Спосіб індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів

Реферат: Спосіб індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів включає формування рослинного різноманіття дерев'янистих та чагарникових видів. У периферійних зонах кожного лісопарку формують буферно-накопичувальну зону рослинного біорізноманіття шириною 35-45 м, причому до головних порід, переважно дібров, додають супутні дерев'янисті та чагарникові види. Крім того не менше 70 % від усього фонду супутніх порід переважають представники автохтонної флори, решта 30 % алохтонні види. При цьому у складі супутніх дерев'янистих рослин домінують такі види: липа дрібнолистяна та серцелистяна, клен гостролистий; серед чагарникових: жимолость козолиста, скумпія звичайна, бересклет європейський, аморфа кущова. Крім того, на початку весняного періоду проводять візуальний моніторинг членистоногих видів, ідентифікують видовий склад домінуючих фітофагів. Крім того, на початку масової яйцекладки самиць лускокрилих фітофагів-листокруток, шовкопрядів, а також пильщиків, проводять два прийоми, з інтервалом 6-8 днів, розселення на дерева лабораторної культури трихограми, виду Trichogramma dendrolimi Mats, з розрахунку 12 та 15 тисяч особин на одне дерево. Крім того, на початку сокоруху та на початку цвітіння дерев'янистих видів, проводять два прийоми кореневого підживлення рослин водним розчином органічного добрива Паросток, гр. (гранули) з розрахунку 3 та 4 кг на одне дерево. Крім того, восени проводять фітосанітарну прочистку дерев з наступним видаленням та спалюванням сухих, уражених хворобами гілок. UA 107419 U (54) СПОСІБ ІНДУКЦІЇ БІОТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ ЛІСОВИХ ФІТОЦЕНОЗІВ UA 107419 U UA 107419 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі лісового господарства, зокрема до ландшафтного дизайну і може бути використана в технологіях штучного конструювання лісопаркових насаджень. Відомо, що визначальною умовою виживання людства є забезпечення населення їжею та збереження довкілля, яке проявляється у підтриманні процесу екологічної рівноваги біосфери. Проте, довготривала гармонізація відношень у системі "людина-біосфера-природа" можлива лише у тому випадку, якщо вся соціосфера адаптивно "вписується" у природні процеси саморегуляції біосфери, а концепція та принципи переходу до адаптивної стратегії інтенсифікації аграрного виробництва виступають як науковий базис формування відповідного соціального замовлення, економічних механізмів ринкової системи та регуляторних функцій держави (Жученко А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепция), Пущино, 1994, 96 с.). Відомо, що ліс, як асоціація вищих рослин з чітко вираженим біотичним угрупуванням, характеризується значною біотичною стійкістю і відтак з вираженою функцією оздоровлення довкілля, особливо в урбанізованих зонах. Взаємозв'язки між компонентами його просторової структури вказують на високий ступінь самоорганізації лісових екосистем, вони успішно забезпечують свій гомеостаз і мають усі ознаки квазіорганізму (Танцюра Б.Ф. Феномен лісу в ландшафтній оболонці. Феномен ландшафту, філософія і географія. Київ, 2004, с. 116-120). Відомо, що у відповідності із своїми переконаннями, котрі часто пов'язані з політичними категоріями, екологи кваліфікують тропічні ліси як стійкі, у той час як інші вказують на їх вразливість і наводять як приклад стійкість хлібного поля, яке із року в рік не змінюється (Маргалеф Р. Облик биосферы. М. Наука, 1992, 214 с.). Очевидно, що актуальними є технічні рішення, спрямовані на вирішення проблеми як збереження лісів, так і прийомів і способів індукції біотичної їх стійкості. Найближчим аналогом є спосіб, який передбачає пом'якшення екологічної ситуації в урбанізованих комплексах (Экологический комплекс. Патент Российской Федерации № 94027946 МПК A01G 23/00. Опубл. 10.03.97. Бюл. № 7, Бондаренко А.С., Бондаренко О.А., Бондаренко А.А.). Спосіб полягає у тому, що пропонується структура районного екологічного комплексу, спрямованого на підтримку та відновлення біологічної рівноваги оточуючого середовища. У його складі - ряди зелених насаджень з пило-, газо-, токсико- та радіаційнозахисними властивостями, всередині якої сформована фітонцидна алея із зелених насаджень. У складі способу - споруди для очищення повітря, у вигляді водних каналів, розташованих у захисній смузі та з пристосуваннями для очистки каналів. Запропонований екологічний комплекс спрямований на часткове вирішення проблеми екологічного оздоровлення довкілля, очищення повітря від шкідливих домішок, створення побутового комфорту для населення. Недоліки аналогаполягають в тому, що його реалізація розрахована на невеликі житлові масиви - районного значення; не вирішується проблема, що спрямована на підсилення біотичної стійкості зелених насаджень; відсутні прийоми, направлені на покращення фізіологічного стану зелених насаджень, хоча б часткового їх захисту від негативної дії біологічних стресів - шкідливих комах. В основу корисної моделі поставлена задача експериментально обґрунтувати спосіб індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів, максимально активізувати фізіологічні процеси у дерев, супутньої рослинності, індукувати процеси саморегуляції біоти лісоценозів та стабілізувати комплекс членистоногих, що трофічно та екологічно пов'язаний з лісами та досягнути позитивного результату шляхом використання чинників природного, органічного походження, що виключає негативну дію на лісоценози та довкілля. Поставлена задача вирішується тим, що згідно з запропонованою корисною моделлю, формування у периферійних зонах кожного лісопарку, буферно-накопичувальної зони рослинного біорізноманіття проводять шириною 35-45 м. До головних порід переважно дібров, додають супутні дерев'янисті та чагарникові види. Вирощують не менше 70 % від усього фонду супутніх порід представників автохтонної флори. Решта 30 % - алохтонні види. У складі супутніх дерев'янистих рослин домінують такі види: липа дрібнолистяна та серцелистяна, клен гостролистий. Серед чагарникових: жимолость козолиста, скумпія звичайна, бересклет європейський, аморфа кущова. На початку весняного періоду проводять візуальний моніторинг членистоногих видів, ідентифікують видовий склад домінуючих фітофагів. На початку масової яйцекладки самиць лускокрилих фітофагів-листокруток, шовкопрядів, а також пильщиків, проводять два прийоми, з інтервалом 6-8 днів, розселення на дерева лабораторної культури трихограми, виду Trichogramma dendrolimi Mats, з розрахунку 12-15 тисяч особин на одне дерево. Інша суттєва відміна у способі передбачає проведення на початку сокоруху та на 1 UA 107419 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 початку цвітіння дерев'янистих видів - двох прийомів кореневого підживлення рослин водним розчином органічного добрива Паросток, гр. (гранули) з розрахунку 3-4 кг на одне дерево. Восени проводять фітосанітарну прочистку дерев з наступним видаленням та спалюванням сухих та уражених хворобами гілок. Суть запропонованого способу полягає у тому, що суттєві його елементи забезпечують структурно-функціональну стійкість наземних екосистем. Створюється оригінальний фітоценоз з використанням переважно автохтонної (тобто корінної), а також аллохтоної (тобто інтродукованої) біоти. Технічні рішення такого характеру мають потенційно досить широку сферу практичного застосування - від збереження біорізноманіття, отримання біопродукції, проведення рекультиваційних заходів, організації різномасштабних біосферних заповідників, підтримання локальної рівноваги до формування напівзакритих мінібіосфер. Ускладнення біоценозів не тільки збільшує чисельність ентомофагів, але і покращує мікроклімат, особливо це стосується урбанізованих територій. Спосіб передбачає використання тільки елементів органічного походження, що узгоджується з проектом конвенції ООН по біорізноманіттю. Саме у цьому документі сказано, що людство "заселяє Землю поряд з іншими формами життя, котрі повинні продовжувати існування незалежно від того, наскільки вони корисні людству". Приклад здійснення способу. Чернігівська область лісопаркові насадження. Урочища "Ялівщина", "Кордівка", "Святе". Ліси, переважно хвойні та листяні, що межують з житловими масивами. Характерною їх особливістю є те, що вони утримують природне середовище у відносно стабільному екологічному стані. У той же час, спостерігається значне антропогенне навантаження у вигляді викидів промислових підприємств, транспорту, тощо. Лісопарковим насадженням властива значна біотична стійкість, визначальний їх вплив на екологічну стабільність міста. Для експериментального обґрунтування дієвості, величини можливого позитивного результату запропонованого способу, формували дослідні варіанти. Площа кожного з них становила понад 20 га, де впроваджували суттєві елементи запропонованого способу. Паралельно, впродовж тривалого часу, аналогічні завдання вирішували шляхом використання суттєвих елементів способу - найближчого аналога. Передбачався також варіант урбанізованого природного ландшафту з характерним надмірним антропогенним навантаженням у місті Чернігові та частини Голосіївського лісу у м. Києві. Тотожні кліматичні та синоптичні показники в районах досліджень, породи дерев, їх вік, ґрунти, були запорукою того, що визначальними факторами у процесі виконання поставленого завдання були суттєві елементи запропонованого способу та найближчого аналога. Універсальність сукупних стресових факторів глобальної чи локальної дії на лісостани є тим методологічним підґрунтям, що дає змогу порівнювати отримані результати в процесі реалізації способів. Як визначальний оціночний предиктор підсумкової ефективності способів були біоценотичні числові характеристики, що стосуються структури комплексу членистоногих - комах та кліщів лісостанів. їх висока чисельність, значне видове біорізноманіття, гетерогенність життєвих стратегій, багатий генетичний пул, є найбільш інформативним та об'єктивним предиктором екологічного та фізіологічного стану лісоценозів. При цьому оцінювались як біологоекологічні характеристики структури членистоногих лісо ценозів, так і господарські. Серед визначальних предикторів, що формують поняття позитивного рівня, використовувались також і біоценотичні показники, а також морально-етичні. Останні є складовими сенсуалістичної категорії, що належить до естетичних оціночних критеріїв. Важливим є також і те, що ці кількісні показники - результати польових та лабораторних досліджень - динамічної структури членистоногих лісоценозів, були оброблені статистично. Результати реалізації способів наведено у таблицях. Встановлено, що поставлена корисною моделлю задача виконана. В таблиці 1 наведено результати, які ілюструють рівень динамічної структури комплексу членистоногих лісостанів, внаслідок реалізації запропонованого способу. Спостерігається виражена динамічна рівновага серед популяцій первинних консументів-фітофагів, домінуючих видів: листогризучих гусениць, сисних видів та плодопошкоджуючих. їх чисельність коливалась в межах 7,4-19,2 екз. на облікову одиницю. Ці види були тією трофічною базою, на яких розвивались вторинні консументи - ентомофаги. Чисельність їх коливалась в межах від 16,2 до 34,2 екз. на облікову одиницю. Саме вони паразитували на первинних консументах, тим самим виключали можливість осередкових спалахів чисельності первинних консументів, тобто фітофагів. Доповнювали динамічну структуру членистоногих лісоценозів третинні консументинадпаразити та деструктори-сапрофаги. Їх екологічна роль полягала у знижені чисельності вторинних консументів та утилізації органічного опаду. Ці результати є своєрідним позитивним результатом реалізації запропонованого способу. 2 UA 107419 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Інша ситуація спостерігається у лісоценозах, де реалізовували спосіб - найближчий аналог. Числові характеристики динамічної структури комплексу членистоногих свідчать про очевидне переважання в кронах дерев представників первинних консументів-фітофагів. Вторинні консументи перебували у депресивному стані. Така екологічна ситуація супроводжувалась значною дефоліацією листкового апарату рослин. Пошкоджувались також бруньки, цвіт, зав'язь та плоди дерев. Спостерігались осередкові спалахи пильщиків, окремих видів лускокрилих фітофагів-листокруток та молей. Чисельність вторинних консументів-ентомофагів була у 1,2-2,0 нижчою ніж на деревах, де реалізовували запропонований спосіб. Різниця статистично доведена. Результати господарської ефективності такої ситуації наведено у матеріалах таблиці 2. Встановлено, що чисельність первинних консументів-фітофагів у першому варіанті перебувало на допороговому рівні. Їх розвиток та поширення контролювали вторинні консументи, котрі у свою чергу контролювались третинними консументами-надпаразитами. Протилежна ситуація спостерігалась у лісових ценозах де реалізовували елементи способу - найближчого аналога. Дисбаланс членистоногих був визначальною причиною біотичної дестабілізації лісових фітоценозів. Суттєві елементи запропонованого способу - основний фактор індукції біотичної стійкості лісів. Як наслідок, спостерігався їх хороший фізіологічний стан, інтенсивні процеси фотосинтезу, цвітіння та формування плодів. Встановлена також їх групова та індивідуальна стійкість відносно до дії окремих стресових факторів: аномалій синоптичного характеру, надмірних негативних антропогенних чинників. Динамічна структура комплексу членистоногих лісостанів виступає в ролі своєрідного екологічного індикатора станів лісоценозів, в залежності від функціональної активності суттєвих елементів запропонованого способу. Матеріали таблиці 3 ілюструють визначальні оціночні критерії біологічної та естетичної категорій лісоценозів. Оцінювались три контрастні категорії лісоценозів на основі біоценотичних та сенсуалістичних характеристик. Детальна екологічна та морально-етична експертиза лісоценозів - результат реалізації запропонованого способу. Предиктори першого варіанту свідчать про формування сприйнятливих умов для повноцінного функціонування лісоценозів у цілому та окремих дерев. Відсутність сегетальних та рудеральних автотрофів, свідчить про оптимізацію трофічних функцій дерев. У підсумку, спостерігався високий рівень саморегуляцій лісостанів. Спостерігався тривалий та динамічний процес індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів. У таблиці 3 наведено також визначальні категорії естетичної оцінки результатів використання запропонованого способу. Встановлено виражений ступінь тотожності естетичного та корисного. Штучно сформований ландшафт є носієм соціальних та культурних функцій. Такі угрупування лісів у складі ландшафту складають основу естетичної цінності для людей. Створюється феномен сприйняття гармонії між природою та суспільством, природою та окремою людиною. Аналогічна оцінка лісоценозів інших категорій - найближчого аналога показала певну неузгодженість біоценотичних предикторів з їх естетичними критеріями. Таким чином, запропонований спосіб індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів дозволяє стабілізувати їх екологічну ситуацію, підтримувати стабільний рівень саморегуляції, що у підсумку є своєрідним джерелом формування позитивних емоцій, широкого загалу городян, однією із мотиваційних поведінкових характеристик. Фізіологічне оздоровлення населення повністю гармонізується із естетичними цінностями. 45 3 UA 107419 U Таблиця 1 Рівень динамічної структури комплексу членистоногих лісостанів внаслідок реалізації запропонованого способу (м.Чернігів, лісопаки: "Ялівщина", "Кордівка", 2009-2015 р.) Динамічна структура членистоногих, середина серпня Первинні консументи-фітофаги: гусениці, личинки, імаго; екз/облікову одиницю Способи, що порівнюються Вторинні консументиентомофаги, екз/облікову одиницю Третинні Деструктори консументи ПлодоВиди з Сисні- пошкоджуючі Листогризучі Спеціалізовані широкою Над личинки види Сапрофаги гусениці види трофічною паразити та імаго гусениці, спеціалізацією личинки Суттєві елементи запропонованого способу Суттєві елементи способу найближчого аналога НІР05 11,3 119,2 7,4 16,2 34,2 7,7 11,3 18,7 32,6 11,3 9,7 18,6 8,4 9,2 2,6 4,34 1,2 2,5 2,4 1,6 1,3 Таблиця 2 Критерії ефективності реалізації способу індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів (м. Чернігів, лісопаки "Ялівщина", "Кордівка" 2009-2015 р.) Порогові рівні Способи, що порівнюються Суттєві елементи запропонованого способу Суттєві елементи способу найближчого аналога НІР05 Чисельність особин, екз/облікова одиниця Вторинні консументиТретинні Первинні консументи-фітофаги: Деструктори ентомофаги консументи Спеціа- Види з широкою ПлодоНад Листогризучі Сисні лізовані трофічною Сапрофаги пошкоджуючі Паразити види спеціалізацією 1,0 0,8 0,7 16,4 26,2 9,4 14,2 2,7 3,2 2,3 8,4 10,2 5,3 3,9 1,6 2,3 0,7 0,5 4 UA 107419 U Таблиця 3 Оціночні критерії біологічної та естетичної категорій, як результат реалізації запропонованого способу Способи, що порівнюються Біоценотичні предиктори Сенсуалістичні категорії - естетичні оціночні критерії Присутність Рівень Ступінь Рівень Гармонійність сегетальних та саморегуляції тотожності естетичної категорія краси рудеральних лісостанів естетичного і цінності для автотрофів корисного людей Суттєві Виключається, Високий, Значна та Лісові Існує феномен елементи внаслідок відсутні виражена. фітоценози у сприйняття запропонованого максимальної осередкові Цілісний складі гармонії між способу зайнятості спалахи ландшафт є ландшафту природою та екологічних ніш чисельності носієм складають суспільстввом, ценопопуляціями фітофагів. соціальних та основу їх природою та зональних видів Фіксується 5-6 культурних естетичної людиною. рослин трофічних функцій цінності для Формується ланцюгів людини тривала естетична насолода Суттєві Не виключається Спорадичні Фітоценози не Зберігається Існує ризик елементи їх проникнення, прояви, повністю естетична розвитку способу як наслідок осередкових виконують цінність фітоценозу в найближчого відсутності спалахів функцію фітоценозів. одну із аналога конкурентних чисельності соціального та Опозиція у дигресивних відносин фітофагів культурного сфері: модифікацій прояву природакультура Типовий Існує ризик Незначний та Незначна та Посередній. Спостерігаються лісостан з присутності спорадичний, розбалансована. Формується лише контури та надмірним автотрофів, або відсутній Ландшафт своєрідний фрагменти антропогеннним через в границях виконує антипод гармонії навантаженням послаблення урбанізованих переважно привабливого ландшафту. конкуренції соціальні естетичного функції сприйняття ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 Спосіб індукції біотичної стійкості лісових фітоценозів, що включає формування рослинного різноманіття дерев'янистих та чагарникових видів, який відрізняється тим, що у периферійних зонах кожного лісопарку формують буферно-накопичувальну зону рослинного біорізноманіття шириною 35-45 м, причому до головних порід, переважно дібров, додають супутні дерев'янисті та чагарникові види, крім того, не менше 70 % від усього фонду супутніх порід переважають представники автохтонної флори, решта 30 % - алохтонні види, причому у складі супутніх дерев'янистих рослин домінують такі види: липа дрібнолистяна та серцелистяна, клен гостролистий; серед чагарникових: жимолость козолиста, скумпія звичайна, бересклет європейський, аморфа кущова, крім того, на початку весняного періоду, проводять візуальний моніторинг членистоногих видів, ідентифікують видовий склад домінуючих фітофагів, крім того, на початку масової яйцекладки самиць лускокрилих фітофагів-листокруток, шовкопрядів, а також пильщиків, проводять два прийоми, з інтервалом 6-8 днів, розселення на дерева лабораторної культури трихограми, виду Trichogramma dendrolimi Mats, з розрахунку 12 та 15 тисяч особин на одне дерево, крім того, на початку сокоруху та на початку цвітіння дерев'янистих видів, проводять два прийоми кореневого підживлення рослин водним розчином органічного добрива Паросток, гр. (гранули) з розрахунку 3 та 4 кг на одне дерево, крім того, восени проводять фітосанітарну прочистку дерев з наступним видаленням та спалюванням сухих, уражених хворобами гілок. 5 UA 107419 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6