Биологические науки/3. Микология и альгология

Д.б.н. Арефьев Ю.Ф.

Воронежская государственная лесотехническая академия. Россия

Эколого-генетическая регуляция инвазионных популяций патогенных грибов в Среднерусской лесостепи

Инвазионными популяциями в данном случае считаются множества особей какого-либо вида, спонтанно заселившие территорию, на которой эти виды ранее не обитали. Если инвазионные виды организмов являются патогенными для древесных растений, тогда в оккупированных патогеном лесных экосистемах возможны нежелательные экологические изменения и большие экономические потери (Арефьев и др. 2012). Актуальная задача, в связи с этим, заключается в том, чтобы снизить негативный эффект формирования инвазионных популяций в новых для них условиях жизни до практически несущественного уровня. Решению этой задачи в отношении лесных экосистем Среднерусской лесостепи посвящена данная работа.

Инвазионные виды патогенных грибов в Среднерусской лесостепи

В первой половине 20-го века в дубовых насаждениях Среднерусской лесостепи впервые появился сумчатый гриб Microsphaera alphitoides Griffon et Maubl., вызывающий на листьях дуба мучнисторосяной налёт. В сосновых насаждениях примерно в этоже время впервые появился базидиальный гриб Heterobasidion annosum (Fr.) Bref., вызывающий корневую гниль сосны. Оба патогенных вида широко распространились в лесных насаждениях Среднерусской лесостепи, причиняют большой экологический, экономический и социальный ущерб.

В первой декаде 21-го века в городских насаждениях конского каштана впервые появился сумчатый гриб Guignardia aesculi (Peck) Stew., вызывающий бурую пятнистость листьев каштана. В настоящее время развитие болезни приняло характер острой эпифитотии, резко снижающий декоративность конского каштана.

Методология исследований

Как количественный признак, патогенез в лесных экосистемах и городских насаждений древесных растений контролируется одновременно экологическими и генетическими факторами. Соответственно этому механизм регуляции патогенеза должен иметь эколого-генетическую основу.

Исследования проводились в дубовых и сосновых насаждениях (см. рисунок) преимущественно Воронежской области, а также в каштановых насаждениях Воронежа.

Развитие болезни определялось по формуле:

%, где D – развитие болезни, %, d – поражённость растений, d_max – максимальный балл шкалы, n – число растений конкретного балла, N – общее число растений.

В баллах состояние здоровья деревьев и насаждений оценивалось по пятибалльной шкале (таблица 1).

Таблица 1 – Шкала оценки состояния здоровья деревьев и насаждений

Характеристика деревьев и насаждений	Баллы здоровья
Здоровые деревья – без признаков системного ослабления или значительных повреждений	4
Ослабленные деревья – дефолиация < 10 %, в среднем 5 %; крона зелёная	3
Больные деревья – дефолиация 10 – 50 %, в среднем 30 %; крона грязно- или светло-зелёная	2
Отмирающие деревья – дефолиация > 50 %, в среднем 75 %; крона c остатками зелёных элементов	1
Отмершие деревья – без признаков жизни	0

Средневзвешенный балл состояния деревьев определялся по формуле:

,

где V – средневзвешенный балл жизнеспособности, v – конкретный балл состояния, n – число деревьев конкретного балла, N – общее число деревьев.

Результаты и их обсуждение

Развитие мучнистой росы дуба в различных условиях показано на графике (см. рисунок). В линейных культурах дуба развитие мучнистой росы имело тенденцию к повышению, как в ювенильной стадии (1а), так и в стадии семяношения (1b). В групповых культурах (2) и в экологически изолированных культурах дуба (3) уровень развития болезни вследствие инбридинга снижался. Эффект инбридинга проявился и в уменьшении размеров клейстотеций.

Близкие к этим результатам проявились и в отношении корневой губки и бурой пятнистости листьев конского каштана.

Совмещение эффектов группового размещения деревьев и их экологической изоляции (4) является расчётным. Теоретически этот вариант ведёт к затуханию болезни (таблица 2). Как следует из таблицы 2, создание насаждений на основе биогрупп различных древесных пород целесообразно с экологических и генетических позиций.

1 а

1 b

2

3

4

Рис. Динамика развития мучнистой росы в условиях линейного размещения деревьев (1а, 1b), в условиях биогрупп (2), в условиях экологической изоляции линейных насаждений (3), в условиях экологической изоляции биогрупп (4)

Таблица 2 – Динамика развития мучнистой росы дуба при совмещении группового распределения деревьев и с их экологической изоляцией

Планируемое распределение деревьев дуба в насаждении	Развитие мучнистой росы по годам, D %
	2006	2008	2010
Совмещённость группового распределения деревьев с экологической изоляцией деревьев на участках насаждений ≈ 0,25 га	17,5	0	0

Сложение эффектов группы и экологической изоляции на относительно малой площади группы деревьев дуба привело к деградации субпопуляции патогена. В результате близкородственной сексуальной репродукции (инбридинга) снизилась популяционная приспособленность патогена. В этом случае влияние инбридинга проявилось в снижении активности патогена.

Эффект подавления популяций патогенных грибов может быть усилен при использовании в создаваемых культурах потомств плюсовых по биорезистентности деревьев и микоризообразования. По существу формируются насаждени, близкие к естественным. Создаваться основа для биологической авторегуляции, вытеснения инвазионных патогенных грибов с регулируемой территории.

Таким образом, эколого-генетическая регуляция инвазионных популяций патогенных для древесных растений грибов достигается в результате группового размещения деревьев и экологической изоляции насаждений на относительно небольших участках. Поскольку уровень регуляции популяциоееый, эффект воздействия на популяции патогеннх организмов увеличивается с увеличением площади регулируемых насаждений.

Литература:

Арефьев, Ю.Ф. Регуляция патогенеза в лесных экосистемах Среднерусской лесостепи [Текст] / Ю.Ф. Арефьев, Д.Ю. Капитонов, М. М. Мамедов // Проблемы лесной фитопатологии. – Ульяновск-Москва-Петрозаводск: УГУ, 2012. С. 116 – 120.