Cold hardiness and overwintering conditions of larvae of the Siberian moth, Dendrolimus sibiricus (Lepidoptera, Lasiocampidae) from Central Yakutia’s population

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The Siberian moth, Dendrolimus sibiricus Tschetverikov 1908, is a dangerous pest of the conifer family Pinaceae that inhabits the Asian part of Russia, northern Kazakhstan, Mongolia, China and the Korean Peninsula. Its range is gradually expanding both westwards and northwards: the species is currently recorded at 46°–47° E over the Eastern European Plain, around 60° N in the Krasnoyarsk Krai and at 63° N in the Republic of Sakha (Yakutia). A number of studies have been devoted to predicting further dispersal of D. sibiricus, but the assessment of the pest’s invasion potential is hampered, among other things, by insufficient information on the requirements of the overwintering stage (larvae) to winter conditions. We evaluated the main features of pest biology, determined the cold hardiness of its larvae, and revealed the temperature conditions in the wintering places at the northeastern limit of its distribution in Central Yakutia. The average supercooling point of larvae was –18.5 ± 0.4°C, being significantly different (p ≤ 0.05) between individuals of younger (II–III and III–IV) and older (IV–IV) instars: –20.0 ± 0.6 and –18.8 ± 0.8°C, vs –16.7 ± 0.8°C, respectively. A prolonged (2 days) stay at –15.5°C leads to death of 53% individuals, 63% mortality at –17.5°C and already 91% at –20°C. Comparing larval cold hardiness and the temperatures in hibernation horizons in one of the coldest regions within the natural range of the pest shows suitability of large areas of Yakutia for D. sibiricus survival, especially currently due to climate warming.

Негізгі сөздер

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

N. Bulakhova

Institute of Biological Problems of the North, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: sigma44@mail.ru
Ресей, Magadan, 685000

E. Meshcheryakova

Institute of Biological Problems of the North, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kameshky@mail.ru
Ресей, Magadan, 685000

A. Burnasheva

Institute for Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: a_burnacheva@mail.ru
Ресей, Yakutsk, 677000

Yu. Ermakova

Institute for Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: yermakova68@mail.ru
Ресей, Yakutsk, 677000

N. Vinokurov

Institute for Biological Problems of the Cryolithozone, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: n_vinok@mail.ru
Ресей, Yakutsk, 677000

D. Berman

Institute of Biological Problems of the North, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Email: dber@yandex.ru
Ресей, Magadan, 685000

Әдебиет тізімі

  1. Алфимов А. В., Берман Д. И., Булахова Н. А., 2012. Зимние температурные условия в корнеобитаемом слое почв в Сибири и на северо-востоке Азии // Вестник СВНЦ ДВО РАН. № 3. 10–18.
  2. Аммосов Ю. Н., 1971. К вопросу о массовом размножении сибирского шелкопряда (Dendrolimus superans sibiricus Tschetv.) в Центральной Якутии // Биологические ресурсы суши севера Дальнего Востока. Владивосток: Издательство ДВНЦ АН СССР. С. 241–246.
  3. Аммосов Ю. Н., 1978. Сибирский шелкопряд (Dendrolimus superans sibiricus Tschetv.) в Якутии // Хвойные деревья и насекомые-дендрофаги. Иркутск. С. 74–84.
  4. Бахметьев П. И., 1912. Теоретические и практические следствия из моих исследований анабиоза у животных // Природа. Т. 1. № 12. С. 1427–1442.
  5. Берман Д. И., Алфимов А. В., Жигульская З. А., Лейрих А. Н., 2007. Зимовка и холодоустойчивость муравьев на северо-востоке Азии. М.: Товарищество научных изданий КМК. 261 с.
  6. Берман Д. И., Мещерякова Е. Н., Алфимов А. В., Лейрих А. Н., 2002. Распространение дождевого червя, Dendrobaena octaedra (Lumbricidae: Oligochaeta), на севере Голарктики ограничено недостаточной морозостойкостью // Зоологический журнал. Т. 81. № 10. С. 1210–1221.
  7. Бурдавицын А. Т., Дудин В. А., Майер Е. И., 1957. Трехлетний опыт авиахимборьбы с сибирским шелкопрядом в лесах Томской области. Томск: Том. обл. прав. науч.-техн. о-ва лес. пром. 19 с.
  8. Бурнашева А. П., Винокуров Н. Н., Евдокарова Т. Г., Попов А.А, 2021. О новой вспышке массового размножения сибирского шелкопряда (Dendrolimus suberans sibiricus Tschetv.) в Центральной Якутии // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. Т. 26. № 1. С. 93–106.
  9. Васильев И. В., 1905. Шелкопряды сосновый (Dendrolimus pini L.) и кедровый (Dendrolimus segregatus Butl.), их образ жизни, вредная деятельность и способы борьбы с ними. Санкт-Петербург: Тип. М. Меркушева. 101 с.
  10. Винокуров Н. Н., Исаев А. П., 2002. Сибирский шелкопряд в Якутии // Наука и техника в Якутии. № 2 (3). С. 53–56.
  11. Винокуров Н. Н., Исаев А. П., Потапова Н. К., Ноговицына С. Н., 2001. О вспышке массового размножения сибирского шелкопряда в Центральной Якутии // Наука и образование. № 1. С. 65–68.
  12. Гаврилова М. К., 1973. Климат Центральной Якутии. Якутск: Якутское книжное издательство. 119 с.
  13. Галкин Г. И., 1962. О надзоре за сибирским шелкопрядом в лиственничных лесах Красноярского края // Лиственница. Красноярск: СибТИ. Т. 29. С. 113–121.
  14. Гниненко Ю. И., Седельник Н. Д., 2003. Сибирский коконопряд в Якутии в XX в. // Лесоведение. № 6. С. 71–73.
  15. Ермолова С. В., Капустина Т. Р., Козлова Л. П. и др., 1973. Агроклиматические ресурсы Якутской СССР: Справочник. Л.: Гидрометеоиздат. 112 с.
  16. Каймук Е. Л., Винокуров Н. Н., Бурнашева А. П., 2005. Насекомые Якутии. Бабочки. Якутск: Бичик. 88 с.
  17. Коломиец Н. Г., 1961. Холодостойкость гусениц сибирского шелкопряда и температурный режим в местах их зимовки // Известия СО АН СССР. № 1. С. 113–120.
  18. Коломиец Н. Г., 1962. Паразиты и хищники сибирского шелкопряда. Новосибирск: Изд-во СО АН СССР. 175 с.
  19. Коломиец Н. Г., 1987. Оптимальные стации зимовки сибирского шелкопряда // Экологическая оценка местообитаний лесных животных. Новосибирск: Наука. С. 69–75.
  20. Кондаков Ю. П., 2002. Массовое размножение сибирского шелкопряда в лесах Красноярского края // Энтомологические исследования в Сибири. № 2. С. 25– 74.
  21. Лейрих А. Н., Мещерякова Е. Н., 2015. К методам исследования холодоустойчивости беспозвоночных животных // Зоологический журнал. Т. 94. № 8. С. 972– 984.
  22. Лукин А. В., 2020. Распространение и динамика численности сибирского шелкопряда Dendrolimus sibiricus Tschetv.) в республике Коми // Актуальные проблемы биологии и экологии: материалы докладов XXVII Всероссийской молодежной научной конференциии (с элементами научной школы). Отв. ред. Дегтева С. В. Сыктывкар: Институт биологии Коми НЦ УрО РАН. С. 18–22.
  23. Методы мониторинга вредителей и болезней леса, 2004. Болезни и вредители в лесах России. Справочник / Под. ред. В. К. Тузова. М.: ВНИИЛМ. Т. 3. 200 с.
  24. Мещериков А. А., 2018. Анализ современных границ ареала сибирского шелкопряда в Европейской части России // Чтения памяти А. И. Ильинского: сб. докладов. Отв. ред. Гниненко Ю. И. Пушкино: ВНИИЛМ. С. 51–60.
  25. Надзор, учет и прогноз массовых размножений хвое- и листогрызущих насекомых в лесах СССР, 1965. / Под ред. А. И. Ильинского, И. В. Тропина. М.: Лесная промышленность. 445 с.
  26. Нифонтов С. В., Гриднев А. Н., Савченко А. А., 2018. Прогноз динамики численности сибирского шелкопряда в Нижнеамурском лесозащитном районе Хабаровского края // Аграрный вестник Приморья. № 1(9). С. 58–60.
  27. Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Саха (Якутия) за 2020 год, 2021. Федеральное бюджетное учреждение “Российский центр защиты леса”, Филиал ФБУ “Рослесозащита” “Центр защиты леса Республики Бурятия”. Якутск. 167 с.
  28. Обзор санитарного и лесопатологического состояния лесов Республики Саха (Якутия) за 2021 год, 2022. Федеральное бюджетное учреждение “Российский центр защиты леса”, Филиал ФБУ “Рослесозащита” “Центр защиты леса Республики Бурятия”. Якутск. 204 с.
  29. Павлов И. Н., Литовка Ю. А., Голубев Д. В., Астапенко С. А., Хромогин П. В., 2018. Новая вспышка массового размножения Dendrolimus sibiricus Tschetv. в Сибири (2012–2017 гг.): закономерности развития и перспективы биологического контроля // Сибирский экологический журнал. № 4. С. 462–478.
  30. Рожков А. С., 1963. Сибирский шелкопряд. Систематическое положение, филогения, распространение, экономическое значение, строение и образ жизни. М.: Изд-во АН СССР. 176 с.
  31. Рожков А. С., 1965. Массовое размножение сибирского шелкопряда и меры борьбы с ним. М.: Наука. 180 с.
  32. Флоров Д. Н., 1948. Вредитель сибирских лесов (Сибирский шелкопряд). Иркутск: Иркутское областное издательство. 132 с.
  33. Харук В. И., Им С. Т., Ягунов М. Н., 2018. Миграция северной границы распространения сибирского шелкопряда // Сибирский экологический журнал. Т. 1. С. 32–44.
  34. Чикидов И. И., 2013. Изменение состава и структуры растительности лиственничных лесов в очагах массового размножения сибирского шелкопряда в Лено-Амгинском междуречье (Центральная Якутия). Автореф. дис. … канд. биол. наук. Якутск. 24 с.
  35. Чикидов И. И., Борисов Б. З., Исаев А. П., 2010. Оценка площади очагов массового размножения сибирского шелкопряда в 1999–2000 гг. в Центральной Якутии по данным Spot-Vegetation // Наука и образование. № 4. С. 76–82.
  36. Чистяков Ю. А., Золотухин В. В., Беляев Е. А., 2016. Сем. Lasiocampidae – Коконопряды // Аннотированный каталог насекомых Дальнего Востока России. Т. II. Lepidoptera. Чешуекрылые. Владивосток: Дальнаука. С. 308–316.
  37. Шорохов П. И., 1956. Сибирский шелкопряд // Природа. № 8. С. 105–107.
  38. Эпова В. И., Плешанов А. С., 1995. Зоны вредоносности насекомых-филлофагов Азиатской части России. Новосибирск: Наука. Сибирская издат. фирма РАН. 147 с.
  39. Baranchikov Y. N., Tchebakova N., Kirichenko N., Parphenova E., Korets M., Kenis M., 2010. The Siberian moth, Dendrolimus superans sibiricus, a potential invader in Europe? // Atlas of Biodiversity Risk. Settele J., Penev L., Georgiev T., Grabaum R., Grobelnik V., Hammen V., Klotz S., Kotarac M., Kühn I. (Eds). Sofia–Moscow: Pensoft Publishers. 164 p.
  40. Berman D. I., Bulakhova N. A., Alfimov A. V., Meshcheryakova E. N., 2016. How the most northern lizard, Zootoca vivipara, overwinters in Siberia // Polar Biology. V. 39. P. 2411–2425.
  41. Berman D. I., Bulakhova N. A., Meshcheryakova E. N., Shekhovtsov S. V., 2020. Overwintering and cold tolerance in the moor frog (Rana arvalis) across its range // Canadian Journal of Zoology. V. 98. P. 697– 706.
  42. Bulakhova N. A., Zhigulskaya Z. A., Gashkova L. P., Berman D. I., 2022. On cold hardiness of the egg parasitoid wasp Telenomus tetratomus (Thomson), 1860 (Hymenoptera, Scelionidae) – a population regulator of the Siberian moth // Journal of Hymenoptera Research. V. 91. P. 27–39.
  43. European Food Safety Authority (EFSA), Jeger M., Bragard C., Caffier D., Candresse T., Chatzivassiliou E., Dehnen-Schmutz K., Gilioli G., Jaques Miret J. A., MacLeod A., Navajas-Navarro M., Niere B., Parnell S., Potting R., Rafoss T., Rossi V., Urek G., Van Bruggen A., Van der Werf W., West J., Winter S., Kirichenko N., Kertesz V., Gregoire J. C., 2018. Scientific opinion on pest categorisation of Dendrolimus sibiricus // Panel on Plant Health Journal. V. 16, 5301.
  44. European Food Safety Authority (EFSA), Baker R., Gilioli G., Behring C., Candiani D., Gogin A., Kaluski T., Kinkar M., Mosbach-Schulz O., Neri F. M., Siligato R., Stancanelli G., Tramontini S., 2019. Scientific report on the methodology applied by EFSA to provide a quantitative assessment of pest-related criteria required to rank candidate priority pests as defined by Regulation (EU) 2016/2031 // European Food Safety Authority Journal. V. 17, 5731.
  45. EPPO, 2005. Data sheets on quarantine pests: Dendrolimus sibiricus and Dendrolimus superans // EPPO Bulletin. V. 35. P. 390–395.
  46. Jeong J. S., Kim M. J., Kim S. S., Choi S. W., Kim I., 2018. DNA data and morphology suggest an occurrence of Dendrolimus sibiricus Tschetverikov, 1908 (Lepidoptera: Lasiocampidae) instead of D. superans Butler, 1877, in South Korea // Entomological Research. V. 48. P. 108–121.
  47. Kharuk V. I., Im S. T., Soldatov V. V., 2020. Siberian silkmoth outbreaks surpassed geoclimatic barrier in Siberian Mountains // Journal of Mountain Science. V. 17. P. 1891–1900.
  48. Kirichenko N. I., Baranchikov Y. N., Vidal S., 2009. Performance of the potentially invasive Siberian moth Dendrolimus superans sibiricus on coniferous species in Europe // Agricultural and Forest Entomology. V. 11. P. 247–254.
  49. Kirichenko N. I., Flament J., Baranchikov Y. N., Gregoire J. C., 2008. Native and exotic coniferous species in Europe – possible host plants for the potentially invasive Siberian moth, Dendrolimus sibiricus Tschtv. (Lepidoptera, Lasiocampidae) // EPPO Bulletin. V. 38. P. 259–263.
  50. Kononov A., Ustyantsev K., Wang B., Mastro V. C., Fet V., Blinov A., Baranchikov Y., 2016. Genetic diversity among eight Dendrolimus species in Eurasia (Lepidoptera: Lasiocampidae) inferred from mitochondrial COI and COII, and nuclear ITS2 markers // BMC Genetic. 17 (Suppl 3):157. P. 173–191. https://doi.org/10.1186/s12863-016-0463-5
  51. Kubasik W., Klejdysz T., Gawlak M., Czyż M., Olejniczak A., Kaluski T., 2017. Analizy zagrożenia agrofagiem (Ekspres PRA) dla Dendrolimus sibiricus. Poznan: Institute of Plant Protection-NRI. 22 p.
  52. Layne J. R. Jr., 1991. Microclimate variability and the eurythermic nature of goldenrod gall fly (Eurosta solidaginis) larvae (Diptera: Tephritidae) // Canadian journal of zoology. V. 69. № . 3. P. 614–617.
  53. Lee R. E. Jr., 1991. Principles of insect low temperature tolerance // Insects at low temperature. Lee R.E Jr., Denlinger D.L (Eds). New York: Chapman & Hall. P. 17–46.
  54. Lee R. E. Jr., 2010. A primer on insect cold-tolerance // Low temperature biology of insects. Denlinger D. L., Lee R. E. Jr. (Eds). New York: Cambridge University Press. P. 3–34.
  55. Lee R. E. Jr., Chen C., Denlinger D. L., 1987. A rapid cold-hardening process in insects // Science. V. 238. № 4832. P. 1415–1417.
  56. Möykkynen T., Pukkala T., 2014. Modelling of the spread of a potential invasive pest, the Siberian moth (Dendrolimus sibiricus) in Europe // Forest ecosystems. V. 1. P. 10.
  57. R Core Team, 2023. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing. Vienna. Austria. https://www.R-project.org.
  58. Salt R. W., 1936. Studies on the freezing process in insects. Minnesota: University of Minnesota Agricultural Experiment Station. 41 p.
  59. Salt R. W., 1961. Principles of insect cold-hardiness // Annual Review of Entomology. V. 6. P. 55–74.
  60. Shao Y., Feng Y., Tian B., Wang T., He Y., Zong Sh., 2018. Cold hardiness of larvae of Dendrolimus tabulaeformis (Lepidoptera: Lasiocampidae) at different stages during the overwintering period // European Journal of Entomology. V. 115. P. 198–207.
  61. Sinclair B. J., Alvarado L. E.C., Ferguson L. V., 2015. An invitation to measure insect cold tolerance: Methods, approaches, and workflow // Journal of Thermal Biology. V. 53. P. 80–197.
  62. Somme L., 1982. Supercooling and winter survival in terrestrial arthropods // Comparative Biochemistry and Physiology A. V. 73. P. 519–543.
  63. VKM, Rafoss T., Flø D., Sundheim L., Wendell M., Brodal G., Ergon Å., Magnusson C., Sletten A., Solheim H., 2018. Pest risk assessment of Dendrolimus sibiricus and Dendrolimus superans // VKM report. V. 8. Opinion of the Panel on Plant Health of the Norwegian Scientific Committee for Food and Environment. Oslo: VKM. 69 p.
  64. Zeng J. P., Ge F., Su J. W., Wang Y., 2008. The effect of temperature on the diapause and cold hardiness of Dendrolimus tabulaeformis (Lepidoptera: Lasiocampidae) // European Journal of Entomology. V. 105. P. 599–606.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Overwintered caterpillars of the Siberian tent moth Dendrolimus sibiricus VI (right) and IV instars (center and left) on the soil surface in the central Yakut outbreak. The extent of damage to the forest stand can be judged by the amount of last year's excrement of the pest (light granules) covering the forest litter (photo by A.P. Burnasheva).

Жүктеу (685KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Conditions in the wintering grounds of the Siberian tent caterpillar (Dendrolimus sibiricus) in the studied outbreak from October 2, 2020 to May 18, 2021. A – snow depth (data from the Yakutsk weather station). B – temperatures: air (black solid line, data from the Yakutsk weather station); soil according to data from 10 loggers at two depths – 10 cm (blue lines) and 20 cm (red lines); minimum at the depths of caterpillar wintering (orange dashed line); 0°C mark (black dotted line).

Жүктеу (94KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. An example of temperature variation in wintering areas of the caterpillars of the Siberian tent moth Dendrolimus sibiricus in the soil at a depth of 10 cm under the litter and snow cover.

Жүктеу (86KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Temperatures of maximum hypothermia (MS) of caterpillars of the Siberian tent moth Dendrolimus sibiricus of different age groups (II–III, III–IV and IV–VI) of the Central Yakut population and the older age group of the Tuvan population (V_Tuva, according to: Kolomiets, 1961); numbers above horizontal brackets indicate the significance of differences in mean values).

Жүктеу (86KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Cumulative mortality curves of the Siberian tentacled moth (Dendrolimus sibiricus) at subzero temperatures. The curve consisting of black circles is the proportion of individuals in the sample that died as a result of freezing after short-term exposure to the specified temperatures when determining Tp; the blue dotted line is the approximated mortality curve for long-term exposure to different temperatures; blue triangles are test temperatures; the orange dashed line is the median level of Tp and 50% mortality of caterpillars.

Жүктеу (68KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Isotherms of long-term minimum soil temperatures at a depth of 20 cm (from: Berman et al., 2016 with modifications; Springer Nature License № 5835710123397) and the territory where outbreaks of the Siberian tent moth (Dendrolimus sibiricus) were recorded in the Sakha Republic (Yakutia) (marked with red hatching, after: Ammosov, 1971, 1978; Vinokurov, Isaev, 2002; Gninenko, Sedelnik, 2003; Kaimuk et al., 2005; Chikidov et al., 2010; Burnasheva et al., 2021).

Жүктеу (252KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024