Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 6
ГЛАВА 2. Краткая эколого-климатическая характеристика обследованных районов. материал и методика 14
2.1. Краткая эколого-климатическая характеристика обследованных районов 14
2.2. Материал и методика 15
ГЛАВА 3. Таксономический обзор нематод-ксилобионтов 19
3.1. Систематический указатель видов 19
3.2. Определитель видов нематод из древесины сосен 24
ГЛАВА 4. Особенности фауны нематод-ксилобионтов в коренных лесах и посадках 185
4.1. Эколого-трофическая характеристика нематод-ксилобионтов 185
4.2. Анализ фауны нематод-ксилобионтов сосен 187
4.2.1. Фауна нематод-ксилобионтов сосны корейской из естественных лесов 187
4.2.2. Фауна нематод-ксилобионтов сосны густоцветковой 193
4.2.3. Фауна нематод-ксилобионтов сосны корейской из посадок 196
4.2.4. Фауна нематод-ксилобионтов сосны обыкновенной 199
4.2.5. Сравнительный анализ фауны нематод-ксилобионтов сосны корейской и сосны обыкновенной из посадок 202
ГЛАВА 5. Распространение и патогенность дальневосточного изолята bursaphelenchusmucronatus. вероятность обнаружения bursaphelenchus xylophilus 205
5.1. Распространение В. mucronatus в Приморском крае и жуки-переносчики 205
5.2. Изучение патогенности дальневосточного изолята стволовой нематоды В. mucronatus 206
5.3. Изучение структуры древесины сосен, зараженных нематодой В. mucronatus 208
5.4. Вероятность проникновения и распространения Bursaphelenchus xylophilus на территории Приморского края 211
Выводы 213
Литература 214
- Краткая эколого-климатическая характеристика обследованных районов
- Определитель видов нематод из древесины сосен
- Фауна нематод-ксилобионтов сосны корейской из естественных лесов
- Сравнительный анализ фауны нематод-ксилобионтов сосны корейской и сосны обыкновенной из посадок
Введение к работе
Актуальность. Фитонематоды являются одним из важнейших элементов биоценозов. Численность нематод в природных биоценозах огромна. Общее число нематод на 1 м2 почвы насчитывает миллионы экземпляров (Малахов, 1986). Высокая интенсивность обмена, короткие жизненные циклы в сочетании с высокой численностью делают нематод важнейшей группой деструкторов органического материала. Давно известно, что некоторые виды паразитических нематод являются причиной серьезных заболеваний и гибели различных сельскохозяйственных культур. В 50-60-е годы двадцатого века стало появляться много публикаций о влиянии почвенных и корневых нематод на состояние сеянцев хвойных в питомниках. Из сообщений ряда авторов известно, что в результате патогенного действия нематод в питомниках Австрии, Германии и США гибель хвойных пород составляет от 20 до 100 % (Immel, 1957; Donaubauer, 1959; Ruehle et Sasser, 1962; Sutherland, 1965; Ressner, 1967). В СССР в это время также стали проводиться работы по изучению фауны нематод сеянцев и выявлению патогенных форм (Целле, 1952; Кралль, 1964; Львова, 1964, 1967; Губина, 1969, 1971, 1973, 1980 и др.). На Дальнем Востоке России изучением фауны нематод хвойных занимался А.С.Ерошенко (1974, 1978). Фауна древесных нематод и нематодные болезни деревьев являются одной из наиболее слабо разработанных областей фитонематологии.
Интерес к нематодам-ксилобионтам, как к одному из факторов, способных вызывать гибель хвойных деревьев, появился только в семидесятые годы двадцатого века, после того как в 1969 г. было установлено, что массовое усыхание сосен в посадках Японии вызвано сосновой стволовой нематодой Bursaphelenchus xylophilus. Почти во всех странах, на территории которых произрастают сосны в естественных условиях или в посадках, началось их обследование с целью выявления сосновой стволовой нематоды. В 1979 г. там же, в Японии, был описан вид морфологически очень близкий к сосновой стволовой нематоде, но не являющийся патогенным - Bursaphelenchuus mucronatus. Однако вскоре этот вид стали находить почти повсеместно, где растут сосны, и было установлено, что отдельные его изоляты проявляют низкий и средний уровень патогенносте. В 1987 году канадские исследователи сообщили о нахождении В. xylophilus в древесине хвойных пород из Сибири; в 1991 году подобное заявление было сделано карантинной службой Китая (Кулинич, 1993). И хотя эти факты не были подтверждены, отсутствие в нашей стране полной информации о фауне нематод, обитающих в древесине,
дает возможности для различных спекулятивных заявлений. В частности, на международном нематологическом симпозиуме в Тенерифе, в сообщении об обнаружении B.xylophilus в Португалии, было указано, что наиболее вероятным местом, откуда сосновая стволовая нематода могла быть занесена в эту страну, является Россия (Mota, 2002). Юг Дальнего Востока находится в непосредственной близости от территорий, где широко распространена сосновая стволовая нематода В. xylophilus (Япония, Китай, Южная Корея), следовательно, существует вероятность ее заноса. Тем более что местные виды сосна корейская и сосна густоцветковая, как и интродуцент - сосна обыкновенная обладают высокой восприимчивостью к этой нематоде. В случае, если сосновая стволовая нематода будет действительно найдена в древесине хвойных из России, возникнут очень серьезные осложнения в экспортной торговле лесом. Еще одной проблемой в последние годы стало то, что хозяйственная деятельность в лесах приняла широкомасштабный характер, а, как известно, любое вмешательство в сложившиеся экосистемы имеет негативные последствия. Знание фитонематологической обстановки в естественных лесах и посадках крайне важно для успешного проведения лесовосстановительных работ. Таким образом, тщательное изучение фауны нематод-ксилобионтов сосен Приморского края обусловлено не только научным интересом, но и практическими потребностями.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - изучение таксономического разнообразия нематод, населяющих древесину сосен, структуры их эколого-фаунистических комплексов и значимость отдельных видов как патогенов растений.
В задачи исследования входило: 1) установление видового состава нематод, населяющих древесину сосен (корейской, обыкновенной и густоцветковой) в естественных лесах и посадках. 2) изучение характера экологического группирования фауны и соотношение отдельных групп нематод в разлчных биоценозах и растениях-хозяевах. 3) выявление патогенных для растений видов и установление их значимости для лесоводства Приморского края.
Научная новизна. Впервые на Дальнем Востоке России выявлен видовой состав нематод-ксилобионтов трех видов сосен. Составлен определитель для обнаруженных видов с диагнозами всех таксонов, кратким описанием и оригинальными рисунками каждого вида и указанием места их обнаружения. Впервые в России зарегистрировано 4 рода и 25 видов, впервые на Дальнем Востоке России - 7 родов и 45 видов нематод. По материалам диссертации описано 4 новых для науки вида. Изучено распространение на
территории Приморского края нематоды Bursaphelenchus mucronatus, ее патогенность для каждого вида сосен, установлен ее переносчик. Изучен характер воздействия нематоды на структуру древесины зараженных сосен.
Полученные данные могут быть использованы лесопатологами при диагностике заболеваний сосен, лесовосстановительными организациями - при выборе участков для высадки культуры сосен. Созданный определитель может использоваться специалистами карантинной службы и станций защиты растений.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции "Кедрово-широколиственные леса Дальнего Востока" (Хабаровск, 1996); II Всероссийской конференции "Проблемы региональной экологии" (Томск, 2000); Международной конференции "Аграрная политика и технология с/х продукции в странах АТР" (Уссурийск, 2001); I Межрегиональной конференции паразитологов Сибири и Дальнего Востока (Новосибирск, 2002); V Международном нематологическом симпозиуме российского нематологического общества (Владивосток, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Содержание диссертации изложено на 232 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из Введения, 5 глав с подглавами, Выводов, Списка литературы, включающего 248 работ, из которых 156 на иностранных языках. Диссертация проиллюстрирована 80 оригинальными рисунками, 7 таблицами.
Автор выражает искреннюю признательность к.б.н. А.С. Ерошенко, под руководством которого была выполнена работа, д.б.н. Л.Н.Егоровой и д.б.н. В.П. Булгакову за помощь в освоении новых методик, д.б.н. С.А. Снежковой за консультации при изучении структуры древесины. Особая благодарность Т.А. Ерошенко за выполненные рисунки.
Краткая эколого-климатическая характеристика обследованных районов
Основная часть исследований проводилась в южной части Сихотэ-Алиня, в зоне произрастания кедрово-широколиственных лесов; на Ханкайско-Уссурийской равнине, где расположена основная часть посадок сосны обыкновенной {Pinus silvestris L.) и на побережье Хасанского района, занятого массивом сосны густоцветковой (P. densiflora Sieb et Zuss.). Основные хребты горной системы Сихотэ-Алиня, занимающей большую часть Приморского края, имеют направление с юго-юго-запада на северо-северо-восток. Южные и восточные склоны Сихотэ-Алиня значительно короче западных. Рельеф в пределах Приморского края резко пересеченнный. Ряд отрогов осевого хребта образует самостоятельные, небольшие по протяженности хребты. Горы в основном невысокие, редко превышают 1000 м над уровнем моря. Средняя высота гор 500 м. Самые высокие вершины - гора Лысая - 1668 м и гора Облачная - 1855 м. Сосна корейская (P. koraiensis Sieb. et Zuss.), как правило, приурочена к нижнему и среднему поясам гор и долинам горных рек. Верхняя граница распространения сосны корейской на хребтах Сихотэ-Алиня в Южном Приморье, вблизи моря, проходит на высоте 900-1000 м, но в некотором удалении от него повышается до 1100-1200 м (Колесников, 1956).
Ханкайско-Уссурийская равнина расположена в южной части Приморского края, здесь находится большая часть насаждений сосны обыкновенной.
Значительную часть Хасанского р-на занимают восточные отроги горного хребта. Эти отроги невысоки, и лишь отдельные вершины достигают 700-800 м над уровнем моря. На скалистых берегах полуострова Гамова растет сосна густоцветковая.
На территории Приморского края типично муссонный климат, со сменой направлений ветров в зимний и летний периоды. Климат характеризуется малоснежной, солнечной, относительно холодной зимой, прохладной, затяжной весной, теплым, влажным летом, продолжительной, теплой сухой осенью. В зоне хвойно-широколиственных лесов температура самого холодного месяца - января колеблется от -23 до -28С. Температура июля колеблется от 19,5 до 20С. Среднегодовые температуры от 1,2 до 3,5С. Наиболее высокие среднегодовые температуры наблюдаются на юге Хасанского р-на от 5,5 до 6,8С (Справочник по климату СССР, 1971, 1982). 70% от годовой суммы осадков приходится на летние месяцы. Летние муссонные дожди обычно начинаются в середине или конце июля и количество их увеличивается к началу августа. Колебания суммы осадков на западных отрогах Сихотэ-Алиня составляют от 500 до 800 мм, на побережье - от 431 до 934 мм (Справочник по климату СССР, 1968, 1971). Везде на данной территории характерны весьма большие колебания температур и количества осадков в различные годы. Исключительно влажные годы чередуются не только с более сухими, но даже с засушливыми. Поэтому среднемноголетние цифры осадков, представляют собой величины, недостаточно характеризующие реальный климат (Ливеровский, Колесников 1949).
Материалом . для диссертационной работы послужили сборы нематологических проб с 1989 по 2002 год в различных районах Приморского края и в Бикинском р-не Хабаровского края. Отбор проб сосны корейской Pinus koraiensis проводился в лесных массивах в Чугуевском, Красноармейском, Дальнереченском, Тернейском, Лазовском, Ольгинском, Михайловском, Шкотовском, Уссурийском и Пожарском районах (северная граница Пожарского лесничества проходит по водоразделу р. Алчан, поэтому захватывает несколько квадратных километров на территории Бикинского р-на Хабаровского края); сосны густоцветковой P. densijlora - в Дальневосточном морском заповеднике, в Хасанском районе, в Уссурийском заповеднике, в Ханкайском и в Михайловском р-нах Приморского края. Посадки сосны корейской и сосны обыкновенной P. silvestris обследовались в Бикинском, Кировском, Спасском, Черниговском, Чугуевском, Хорольском, Надеждинском р-нах и в пригороде г. Владивостока.
Пробы древесины отбирались с погибших и усыхающих стоящих деревьев, с момента начала усыхания которых прошло 1-2 года. Выбор именно таких деревьев обьясняется тем, что в них наиболее высока вероятность обнаружения патогенных нематод. В деревьях на более поздних стадиях разрушения доминируют бактерио-сапрофаги. С деревьев, находившихся на самых ранних стадиях усыхания, отбиралась одна проба; с засохших деревьев, высота которых не превышала 1 м - две пробы (одна из ствола и одна из тонких веток); с деревьев, высотой более одного метра - по четыре пробы (из верхней, средней, нижней частей ствола и из тонких веток). Вес каждой пробы составлял 5 г древесины. Всего было отобрано и обработано 13734 пробы из 4186 деревьев. Из них - 6354 пробы из 2062 погибших деревьев сосны корейской Культивирование нематод проводилось на грибах Trichoderma virida. Средой для культивирования грибов служил суслоагар. 50 г ячменного сусла и 20 г агара растворялись в 1 л воды, среда разливалась в пробирки и стерилизовалась в течение 15 минут при давлении 0.5 атм (Кирай и др., 1974). Посев грибов осуществлялся в специальном боксе. На грибы переносились нематоды, выделенные из зараженной древесины, или личинки нематод из трахейной системы жуков. Пробирки с культурой нематод содержались в термостате при температуре 24±2С. Выращенные таким образом нематоды использовались затем для экспериментального заражения саженцев хвойных деревьев.
При экспериментальном заражении использовались пятилетние саженцы сосны обыкновенной и сосны корейской из питомника, а также 9-летние саженцы сосны густоцветковой из посадок в морском заповеднике на о. Попова. Пятилетних саженцев этого вида получить не удалось, т.к. P. densiflora в питомниках не выращивается. Для экспериментального заражения нематоды извлекались вороночным методом, промывались чистой водой. Затем отсчитывались по 3, 5 и 10 тыс. экземпляров. В средней части ствола острым скальпелем удалялся участок коры длиной 1 см и шириной 3 мм, к надрезу прикладывался небольшой ватный тампон, в который по каплям вводилась вода с нематодами. Для предотвращения высыхания участок ствола вместе с ватой обматывался парафильмом. Разное количество нематод использовалось для того, чтобы установить - зависит ли от этого заражение и скорость усыхания. На контрольных деревьях делались надрезы, и в приложенные к ним ватные тампоны вводилась чистая вода.
Изготовление микропрепаратов древесины проводилось по общепринятой методике (Яценко-Хмелевский, 1954). Брусочки древесины кипятились в течение пяти часов в смеси воды и глицерина (2:1), после чего остывали в том же сосуде. Острой бритвой делались тонкие срезы. Для окрашивания срезы погружались в слабый раствор сафранина на 20-30 мин. Для закрепления окраски срезы на 10-15 мин помещались в слабый раствор соляной кислоты, после чего они отмывались в воде и использовались для приготовления постоянных желатиновых препаратов. Фотографии с препаратов сделаны с помощью микроскопа Polyvar с фотонасадкой. При изучении древесины были использованы работы В.Е. Вихрова (1959), П. Грегуш (1963) и Е.С. Чавчавадзе (1979).
2.2.5. Для выявления жуков - переносчиков нематоды В. mucronatus, в посадках
кедра и сосны обыкновенной, зараженных данной нематодой, в окрестностях с.Лесопильное, и на территории Верхне-Уссурийского стационара осенью были спилены погибшие деревья, в стволах которых имелись входные отверстия жуков-усачей. Стволы были распилены на колоды длиной в 1 метр, концы залиты парафином для предохранения древесины от высыхания, затем колоды были упакованы в полиэтиленовые мешки и помещены в неотапливаемое помещение. Древесина из посадок не проверялась предварительно на наличие нематод для того, чтобы вылетевших в период эксперимента жуков можно было рассматривать как случайную выборку. На Верхне-Уссурийском стационаре колоды были выпилены из дерева, в котором ранее был обнаружен В. mucronatus.
Определитель видов нематод из древесины сосен
Plectus rhizophUus de Man, 1880 (рис. З Г-3)
Описание. Самка: L=860-920 мкм; а=21,4-23,6; b=3,8-4,0; с=8,8; V(%)=47,8-49,2. Тело цилиндрическое, суженное на обоих концах. Кутикула тонкокольчатая. В боковом поле 3 линии. Длина стомы 23 мкм. Хейлостома развита. Амфиды круглые, на расстоянии 11 мкм от переднего конца тела. Корпус пищевода цилиндрический, позади нервного кольца немного суживается. Нервное кольцо охватывает пищевод в его средней части. Экскреторная пора находится на уровне задней границы нервного кольца. Кардиальный бульбус с хорошо развитым дробильным аппаратом. Кардия длинная, погружена в среднюю кишку. Половая система дидельфная. Яичники обращенные. Губы вульвы не выступают над поверхностью тела. Вагина направлена перпендикулярно оси тела. Ректум и анус хорошо развиты. Хвост длиной 5-6 анальных диаметров тела.
Место обнаружения и локализация. Вид широко распространен по всему миру. На Дальнем Востоке России регистрировался в лесных почвах и на землях сельскохозяйственного назначения (Ерошенко, 1967). Нами обнаружен в естественных лесах в Красноармейском и Пожарском р-нах, в Уссурийском р-не (в окрестностях с. Каймановка и на склоне горы Змеиная в Уссурийском заповеднике), в ветвях погибших сосны корейской и сосны густоцветковой. Обнаружен также в посадках сосны корейской в Кировском и Спасском р-нах.
Подкласс Penetrantia Angrassy, 1974 Кутикула обычно гладкая, реже кольчатая, но никогда не орнаментирована. Головные и соматические щетинки имеются или отсутствуют. Амфиды расположены позади головы и состоят из овального или щелевидного отверстия и подкутикулярной сумки. Гиподермальные и каудальные железы иногда имеются. Дейриды и фазмиды всегда отсутствуют. Ротовая полость различна по форме: бочковидная или в виде прямой трубки, может быть вооружена зубами или копьем. Пищевод обычно цилиндрический или постепенно расширяется к концу; настоящий бульбус всегда отсутствует. Пять или более одно- или многоядерных желез открывается в просвет пищевода. Кардия мускулистая или железистая. Экскреторная система состоит из простой клетки, открывающейся некутикулизированным протоком. Женские половые органы обычно амфидельфные, реже простые, про- или опистодельфные. Яичники обращенные. Семенники парные. Бурса встречается очень редко. Семяизвергательный канал мускулистый, суплементы самцов, если есть, папилловидные или трубчатые, расположены в один вентромсдиальный ряд.
В разрушающейся древесине сосен нами обнаружены представители одного отряда.
Отряд DoryIaimida Pearse, 1942 Губы обычно обособлены друг от друга. Ротовая полость очень узкая, трубчатая, вооружена выступающим копьем, которое, как правило, охвачено тонким ведущим кольцом. Иногда в ротовой полости бывают добавочные онхи или другие склеротизированные элементы. Просвет пищевода слабо склеротизирован; передний отдел его всегда более тонкий и менее мускулистый, чем задний. В тканях заднего отдела пищевода локализуется пять желез. Преректум имеется. Гонады парные или непарные. Преклоакальные суплементы самцов включают ряд вентромедиальных папилл. Спикулы с внутренней склеротизацией и добавочными латеральными телами. Рулек присутствует чрезвычайно редко. Каудальные железы и спиннерета всегда отсутствуют. Вторичный половой диморфизм выражен в форме и длине хвоста.
Сем. Dorylaimidae de Man, 1876 Кутикула гладкая или тонкокольчатая, изредка несет продольные ребра. Голова обособлена или необособлена от контуров тела, область губ не склеротизирована. Копье прямое или слегка изогнутое, среднего размера, отверстие занимает примерно 1/3 его длины. Ведущее кольцо двойное или одинарное. Пищевод начинает расширяться в задней его половине. Преректум хорошо выражен, изредка очень длинный. Гонады самок парные. Вульва, как правило, экваториальная, со склеротизированными губами.
Семенники парные; спикула дорилаймоидная, с маленькими латеральными отростками. Имеется пара преклоакальных папилл и вентромедиальный ряд из многочисленных папилловидных суплементов. Хвост преимущественно с половым диморфизмом: у самок длинный с нитевидным терминусом, у самцов более короткий, округлый или остроконечный. Реже у обоих полов хвост длинный, с нитевидным терминусом.
В разрушающейся древесине сосен обнаружены представители одного рода.
Нематоды длиной от 0,8 до 2,3 мкм. Кутикула гладкая. Губы округлые или угловатые. Область губ часто обособлена от контуров тела. Отверстия амфидов крупные, кубковидные. Копье прямое. Ведущее кольцо простое, тонкое. Пищевод расширяется примерно в середине. Кардия коническая. Преректум варьирует по длине; у самцов он довольно часто начинается на уровне серии суплементов. Гонады у обоих полов парные. Губы вульвы всегда сильно склеротизированы. Суплементы или тесно расположены друг к другу или довольно свободно лежат, не соприкасаясь друг с другом. Хвост у самок более или менее удлиненный, терминус часто нитевидный. У самцов хвост всегда короткий, округлый.
В разрушающеся древесине сосен обнаружен один вид данного рода.
Mesodorylaimus parasubulatus (Meyl, 1954) Andrassy, 1959 (рис. 5 Г-Е) Описание. Самка: L=1500 мкм; а=30; b=5,l; с=17,4; V(%)-51. Тело цилиндрическое, суженное на концах. Ширина губ в 2,5 раза больше высоты. Одонтостиль длиной 16 мкм. Ведущее кольцо одно. Расширенная часть пищевода составляет 40% его общей длины. Половая система дидельфная. Яичники обращенные. Вульва расположена перпендикулярно оси тела. Ректум и анальное отверстие хорошо развиты. Первая треть хвоста ширококоническая, затем хвост сужается постепенно и заканчивается тупым терминусом.
Место обнаружения и локализация. Вид регистрировался в ФРГ, Чехословакии, Монголии. На Дальнем Востоке России был найден Т.И. Мухиной в почве и во всех органах заманихи (Мухина, 1981). Одна самка и несколько личинок выделены нами из тонких веток сосны корейской из посадок в окрестностях с. Каймановка в Уссурийском р-не Приморского края и несколько личинок - из веток сосны корейской из Чугуевского р-на.
Семейство Qudsianematidae Jairajpuri, 1965
Кутикула тонкая, гладкая. Область губ, как правило, обособлена от контуров тела. Копье симметричное, отверстие занимает не более половины его длины. Обычно оно меньше. Ведущее кольцо хорошо развито, простое. Пищевод дорилаймоидный, мускулистый, задняя половина пищевода расширена. Кардия округлая, иногда образует узкий диск. Кардиальных желез нет. Гонады самок обычно парные, короткие. Хвост у обоих полов одинаковый по форме, короткий. Самцы с дорилаймоидной спикулой и, как правило, с разобщенными суплементами.
Большинство видов обитатели почв. В разрушающейся древесине сосен обнаружены представители одного рода.
Род Eudorylaimus Thome, 1974 Небольшие и средней величины нематоды, обычно менее 2 мм, иногда немного крупнее. Кутикула гладкая, без ребер, иногда со слабыми продольными линиями, иногда тонко-кольчатая. Боковые поля отсутствуют или неясные. Лабиальная область более или менее отделена от контуров тела, шире участка тела, непосредственно следующего за ним. Ведущее кольцо обычно простое, редко двойное. Вульва поперечная или продольная. Гонады самок, за некоторыми исключениями, парные. Суплементы самцов обычно разобщены. Преректум самцов короткий. У большинства видов самцы не имеют субмедиальных папилл в генитальном отделе. Хвост обоих полов одинаковой формы, короткий, конический (иногда крюковидный), цилиндрический, полусферический.
Фауна нематод-ксилобионтов сосны корейской из естественных лесов
Как видно из предыдущей главы, в посадках сосны корейской и сосны обыкновенной чаще других видов встречается стволовая нематода В. mucronatus. К тому же, в значительном числе деревьев отмечается монотипический характер заселенности дерева этой нематодой, что указывает на возможность патогенного воздействия данного вида на обследованные деревья. В то же время, в естественных лесах В. mucronatus встречается крайне редко и всегда в комплексе с другими видами нематод. Территории, на которых обнаружен В. mucronatus, отмечены на карте (рисЛ). Одной из причин неравномерности распространения нематоды не только в лесах, но и в разных посадках, может являться неодинаковая численность жуков-переносчиков в различных районах. Как известно из литературных источников, переносчиками В. mucronatus являются жуки-усачи рода Monohamus, с которыми бурсафеленх связан форетическими отношениями. Перенос нематод осуществляется в трахейной системе жуков, личиночное развитие которых протекает в зараженных бурсафеленхусом деревьях. Выявление переносчиков - весьма
важная задача с точки зрения практики, поскольку именно численностью переносчиков в том или ином районе определяется скорость распространения сосновой стволовой нематоды. Зная, какие жуки участвуют в переносе бурсафеленхусов, можно проводить работы по лесовосстановлению там, где жуки-переносчики отсутствуют или их численность минимальна, и, следовательно, нет опасности заражения посадок сосновой стволовой нематодой. В Приморье имеется три вида жуков, которые по своей биологии способны служить переносчиками: Monohamus saltuarius, М. urussovi и Asemum striatum.После вылета эти жуки приступают к дополнительному питанию молодыми побегами
хвойных различных видов.
Для выявления переносчиков В. mucronatus осуществлялся отлов жуков в период их лета и собирались жуки, вылетевшие из привезенных в лабораторию чурок сосен (см. главу Материал и методики).
В трахейной системе жуков, отловленных в природе, личинок не обнаружено. Из чурок привезенных из посадок из окрестностей с. Лесопильное, вылетело 42 жука М urussovi, 96 - М. saltuarius и 112-/4. striatum. В трахейной системе М. urussovi и A. striatum личинок нематод обнаружено не было. В 27 из 96 жуков М. saltuarius в массе присутствовали личинки стилетных нематод. Число личинок составляло от 1,5 тысяч до 15 000 на одного жука. Из чурок сосны корейской, выпиленных на Верхне-Уссурийском стационаре, было собрано 9 экземпляров жуков Callidium violaceum, Ъ1 экземпляров А.striatum и 28 экземпляров М. saltuarius. Личинки стилетных нематод имелись в трахейной системе шестнадцати жуков М. saltuarius. Из личинок, помещенных в пробирки с грибами Trichoderma virida, к концу второй недели в массе развились нематоды B.mucronatus. Ареал М. saltuarius весьма широк, в том числе, охватывает весь Дальний Восток. Заселяет все хвойные породы (Куренцов, 1950,
Криволуцкая, 1965). В Японии этот жук зарегистрирован в качестве одного из переносчиков сосновой нематоды В. xylophilus (Sato et al., 1987). M.saltuarius не является самым массовым усачом на Дальнем Востоке России, и, по-видимому, разная экстенсивность зараженности деревьев в различных посадках обьясняется прежде всего численностью этого жука в том или ином районе. Так этот жук никогда не регистрировался в Ханкайском и Хорольском районах. Мы, в свою очередь, никогда не отмечали в этих районах В. mucronatus.
В ряде исследований, проведенных в различных странах, показано, что отдельные популяции В. mucronatus проявляют разную степень патогенности по отношению к одним и тем же видам сосен, от слабой до умеренной. Кроме того, экспериментально доказано,
что патогенность В. mucronatus в значительной мере зависит от условий окружающей среды, в частности температуры и от количества нематод, внесенных в дерево при заражении (Schauer-Blume, 1990; Braasch, 1996). Необходимость внимательного наблюдения и нематологического анализа любого очага вырождения хвойных пород было
рекомендовано еще в 1986 году (de Guiran, Boulbria, 1986). Как было показано в предыдущей главе, в Приморском крае экстенсивность и интенсивность заражения сосен этой нематодой высока в некоторых посадках сосны корейской и сосны обыкновенной, и крайне низка в местах естественного произрастания сосны корейской и сосны густоцветковой, что позволяет предположить возможность патогенного воздействия В. mucronatus на сосны лишь при определенных условиях.
С целью установить роль дальневосточного изолята В. mucronatus в усыхании сосен была проведена серия эксперименальных заражений саженцев данной нематодой. Всего в эксперименте использовалось по 15 саженцев каждого вида. Результаты эксперимента приведены в таблице 5.1
сосна корейская. Уже к концу первого месяца после заражения на всех деревьях этого вида начала желтеть хвоя вблизи того места, куда были введены нематоды. К концу второго месяца все саженцы погибли. Из всех саженцев выделялось огромное количество нематод. Нематоды локализовались в древесине, в коре отмечены единичные экземпляры. Никакой зависимости между скоростью усыхания и количеством внесенных нематод не наблюдалось. Контрольные деревья содержались в том же помещении, где проводился эксперимент, еще в течение года, не проявляя никаких признаков угнетения.
P.silvestris и P. densijlora оказались более устойчивыми. У погибших в ходе опыта деревьев данного вида период от заражения до полного усыхания составлял от двух до трех месяцев. Контрольные деревья также содержались еще в течение года. щ Данные эксперимента согласуются с результатами наблюдений в посадках сосны обыкновенной и сосны корейской в окрестностях с. Лесопильное, где число зараженных бурсафеленхусом деревьев сосны корейской почти вдвое превышало число зараженных деревьев сосны обыкновенной (см. главу 4). То что среднее значение зараженности деревьев из всех обследованньк посадок сосны обыкновенной выше, чем у деревьев из посадок сосны корейской, можно объяснить тем, что в значительной части посадок сосны корейской, расположенных в тайге среди сохранившихся естественных кедровников, В.mucronatus вообще не встречался, в то время как в большинстве посадок сосны обыкновенной данная нематода была обнаружена.
То, что патогенность обнаруженного в Приморье изолята B.mucronatus выше, чем изолята этого вида из Японии, видно при сравнении результатов экспериментального заражения сосны густоцветковой, осуществленного нами, с аналогичным экспериментом, выполненным в Японии (Mamiya, Enda, 1979). Там были заражены трех- и четырехлетние сеянцы и двадцатишестилетние деревья этой сосны. Погибло только два трехлетних сеянца из тридцати зараженных. Все остальные сеянцы и деревья, использованные в эксперименте, не проявили никаких признаков угнетения. Помимо этого, экспериментами, проведенными в Московской области (Кулинич, Орлинский, 1999) была показана значительная устойчивость дальневосточного изолята B.mucronatus в условиях Центральной России. В ходе эксперимента саженцы сосны обыкновенной были заражены в отдельности нематодами из трех изолятов В. mucronatus - из Китая, республики Коми и из Приморского края. Через год после заражения в саженцах были обнаружены только нематоды изолята В. mucronatus из Приморского края. Нематоды из других изолятов этой в растениях не выжили.
Сравнительный анализ фауны нематод-ксилобионтов сосны корейской и сосны обыкновенной из посадок
Для того чтобы убедиться в том, что гибель саженцев в ходе эксперимента вызвана именно разрушением тканей древесины нематодами, а не иными причинами (внесением в ранки грибковой или бактериальной инфекции), после проведения эксперимента была изучена структура древесины саженцев, использованных в опыте.
Древесина сосен состоит из вертикальных и лучевых трахеид, лучевой паренхимы и клеток эпителия (рис. 79). Лучевая паренхима образует линейные (однорядные) и веретеновидные (многорядные) лучи. При изучении древесины экспериментально зараженных деревьев наиболее сильное разрушение ее элементов отмечено у сосны корейской и сосны обыкновенной. На всех срезах древесины встречаются трахеиды с темно-коричневым содержимым. Паренхимные клетки однорядных лучей и большинства многорядных лучей разрушены, и горизонтальные смоляные ходы в них не видны. Большинство вертикальных смоляных ходов также разрушены, эпителиальные клетки в них обычно отсутствуют (рис. 80 А-В). У сосны густоцветковой отмечена меньшая степень поражения древесины. На микропрепаратах заметны коричневые клетки эпителия смоляных ходов (рис. 80 Д), и на тангенциальных срезах наблюдается полное или частичное разрушение паренхимных клеток однорядных, и, особенно, многорядных лучей (рис. 80 Е). Подобная картина наблюдалась при заражении саженцев сосен P.densiflora и P.thunbergii карантинным видом В. xylophilus (Mamiya, 1980, 1984). Это подтверждает предположение о том, что в Приморье и на юге Хабаровского края дальневосточный изолят нематоды В. mucronatus способен проявлять себя как типичный фитофаг и вызывать гибель сосен.
Таким образом, считаем экспериментально доказанным утверждение о том, что дальневосточный изолят стволовой нематоды В. mucronatus способен проявлять довольно высокую патогенность по отношению к сосне обьпшовенной, и особенно, к сосне корейской.
Несмотря на большое количество обследованных деревьев с обширной территории, карантинный вид В. xylophilus обнаружен не был, хотя он имеется в соседних государствах - Японии, Китае, Корее на Тайване. По-видимому, климатические условия дальневосточного региона России для данной нематоды слишком суровы. На юго-западе Японии, где впервые появились очаги массового усыхания сосны, среднегодовая температура составляет 15-16С. После 1975 года В. xylophilus регистрируется в районах
Ш со среднегодовой температурой 10-12 С. Однако в большинстве случаев нематода в эти
районы была занесена с зараженными бревнами, и массового усыхания сосен, как на юге, здесь не наблюдается (Mamiya, 1984). Кроме того, было показано, что в районах со средним уровнем зараженности нематодой, уменьшается зараженность деревьев, растущих на склонах гор. На высоте выше 700 м усыханий не наблюдается совсем (Hashimoto et al., 1974). Помимо температуры большое влияние на распространение В. xylophilus оказьтает недостаток влаги. В 1975 году на юго-востоке Японии при среднесуточной температуре выше 25С в течение 55 дней и менее 30 мм осадков в течение 40 дней, было отмечено массовое усыхание сосен (Takeshita et al., 1975).
Климатические условия Приморского края более суровы. Температура самых теплых месяцев - июля и августа колеблется от 19,5 до 20С, и лишь в отдельные годы в некоторых районах регистрировалась температура 22-23 С. Среднегодовые температуры от 1,2 до 3,5С. Наиболее высокие среднегодовые температуры наблюдаются на юге Хасанского р-на - от 5,5 до 6,8С. Здесь самая высокая среднемесячная температура самого теплого месяца - августа равнялась 23,3С, При этом 70% от годовой суммы осадков приходится на летние месяцы, минимальное количество осадков, зарегистрированное в Посьете в теплое время года составляло 439,7 мм. Колебания суммы осадков на западных отрогах Сихотэ-Алиня составляют от 500 до 800 мм, на
побережье - от 431 до 934 мм (Справочник по климату СССР, 1971; 1982). По агроклиматическому районированию, которое приводится в справочниках (Агроклиматические ресурсы Приморского края, 1973) обследованная территория относится к районам от умеренно теплых до умеренно жарких и от умеренно влажных до избыточно влажных. Таким образом, лимитирующими факторами для распространения В. xylophilus на территории Приморского края могут служить недостаточно высокие температуры и слишком большое количество осадков. Предположение о том, что едва ли возможно массовое распространение В. xylophilus на территории Европы, Северной Америки и нашей страны, где среднемесячная температура июля не превышает 20С, высказывалось еще в 1987 году (Rutherford, Webster, 1987). И хотя в Приморском крае имеются районы, где среднемесячная температура июля и, особенно, августа иногда превышает 20С, именно в этот период там обычно выпадает максимальное количество осадков. Жаркое, засушливое лето в указанном регионе бывает примерно один раз в десять лет. Таким образом, если сосновая стволовая нематода и будет занесена на территорию Приморья, она, скорее всего, не сможет здесь распространиться и вызвать усыхание сосен.