Одна из главных причин ослабления и гибели лесов — массовое размножение насекомых. Оно происходит во всех основных лесных экосистемах и приводит к значительным экономическим и экологическим потерям из-за усыхания и гибели лесов. Особенно активны эти процессы в лесах Северного полушария, причем изменение климата способствует развитию вспышек.
Наземные обследования численности вредителей и оценка риска их массового размножения затруднительны из-за большой площади и труднодоступности сибирских лесов. К тому же признаки ослабления деревьев, ухудшение состояния крон и повреждение стволов обнаруживаются на поздних стадиях, когда контролировать вредителей почти невозможно. Поэтому прогнозирование массового размножения насекомых и повышение устойчивости лесов должны быть основными задачами в борьбе с вредителями.
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Москвы и Новосибирска предложили оригинальный метод прогнозирования вспышек насекомых-вредителей в сибирских лесах до наступления видимых повреждений деревьев. Он основан на данных дистанционного зондирования Земли.
«Единственным реальным способом оценки состояния лесов на больших территориях является использование данных дистанционного зондирования со спутников. Разработка методов прогнозирования массового размножения насекомых необходима, поскольку важно определить области будущих вспышек их численности по крайней мере за один или два сезона до начала ущерба. Такая информация может улучшить прогнозы будущих последствий и позволит заранее разработать эффективные превентивные меры для сокращения потерь леса», — рассказывает ведущий научный сотрудник Института леса им. В. Н. Сукачева ФИЦ КНЦ СО РАН, профессор доктор биологических наук Владислав Григорьевич Суховольский.
Гусеница сибирского шелкопряда. Источник: А. Тамаровская/ ФИЦ КНЦ СО РАН.
Предлагаемый подход отличается тем, что основан на оценке реакции системы фотосинтеза растений на изменение условий окружающей среды. В качестве индикатора используется параметр чувствительности вегетационного индекса NDVI к температуре поверхности Земли, который позволяет оценить состояние растений и их реакцию на климатические условия.
Исследования показали, что за два года до видимых повреждений деревьев насекомыми, реакция деревьев на изменения окружающей среды, в частности на температуры почвы, замедляется. Таким образом, сдвиги этих параметров могут служить индикаторами изменений состояния лесных массивов и их реакции на внешние факторы. Предлагаемый показатель может быть использован для прогнозирования нашествия насекомых-вредителей. С его помощью можно предсказать активное распространение вредителей в определённом регионе и повысить эффективность защиты лесов.
«Наша задача — предсказать очаги массового размножения вредителей до начала повреждения деревьев. Причем в нашем случае спектральные характеристики деревьев до вспышки не отличаются от таковых на участке, где эпизоды массового размножения вредителей не происходили. Поэтому для выявления зон будущих вспышек использовались не данные мультиспектрального анализа, а реакция спектральных характеристик в ответ на изменение температуры. Для оценки функций отклика нам было необходимо было изучить сезонные кривые выбранных показателей. В этом специфика нашего подхода. Предлагаемая методика способна обнаруживать очень ранние стадии увеличение популяции насекомых, прежде чем ущерб станет очевидным, что позволяет осуществлять ранние меры по защите лесов. При этом для оценки характеристик нам требуется один день работы на компьютере без посещения леса. Этот результат открывает возможности для оценки таких параметров для любой территории, покрытой растительностью. Дальнейшие исследования, вероятно, помогут точнее оценить риск увеличения численности сибирского шелкопряда», — отметил Владислав Суховольский.В работе также участвовали специалисты из Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН (Москва) и Института систематики и экологии животных СО РАН.
