Нарушение лесов инвазивными насекомыми и болезнями в США

Виды, не являющиеся аборигенными для лесной экосистемы, могут выступать в качестве агента нарушения, изменяя динамику леса по мере их вторжения и распространения. Инвазивные насекомые и патогены (болезни) завозятся в Соединенные Штаты через международную торговлю и распространяются путем естественного распространения и распространения через человека. Инвазивные насекомые и патогены представляют серьезную угрозу для многих лесов в Соединенных Штатах и уничтожили популяции нескольких видов деревьев, включая американский каштан , американский вяз , восточный болиголов , белокорую сосну и местные виды ясеня (см. расширенный список ниже). Утрата этих пород деревьев обычно происходит быстро, что оказывает как краткосрочное, так и долгосрочное воздействие на лесную экосистему. ^{[ 1 ]}

Пути и распространение

Пути

Международная торговля является основным путем проникновения инвазивных насекомых и патогенов в Соединенные Штаты. ^{[ 2 ]}

Живые растения

Импорт живых растений стал причиной более 60 процентов наиболее разрушительных чужеродных вредителей в Соединенных Штатах. ^{[ 2 ]} Живые растения являются особенно эффективным путем распространения инфекции, поскольку они обеспечивают питание вредителям во время длительных путешествий на негостеприимных грузовых судах. Известные ранние примеры вредителей, переносимых живыми растениями, таких как буковая щитовка , каштановая гниль и пузырьковая ржавчина белой сосны , привели к принятию Закона о карантине растений 1912 года и постановлений Министерства сельского хозяйства США в 1919 году. Несмотря на эти и последующие правила, насекомые и патогены продолжают заноситься через живые растения. ^{[ 1 ]}

Изделия из дерева

Древесные изделия, включая древесный упаковочный материал, являются вторым по распространенности источником заражения, на него приходится около 30 процентов наиболее разрушительных чужеродных вредителей в Соединенных Штатах. Эти изделия из древесины низкого качества, такие как ящики и поддоны, часто сохраняют внешнюю часть дерева (кору и флоэму), где могут обитать насекомые. ^{[ 1 ]}

Другой

Другие менее распространенные пути включают «автостоп» непосредственно на грузовых судах и контейнерах, а также в багаже авиапассажиров. ^{[ 1 ]}

Распространение

Попав в леса США, инвазивные насекомые и патогены могут распространяться двумя путями: естественным путем и с помощью человека. Скорость распространения с помощью человека может быть нестабильной и привести к вторжению вредителя в отдаленные, дискретные места. Скорость естественного расселения варьируется в зависимости от адаптации видов вредителей, но является более диффузной и распространяется за пределы зоны проникновения. Типичное распространение инвазивных насекомых и патогенов характеризуется обоими способами: диффузным распространением в сочетании с «прыжками» на большие расстояния в отдельные области. ^{[ 3 ]}

Естественное расселение

Патогены могут распространяться через воздух, воду или через насекомых и животных-переносчиков (хозяев). Болезнь голландского вяза распространялась вязовыми короедами, однако гибель деревьев была вызвана возбудителем. ^{[ 4 ]} Фитофтороз каштана — это грибок, распространяющийся с ветром и брызгами дождя; чума распространялась естественным путем на расстояние до 50 миль в год. ^{[ 5 ]} Насекомые-вредители, достигнув взрослой фазы, обладают способностью распространяться полетом. Изумрудные ясеневые жуки-точильщики могут преодолевать более семи километров в день. ^{[ 6 ]} Однако азиатский усач обычно остается на дереве, на котором он созрел, сохраняя локализованное естественное распространение. ^{[ 7 ]}

Распространение с помощью человека

Распространение с помощью человека может привести к тому, что инвазивные насекомые или патогены «перепрыгнут» в новые и зачастую отдаленные места. Перенесенный вредитель может затем распространиться естественным путем, образуя новые отдельные популяции. ^{[ 3 ]} Важным способом распространения инфекции через человека является транспортировка зараженных дров. Например, отдельные популяции изумрудной ясеневой точицы были обнаружены в отдаленных лагерях, где естественное распространение было невозможно. ^{[ 8 ]}

Воздействие леса

Неместные инвазивные виды могут разрушать экосистемы, поскольку у них нет естественных хищников или других экологических механизмов сдержек и противовесов. Таким образом, при меньшей конкуренции со стороны местных видов чужеродные популяции могут резко вырасти. ^{[ 9 ]} Инвазивные насекомые и патогены уничтожили целые виды деревьев в лесах Соединенных Штатов всего за десятилетия. Такое быстрое изменение состава лесов имеет последствия для всей экосистемы. ^{[ 1 ]} Степень воздействия зависит от характеристик как вредителя, так и дерева-хозяина. ^{[ 10 ]}

Вредители различаются по способам нападения и степени ущерба. Например, насекомое-дефолиатор (губчатая моль) может ослабить деревья, но не вызвать их гибель напрямую, в то время как сверлящие насекомые (изумрудная ясеневая моль) часто могут нанести серьезный ущерб. Возбудитель может медленно ослаблять дерево ( болезнь коры бука ) или вызывать быстрое его упадок (гниль каштана). Вредитель может поражать конкретный вид ( болиголов шерстистый адельгид ) или несколько видов (изумрудный ясеневый бурильщик) или виды многих родов (азиатский усач). ^{[ 10 ]}

Воздействие на лес также различается в зависимости от характеристик дерева-хозяина. Упадок более доминирующего дерева (американского каштана) или дерева, выполняющего уникальную роль (например, азотфиксатора ), оказывает большее влияние. Виды деревьев -первопроходцев , способные быстро восстанавливаться после нарушения, могут восстановить свою роль в лесу, тогда как кульминационные виды деревьев - нет. ^{[ 10 ]}

Воздействие на лес можно разделить на две фазы: кратковременное физическое нарушение, вызванное непосредственно вредителями, и долгосрочные изменения в функциях экосистемы в ответ на нарушение. ^{[ 1 ]}

Короткий срок

Кратковременные нарушения представляют собой физический ущерб, непосредственно вызванный инвазивным вредителем, и измеряются временными масштабами от месяцев до лет. Краткосрочная продуктивность лесов снижается из-за значительной смертности деревьев. Например, продуктивность смешанных ясеневых лесов, пострадавших от изумрудного ясеня, снизилась примерно на 30 процентов после нарушения. Продуктивность лесов может снизиться даже без повсеместной смертности. Во время вспышки губчатой моли целые леса могут быть лишены листвы, но затем восстановятся. Однако энергия, необходимая для образования новой листвы, ослабляет деревья. Дубы — излюбленный источник пищи для личинок губчатой моли — дают уменьшенный урожай желудей в течение многих лет после дефолиации. Таким образом, страдают животные, питающиеся желудями; но некоторые животные получают пользу от губчатой моли, а именно те, которые питаются гусеницами (личинками). Растения подлеска также могут выиграть от увеличения солнечного света и осадков; или они могут погибнуть, если их оставить слишком открытыми. Уровень азота в почве повышается из-за экскрементов насекомых, мертвых гусениц и опадающей листвы. ^{[ 10 ]}

Другие краткосрочные последствия включают: изменения микроклимата леса из-за более открытого полога, что приводит к повышению температуры и снижению влажности, сокращение видов, находящихся в симбиотических отношениях с пораженным деревом ( щелкунчик Кларка и белокорая сосна ), сокращение специализированных видов (ясень специализированные членистоногие), сокращение видов, среда обитания которых зависит от пораженных деревьев ( черногорлая зеленая славка и болиголов ), изменения в составе водных видов из-за перехода рек от затененных к более солнечным, усиление эрозии из-за потери корневой массы и древесного покрова. ^{[ 1 ]}^{[ 10 ]}

Долгосрочный

Долгосрочные нарушения представляют собой изменения в функционировании лесной экосистемы в результате нарушения и измеряются десятилетиями или столетиями. Изменения лесной экосистемы происходят, прежде всего, в результате изменения структуры и видового состава леса . ^{[ 1 ]} Американский каштан раньше составлял до 50 процентов полога во многих восточных лиственных лесах. ^{[ 11 ]} Виды ясеня составляют 7 процентов всех лесов Висконсина (например) ^{[ 12 ]} и до 90 процентов некоторых лесов. ^{[ 13 ]} Болиголов восточный — самое распространенное хвойное дерево во многих лесах северо-востока. ^{[ 10 ]} Исчезновение этих видов из леса означает утрату того вклада, который они внесли в функционирование экосистемы. Сосуществующие виды деревьев и растений воспользуются пустотой, оставленной пострадавшими видами, но часто выполняют разные функции. Например, на северо-востоке болиголов восточный обычно заменяется черной березой - медленно растущим, теневыносливым и густым вечнозеленым деревом, заменяемым быстрорастущим открытым листопадным деревом. Хотя краткосрочная продуктивность лесов обсуждалась выше, долгосрочная продуктивность ясеневых лесов будет зависеть от пород, которые заполняют пустоту; медленнорастущие виды (клены) снизят продуктивность леса, а быстрорастущие виды (самшитовая бузина) могут повысить продуктивность. ^{[ 10 ]}

Ограничения

Полную картину долгосрочных экологических последствий инвазивных вредителей измерить сложно; и еще слишком рано определять последствия интродукции многих новых инвазивных вредителей. Большая часть исследований была сосредоточена на биологии вредителей, т.е. жизненном цикле и предпочтениях хозяев, на понимании того, как сдержать их распространение. ^{[ 10 ]} Однако недавние и быстрые вспышки, такие как изумрудная ясеневая златка, усилили интерес к пониманию экологических последствий инвазивных вредителей и способов восстановления пострадавших лесов. ^{[ 14 ]}

Выживание и восстановление

Американский каштан, практически исчезнувший из восточных лесов, сохранился небольшими изолированными очагами. Некоторые выжившие были скрещены с устойчивым к фитофторозу китайским каштаном и завезены в национальные леса в рамках пробных исследований. ^{[ 11 ]}

ос-паразитоидов одобрило выпуск Министерство сельского хозяйства США для борьбы с изумрудным ясеневым точильщиком . Применение пестицидов также используется для защиты ясеней от нашествия бурильщика. Голубой ясень — единственный местный вид ясеня, который проявляет некоторую естественную устойчивость к изумрудной ясеневой точице. ^{[ 15 ]}

Хотя американский вяз остается восприимчивым к болезни голландского вяза, он сохраняется в лесах, сохраняя таким образом генетическое разнообразие, поскольку достигает зрелости в молодом возрасте, дает семена, которые переносятся на большие расстояния за счет ветрового разноса, могут прижиться в нарушенных районах и устойчивы к суровым условиям. условия. ^{[ 16 ]} Были выведены и доступны в питомниках сорта американского вяза, устойчивые к голландским болезням, такие как «Valley Forge» и «Princeton». ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

Список инвазивных насекомых и патогенов, поражающих виды деревьев в Северной Америке

Насекомые

Примечание. Патогены, переносимые насекомыми, включены в категорию патогенов.

Изумрудный ясеневый точильщик — жук, поражающий местные виды ясеня и бахромчатое дерево.
Адельгид бальзамический шерстистый — насекомое, опустошившее высокогорные елово-пихтовые леса в горах Северной Каролины и Теннесси.
Болиголов шерстистый адельгид — насекомое, поражающее болиголов восточный и каролинский.
Губчатая моль — насекомое, лишающее листвы, которое предпочитает дуб , но питается сотнями видов.
Азиатский усач поражает преимущественно клен , тополь , иву и вяз.
Древесная оса Sirex поражает несколько сосен видов
Южный сосновый жук заражает также несколько видов сосен; он произрастает на юго-востоке, но считается инвазивным на северо-востоке.
Зимняя моль — насекомое, разрушающее листья, которое поражает многие виды, включая дубы, клены и вишни.

Патогены

Фитофтороз каштана – это грибок, который практически уничтожил американский каштан.
Внезапная смерть дуба — это патоген, который особенно смертелен для таноака, но другие дубы уязвимы.
Болезнь голландских вязов - это возбудитель, распространяемый жуками, опустошившими американский вяз; другие местные вязы более устойчивы.
Болезнь тысячи язв — это грибок, переносимый жуками, поражающими черный грецкий орех.
Дубовое увядание – это грибковый патоген, распространяемый сокожуками и поражающий дубы.
Болезнь коры бука — это грибок, переносимый щитовкой, поражающей американский бук.
Болезнь листьев бука — это нематода , которая также поражает американский бук.
Язва мускатного ореха — это грибок, поражающий мускатный орех ( белый грецкий орех ).
Лавровое увядание - это грибок, переносимый красногнедыми жуками-амброзиями , который заражает представителей лавровых. семейства

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Ловетт, Гэри (2016). «Неместные лесные насекомые и патогены в Соединенных Штатах: последствия и варианты политики» . Экологические приложения . 26 (5): 1437–1455. дои : 10.1890/15-1176 . ПМК 6680343 . ПМИД 27755760 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Либхольд, Эндрю М; Брокерхофф, Эккехард Г; Гарретт, Линн Дж; Парк, Дженнифер Л.; Бриттон, Керри О (1 апреля 2012 г.). «Импорт живых растений: основной путь проникновения лесных насекомых и патогенов в США». Границы в экологии и окружающей среде . 10 (3): 135–143. дои : 10.1890/110198 . ISSN 1540-9309 . S2CID 86218354 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Кроул, Тодд А; Крист, Томас О; Парментер, Роберт Р.; Беловский, Гэри; Луго, Ариэль Э (01 июня 2008 г.). «Распространение инвазивных видов и инфекционных заболеваний как движущая сила изменения экосистем». Границы в экологии и окружающей среде . 6 (5): 238–246. дои : 10.1890/070151 . ISSN 1540-9309 . S2CID 26815630 .
^ «Вредители и возбудители деревьев» . Наука . 08.11.2017. ISSN 0036-8075 .
^ «Лесная патология – Фитофтороз каштана» . www.forestpathology.org . Проверено 12 ноября 2017 г.
^ «Моделирование распространения изумрудного ясеневого бурильщика» .
^ «USDA APHIS | Азиатский усач — О» . www.aphis.usda.gov . Проверено 12 ноября 2017 г.
^ «Изучение роли человека в распространении инвазивных видов – основные исследования – исследования и разработки Лесной службы США» . www.fs.fed.us. Проверено 12 ноября 2017 г.
^ Ласк, Служба охраны рыбы и дикой природы США, Дженни Эриксон, Майкл. «Часто задаваемые вопросы – Инвазивные виды – Служба охраны рыбы и дикой природы США» . www.fws.gov . Проверено 2 декабря 2017 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час М., Ловетт, Гэри; Д., Кэнхэм, Чарльз; А., Артур, Мэри; К., Уэзерс, Кэтлин; Д., Фицхью, Росс (1 мая 2006 г.). «Реакция лесной экосистемы на экзотических вредителей и патогенов в восточной части Северной Америки». Бионаука . 56 (5): 395. doi : 10.1641/0006-3568(2006)056[0395:FERTEP]2.0.CO;2 . ISSN 0006-3568 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Перейти обратно: ^а ^б Кларк, Стейси; Макнаб, Генри; Лофтис, Дэвид; Зарноч, Стэнли (9 ноября 2012 г.). «Рост и выживаемость американского каштана через пять лет после посадки при двух лесохозяйственных обработках в Южных Аппалачах, США» . Леса . 3 (4): 1017–1033. дои : 10.3390/f3041017 .
^ «Справочник по изумрудному ясеневому буру - Сельское хозяйство, торговля и защита потребителей» . datcpservices.wisconsin.gov . Проверено 2 декабря 2017 г.
^ «Восстание из пепла: что происходит, когда деревья исчезают из леса? | Северо-восточный центр климатологии» . necsc.umass.edu . Проверено 2 декабря 2017 г.
^ Дикс, Мэри Эллен; Буфорд, Мэрилин; Славичек, Джим; Соломон, Аллен М.; Конард, Сьюзен Г. 2010. Инвазивные виды и нарушения: текущая и будущая роль исследований и разработок лесной службы. В: Дикс, Мэри Эллен; Бриттон, Керри, ред. Динамическое видение исследования инвазивных видов: возможности и приоритеты на 2009-29 годы. Генерал Тех. Отчет WO-79/83. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, исследования и разработки: 91-102.
^ «Изумрудный ясеневый бур: настоящее и будущее — услуги по уходу за деревьями» . www.treeservicesmagazine.com . Проверено 2 декабря 2017 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Интернет-журнал USDA ARS, том 44, № 7» . agresearchmag.ars.usda.gov . Проверено 2 декабря 2017 г.
^ «Вязы - устойчивые к болезням голландские сорта вяза - Агролесомелиорация - Расширение Университета Миннесоты» . www.extension.umn.edu . Проверено 2 декабря 2017 г.

[:0-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Ловетт, Гэри (2016). «Неместные лесные насекомые и патогены в Соединенных Штатах: последствия и варианты политики» . Экологические приложения . 26 (5): 1437–1455. дои : 10.1890/15-1176 . ПМК 6680343 . ПМИД 27755760 .

[:3-2] Перейти обратно: ^а ^б Либхольд, Эндрю М; Брокерхофф, Эккехард Г; Гарретт, Линн Дж; Парк, Дженнифер Л.; Бриттон, Керри О (1 апреля 2012 г.). «Импорт живых растений: основной путь проникновения лесных насекомых и патогенов в США». Границы в экологии и окружающей среде . 10 (3): 135–143. дои : 10.1890/110198 . ISSN 1540-9309 . S2CID 86218354 .

[:1-3] Перейти обратно: ^а ^б Кроул, Тодд А; Крист, Томас О; Парментер, Роберт Р.; Беловский, Гэри; Луго, Ариэль Э (01 июня 2008 г.). «Распространение инвазивных видов и инфекционных заболеваний как движущая сила изменения экосистем». Границы в экологии и окружающей среде . 6 (5): 238–246. дои : 10.1890/070151 . ISSN 1540-9309 . S2CID 26815630 .

[4] «Вредители и возбудители деревьев» . Наука . 08.11.2017. ISSN 0036-8075 .

[5] «Лесная патология – Фитофтороз каштана» . www.forestpathology.org . Проверено 12 ноября 2017 г.

[6] «Моделирование распространения изумрудного ясеневого бурильщика» .

[7] «USDA APHIS | Азиатский усач — О» . www.aphis.usda.gov . Проверено 12 ноября 2017 г.

[8] «Изучение роли человека в распространении инвазивных видов – основные исследования – исследования и разработки Лесной службы США» . www.fs.fed.us. Проверено 12 ноября 2017 г.

[9] Ласк, Служба охраны рыбы и дикой природы США, Дженни Эриксон, Майкл. «Часто задаваемые вопросы – Инвазивные виды – Служба охраны рыбы и дикой природы США» . www.fws.gov . Проверено 2 декабря 2017 г. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[:2-10] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час М., Ловетт, Гэри; Д., Кэнхэм, Чарльз; А., Артур, Мэри; К., Уэзерс, Кэтлин; Д., Фицхью, Росс (1 мая 2006 г.). «Реакция лесной экосистемы на экзотических вредителей и патогенов в восточной части Северной Америки». Бионаука . 56 (5): 395. doi : 10.1641/0006-3568(2006)056[0395:FERTEP]2.0.CO;2 . ISSN 0006-3568 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[:4-11] Перейти обратно: ^а ^б Кларк, Стейси; Макнаб, Генри; Лофтис, Дэвид; Зарноч, Стэнли (9 ноября 2012 г.). «Рост и выживаемость американского каштана через пять лет после посадки при двух лесохозяйственных обработках в Южных Аппалачах, США» . Леса . 3 (4): 1017–1033. дои : 10.3390/f3041017 .

[12] «Справочник по изумрудному ясеневому буру - Сельское хозяйство, торговля и защита потребителей» . datcpservices.wisconsin.gov . Проверено 2 декабря 2017 г.

[13] «Восстание из пепла: что происходит, когда деревья исчезают из леса? | Северо-восточный центр климатологии» . necsc.umass.edu . Проверено 2 декабря 2017 г.

[14] Дикс, Мэри Эллен; Буфорд, Мэрилин; Славичек, Джим; Соломон, Аллен М.; Конард, Сьюзен Г. 2010. Инвазивные виды и нарушения: текущая и будущая роль исследований и разработок лесной службы. В: Дикс, Мэри Эллен; Бриттон, Керри, ред. Динамическое видение исследования инвазивных видов: возможности и приоритеты на 2009-29 годы. Генерал Тех. Отчет WO-79/83. Вашингтон, округ Колумбия: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, исследования и разработки: 91-102.

[15] «Изумрудный ясеневый бур: настоящее и будущее — услуги по уходу за деревьями» . www.treeservicesmagazine.com . Проверено 2 декабря 2017 г.

[:5-16] Перейти обратно: ^а ^б «Интернет-журнал USDA ARS, том 44, № 7» . agresearchmag.ars.usda.gov . Проверено 2 декабря 2017 г.

[17] «Вязы - устойчивые к болезням голландские сорта вяза - Агролесомелиорация - Расширение Университета Миннесоты» . www.extension.umn.edu . Проверено 2 декабря 2017 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]