6.5: Тематичне дослідження 1- Гірський сосновий жук

Last updated
Save as PDF

Page ID: 85465

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Гірський сосновий жук (Dendroctonus ponderosae) - вид короїда, родом з лісів західної Північної Америки. Він має жорсткий чорний екзоскелет і має довжину приблизно п'ять міліметрів, розміром приблизно з зерно рису.

Малюнок 6.5 Гірський сосновий жук.

Нинішній спалах гірського соснового жука в Британській Колумбії розпочався на початку 1990-х років і вважається найбільшим коли-небудь зафіксованим, зачіпаючи понад 18,1 мільйона гектарів, або площа в п'ять разів перевищує розмір острова Ванкувер.

Зараження гірськими сосновими жуками зробило руйнівний вплив на ліс Британської Колумбії і вбило близько 50% від загального обсягу комерційного будиночка полюса сосни в провінції.

Малюнок 2. Інтер'єр Британської Колумбії lodgepole сосновий ліс уражений гірським сосновим жуком.

Малюнок 6.6 Інтер'єр Британської Колумбії lodgepole сосновий ліс уражений гірським сосновим жуком

У Британській Колумбії зараження досягло піку в 2005 році і щороку зменшується, оскільки кількість доступних зрілих сосен зменшується. У 2012 році близько 3 мільйонів гектарів лісу до нашої ери було позначено як червоно-атаковий, саме там голки заражених дерев червоніють в результаті вбивства жуком дерева. Це зменшилося з 2011 року, коли кількість червоних лісів становила 4,6 мільйона гектарів.

Малюнок 6.7 Сукупний відсоток сосни вбитих і прогнозованих померти 2020 року. Якщо ви читаєте це в друкованій або PDF-версії цієї книги, ви можете переглянути цю анімацію, перейшовши за наступним веб-посиланням: www.for.gov.bc.ca/hfp/mountai... eetle/maps.htm

Причини зараження

Вчені вважають, що тепле літо та м'якша зима відіграють важливу роль, що сприяє зараженню жуками. Холодні канадські зими з температурою нижче -40° C зазвичай вбивають жука, а також яєць і личинок соснових жуків. Але більш м'яка зима та тепліше літо означали, що більше жуків переживають зиму. До недавнього часу вважалося, що гірський сосновий жук може успішно атакувати тільки зрілі сосни, але в останні роки він почав атакувати більш молоді дерева.

Підвищена пожежна небезпека

Вважається, що великі площі мертвих соснових насаджень представляють потенційну пожежну небезпеку. Уряд BC вирішує цю проблему, направляючи діяльність з управління паливом у районах жуків, як це було рекомендовано в 2003 Firestorm Provincial Review. Збирання уражених насаджень дерев допомагає управління пожежею, усуваючи передбачувану небезпеку та порушуючи безперервність палива. Ці методи управління паливом спеціально розроблені для зменшення загрози пожежі інтерфейсу для громад, розташованих у зоні зараження. (Інтерфейс - це область, де зустрічаються міська забудова та пустеля.)

Життєвий цикл та зараження соснами

Жуки розвиваються через чотири стадії: яйце, личинка, лялечка і доросла особина. За винятком декількох днів протягом літа, коли дорослі особини виходять з розплодових дерев і літають атакувати нові дерева господарів, всі життєві етапи проводяться під корою.

У низьковисотних висотах і в теплі роки гірським сосновим жукам потрібен один рік, щоб завершити покоління. На високих висотах, де літо, як правило, прохолодніше, життєві цикли можуть варіюватися від одного до двох років.

Саме самка жука ініціює напад. Коли вони жують внутрішню кору і флоему (живу тканину, яка несе органічні поживні речовини), феромони виділяються, залучаючи самців і жіночих жуків до одного і того ж дерева. Атакуючі жуки виробляють більше феромонів, що призводить до масової атаки, яка долає оборону дерева, що призводить до атак на сусідні дерева.

Коли дерево вперше атакують, воно залишається зеленим. Зазвичай протягом року після нападу голки почервоніють. Це означає, що дерево гине або мертве, а жуки перебралися на інше дерево. Через три-чотири роки після нападу залишається дуже мало листя, тому дерева здаються сірими.

Природні хижаки гірського соснового жука включають певних птахів, зокрема дятлів, і різних комах.

Малюнок 4. Сосна, заражена MPB, добре видно смолову трубку, яку дерево створює, щоб змусити жука вийти.

Малюнок 6.8 Сосна, заражена гірським сосновим жуком; добре видно смоляну трубку, яку дерево створює, щоб змусити жука вийти

Виявлення та моніторинг зараження за допомогою дистанційного зондування

Цифрова або плівкова аерофотозйомка - популярний метод моніторингу та точного відображення великих територій. Останнім часом цифрова ера досягла аерофотозйомки і з 2010 року майже всі зображення, придбані по всьому світу, робляться прямими цифровими камерами. Супутникові знімки - ще один метод отримання знімків з космосу.

Обидва способи мають переваги і недоліки, які стосуються характеру придбання і якості зображення. Дистанційне зондування та аерофотозйомка широко використовуються для моніторингу різноманітних лісових середовищ, картографування міст або країн та виявлення геологічних структур. Точне картографування є прикладом процесу дистанційного зондування, який досяг технічної зрілості і використовується в практичному застосуванні у всьому світі. Класифікація зображень, як правило, здійснюється кількома процедурами, які включають людський зір та/або комп'ютерні алгоритми. Візуальна сегментація зображення проводиться шляхом інтерпретації цілей зсередини зображення на моніторі комп'ютера, в той час як аерофотосегментація виконується широкоформатним фотопаперовим відбитком (23 см²) і може допомогти з перекриттям зображення, отриманого під іншим кутом, що дозволяє три- розмірне бачення. Статистичний комп'ютеризований аналіз зображень здійснюється за допомогою алгоритмів, які сегментують зображення на кілька заздалегідь визначених класів у цифровому зображенні.

Лісові ділянки часто обстежуються різними пристроями дистанційного зондування як для практичних, так і для експериментальних цілей. Застосування методів класифікації для картографування та класифікації лісів досягає відносно прийнятних рівнів точності класифікації (65% до 90%) залежно від якості даних та реалізованих процедур. Зараження гірськими сосновими жуками можна виявити та контролювати методами дистанційного зондування. Це можна зробити візуально на моніторі комп'ютера або безпосередньо, пролітаючи над зараженою ділянкою. Головною характеристикою заражених дерев є червонуватий колір на кроні дерев.

Малюнок 5. Здорові сосни (зелені) та дерева, заражені MPB (червоні). Розмежування полігонів, що використовуються для комп'ютеризованих процедур класифікації.

Малюнок 6.9. Здорові сосни (зелені) та дерева, заражені гірським сосновим жуком (червоний); окреслення полігонів, що використовуються для комп'ютеризованих процедур класифікації

Атрибуції

Малюнок 6.5 Вимірювання гірського соснового жука. Гірський сосновий жук (http://en.Wikipedia.org/wiki/Mountain_pine_beetle) від Лісова служба США (http://en.Wikipedia.org/wiki/United_...Forest_Service) (суспільне надбання)
Малюнок 6.6 Інтер'єр Британської Колумбії лоджполюс сосновий ліс уражений гірським сосновим жуком. Сосновий жук заражений ліс (https://flic.kr/p/e8SuXx) Університету Саймона Фрейзера (https://www.flickr.com/photos/sfupamr/) під CC BY ([1]) https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/
Малюнок 6.7 Сукупний відсоток сосни вбитих і прогнозованих померти 2020 від Історія битви проти гірського соснового жука 2000-2012 до н.е. Міністерство лісового господарства (www.for.gov.bc.ca/hfp/mountai... eetle/maps.htm).
Малюнок 6.8. Сосна, заражена гірським сосновим жуком; Трубка смолу, яку дерево створює, щоб змусити жука вийти, добре видно. Заражене дерево (http://en.Wikipedia.org/wiki/Mountai...ested_tree.jpg) Падраїч (http://commons.wikimedia.org/wiki/User:Padraic) під CC BY SA 2.5 ([2]). http://creativecommons.org/licenses/...2.5/ca/deed.en
Малюнок 6.9. Здорові сосни (зелені) та дерева, заражені гірським сосновим жуком (червоний); окреслення полігонів, що використовуються для комп'ютеризованих процедур класифікації. Зображення від Етті А. 2009 р. Інтегрована багаточасова та багатокутова класифікація зображень високої просторової роздільної здатності. Бернабі. СФУ. Кандидатська дисертація.