Кистерная М.В. (г.Петрозаводск), Козлов В.А. (г.Петрозаводск)
Методика мониторинга биологических вредителей исторических построек VkontakteFacebook

Рис.1Рис.2Рис.3Рис.4Рис.5Рис.6

Аннотация: В статье описаны основные вредители деревянных построек, зафиксированные в музее-заповеднике «Кижи» в результате многолетних наблюдений. Приведены методики оценки активности дереворазрушающих грибов по косвенным признакам и по скорости ксилолиза образцов-свидетелей. Предложена система ранжирования условий эксплуатации конструкций. Описана методика детектирования и уничтожения древоточцев с помощью прогрева в поле СВЧ.

Ключевые слова: мониторинг; скорость микогенного ксилолиза; акустическое детектирование; температурно-влажностный режим; памятники деревянного зодчества;

Summary: Monitoring techniques of biological pests of historic buildings – Kisternaya Margarita, Kozlov Valery. Paper presents long-term survey of main biological agents damaging timber structures in the Kizhi open-air museum. The procedures enable assessment of the activity of fungi are proposed. The assessment is done by indirect paramentes as well as by evaluation of xylolis rate for witness samples. The approach for ranging service condition for structural elements is put forward. The procedures for detection and eradication of borers by microwaves are described.

Keywords: monitoring; mycogenic xylolis velocity; acoustic detection; temperature and air humidity regime; historic timber structures;

Одной из причин, по которой деревянные постройки считаются менее долговечными, чем каменные, является высокая вероятность их разрушения биологическими вредителями - грибами и насекомыми. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Биологическое разложение древесины необходимо для нормального функционирования лесных экосистем. Все мертвые остатки – упавшие стволы, ветви деревьев, претерпев длительный период разложения, распадаются на элементы, которые дают основу иным, новым формам жизни. Если бы процесс разложения остатков прекратился, то жизнь на Земле стала бы невозможной.

При использовании древесины в строительстве возникает конфликт между круговоротом веществ в природе с постоянной утилизацией мертвых остатков и стремлением людей сохранить древесину в постройках как можно дольше.

Ведущую роль в процессах разложения древесины играют грибы, которые разрушают клеточные стенки древесины с помощью своих ферментов [1] . Деревянные конструкции также разрушаются насекомыми, способными переваривать клетчатку древесины [2] .

На Европейском севере преобладают грибы, вызывающие бурую деструктивную гниль. В процессе своей жизнедеятельности они разрушают целлюлозный комплекс древесины, оставляя нетронутым лигнин [3] .

Пораженная древесина вначале становится бурой, затем в ней появляются редкие или частые глубокие продольные и поперечные трещины. В конечной стадии гниль распадается по трещинам на мелкие кусочки призматического вида, легко растирающиеся в порошок (Рисунок 1). Гнили деструктивного вида вызывают настоящий домовый гриб Serpula lacrimans ((Wulf ex Fr.) Bond ), пленчатый гриб Coniophora puteana (Fr.) и др., белые домовые грибы Antrodia sinuosa Fr. и Antrodia vaillantii (Fr,).[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В последнее время в постройках достаточно часто встречается еще один тип гниения – умеренная гниль. В этом случае поверхностные слои древесины теряют свою структуру и превращаются в темную, мягкую, грязеподобную массу (Рисунок 2). Такой тип гниения встречается в основном на конструкциях, обработанных 30-40 лет назад антисептиками, в состав которых входили соли неорганических кислот, которые в значительной степени повлияли на сорбционные свойства древесины [4] .

Еще один тип микогенного разрушения – это плесневый. На древесине, простоявшей в конструкции определенное время, плесень образуется только если влажность древесины очень высокая и поверхность древесины соприкасается с каким-либо органическим материалом (бумажные обои, ткань и т.д.) [5] . Достаточно часто причиной возникновения плесневых поражений является вымачивание конструкций памятника при реставрации (Рисунок 3). Эти грибы не разрушают клеточные стенки древесины, т.е. не снижают прочностные качества материала, но они подготавливают почву для поселения более опасных вредителей.

Наиболее часто на Севере Европы деревянные постройки разрушаются точильщиками, и усачами [6] .

Видовой состав агентов, разрушающих деревянные постройки в музее « Кижи», как показало недавно проведенное исследование, несколько изменился за последние 30 лет [7] .

В видовом составе грибов - ксилотрофов значительных различий не выявлено. Как и ранее [8] , в разрушении конструкций превалируют грибы, вызывающую бурую деструктивную гниль. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В то же время доля поражений, вызываемых настоящим домовым грибом S. lacrimans (L.) в разрушении конструкций по сравнению с 1980-ми гг. снизилась. Возросла роль анаморфных и сумчатых грибов из родов Coniothecium, Stysanus в разрушении конструкции. Интересно, что в основном они встречаются в интерьере, а не на внешних поверхностях бревен, как в 1969-1978 гг.

Подтверждением того, что насекомые в силу особенностей своей биологии (короткий жизненный цикл, способность адаптироваться к новым условиям) быстрее реагируют на изменение климата, является тот факт, что, наряду с наиболее часто встречающимися разрушителями древесины памятников - домовым (Hadrobregmus pertinax L.) и северным (Hadrobregmus confusus Kraaz) точильщиками, в 2011-2013 гг. был обнаружен красноногий точильщик (Anobium rufipes F.), обычно не встречающийся в деревянных постройках на Европейском Севере, но являющийся опасным вредителем предметов и построек из дерева в средней России [9] .

Наиболее важным в мониторинге биоразрушений является не определение видового состава, а определении активности биологических вредителей. За время эксплуатации постройки могли неоднократно подвергаться тому или иному виду разрушения, поэтому наиболее важно выявить начальные стадии разрушения и оценить их динамику.

Активность дереворазрушающих грибов может определяться как по косвенным признакам, так и непосредственно по скорости микогенного разрушения.

Все косвенные методики основаны на том факте, что для развития гриба необходимы 4 условия - вода, температура, питательные вещества и время, в течение которого эти факторы будут благоприятными для развития того или иного вида гриба.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Основным фактором является влажность, т.к. для большинства грибов она должна быть достаточно высокой (Таблица).

Условия, оптимальные для развития дереворазрушающих грибовУсловия, оптимальные для развития дереворазрушающих грибов

При обследованиях выявляются увлажненные участки конструкций, на которых возможно развитие дереворазрушающих грибов. Для оценки условий эксплуатации конструкций необходимо оценить также длительность увлажнения, поскольку для того, чтобы грибы развивались, необходимо, чтобы повышенная влажность сохранялась в течение достаточно длительного времени и температуру окружающей среды [10] .

Анализ динамики влажности древесины, по меньшей мере, в течение одного теплого сезона (с мая по конец октября в условиях острова Кижи), позволяет получить более объективную информацию о вероятности развития дереворазрушающих грибов. Данные, полученные с помощью стационарно установленных датчиков влажности, позволяют определить зоны нормальной эксплуатации (влажность древесины которых не превышает 20%), зоны возможного риска (влажность выше 20%) и аварийные зоны, где влажность всегда выше предела гигроскопичности древесины (Рисунок 4).

Во второй зоне возможно развитие настоящего домового гриба при температурах выше 15 оС. В третьей зоне складываются оптимальные условия для развития S. lacrymans в температурном диапазоне 15-22оС и C. puteana при температурах свыше 20оС. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Для определения скорости ксилолиза – микогенного разрушения древесины была разработана следующая методика [11] .

В зонах возможного развития грибов устанавливаются небольшие кусочки древесины, которые выдерживаются (экспонируются) в течение всего теплого периода. После этого они извлекаются и взвешиваются. Дело в том, что в процессе развития грибов в древесине происходит углеводный гидролиз, который описывается следующей формулой

С6Н10О5+6О2➔6СО2+5Н2О

В ходе жизнедеятельности гриб разрушает вторичную оболочку клеточных стенок трахеид, основными химическими компонентами которой являются целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин [12] . Гифы гриба, проникающие в клетки древесины, растворяют гемицеллюлозы посредством щавелевой кислоты. Затем, при помощи нескольких ферментных систем, целлюлозный компонент оболочки распадается до более мелких фрагментов – водонерастворимых сахаров (глюкоза). Продукты расщепления гемицеллюлоз и целлюлозы поглощаются грибом как питательные вещества [13] . В результате происходит потеря массы древесины, которая: может служить мерой для оценки активности дереворазрушающих грибов в конструкциях исторических памятников. Потеря массы более 1% за 170-190 дневную экспозицию указывает на существующую активность дереворазрушающих грибов.

В последние годы во многих музеях под открытым небом на Северо-Западе России специалисты с тревогой отмечают всплеск активности жуков-точильщиков. Вызвано это, по всей видимости, как потеплением климата, так и изменением свойств древесины после широко распространенной в 70-80-е гг. прошлого века химической защиты.[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Не только уничтожение, но и обнаружение этих вредителей являются достаточно непростым делом. Объясняется это особенностями их биологии [14] .

Основной вред наносит личинка, которая живет в древесине от 1 до 3-х лет и прогрызает в ней длинные извилистые ходы. По истечении этого срока на поверхности элемента появляется жук, который прогрызает отверстие диаметром 3-5 мм (Рисунок 5). Эти, так называемые лётные отверстия, являются зачастую единственными признаками зараженности, однако различить свежие и не очень старые лётные отверстия не всегда может даже опытный исследователь. Жука можно увидеть только в период лета, когда самки откладывают яйца в многочисленные щели в бревнах и досках [15] . В условиях заповедника «Кижи» период лета длится с середины-конца мая до второй декады июля [16] . В этот период насекомых можно отловить в ловушки (Рисунок 6), определить их видовой состав и оценить популяцию вредителей

Наиболее эффективным способом поиска элементов, разрушаемых древоточцами, является акустическое детектирование.

Современные акустические детекторы позволяют «отфильтровывать» звуки, сопровождающие жизнедеятельность жуков, от посторонних шумов, что в значительной степени облегчает процесс обследования и положительно сказывается на точности обнаружения.

Опыт применения акустических детекторов показал, что наиболее отчетливо звуки слышны с мая по начало июля и, затем, после середины сентября [17] .[текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

Возможность локализации очагов древоточцев позволяет целенаправленно проводить дезинсекцию.

Для уничтожения насекомых в музеях в течение многих лет использовались токсичные газы, в частности метилбромид. Однако в настоящее время он включен в список опасных веществ, разрушающих озоновый слой, поэтому их использование запрещено в большинстве стран Монреальским протоколом, подписанным в 1994 г.

Достаточно эффективным для уничтожения точильщиков оказался нагрев в поле СВЧ. За 10 лет применения этого оборудования, защищенного патентом РФ, были разработаны режимы нагрева, позволяющие избежать коробления элементов и достигать летальных для древоточцев температур за относительно короткое время – за 4-5 часов [18] .

10-летний опыт применения микроволн доказал, что они хорошо подходят для локальной обработки элементов зданий, обеспечивая эффективный нагрев по всей глубине, притом, что безопасность обработки может быть достигнута достаточно легко.

Разработанная сотрудниками музея «Кижи» и Института леса КарНЦ РАН методика биологического мониторинга объектов деревянного зодчества поддержана грантами РФФИ, опубликована и проверена 14-летним опытом ее применения. [текст с сайта музея-заповедника "Кижи": http://kizhi.karelia.ru]

В размеренную жизнь музеев все активнее врываются современные технологии. Основными характеристиками которых являются экологическая безопасность и минимальное вмешательство в целостность памятника. Все это – отражение современного уровня развития технологий и общества, осознающего мировое значение хрупкого культурного наследия – памятников деревянного зодчества.

// Системный подход к сохранению памятников деревянного зодчества
Составитель А.Е.Косканен
Интернет-публикация kizhi.karelia.ru. 2017.

Текст может отличаться от опубликованного в печатном издании, что обусловлено особенностями подготовки текстов для интернет-сайта.

Музеи России - Museums in RussiaМузей-заповедник «Кижи» на сайте Культура.рф