影响昆虫的森林景观影响森林健康管理

1。介绍

毁灭性的森林火灾和灾难性的爆发本地和引进森林昆虫和疾病的害虫,近年来目睹了整个北美,部分是上世纪森林管理实践的结果。这些火灾和害虫爆发的频率和强度超过所有历史记录和许多查看森林环境的恶化状态作为这些问题的主要原因。为了解决这个问题总统乔治•布什(George w . Bush)在2002年推出了健康森林倡议(高频感应)。随后2003年的健康森林恢复法案(HFRA)成为法律,从而提供了一种新的强调在美国森林管理。

森林保护处理代理造成不良变化的条件和资源森林环境。森林管理的应用组件,包括传统的研究,开发和应用相关的活动影响的昆虫、疾病和火灾。经常问题与昆虫和疾病的影响被认为是一起在火是单独处理的。具体森林保护的直接活动包括评估代理造成变化的影响在森林环境;抑制和防止破坏性的特工的负面影响;监测森林资源和条件;problemsolving,管理策划和决策。

高频感应和HFRA森林保护计划的未来产生深远的影响。定义特定元素的议程需要研究昆虫和疾病的空间维度内颞上下文的森林景观和生态演替的过程。因此,本章的目的是要考虑影响昆虫的森林景观森林健康管理的框架内。我们的具体目标是(1)要考虑森林管理模式的演变与森林健康,(2)要考虑森林健康的生态环境,(3)考虑昆虫如何作为

t·d·佩恩(主编),入侵森林昆虫,介绍了森林树木,和改变了生态系统,101 - 125。©2006施普林格。

在森林变化的代理人和(4)检查两个森林昆虫案例记录当前的相关性:南松甲虫和红橡木钻。

2。森林管理和森林健康的关系

森林景观的结构和成分在美国今天剩下的遗产从应用的一系列管理模型用于林业在ca。150年。我们的森林健康的概念和当前联邦授权管理健康森林演变从这些不同的模型。下面,我们考虑之间的对比在哲学和方法模型。这种对比是值得注意的,因为它揭示了一个进化技术知识库森林管理和土地利用变化管理伦理。之后,我们简要回顾每个模型的基本原则和确定卫生的概念进入森林管理的词汇。

2.1。背景——森林管理的模型

正式的森林管理的历史,在美国1870年代的痕迹,包括五个不同的模型(1999年Yaffee): (i)主要用途管理,(ii)用途的管理,(3)环境敏感,用途管理,(iv)生态系统管理和景观管理(v)。

2.1.1。主要用途管理

主要用途是用于森林管理的初始模型。它持续了从1870年代到1950年代。这是一个以人类为中心的理念(以人为本)专注于一个目标或目的,强调经济价值的物种,例如,松木或纤维生产。通常的目标是最大化生产。保护生产资料也是一个目标,这是完成的,在某种程度上,通过操纵等生态过程扰动机制,例如,控制森林火灾或抑制昆虫爆发。值得注意的是主要用途的方法仍然是用于特殊用途的森林(如种子果园、托儿所、圣诞树种植园)和在许多非联邦森林(例如,森林和森林工业属性拥有的个人)。

2.1.2。用途的管理

用途的管理重点是放在森林可以提供各种各样的商品和服务价值的人类。显然这个模型也是以人类为中心的。最初,森林资源管理包括木材生产、鱼类和野生动物、水文、娱乐、和放牧(今天的值列表已经扩展)。传统的用途管理寻求不同的资源价值最大化,在可持续的基础上。这个词可持续性,在这种情况下,意味着连续生产所需的输出,例如,non-declining甚至流在木质纤维(Yaffee 1999)。可持续发展的概念,当应用于审美价值等美丽的风景(娱乐的成分),包括保护自然风景。的用途持续产量法案(1960)定义的模型,为管理提供了法律依据美国国家森林。

2.1.3。环境敏感、用途的管理环境敏感,用途的管理也集中在生产供人类消费的商品和服务。然而,森林被认为是生态系统与生物和非生物组件。生产受生态环境约束。密钥管理原则包括持续产量,减少负面的环境影响,保护物种多样性。这种方法认识到另类的管理制度是可能的补充道,在公共土地的情况下,输入从利益相关者群体(公民、企业、组织、政府机构)(Yaffee 1999)。这是一个以人类为中心的概念。环境敏感的原理、用途的管理概念形式化在国家森林管理法案1976 (NFMA)。这个法案建立了土地利用规划过程管理在公共森林在美国。这个法案还提供了创建一个委员会的科学家帮助农业部长制定所需的规定实施。 This Committee of Scientists was later commissioned to consider issues of ecosystem management (discussed below) as well. The ineffectiveness of the Environmentally Sensitive, Multiple-Use Management approach triggered public outrage that served as the genesis of the ecosystem management concept.

2.1.4。生态系统管理

尽管许多科学家和医生提倡一种整体的手段,没有广泛的支持生态系统土地利用管理的概念的使用,直到1993年。威廉j .克林顿总统当时太平洋西北部森林召开会议在回应争议森林管理公共土地在太平洋西北地区,我们。事件是重要的,因为它提供了授权制定的使用在美国联邦土地管理的新范式,即。、生态系统管理。一个有形的产品从这个活动是西北森林计划。

生态系统管理代表一个重大背离上述production-driven模型强调森林资源。生态系统管理是一个biocentric(生物为中心)的概念。目标是最大化的生态完整性或健康,受到可持续人类需要允许使用。生态系统保护是第一优先级和人们的愿望和需求第二(Yaffee 1999)。相比之下,以前的方法集中在人类使用森林资源最大化,受环境约束。生态系统的概念有一个生态、科学基础,但这个术语也用来比喻整体论。

可持续性、完整性和健康生态系统管理的概念是突出的元素。可持续发展被定义为一个函数的组织,活动,和一个生态系统的恢复力(Haskell al.1992, NRC 1998)。因此一个可持续的生态系统是一个,通过一段时间的管理实践,(i)保留其结构的基本元素,(ii)过程(定义系统功能如何)在正常运作或预期范围(兰德斯et al . 1999年),和(3)系统可以承受扰动并返回到正常状态。可持续发展也有一个时间组件,它通常是由人类后代的数量(通常是三个)(福尔曼1995)。这个时间是一个实用的边界,试图制定一个现实的规划周期。完整性的定义仅仅意味着整个状态,整个,或减少的趋势。这个词可以指元素与生态系统功能相关的结构或过程或改变(Pimentel et al . 2000年,Woodley et al . 1993年)。生态系统健康是一个术语(比喻)来自医疗实践描述条件的生态系统。根据定义,“一个生态系统是健康的…如果是活跃和维护其组织和自治和弹性扰动”(Haskell et al . 1992年,康斯坦萨1992)。 The terms ecosystem health, forest ecosystem health (Bartuska 1999) and forest health are used synonymously.

尽管大量关于生态系统管理和许多林业社区接受了基本原则,这个概念已经被证明很难实现。

2.1.5节讨论。景观管理

最后在模型的进展是景观管理。Yaffee(1999)称这种方法为ecoregional贝利(1998)管理。这个概念构建生态系统管理平台的上面所讨论的。然而,有重要的差异。在这个模型中,管理森林环境被认为是一个“实体”的活动,涉及到空间上离散的人类活动制定明确的土地面积。管理单位在这个模型的景观被定义为“一个马赛克,一群当地的生态系统重复类似的形式在一公里宽区”(福尔曼1995)。这森林环境的综合视角导致ecocentric管理伦理(结合以人类为中心的和biocentric视图),重点是所有景观组件之间的联系。特定元素的生物并不强调,但是视为部分更大的整体,与人类活动是显式地包含。

3所示。健康森林倡议(高频感应)和健康森林恢复法案(HFRA)

2002年,乔治•布什(George w . Bush)总统发起了高频感应应对广泛使用林地和毁灭性的火灾,破坏社区和美国西部的环境质量退化。其目的是降低危险燃料装载和恢复健康的生态环境在联邦和,通过暗示,在美国私人森林。2003年西北太平洋会议(10年后)HFRA成为法律,从而提供了法定手段实现高频感应。看到<http://www.healthyforests.gov/关于高频感应和HFRA >详情。

HFRA不呼吁一个新的森林管理模式。相反,它是一组指南指导行动,旨在调整(或规范)森林环境的条件,从而改变自然干扰的频率和振幅(特别是火灾、昆虫和疾病暴发)。指导方针符合上述景观管理模型的上下文中。森林环境的状态经常会导致代理的可预测的响应变化,例如,严重的火灾发生的积累大量易燃物,广泛的树皮甲虫暴发有关的古老的松树和云杉森林。因此,解决手段之一的变革的需要返回森林环境的恢复策略州自然干扰正常或预期范围内操作。HFRA旨在指导恢复过程。

HFRA六个部分,称为冠军,其中包括以下:标题我在联邦土地——危险燃料减少

第二章——生物质

第三章——流域林业援助Title IV -虫害和相关疾病的V -健康森林储备计划标题VI库存和监控程序。

标题我(危险燃料减少联邦土地)直接地址野火在联邦土地问题。这个标题的主要原因是过度的燃料装载在公共土地的直接原因是毁灭性的火灾和需要解决问题的权宜之计。这标题和手段提出了实施已在多条战线上批评:例如,歧义与语言描述的范围和位置相关的日志操作旨在减少燃料载荷;让步关于执行一套现有环保法律(如《国家环境政策法》和《濒危物种法》)和限制公民参与公共土地的管理。

本章中心很感兴趣在标题IV(虫害及相关疾病)。这个标题的目的是(1)加速发展基础和应用评估项目应对遭forest-damaging昆虫和疾病相关,(2)与利益相关者(包括大学、政府机构和私人土地所有者)执行计划,和(3)实施营林评估。造林处理控制森林的理论和实践,成分,和增长。几个种类的森林-

破坏性昆虫被确定的当务之急:南松甲虫(额Dendroctonus),山松甲虫(d . ponderosae)、舞毒蛾(Lymantria dispar),铁杉长毛adelgid (Adelges tsugae)白蜡窄吉丁虫(Agrilus planipennis),和红橡木钻(Enaphalodes rufulus)。标题VI(库存和监控程序)也处理森林有害昆虫和疾病。这个标题有几个焦点信息系统,包括北美的森林,森林健康保护,快速害虫检测程序,抑制害虫、森林健康监测和森林调查和分析。

4所示。健康的森林恢复生态环境

生态学原理为指导森林景观恢复提供指导。但是,有关从生态学是什么?生态学的实质已经总结了几个目的,包括特征的基本原理,利用土地利用生态原则和景观管理、生态原则和使用规划和设计。

概述Cherrett提供的生态的主题(1988)开发了一种rank-ordered列出50个最重要的概念,基于输入从英国生态学会的会员。清单总结生态学作为一个科学学科,不强调土地使用管理;然而“生态系统”和“继承”被确认是1号和2号在Cherrett分类的重要性。•奥德姆(1992)提供了一个额外的视图通过识别“20大生态思想。”的intent was to address issues in ecology in a broader context, but some of the ideas relate directly to land-use management.

生态土地利用管理的适用性与视角评估几个方面从戴尔et al .(2000)和福尔曼(1995)尤其相关健康森林恢复。以下总结了生态原则的重要土地使用管理中确定戴尔et al . (2000):

时间:在许多时间尺度生态过程函数……;和生态系统变化。

物种:特定的物种和物种关键交互网络,大规模生态层面的影响。

地方:当地的气候、水文、土壤和地貌因素以及生物相互作用强烈影响生态过程和物种的丰度和分布在任何一个地方。

干扰:类型、强度和持续时间的干扰形状人群的特点,社区和生态系统。

景观:大小、形状和空间关系的覆盖类型影响种群动力学,社区和生态系统。

福尔曼(1995)定义的12个景观和区域生态的原则,所有的相关土地使用管理。我们选择了四个例子来说明这种大规模的观点。

Patch-corridor-matrix:补丁和走廊的排列在一个矩阵是流动的能量的主要决定因素,通过景观材料,和物种。

相互作用的生态系统:所有的景观都是相互关联的生态系统,但在近距离交流能源生态系统,材料和物种更自由。

Metapopulation动力学:亚种群的一个景观,当地物种灭绝率随着补丁的大小增加,减少和增加开拓殖民地的函数存在的走廊,垫脚石,或短inter-patch距离。

景观变化:土地转换导致穿孔,破碎和磨损的景观元素导致栖息地的丧失和孤立。

还讨论相关生态学方面的原则景观设计和规划(卡尔2002)。这个角度看在更广泛的背景下讨论生态设计中,生态学家和景观建筑师合作(约翰逊和希尔2002)。而不是提供具体原则,卡尔(2002)识别和定义关键字的生态思想。抽象的话说,广泛的生态问题,包括以下:

完整性和卫生系统和规模景观和上下文部分和过程自然历史和生命周期的韧性和抗扰动和平衡变化和变化

轨道和周期连接、限制和崩溃的根源和模式的效果,因此,简化之后,复杂性,和

多样性的不确定性和惊喜

开始本节中,我们提出了一个问题“什么从生态与森林恢复。”的principles and concepts identified and summarized by Cherrett (1988), Odum (1992), Forman (1995), Dale et al. (2000), and Karr (2002) illustrate the utility and fundamental importance of ecological science in guiding forest restoration in particular and land-use management in general. However, the difficult question is "how can we use principles of ecological science, in combination with knowledge from other subject domains, to modify and manipulate landscape structure, function, and rate of change in predictable ways"?

这具有挑战性的问题的核心问题是景观管理和HFRA的一个基本元素。

5。森林昆虫作为代理如何改变

森林景观变化的四个基本过程:活动的生物生活在环境中,人类活动(文化干扰),发生的自然干扰,通过地貌过程的操作。我们的焦点集中在昆虫的影响作为生物体的组件出现在森林环境中。我们定义术语广泛意味着任何影响森林环境的影响造成昆虫和其他节肢动物的活动。被视为定性或定量的变化影响森林环境(国家森林的环境)和/或资源(在森林环境中一切消耗),这些影响可以是正的或者负的(图1)。之后,我们简要描述昆虫如何影响森林环境和资源,并将影响评估结论的生态演替的上下文。

图1所示。活动的昆虫offorest景观影响的条件和资源。通过价值评估的影响需要一个评价系统。(知识工程实验室,德州农工大学)。

5.1。森林环境的变化引起的昆虫

昆虫、草食动物,食肉动物和腐食者,森林环境带来变化。特别是昆虫影响状态的非生物环境、生物环境和森林配置(图1)。

5.1.1。非生物环境

昆虫的非生物环境影响主要是通过加速分解和养分循环。营养成为锁定住生物量,从而减少他们的可用性。如果植物及其消费者不分解,营养供应最终会被耗尽。昆虫和其他节肢动物保持森林生产力通过分解的植物残骸,动物的尸体、排泄物。许多物种,以及微生物相关的落叶和土壤(科尔曼和克罗斯利1996)。分解和矿化过程的交互提供了养分的土壤所使用的绿色植物成长,发展,和繁殖。

5.1.2中。生物环境

昆虫以各种各样的方式影响生物环境。森林昆虫学家倾向于关注食草昆虫的活动。在某些情况下植物部分(叶、茎、树枝、锥等)的目标是食草性和在其他情况下整个人实际上死亡(哈珀1977年和哈珀et al . 1986年)。食草性以不同的方式影响森林:杀死选择树种,改变植物群落物种组成和年龄结构,削弱树和增加植物病原体的脆弱性和自然干扰,修改树的生长形式和外观,减少其他食草动物使用的食品供应,减少或增强再生,施肥森林地面(库尔森和Wunneburger 2000)。此外,在森林里很多开花植物的繁殖是依靠昆虫传粉者(库尔森et al . 2005年)。食肉昆虫在森林的兴趣活动传统上集中在昆虫拟寄生物和天敌的影响作为监管者食草动物害虫种群的物种,也就是说。生物防治剂。在他们作为病媒昆虫也能产生戏剧性的影响野生动物物种的种群动态。

5.1.3。森林的配置

森林的配置也可以影响昆虫的活动。森林配置处理类型的生态系统,景观和它们的大小、形状、数量和安排。选择性食草性,导致树死亡创建了年龄结构和类多样性森林景观,即。,更多的和不同的补丁。在某些情况下配置直接影响昆虫取食。例如,树皮甲虫在属Dendroctonus(鞘翅目:小蠹科)经常选择在老年和杀死树类的首选主机物种。食草性,从而导致宿主树死亡,产生扰动补丁在森林里矩阵。这些补丁的大小范围从低于1.0到数百公顷。落叶昆虫(如舞毒蛾(Lymantria dispar)、花旗松毒蛾(Orgyia pseudotsugata),云杉蚜虫(Choristoneura spp。等)也可以改变森林景观结构通过有选择地删除树种或创建扰动补丁。此外,昆虫作为向量的植物病原体可以在森林景观的配置改变。有几个值得注意的例子。造成的栗子枯萎病、Cryphonectria parasitica消除美洲栗,齿栗叶dentata,从美国东部的落叶林。 The epidemiology of this disease was linked to both insect and bird vectors. Likewise, Dutch elm disease, Ophiostoma ulmi, markedly changed the urban landscape of the northeastern and midwestern US by selectively eliminating American elm, Ulmus americana. This disease is vectored by the smaller European elm bark beetle (Scolytus multistriatus) and by the native elm bark beetle (Hylurgopinus rufipes). Effects of insect herbivory are often amplified by natural disturbances. Openings in the forest matrix caused by herbivory can be expanded by events such as wind and ice storms.

5.2。森林资源的变化引起的昆虫

在本节中,我们研究昆虫作为食草动物,食肉动物,在森林资源腐食者带来改变。尽管ecocentric森林管理的景观模型,概念还强调森林资源供人类消费的重要性。鉴于这种现实,影响评估往往集中在昆虫与人类争夺的情况下有价值的商品和服务。特别是昆虫取食和carnivory经常扰乱管理计划和时间表,耗尽资源的数量或降低质量,和人类使用森林环境的干扰。

我们的重点集中在昆虫害虫和我们研究的一些主要类型的昆虫对森林资源的影响。重要的是要认识到,每个喂养组(库尔森和喋喋不休1984)以不同的方式影响着森林。的确切性质和程度的影响是由(1)关注的资源,(2)昆虫活动的类型,(3)昆虫种群的大小和分布,以及(4)指标用于评价。

5.2.1。木材生产

密集和广泛生产管理森林,昆虫取食往往是森林管理者最关心的问题。食草性可以直接影响木材和纤维生产的经济,这是一个主要管理目标。

5.2.2。水文

昆虫对森林水文的影响测量的水量(收益率),时间和持续时间的高和低流(方案),和水的质量。一般来说,森林中暴发增加产量和减少水潴留时间分水岭。这种情况下发生因为植被水平降低,导致昆虫取食,减少土壤水分蒸发蒸腾损失总量的速率,增加径流。一个引人注目的例子中可以看到水潴留增加室内不列颠哥伦比亚山松甲虫已经杀死了数以百万计的美国黑松,松果体contorta,消除了蒸散的主要手段,将一些林地转变为虚拟的沼泽。水质在几个方面影响:养分含量的增加流(主要是氮和磷)和有机残骸,浊度增加,温度略有增加。营养负荷的溪流和浊度增加发生由于增加的昆虫幼虫的粪便生产水平。增加流温度发生因为树阴影造成死亡率的下降或落叶。

5.2.3。鱼类和野生动物

昆虫对鱼类和野生动物种群产生深远的影响。爆发的食植物的昆虫是特别重要的在森林、野生动物站参数如植被密度、物种组成,年龄结构修改。改变植被模式也影响鱼类种群通过修改水的质量和数量。当然昆虫作为主要或次要食物来源为食虫鸟类、哺乳动物和鱼。在疫情暴发期间,这些食虫动物利用昆虫人口密度高。在某些情况下野生动物物种的昆虫是寄生虫,因此可以作为向量的病菌,他们也一样。

5.2.4。娱乐

森林用于许多类型的娱乐。最受欢迎的包括行走、non-consumptive野生动物活动,骑自行车、观光、non-pool游泳、钓鱼、家庭聚会和野餐。户外休闲的有五个截然不同的阶段:期待、旅行、现场经验,旅行回来,和回忆。昆虫会影响娱乐通过干预一个或多个阶段。正面或负面的影响不仅影响个人(s)直接参与娱乐活动,但服务行业,提供娱乐设施和手段。

5.2.5。放牧

食植物的昆虫可以影响家养和野生食草动物通过增加放牧森林的能力。这种情况发生在昆虫的活动(如落叶,树死亡率),支持更大的饲料生产创造条件。一般来说,虽然放牧森林的能力可能是由于昆虫爆发,增加的价值收益,现金收入为牲畜而言,可以忽略不计。此外,其他值,如木材和纤维生产由昆虫爆发更大程度的影响。

. 5.2.6。房地产

我们定义房地产“土地,包括建筑物或改进,其自然资产,矿物质,水,树木,等等”。与昆虫相关的问题对房地产的影响不同类型的森林环境。在城市和郊区的森林和特殊用途设置,如城市公园、人类的企业经常修改环境以增强昆虫的影响。昆虫爆发往往引发的骚乱与道路建设,修改排水模式、土壤压实、应用肥料和除草剂,引进外来植物物种。聚合的人类活动在城市或郊区森林大气污染物的浓度增加,等光化学氧化剂植被,进一步压力。在这些压力条件下,爆发的树食植物的昆虫经常发生和死亡率。昆虫也影响房地产生产森林。自然循环在人类使用大量的有害的害虫影响森林环境。

5.2.7。生物多样性

昆虫影响森林生物多样性通过自己的分类组成,由于他们的活动在这些森林。相比其他类群,昆虫是独特的在他们的各种营养的相互作用,环境适应性,提供生态服务,开发,等等。(库尔森和克罗斯利1987)。昆虫作为重要的链接在放牧和碎屑食物链。昆虫生物多样性导致稳定性(电阻和弹性)的森林生态系统。昆虫,作为扰动代理,会引起生态系统的演替和入侵昆虫可以减少森林生物多样性通过杀死特定的植物物种。本机中值得注意的干扰剂包括树皮甲虫的昆虫属Dendroctonus,花旗松的毒蛾(Orgyia pseudotsugata)和云杉蚜虫(Choristoneura fumiferana和c . occidentalis)。奇异的昆虫改变森林生物多样性的例子包括了舞毒蛾(Lymantria dispar),铁杉羊毛adelgid (Adelges tsugae)以及最近白蜡窄吉丁虫(Agrilus planipennis)。

5.2.8。濒危物种

损失和隔离关键栖息地生存所需,生长和繁殖濒危物种保护的核心问题。爆发的食植物的森林昆虫,以及人类采取行动抑制人口和/或防止损伤会影响濒危物种。南松甲虫的能力杀死松树的红嘴啄木鸟巢演示了一个戏剧性的森林昆虫取食和濒危物种之间的相互作用。

5.2.9。文化资源

文化资源与森林相关的包含当前和过去的人类使用和包括民族学的人类学和考古学组件。昆虫影响每个组件(库尔森&施耐德1992)。

5.2.10。非木材林产品

大多数非木材林产品商品提取和使用的人类。包括食品、香料调味品、工业植物油、植物牙龈,天然色素,油性树脂,纤维,植物鞣材料、乳胶、昆虫产品,香森林,植物杀虫剂,药用植物和动物产品。当昆虫对这些商品有影响,在他们的角色作为消费者,因此与人类竞争对手。昆虫也有几个有价值的非木材森林等大宗商品的来源从蜜蜂蜂蜜和蜂蜡,蜜蜂。

5.3。把值放在昆虫的影响

在前面的部分中,我们将研究如何昆虫作为食草动物,食肉动物,分解器影响森林环境和资源。他们的影响是否被认为是好的,坏的,或无关紧要的需要一个价值体系。影响可以明确从生态、经济、社会和政治观点(图1)。

生态影响指的功能角色,昆虫在森林玩。通过功能的角色,我们的意思是影响森林环境的昆虫的活动。我们可以针对昆虫对个人的影响树木,植物(和垃圾/土壤和水生)社区,森林生态系统和森林景观。

经济的影响仅仅是定义为昆虫的影响(和其他有害的机构)从生产商品和服务的货币收入林地。具体地说,一个经济的影响发生在有任何改变(我)一个社会有用的森林产品,(2)对社会有用物品需要产生一个固定汇率水平的森林产品,或(3)森林产品的分布,所得,或生产成本。因此,经济影响有三个要素:生产水平,投入生产,生产和分配成本。

社会(价值论的)影响是指昆虫对美学的影响,道德,和形而上学的值与森林有关。社会影响是很难表达以定量计算,但尽管如此,代表一类重要森林的大部分用户的影响。一般来说,审美价值源于休闲使用的森林;即审美价值通常发生在与其他主要活动,如狩猎、钓鱼和露营。

政治影响是指昆虫对森林环境的影响导致行动,实践,和政策的地方、州或联邦政府机构。政治影响的机理是法律法规的语料库,它们已进化到提供保护,保护,和使用公共和私人森林(Smardon和卡普1993)。从森林保护的角度来看,我们尤其关心(i)的法律章程,使政府机构(如美国农业部林务局),(2)法律管理森林管理实践和政策(例如,bet雷竞技 行为,健康森林恢复法案),(3)法律规范国际米兰,intra-movement动植物材料(如植物害虫行为)。

6。生态影响评价的上下文

继承

实施HFRA将涉及森林景观结构的修改和操作(组成生态系统的连接和配置),函数(通量的能源、材料、和物种),和变化率。这个活动将会调整的一个目标(或规范)森林环境的条件,从而改变频率和振幅的自然干扰(特别是火灾、昆虫和疾病暴发)。

隐含在修复的概念有一个基本的理解正常(名义)有条件的国家通过森林景观传递的年龄。信息生态系统的变化(生态系统或景观)总结了文献处理生态演替的概念。生态演替是一个主动的过程,涉及到生物和物理环境变化(•奥德姆1997)。

生态演替的设想是一个循环过程包括四个主要阶段:开发、保护、释放,和重组(温和1986、1991、1992、1995)。这些阶段大致对应于出生、成长、死亡、和更新(图2)。在开发阶段,快速殖民的植物和动物最近打扰地区发生。在保育阶段缓慢

图2。生态演替的一般模型(从1992年温和修改)。

积累和储存的能量和材料(统称为“资本”)。在释放阶段(也称为“创造性破坏”阶段),累积和紧密地绑定生物量和养分等特工突然解放昆虫爆发,强烈的放牧,暴风、森林大火等。景观的组织(“联系”)是减少。在重组阶段,土壤过程的操作最小化浸出和组装的营养成为可供开发的下一阶段(1995年温和)。图2展示了一个实例,每一个阶段的连续火炬松森林生态系统在美国南部。

有几个值得注意的特点在温和的生态演替模式:(i)在循环,生物时间流动不均匀。(2)^重组序列快速释放。组成的弹性和恢复生态系统是决定在这个序列。(3)开发^保护序列是缓慢的。生态系统的稳定性和效率决定在这个序列。(iv)在某些情况下干扰事件的影响(在释放阶段)会导致一个新的类型的生态系统不同的属性。在这个模型中,昆虫和疾病暴发被认为是正常的和预期的出现。

虽然在不同森林景观生态演替的细节各有不同,流程是一样的。生态演替提供了一个模型来评估特定森林恢复活动的可能后果。它还提供了一种方法来诊断为什么某些森林管理实践导致不正常的条件。

7所示。案例记录:南松甲虫和红橡木钻

安装7.1.1。南部松树甲虫对森林景观结构影响南松甲虫(图3)是一个神秘的昆虫,它的生命历史的大部分主机内部树皮的树。南部松树甲虫的攻击宿主树木在质量和如果成功他们杀了这棵树,在主机和繁殖育发展完成。宿主树提供了一种保护栖息地和食物资源。在完成一个生命周期,育成人分散攻击和开拓一个新的主持人。

有三种类型的目标所需的昆虫栖息地森林景观镶嵌:可接受的宿主物种,敏感生境斑块,闪电击中的主机。可接受的宿主物种包括所有松南松甲虫物种在本地范围内,但主要是商业上重要的物种黄色松树:南部火炬松(松taeda)和shortleaf (p . echinata)。敏感生境斑块包括站包含成熟的泥泞或shortleaf松树高断面积和径向增长停滞不前。这样的站被认为是高危险。当南松甲虫是出现在高危险站森林景观在风险(Paine et al . 1984年)。这些站在松甲虫南部重要的流行病学作为他们代表生境斑块和适合增长(扩大)的感染。在某些情况下的侵扰,可以占用几公顷。松树森林景观镶嵌通常由补丁(站)的集合,从低到高的风险。闪电击中的主机代表一个可接受的宿主物种的一个特殊的实例。昆虫很容易找到这些主机和殖民。 Presumably southern pine beetle identifies the hosts from resin volatiles produced as a consequence of lightning striking the tree. The strike also diminishes the effectiveness of the resin system as a defense mechanism. Lightning-struck hosts function as epicenters for the initiation of multiple-tree infestations, refuges for dispersing beetles, and stepping stones that link southern pine beetle populations in habitat patches (Coulson et al. 1999).

Schowalter et al。(1981)认为南松甲虫和火的角色维护针叶林东南部的结构和功能。他们建议的食草性昆虫截断生态系统发展

图3。成年南部松树甲虫(2003年佛罗里达大学,d . t . Almquist摄影师)。

时森林已经成为停滞不前或“过于重视公关。”导致In the Holling (1992) scheme of ecosystem succession, the southern pine beetle serves as the agent of creative destruction and its actions result in the release of tightly bound biomass and nutrients associated with the large trees of old-growth forests.

这种情形如何在实际的松树林是一个函数的结构格局。图4表示一个特定的实例发生在几年的食草性小湖河荒野地区萨姆。休斯顿德克萨斯东南部国家森林(美国)。这1495公顷的景观与统一的原始植被主要是厚皮刺果松(图5)。松甲虫发生在南部的几个出没的森林和创建的孤立的补丁(图6)。再生中的松树补丁之后,这种情况下引入了一个新时代对森林景观结构。后,一

图4。景观结构变化带来的食草性的小湖上松甲虫荒野区,南部萨姆。休斯顿国家森林,东南,TX(知识工程实验室,德州农工大学)。

图5。松树森林景观组成的连续的原始(60岁以上)黄松,提供适合南方松甲虫的栖息地和食物。

图6。几个南部松树的侵扰,发生在同一赛季创造了孤立的补丁。分解率在美国南部迅速感染宿主树木所得。常发生再生松树的补丁。

图7。大量侵袭南部松树后,剩下的古老的松树被杀。再次,松树发生的再生。

图8。森林景观的结构被食草性的顺序从根本上改变了。食草性的南部松树甲虫引入了一个新时代的结构和导致分裂的森林景观。

大规模南松甲虫侵袭导致死亡,剩下的原始松树(图7)。同样,松树后的再生。然而,松树森林景观的结构从根本上改变了食草性的序列(图8)。松树生长在最初感染有进展和这些补丁现在包含最古老时代类景观。Herbi-vory由南松甲虫引入了一个新时代的结构和导致分裂的森林景观。南松甲虫的侵扰,会再次发生,随着森林的成熟,但将改善的影响大的相邻地区古老的松树已不复存在。

这个例子说明了南松甲虫食草性(即影响森林景观结构。、组件的风景和他们的联系和配置)。在荒野地区内国家森林管理不是为了商业目的,森林使用主要是鱼类和野生动物的影响,娱乐、水文、生物多样性、濒危物种和文化资源。主要生态影响和社会(库尔森& Wunneburger 2000)。

7.1.2。红橡木钻对密苏里州的森林的影响

的oak-hickory森林在1999年和2000年,在阿肯色州欧扎克山脉,密苏里州和俄克拉荷马州开始显示广泛的死亡率来红橡木的证据。美国农业部林务局估计,超过180000公顷。已经影响(Heitzman et al . 2004年)。检查这些森林(图9)显示成千上万的橡树和可怜的王冠,枯萎的小树枝,在基底和洞产生源于新兴甲虫。当害虫管理专家寻找这些橡木死亡率的原因他们得出结论,这些森林遭受橡树下降,但橡树死亡率的主要贡献者是本地cerambycid甲虫,红橡木钻(Enaphalodes rufulus(乐)。虽然红橡木钻原产于北美,它从来没有被认为是一个重要的死亡因素之前,也没有它曾经被报告为导致树死亡在橡树下降。

图9。红橡木的影响钻在欧扎克山脉的橡树森林在阿肯色州,密苏里州和俄克拉荷马州。

红橡木钻是一个神秘的物种,其生命周期的大部分韧皮部和木质部组织生活的橡树,主要是那些红橡木亚属,Erythrobalanus。它有一个不同寻常的生活史与成人出现同步发生只在奇数年的夏天。活跃的成年人是褐色的大甲虫主要在晚上(图10),不提要作为成年人,单独产卵在树皮和树干上的地衣宿主橡树,和生活只有几个星期。蛋孵化后不久产卵,幼虫咀嚼坚硬的外层树皮,并开始饲料在韧皮部组织,他们在第二年春天过冬和简历喂养活动。通过初夏喂食行为已经发生了改变,他们开始构建画廊进入木质部组织。他们仍然在这些画廊和饲料在夏季和秋季,第二次过冬,那么饲料在短时间内在随后的春天。昆虫的化蛹和出现在第二年的夏天。干草(1974)的研究,唐利Acciatvati(1980)等人提出了这样的生活历史,人口密度,并证实了红橡木钻在树上很少达到超过一个或两个人大幼虫或成人,不足以杀死或严重损害大多数树木。的

图10。成人红橡木钻,Enaphalodes rufulus。

当前爆发的欧扎克的独特之处在于,红橡木钻人口数量级高于之前报道过(Stephen et al . 2001年)(图11)。1984年,唐利和拉斯特报道平均攻击密度2.0整个树从144年在宾夕法尼亚州橡树树干。在相同的研究中,他们发现树平均3.6袭击从印第安纳州277棵树。干草(1974)研究了红色

图11。红橡木虫的幼虫。在欧扎克的暴发是独一无二的,红橡木钻人口数量级高于之前报道过。

橡木为三代虫,7年并在俄亥俄州报告了类似的结果。在欧扎克,Fierke et al。(2005)发现平均攻击密度为600

每棵树从38树。底层机制这非凡的人口增长还不知道。

奥沙克山史前的老(古生代),形成的隆起和随后的侵蚀。他们组成在很大程度上由砂岩和灰岩的形成和生长的森林是那些与干旱的条件和干燥的沙土。当欧洲殖民者开始到1800年初的他们发现大片的森林被印第安人受到频繁的燃烧。这些森林是由橡树(Quercus物种),在一些地区shortleaf松(松echinata)。第一批拓荒者削减木材清理土地用于农业,但后来有价值的广泛橡木木材收获(西部铁路移动),导致几乎完全砍伐森林的扎克的1900年代初。密苏里州国家森林的形成在1900年代初了森林的保护和管理的方式促进了橡树。橡树是赞成通过大力推进再生,因为削减橡树树桩发芽。随后热情灭火政策导致了森林,今天通常的和基底总面积的三分之二这通常百分之五十的橡木和红橡木,其中很多现在成熟衰老。

森林减少,逐渐失败的健康,已经成为20世纪初以来感兴趣的话题和争议(磨坊主et al . 1989年)。很明显,森林在减少并不是传统意义上的健康。许多作者解决与下降的事件相关联的概念和猜测他们的原因。辛克莱(1965)表明,减少事件发展非线性相互作用的多种因素;他称之为“诱发”、“煽动”和“贡献”因素。长期的缓慢变化因素,如土壤、网站和气候使树木的承受能力injury-inducing代理。raybet雷竞技最新煽动等短期因素干旱或昆虫落叶然后往往成为负责第一个可见的特性下降,即。,减少碳水化合物储备,小枝枯死,减少增长(辛克莱1965)。马尼恩在辛克莱的概念框架的基础上,(1991),扩大这些想法变成一个他称之为“减少疾病”的定义,包括有序发展的可互换的非生物和生物因素,结果在树逐渐恶化的健康和经常在树死亡结束。许多生物制剂视为煽动或促成因素是病原体如蜜环菌根腐病或昆虫。舞毒蛾的落叶,严重溃疡蠕虫,叶辊等人一再确认为煽动因素,而两行栗钻(Agrilis bilineatus)和其他茎和枝蛀虫是常见的因素。这些因素通常是正常的和适当的进展森林演替。马尼恩这方面疾病螺旋下降。

Mueller-Dombois(1986、1992)强调树的重要性遗传学和正常老化发展中群组衰老的想法。在这种背景下,森林站可能形成由于干扰事件,如飓风、火灾或大片,成为成熟和过成熟在不同的利率和空间分化的方式。看台上可能会受到扰动事件,往往非生物,如干旱,它触发同步的林分水平死亡的过程。Mueller-Dombois(1983)提出了一个有趣的视角“减少疾病”表明这些树枯死,应考虑人口或植物枯死的植物种群动态的背景下,社区生态和继承。他的观点也可以扩展到更完整的森林健康的研究。“健康”或“不健康”应该诊断和考虑森林不是一个时间点,而是在生态演替的背景下,森林动态条件,现在看起来不健康可能会移动通常在接连的趋势健康条件(图2)。森林站在欧扎克山脉现在提供丰富的衰老和削弱了红橡木钻的树木。在这种情况下,这通常流行昆虫可能是简单的幸运得主这丰富的食物资源,作为变革的意想不到的代理在这个生态演替的过程。

印度库尔森

知识工程实验室

森林昆虫学和科学的部门

德州农工大学

大学城,德克萨斯77843

F.M.斯蒂芬

昆虫学部门

阿肯色大学

阿肯色费耶特维尔,72701

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安德里亚·斯蒂

第七章

继续阅读:昆虫种群与环境变化在欧洲温带森林

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