Kornik drukarz, Ips typographus (L.), w górskich obszarach chronionych, jako przedmiot międzynarodowych programów badawczych.pdf

Tom 51, 2002

Numer 4 (257)

Strony 475–481

W OJCIECH G RODZKI

Instytut Badawczy Leœnictwa

Zak³ad Gospodarki Leœnej Regionów Górskich

Fredry 39, 30-605 Kraków

e-mail: zxgrodzk@cyf-kr.edu.pl

KORNIK DRUKARZ, IPS TYPOGRAPHUS (L.), W GÓRSKICH OBSZARACH CHRONIONYCH,

JAKO PRZEDMIOT MIÊDZYNARODOWYCH PROGRAMÓW BADAWCZYCH

WSTÊP

Kornik drukarz jest wdziêcznym i czêsto

wybieranym obiektem badañ. Wynika to z licz-

nych przes³anek, wœród których najwa¿niejszy-

mi s¹: (i) powszechnoœæwystêpowania tego ga-

tunkuwdrzewostanach œwierkowych Europy i

Polski, w tym tak¿e w obszarach chronionych

(G RODZKI 1998), (ii) rola, jak¹ spe³nia w eko-

systemach, zw³aszcza zaœ jej ewolucja w zale-

¿noœci od charakterystyki i stanu lasu, (iii) mo-

¿liwoœæ wykorzystania danych o liczebnoœci

jego populacji do poœredniej oceny zdrowot-

noœci drzewostanów (C APECKI 1989), (iv) sto-

sunkowo du¿a ³atwoœæ prowadzenia badañ i

obserwacji wynikaj¹ca zarówno z cech biologii

gatunku jak i szerokiego spektrum zajmowa-

nych œrodowisk, (v) znaczny stopieñ poznania

gatunku, jego biologii i ekologii, u³atwiaj¹cy

dobór odpowiednich metod badawczych oraz

interpretacjê wyników, (vi) istnienie skutecz-

nych narzêdzi badawczych umo¿liwiaj¹cych

precyzyjne œledzenie dynamiki liczebnoœci po-

pulacji owadów oraz (vii) ³atwoœæ oceny skut-

ków jego wystêpowania, zw³aszcza w warun-

kach masowych pojawów.

Kornik drukarz jest sta³ym, integralnym ele-

mentem ekosystemów wytworzonych w drze-

wostanach œwierkowych, zarównowgórach jak

i na ni¿u. W warunkach równowagi ekologicz-

nej gatunek ten spe³nia rolê naturalnego czynni-

ka selekcyjnego, powoduj¹cego eliminacjê

drzew os³abionych z drzewostanów. Niezale-

¿nie od przyczyn tego os³abienia oraz d³ugoœci

tworzonego przez nie ³añcucha, kornik drukarz

stanowi przewa¿nie jego ostatnie ogniwo, przy-

czyniaj¹c siê do œmierci zaatakowanego drzewa.

W normalnie funkcjonuj¹cych ekosystemach

jego rola jest zatem ca³kowicie wtórna, bowiem

obecnoœæ kornika (w ró¿nych stadiach rozwojo-

wych) na drzewach stoj¹cych wi¹¿e siê zawsze

ze stanem obni¿enia ich ¿ywotnoœci, a zw³asz-

cza odpornoœci. Liczne badania prowadzone

m.in. w Skandynawii, Francji i Austrii (C HRI-

STIANSEN iH USE 1980; B AIER 1996, B RIGNOLAS i

wspó³aut. 1998) pozwoli³y na opisanie relacji

miêdzy drzewem ¿ywicielskima kornikiemdru-

karzem, zw³aszcza zaœ mechanizmu wyboru

drzewa przez owady, a nastêpnie powstawania i

prze³amywania reakcji odpornoœciowej drzewa

atakowanego przez wgryzaj¹ce siê chrz¹szcze.

Mechanizm ten ma pod³o¿e chemiczne, co

wi¹¿e siê przede wszystkim ze sk³adem ³yka, za-

równo jako substratu pokarmowego, jak i

Ÿród³a informacji chemicznych (zapachowych)

odbieranych przez owady. W myœl tych pra -

wid³owoœci, kornik atakowaæ powinien

wy³¹cznie drzewa, które na podstawie odbiera-

nych informacji identyfikuje jako przydatne do

zasiedlenia. Wdu¿ymuproszczeniumechanizm

ten jest jednym z filarów systemu regulacji li -

czebnoœci populacji kornika, w którym w rów-

nej mierze uczestnicz¹ naturalne czynniki opo-

ru œrodowiska, zw³aszcza z grupy organizmów

entomofagicznych i entomopatogenicznych.

Istotn¹ cech¹ kornika drukarza jest jedna-

k¿e zdolnoœæ do zmiany roli w ekosystemach —

przejœcia ze statusu wtórnego czynnika selek-

476

W OJCIECH G RODZKI

cyjnego w czynnik pierwotny, powoduj¹cy eli-

minacjê drzew o coraz wy¿szej ¿ywotnoœci.

Przejœcie takie nastêpuje wskutek nag³ego

spadku odpornoœci populacji drzewwdrzewo-

stanie lub te¿ gwa³townego wzrostu liczebno-

œci populacji owadów; mo¿liwe jest tak¿e sy-

nergiczne wyst¹pienie obu tych warunków

równoczeœnie. Dzieje siê tak np. w sytuacji

gor¹cego i suchego sezonu wegetacyjnego, po-

woduj¹cego z jednej strony os³abienie drzew

wskutek stresu wodnego, z drugiej zaœ szybki

wzrost liczebnoœci populacji kornika wwarun-

kach przyspieszonego rozwoju stadiówprzedi-

maginalnych i zwiêkszenia liczby generacji

rozwijaj¹cych siê w ci¹gu sezonu wegetacyjne-

go. Nastêpuje wówczas wzrost agresywnoœci

owadów, atakuj¹cych drzewa o coraz wy¿szej

¿ywotnoœci, w myœl teoretycznego modelu

zwanego „progiem udanego ataku”. Operuj¹c

dwoma parametrami — liczebnoœci¹ populacji

kornika i odpornoœci¹ drzew, mo¿na dobraæ

nieskoñczon¹ liczbê takich ich uk³adów, wktó-

rych nastêpuje prze³amanie reakcji obronnej i

udane zasiedlenie drzew (G RODZKI 1995;

C HRISTIANSEN i wspó³aut. 1987).

Istnienie opisanych powy¿ej mechani-

zmów leg³o u podstaw koncepcji wykorzysta-

nia kornika drukarza w charakterze indykatora

¿ywotnoœci i odpornoœci drzewostanów œwier-

kowych. Jest on bowiem gatunkiem re-

aguj¹cymw sposób niezwykle czu³y na zmiany

zachodz¹ce w tym zakresie, a ocena tej reakcji

jest metodycznie stosunkowo ³atwa. Jedn¹ z

najprostszych metod takiej oceny jest œledze-

nie dynamiki wydzielaj¹cego siê posuszu zasie-

dlonego przez owady, oparte na inwentaryza-

cji w drzewostanach i/lub ewidencji przepro-

wadzonych ciêæ w tej kategorii. Uzyskana w

ten sposób informacja o dynamice wydzielania

posuszu, a poœrednio — frekwencji owadów

kambiofagicznych z gatunków tworz¹cych ze-

spó³ kornika drukarza, w którym towarzysz¹

mu zwykle kornik drukarczyk ( I. amitinus

Eichh.) i rytownik pospolity ( Pityogenes chal-

cographus L.), a czasem tak¿e inne gatunki kor-

ników, pozwala na wnioskowanie o stanie

zdrowotnym drzewostanu i stopniu jego

os³abienia (C APECKI 1989). Metoda ta, w

po³¹czeniu z ocen¹ frekwencji i zagêszczenia

¿erowisk kornika drukarza na drzewach zasie-

dlonych poddanych analizie, jest czêsto wyko-

rzystywana zarówno w badaniach bioindyka-

cyjnych, jak i tych ukierunkowanych na dalsze

poznanie biologii i ekologii tego wa¿nego ga-

tunku owada. Prezentowane w niniejszym

opracowaniu badania opieraj¹ siê na wykorzy-

staniu opisanychwy¿ej cech kornika drukarza.

KORNIK DRUKARZ JAKO ORGANIZM BIOINDYKACYJNY

W dwu kolejno nastêpuj¹cych po sobie

projektach badawczych: IUFRO-Biodiversity

„Wp³yw zdrowotnoœci lasów na bioró¿norod-

noœæ ze szczególnym uwzglêdnieniem skut-

ków zanieczyszczenia powietrza w Karpatach”

(1998–2000) oraz ILTER „D³ugoterminowe

skutki zanieczyszczeñ powietrza wwybranych

ekosystemach leœnych Tatr (Karpaty Zachod-

nie) — wspólne studium polsko-s³owacko-ame-

rykañskie” (2000–2001), kornik drukarz wyko-

rzystany zosta³ w charakterze bioindykacyj-

nym — jako wskaŸnik reakcji ekosystemu boru

œwierkowego na stres œrodowiskowy spowo-

dowany oddzia³ywaniem zanieczyszczeñ,

zw³aszcza ozonu troposferycznego. Z wcze-

œniejszych badañ wiadomo bowiem, ¿e owady

kambiofagiczne, zw³aszcza kornik drukarz,

znajduj¹ korzystne warunki rozwoju w œwier-

czynach pozostaj¹cych pod wp³ywem d³ugo-

trwa³ego oddzia³ywania niskich koncentracji

zanieczyszczeñ przemys³owych (C HRISTIAN-

SEN 1989). W warunkach bezpoœredniego

wp³ywuwysokich koncentracji tych zwi¹zków

wystêpowanie kornika ulega jednak znaczne-

mu ograniczeniu na rzecz gatunków o bardziej

wtórnym charakterze (O PPERMANN 1985).

Mimo, i¿ nie stwierdzono bezpoœredniego

zwi¹zku miêdzy poziomem ska¿enia œrodowi-

ska leœnego przez przemys³ a nasileniemwystê-

powania owadów kambiofagicznych, mo¿na

dopatrywaæ siê takiej zale¿noœci o charakterze

poœrednim, jako efektu spadku odpornoœci

os³abionych œwierczyn na atak owadów fitofa-

gicznych (G RODZKI 1995). Owady z grupy

kambiofagów stanowiæ mog¹ zatem dobry

wskaŸnik zmian zachodz¹cych we wra¿liwych

ekosystemach œwierczyn górskich (C APECKI i

G RODZKI 1998), dlatego wybitnie nadaj¹ siê

one do celów bioindykacyjnych w warunkach

górskich, gdzie niezmiernie rzadko stwierdza-

ne s¹ bezpoœrednie efekty dzia³ania przemys³u.

Prezentowane tu badania obejmowa³y obser-

wacje nad kornikiem drukarzem, których wy-

niki, nawi¹zane do szerszych badañ ekologicz-

Kornik drukarz, Ips typographus (L.), w górskich obszarach chronionych

477

nych, pozwoli³y oceniæ reakcje tego owada na

stres œrodowiskowy spowodowany zanieczysz-

czeniem powietrza, poprzez œledzenie dynami-

ki liczebnoœci jego populacji w obiektach ba-

dawczych najpierw w ca³ym ³uki Karpat — w

Czechach, Polsce, S³owacji, Ukrainie i Rumunii

(IUFRO-Biodiversity), a potem ju¿ tylko na ob-

szarze Tatr polskich i s³owackich (ILTER).

W pierwszym projekcie do badañ wybrano

5 par stanowisk, po jednej w ka¿dym z krajów,

z „bardziej” i „mniej” zanieczyszczonym obiek-

tem w ka¿dej parze, opieraj¹c siê na wynikach

wczeœniejszych pomiarów O 3 (B YTNEROWICZ i

wspó³aut. 1998). W Polsce wybrano dwa drze-

wostany œwierkowe, le¿¹ce w obszarach

ochrony czêœciowej Tatrzañskiego Parku Naro-

dowego (Obw. ochr. £ysa Polana) i Bieszczadz-

kiego PN (Obw. ochr. Górny San). Wybór ob-

szaróww ochronie czêœciowej wynika³ z meto-

dyki badañ, obejmuj¹cej œcinkê drzew zasiedlo-

nych oraz intensywne od³owy chrz¹szczy do

pu³apek feromonowych. Ocenê liczebnoœci

populacji kornika prowadzono bowiem przy

pomocy trzech metod: retrospektywnej anali-

zy nasilenia wydzielania posuszu w okresie

5-letnim, analizy entomologicznej œcinanych

drzew zasiedlonych oraz od³owów chrz¹szczy

kornika do pu³apek feromonowych w 3-letnim

90 g/m 3 ). Pe³ne wyniki badañ zosta³y ju¿ opu-

blikowane (G RODZKI i wspó³aut. 2002), w tym

miejscu przytoczone zostan¹ natomiast

g³ówne stwierdzenia z nich wynikaj¹ce:

— wykazano istnienie ró¿nic w wielkoœci

wszystkich parametrów wystêpowania I.

typographus, zarówno w obrêbie par

obiektów (Ryc. 1), jak i w nawi¹zaniu do

stê¿eñ O 3 ; w warunkach wy¿szych stê¿eñ

uzyskiwano z regu³y wy¿sze wskaŸniki wy-

stêpowania kornika;

— ró¿nice miêdzy stanowiskami o ró¿nym po-

ziomie obci¹¿enia zanieczyszczeniami

wskazuj¹, ¿e kornik drukarz, reaguj¹cy na

zmiany w os³abieniu drzewostanów, mo¿e

byæ u¿yty jako bioindykator stanu lasu/stre-

su œrodowiskowego;

— stwierdzona zale¿noœæ nie jest liniowa (ko-

relacje rang Spearmana 0,08<r s <0,54), co

potwierdza istnienie z³o¿onych interakcji

owad-roœlina ¿ywicielska, odgrywaj¹cych

decyduj¹c¹ rolê w mechanizmach wyboru

drzew i prze³amywania ich odpornoœci

przez kornika drukarza. Potwierdzaj¹ to ta-

k¿e ró¿nice miêdzy obiektami w Polsce

(TPN/BPN), wynikaj¹ce w znacznej mierze

z odmiennoœci panuj¹cych w nich warun-

ków œrodowiskowych (G RODZKI 2000).

Ryc. 1 Œrednie dzienne od³owy

chrz¹szczy, Ips typographus ,do

pu³apek feromonowych w drze-

wostanach œwierkowych w Biesz-

czadzkim („bardziej” zanieczysz-

czony) i Tatrzañskim („mniej” za-

nieczyszczony) ParkuNarodowym

w latach 1998–2000.

okresie badañ terenowych. Wyniki poddano

analizom statystycznym, okreœlaj¹c zró¿nico-

wanie parametrów wystêpowania kornika w

odniesieniu do poziomu ska¿enia ekosyste-

mów wybranymi substancjami, zw³aszcza O 3 ,

SO 2 iNO 2 , zarówno w uk³adzie par powierz-

chni („bardziej” — „mniej” zanieczyszczone),

jak i w uk³adzie bezwzglêdnych stê¿eñ ozonu

(„wysokie” — „niskie” z wartoœci¹ graniczn¹

Kontynuacjê tych badañ stanowiæ mia³ pro-

jekt ILTER, który zak³ada³ ograniczenie zasiêgu

terytorialnego do Tatr, przy podniesieniu stop-

nia szczegó³owoœci i porównywalnoœci obser-

wacji i pomiarów z uwagi na mniejsz¹ zmien-

noœæ warunków naturalnych w obrêbie jedne-

go masywu górskiego. Zaplanowano zastoso-

wanie sprawdzonej wczeœniej metodyki, jed-

nak w pierwszym etapie badania ograniczono

478

W OJCIECH G RODZKI

do obserwacji dynamiki liczebnoœci populacji

kornika drukarza przy pomocy pu³apek fero-

monowych. Stanowiska obserwacyjne zlokali-

zowano w nawi¹zaniu do punktów pomiaru

ozonu przez Instytut Botaniki PAN w Krako-

wie, formuj¹c trzy transekty wysokoœciowe — 2

po s³owackieji1popolskiej stronie Tatr —

obejmuj¹ce nastêpuj¹ce punkty (w nawiasach

wysokoœci npm):

— Polana Poroniec (950) — Polana Rusinowa

(1250) — Polana Waksmundzka (1300) —

W³osienica (1400),

— Tatranske Matliare (810) — Štart (1200) —

Hrebienok (1335) — Skalnate Pleso (1700),

— Vyšne Hagy (1160) — Ostrva (1480) — Po-

pradske Pleso (1520) — Štrbske Pleso

(1530).

programu przerwano wskutek zaprzestania fi-

nansowania badañ przez stronê amerykañsk¹,

zatem uzyskane wyniki s¹ niepe³ne i maj¹ cha-

rakter wstêpny. Mo¿na jednak w oparciu o nie

sformu³owaæ kilka stwierdzeñ odnosz¹cych siê

do biologii i ekologii kornika drukarza, a mia-

nowicie: (i) od³owy wykazuj¹ znaczne zró¿ni-

cowania miêdzy latami i stanowiskami; w ni¿-

szych stanowiskach nasilenie lotu i jego waha-

nia s¹ znacznie wiêksze (Ryc. 2); (ii) przebieg

rójki, a zw³aszcza jej szczyty, pozostaj¹ pod sil-

nymwp³ywemwarunkówpogody (temperatu-

ra, opady), co widoczne jest w ca³ym profilu

wysokoœciowym niezale¿nie od wysokoœci;

(iii) znaczne od³owy zanotowane na wszyst-

kich punktach z 3 transektów, w tymw paœmie

górnej granicy lasu po stronie s³owackiej (Skal-

Ryc. 2. Przebieg rójki korni-

ka drukarza w 2001 roku na

czterech stanowiskach tren-

sektu w Tatrzañskim Parku

Narodowym, okreœlony na

podstawie od³owów do

pu³apek feromonowych.

Pu³apki feromonowe lokalizowano na

otwartej przestrzeni (hala, polana), w grupach

po 3 sztuki; liczebnoœæ od³owionych owadów

okreœlano w laboratorium. W badaniach po

stronie s³owackiej uczestniczyli pracownicy

LVU Zvolen (M. Turèani i J. Novotny) oraz

TANAP (P. Fleischer). Po 2 latach realizacjê

nate Pleso), wskazuj¹ na znaczn¹ si³ê dyspersji i

zdolnoœci migracyjne drukarza a tak¿e — silny

efekt wabi¹cy feromonu; (iv) efekt ten jest wy-

raŸny tym bardziej, ¿e pu³apki umieszczono

poza lasem, a w pobli¿u nie wystêpowa³y drze-

wostany o widocznej podwy¿szonej liczebno-

œci populacji kornika.

KORNIK DRUKARZ JAKO G£ÓWNY PRZEDMIOT BADAÑ

W latach 1999–2001 realizowano projekt

pt. „Zintegrowana ocena zagro¿enia i nowe

technologie postêpowania ochronnego w eko-

systemach objêtych zamieraniem lasu i grada-

cjami owadów kambiofagicznych „TATRY” 1 ,w

którym uczestniczyli specjaliœci z 9 krajów Eu-

ropy. Badania prowadzono w polsko-s³owac-

kim obszarze transgranicznym obejmuj¹cym

ok. 3900 ha w rejonie Doliny Bia³ki/Belovod-

skiej w Tatrach, w granicach dwu parków Na-

rodowych — TPN i TANAP. Celem badañ by³o

m.in. okreœlenie mechanizmu powstawania i

rozwoju gradacji kornika drukarza, jaka mia³a

miejsce w latach 90. ubieg³ego wieku na obsza-

rze obu Parków, w drzewostanach œwierko-

wych objêtych zró¿nicowanym statusem

ochronnym. Tamtejsze drzewostany po stronie

polskiej znajduj¹ siê od ponad 50 lat w obsza-

1 Projekt finansowany przez Komisjê Europejsk¹, kontrakt nr IC15-CT98-0151

Kornik drukarz, Ips typographus (L.), w górskich obszarach chronionych

479

rze ochrony œcis³ej (obw. ochr. £ysa Polana i

Morskie Oko TPN). Natomiast po stronie

s³owackiej (Obw. ochr. Javorina TANAP) stoso-

wano w okresie gradacji zró¿nicowane podejœ-

cie: od modelu zbli¿onego do rezerwatu

œcis³ego do 1994 r., poprzez intensywne ciêcia

sanitarne w okresie kulminacji gradacji

(1995–1996), po podejœcie zintegrowane (od

1997 r.) polegaj¹ce na stosowaniu ró¿nychme-

tod ochronnych, w tym barier z licznych

pu³apek feromonowych.

Badania realizowano w dwu skalach: (i)

ogólnej — poprzez retrospektywn¹ analizê ja-

koœciow¹ i przestrzenn¹ danych o przebiegu

gradacji, z zastosowaniem technologii GIS, a ta-

k¿e (ii) szczegó³owej — poprzez obserwacje i

badania terenowe na 5 parach powierzchni

zlokalizowanych w obszarze badañ.

Celem scharakteryzowania przebiegu gra-

dacji w ujêciu czasowym i przestrzennym

stworzono wspóln¹ bazê danych dla ca³ego ob-

szaru badañ, obejmuj¹c¹ miêdzy innymi para-

metry stanowiska (wysokoœæ npm, ekspozy-

cja), charakterystykê siedliska (typ siedliskowy

lasu, zbiorowisko roœlinne), wybrane cechy

taksacyjne drzewostanów a tak¿e dane o szko-

dach pochodzenia abiotycznego (wiatr, œnieg)

Uzyskane wyniki s¹ nadal w opracowaniu,

jednak ju¿ obecnie mo¿na, w oparciu o nie,

sformu³owaæ nastêpuj¹ce stwierdzenia:

— gradacja wybuch³a w roku 1995, równocze-

œnie po obu stronach granicy, a drzewosta-

ny wówczas zaatakowane znajdowa³y siê w

ró¿nych, nie s¹siaduj¹cych bezpoœrednio

czêœciach obszaru badañ na terenie obu

krajów;

— przebieg gradacji, wyra¿ony œredni¹

mi¹¿szoœci¹ drzew zasiedlonych na 1 ha

drzewostanów w kolejnych latach, by³ nie-

mal identyczny po obu stronach granicy

(r s =0,91), a w okresie kulminacji wskaŸnik

ten osi¹ga³ wy¿sze wartoœci w czêœci

s³owackiej;

— czynnikiem wyzwalaj¹cym wybuch grada-

cji by³ uk³ad warunków pogody w pierw-

szej po³owie lat 90., zw³aszcza wysokie tem-

peratury i deficyt wodny podczas sezonów

wegetacyjnych;

— gradacja za³ama³a siê w 1997 r., równocze-

œnie po obu stronach granicy, w nastêp-

stwie niekorzystnych dla kornika warun-

ków pogody podczas wilgotnych i ch³od-

nych sezonów wegetacyjnych lat

1996–1998 (Ryc. 3);

Ryc. 3. Przebieg gradacji

kornika drukarza wyra-

¿ony mi¹¿szoœci¹ drzew

zasiedlonych w polskiej

(TPN) i s³owackiej

(TANAP) czêœci obszaru

badañ, na tle œrednich

temperatur miesiêcznych

w latach 1991–1999 w

Javorinie.

i nasileniu wydzielania posuszu przez kornika

drukarza w okresie dziesiêciolecia 1990–1999.

Podstawow¹ jednostkê terytorialn¹ bazy stano-

wi³o wydzielenie leœne. Dla celów analizy prze-

strzennej opracowana zosta³a tak¿e mapa nu-

meryczna (model terenu, cieki wodne, drogi,

podzia³ powierzchniowy lasów) na bazie któ-

rej tworzono warstwy tematyczne oparte na

zebranych danych.

— skutkiem gradacji po stronie polskiej s¹

znaczne fragmenty zamar³ego starodrze-

wiu œwierkowego z ró¿nowiekowymodno-

wieniemwdnie lasu. Po stronie s³owackiej,

w wyniku intensywnych ciêæ zupe³nych,

powsta³y rozleg³e obszary wylesione bez

odnowieñ naturalnych;

— drzewostany objête gradacj¹ cechowa³a

wysoka predyspozycja na atak kornika, wy-

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: