Введение к работе
Актуальность проблемы. В процессе индивидуального развития древесные виды постоянно подвергаются воздействию абиотических и биотических факторов окружающей среды. Эти воздействия иногда носят неблагоприятный для растений характер и могут служить причиной возникновения различных заболеваний. В большинстве случаев инициаторами инфекционного процесса выступают грибы, которые поражают корневую часть, стволы, листовой аппарат и семена деревьев.
Лесной фонд Красноярского края, занимающего значительную часть территории Средней Сибири, составляет 61,3 млн. га и представлен преимущественно хвойными массивами. Однако информация о видовом разнообразии фитопатогенных грибов на территории края довольно разрознена. Внимание исследователей привлекали в основном возбудители различных типов поражения стволов и корней древесных растений (рак, гнили и т.д.) (Павлов и др., 2009; Пашенова, Полякова, Афанасова, 2009). Также уделялось внимание возбудителям инфекционного полегания и бактериозов сеянцев хвойных в ряде лесопитомников Средней Сибири (Громовых, 1983; 1984; Якименко, 1986; 1992; 1994; 1996; Гродницкая, 1996).
Исследования заболеваний филлосферы хвойных немногочисленны и представлены в основном работами на территориях лесопитомников (Коссинская, 1967, 1974; Аминев, 1982; Татаринцев, 2002; Андреева, 2004; Громовых, Литовка, Андреева, 2005; Татаринцев, Скрипалыцикова, 2009). Действительно, наличие на одной площади значительного количества растений одного вида и возраста увеличивает риск возникновения эпифитотии. Однако необходимо знать видовой состав возбудителей болезни филлосферы и в природных лесах: на взрослых деревьях, подросте, самосеве и т.п., особенно в зонах устройства лесопитомников.
Патогены филлосферы вызывают гибель и осыпание хвои, что особенно опасно для сеянцев, самосева и подроста (Ванин, 1955; Smith, Scharpf, 1993). Взрослые деревья, в случае незначительного поражения, играют роль источника инфекций, а при массовом повреждении кроны становятся более уязвимыми к воздействию неблагоприятных факторов, что сказывается на здоровье лесов в целом.
Фитопатогенные грибы являются частью эпифитного сообщества и при развитии тесно взаимодействуют с другими представителями этого комплекса, в частности с прокариотами. Эпифитная микрофлора играет важную роль в жизни растения-хозяина. Она имеет санитарно-экологическую значимость: фиксирует азот, выполняет защитную функцию, угнетая развитие патогенных грибов, попадающих на поверхность растения. Положительное влияние эпифитов выражается в их способности продуцировать ауксины, активизирующие рост и развитие растений, редуцировать аэрозольные загрязнители, выполняя функцию «мусорщиков». Кроме того, сукцессии банальных эпифитов на хвое здоровых и
инфицированных растений служат индикаторами их состояния, в том числе на ранних стадиях патогенеза.
Предлагаемая диссертационная работа является первым комплексным исследованием патогенного и сапротрофного компонентов микрофлоры филлосферы хвойных на территории Средней Сибири. Исследования были начаты в 1999 году (на базе Центра защиты леса Красноярского края) и продолжены в отделе физико-химической биологии и биотехнологии древесных растений Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
Целью работы являлось изучение эколого-биологических тенденций сопряженного развития фитопатогенных грибов и эпифитных микроорганизмов на хвойных насаждениях в различных экологических условиях южно-таежной подзоны Средней Сибири.
Задачи исследований: 1. Определение основных возбудителей заболеваний хвои у древесных видов разного возраста и изучение их ареалов и особенностей распространения в разных экологических условиях Средней Сибири.
2. Изучение динамики формирования эпифитного сообщества хвои,
подвергшейся патологическому процессу и находящейся в нормальном
(здоровом) состоянии.
3. Выявление влияния основных экологических факторов на сукцессии
эпифитных микробных комплексов.
4. Изучение фитонцидной активности хвои растений в фенофазы
вегетации.
Защищаемые положения;
1. Формирование и развитие фитопатогенных микромицетов на хвое
исследуемых насаждений связано, в первую очередь, с экологическими
условиями района произрастания и, во вторую очередь, с видовыми
особенностями растения.
2. Качественный состав и динамика численности эпифитных
комплексов микроорганизмов, помимо фитонцидной активности насаждения,
определяются метеорологическими (гидротермическими) условиями
местообитания и развитием фитопатогенных микроорганизмов на хвое
растений.
Научная новизна. Изучен видовой состав грибов-возбудителей заболеваний филлосферы видов хвойных как в искусственных насаждениях, так и в естественных лесных массивах южно-таежной подзоны Средней Сибири. Выявлены и описаны болезни хвои, возбудители которых в данных экологических условиях развития фитоценозов ранее не были описаны в литературе.
Изучена эпифитная микрофлора филлосферы различных хвойных растений в здоровом состоянии и при поражении патогенными грибами. Дана микробиологическая оценка количественному и качественному составу эпифитного сообщества при протекании патологического процесса.
Прослежена динамика изменения микробного комплекса филлосферы в течение вегетационного сезона.
Практическая значимость. Составлена коллекция патогенных грибов хвои и описаны их морфофизиологические характеристики, установлены тенденции динамики патологических процессов в условиях Средней Сибири.
Проведена фитопатологическая оценка окружения ряда лесопитомников, с целью выявления возможного инфекционного начала для сеянцев.
Изучено ингибирующее действие фитонцидов хвойных на микроорганизмы филлосферы в сезонной динамике.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на Всероссийской конференции «Дендрология и лесоведение» (Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2007), на конференциях молодых ученых «Исследование компонентов лесных экосистем Сибири» (Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2008, 2009, 2010), на научно-практической конференции «Макромицеты бореальной зоны» (СибГТУ, 2009), на V Международной конференции «Грибы в лесных биогеоценозах» (Пермь, 2009), на конференции молодых ученых КНЦ СО РАН (Красноярск, 2010), на Региональной очно-заочной экологической конференции «Экология, рациональное природопользование» (СибГТУ, 2010), на чтениях памяти проф. М.М. Кожова — международной научной школе для молодых ученых (Иркутск, 2010).
Публикация результатов исследований. Основные диссертационные материалы опубликованы в 17 работах [1-17], из них в изданиях [7,8,9,12], рекомендованных ВАК. Экспериментальные данные, представленные в диссертации, получены лично соискателем.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 165 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Экспериментальные данные представлены в 12 таблицах, 60 рисунках. Список литературы включает 162 наименования, из них 27 на иностранных языках. Приложение состоит из 48 таблиц и 7 рисунков.
Место проведения работы. Исследования проходили в отделе физико-химической биологии и биотехнологии древесных растений Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН.
Автор выражает глубокую благодарность д.б.н., профессору Н.Д. Сорокину за методическое руководство, д.б.н., профессору Т.И. Громовых за научные консультации.
Исследования поддержаны грантом Красноярского краевого фонда науки (18g093).
