В ответе за ясени

Ученые из России, Германии, Дании и США опубликовали в журнале Nature Ecology and Evolution статью с призывом немедленно принять меры для спасения ясеневых лесов Северной Америки и Европы, которые с 1990-х годов страдают от нашествия двух вредителей из Азии — ясеневой изумрудной узкотелой златки и фитопатогенного гриба халары. С вопросами о том, каковы будут последствия этого бедствия, можно ли его остановить и что для этого надо сделать, N + 1 обратился к авторам статьи.

Масштабы поражений впечатляют. В США ежегодные потери от ясеневой златки достигают почти 700 миллионов кубометров древесины стоимостью около одного миллиарда долларов, недаром ее называют самым дорогостоящим лесным вредителем в истории Штатов. В Европе от гриба погибают миллионы деревьев.

До недавнего времени очаги поражения двух вредителей не пересекались, но в последние годы ученые обнаружили, что они встретились в европейской части России и златка теперь движется на запад. По прогнозам, она будет в пораженных грибом ясеневых лесах Европы через несколько лет. С другой стороны, американским лесам, где хозяйничает златка, по всей видимости, не избежать эпидемии халары. По мнению специалистов в области лесной генетики, охраны лесов и окружающей среды ситуация требует неотложных мер, например ужесточения фитосанитарного контроля во всей Евразии и Америке, поиска генетических вариантов, устойчивых к вредителям.

Насколько ситуация действительно катастрофична и как с ней можно справиться, N + 1 рассказали соавторы статьи, профессор Геттингенского и Техасского университетов, руководитель центра геномных исследований и лаборатории лесной геномики Сибирского федерального университета Константин Крутовский и заведующий лабораторией лесной зоологии Института леса имени Сукачева СО РАН Юрий Баранчиков.

N + 1: Что такое ясень для России, много ли в нашей стране ясеневых лесов?

Юрий Баранчиков: Общая площадь российских лесов — около 733 миллионов гектаров. Ясеневые леса занимают 220 тысяч гектаров в европейской части страны и 402 тысячи гектаров на Дальнем Востоке. Всего в РФ произрастают четыре «родных» вида ясеней — в европейской части ясень европейский (или ясень обыкновенный) Fraxinus excelsior и ясень кавказский F. angustifolia, на Дальнем востоке — ясень маньчжурский F. mandshurica и на самом юге Приморского края — ясень китайский F. chinensis.

Природные леса из ясеня европейского встречаются южнее Тулы. В Курской, Белгородской, Воронежской, Ростовской, Волгоградской и Саратовской областях они занимают от 4 до 7 процентов общей площади лесов.

Повсеместно встречается ясень пенсильванский (или ясень зеленый) F. pennsylvanica — это интродуцированный (завезенный) североамериканский вид, который очень широко используется в озеленении городов, высажен вдоль дорог, из него сформировано большинство полезащитных лесополос. На резонный вопрос — почему для тех же целей не используется ясень европейский, ответа нет. Скорее всего, в советские времена было принято такое административное решение (точно так же, как от западных до восточных границ в озеленении используется американский тополь бальзамический, а не «свой» тополь черный).

Все виды европейских и американских ясеней не имели общей с ясеневой златкой и грибом-халарой истории становления (в отличие от дальневосточных видов ясеней) и по этой причине не выработали механизмов устойчивости к ним.

К чему может привести исчезновение ясеня? Насколько масштабными могут быть разрушения связанных с ним экосистем?

ЮБ: Его исчезновение катастрофически повлияет на биоразнообразие. С ясенем европейским связаны тысячи видов, включая другие виды растений, а также грибов, насекомых, птиц и млекопитающих. Например, только с ясенем обыкновенным и только в Великобритании связаны как минимум 953 вида организмов. Вслед за исчезновением ясеня исчезнут специализированные потребители. Например, из более чем 200 членистоногих-фитофагов, связанных с ясенями в США, вслед за их исчезновением от златки безвозвратно исчезнут 98 видов его потребителей-насекомых.

Сообщества ясеневых лесов на востоке США разрушаются златкой очень быстро. Например, в Южном Мичигане в изученном лесу, состоящем из трех видов ясеней, в период с 1994 года (появление в лесу златки) до 2005-го отмерло 40 процентов деревьев, к 2008 году — 95 процентов и к 2009-му — 99,7 процентов, то есть с 2005 по 2009 год погибло 60 процентов древостоя. Распад ведет к полной смене биоты: растений, напочвенной фауны, птиц.

Есть и непрямые последствия. К примеру, повышение освещенности из-за разреживания кроны ясеней ведет к повышению содержания кумаринов в листьях обычного растения нижнего яруса этих лесов — зантоксилума американского (семейство рутовые), кормового растения махаона гигантского Papilio cresphontes, — самой крупной североамериканской дневной бабочки. Это приводит к резкому замедлению развития гусениц, что существенно повышает их смертность из-за интенсивного заражения паразитами.

И что предлагают делать ученые?

Константин Крутовский: Необходимо объединить усилия. В США есть опыт борьбы со златкой, в Европе — с халарой, и лишь в России — с обоими вредителями. Только объединенными усилиями можно спасти ясени. При этом в разных исследовательских группах уже есть научные разработки, которые можно использовать в борьбе с пришельцами.

Необходимо ужесточение и гармонизация норм фитосанитарного контроля, обучение и повышение осведомленности специалистов.

ЮБ: Для борьбы с вредителями можно использовать биологические методы. Например, в США работает целая фабрика по выращиванию паразитоидов ясеневой златки, завезенных из восточной Азии. Ежегодно миллионы миниос выпускаются в очаги златки. Показано, что они очень эффективно уничтожают личинок златок, но лишь на молодых ясенях с тонкой корой. В Москве на златку переключился местный перепончатокрылый паразит — насекомое-наездник. Благодаря ему вредитель там почти исчез. Но это произошло лишь через 20 лет после появления златки. Необходимо выяснить, как можно сократить период привыкания паразитоида к новому хозяину.

Споры грибов, личинки насекомых — крошечные, можно ли действительно рассчитывать, что таможенные меры могут остановить распространение вредителей?

ЮБ: Не столько таможенные, сколько фитосанитарные меры направлены на предотвращение ввоза карантинных видов организмов. Львиная доля вредителей попадает двумя путями — с древесной упаковкой товаров и на живых растениях, завозимых для озеленения. Ввозимые деревья имеют фитосанитарный сертификат страны отправления (в большинстве случаев это серьезные документы, их выдают после тщательного осмотра растений, которые, в свою очередь, идут из районов, сертифицированных на отсутствие карантинных организмов). Наши инспекторы оценивают в основном внешнее состояние растений — как правило, если внутри есть личинки вредителя, то дерево больное.

Но, конечно, есть много отклонений от правил. Последний совершенно убийственный пример — завоз в Сочи самшитовой огневки с поставками самшита из Европы для озеленения объектов Олимпиады. «Ударные темпы» подготовки, как всегда, повлияли на тщательность проверок. В результаты были потеряны и завезенные и имевшиеся посадки самшита на черноморском побережье Краснодарского края и в Абхазии, в том числе реликтовая самшитовая роща из самшита колхидского.

Таким образом, на вопрос: можно ли действительно рассчитывать, что таможенные (фитосанитарные) меры могут остановить распространение вредителей? — ответ такой: полностью остановить — нет, существенно замедлить — да.

Насколько действенны биологические методы противодействия? Можно ли создать устойчивые к вредителю деревья?

КК: Да, технологии получения генно-модифицированных деревьев существуют. Например, давно получены и используются плантации ГМ-тополя, устойчивые к жуку-вредителю, листоеду тополевому (Chrysomela scripta), близкому родственнику колорадского жука и очень похожего на него. Такие ГМ-тополя содержат бактериальный ген, вырабатывающий сильнодействующий токсин, убивающий жуков и личинок при поедании листьев. Я как раз в 1990-х годах работал в лаборатории профессора Стивена Штрауса (Steven Strauss) в Университете штата Орегон, где были впервые созданы такие ГМ-тополя и даже участвовал в этих исследованиях.

Позже в этой же лаборатории получили ГМ-тополя, которые, в дополнение к устойчивости к жукам, были еще и стерильны, что позволяло избежать попадания ГМ-конструкции в природу к другим растениям и превращения этих растений в «суперсорняки», устойчивые к своим естественным вредителям. Тем самым устранялась опасность, что они выйдут из под биологического контроля, нарушив таким образом баланс в природе.

Можно было бы вставить этот же или подобный бактериальный ген в ясень и сконструировать ГМ-ясень, устойчивый к изумрудной златке. Теоретически, можно вставить один или несколько бактериальных генов, вырабатывающих сильный антибиотик против фитопатогенного гриба халары. Но такие ГМ-деревья могут быть использованы только на коммерческих лесных плантациях, а не для естественного лесовосстановления, где существует опасность попадания этих конструкций к другим растениям.

Кроме того, использование ГМ-растений вообще запрещено в Европе, их можно создавать только с исследовательскими целями и в лабораторных условиях. Поэтому для естественного лесовосстановления необходимо выделить устойчивые деревья из природных популяций. Затем путем микроклонального размножения можно относительно быстро получить устойчивые клоны и использовать их в лесном хозяйстве.

ЮБ: Как правило, поражающие растения вредители приходят во вторичный ареал в одиночку — без своих природных врагов. Агентов биологической борьбы с инвазивными насекомыми-вредителями можно грубо разделить на две группы: паразитоиды и энтомопатогены.

Идеальная ситуация, когда на вредителя-инвайдера переключается какой-то местный паразитоид. Это как раз случилось с ясеневой узкотелой златкой в Москве и Московской области: на нее переключился местный политроф — маленькая оса-наездник из семейства Браконид (Spathius polonicus). Но на это потребовалось почти четверть века.

Классический биологический контроль подразумевает выпуск во вторичный ареал инвазивного вредителя его природных врагов, собранных в его природном ареале. Ранее, например, для борьбы с непарным шелкопрядом, завезенным из Европы в США, в Северную Америку ввозили множество его паразитов из Европы и Азии. Достаточно быстро было выяснено, что некоторые из них, основавшись в Америке, переключались на местных насекомых (и далеко не вредителей). Например, политрофная (может заражать более 150 видов бабочек!) муха-тахина Compsilura concinnata быстро свела в местную Красную книгу множество крупных и красивых ночных бабочек-сатурний.

В настоящее время парадигма классического биологического контроля пересмотрена, и ряд стран Евросоюза, например, в принципе отказались от ввоза иноземных видов паразитоидов. В США такого запрета нет, но выпуску новых паразитоидов предшествует несколько лет исследований, доказывающих, что они не переключатся на «нецелевые» виды насекомых.

Отношение к энтомопатогенам (бактерии и вирусы) более благосклонное, и на основе некоторых из них сделаны и с успехом применяются биологические препараты для борьбы с вредителями (не обязательно инвазивными). В любом случае, микробы гораздо более избирательны, чем химические инсектициды. На позвоночных, во всяком случае, они не действуют.