шелкопряда норовили сбежать из чашек Петри. Причём самой крупной оказалась именно гусеница-гибрид.

Учёные отмечают, что вывели в лаборатории уже два поколения шелкопряда. Погибших бабочек препарируют, чтобы исследовать особенности их строения. Это нужно для создания методики идентификации видов шелкопряда, которая нужна, например, для работы карантинных организаций, занимающихся защитой леса.

Нюанс

Красноярские учёные тщательно исследуют жизненные циклы и особенности расселения насекомых-вредителей, чтобы найти их уязвимые места. Результаты этой работы должны сдерживать распространение шелкопрядов, полиграфов, галлиц и их собратьев, сохраняя при этом хрупкое равновесие лесных экосистем. Например, противостоять некоторым вредителям можно, используя их естественных врагов: насекомых-энтомофагов (питающихся другими насекомыми), энтомопатогенных вирусов и бактерий. В отличие от химических обработок, такие методы станут безопасным инструментом контроля и защиты лесов. Соответствующие научные разработки в Институте леса также ведутся.