ВВЕДЕНИЕ
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; Rossner, 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 патогенности. 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 подплавами, 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. A.C. 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.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Начало изучения нематод-ксилобионтов было положено немецкими учеными,
, исследовавшими фауну нематод насекомых-вредителей леса. Первые данные по этой
группе нематод были опубликованы в работах по нематодам короедов, усачей и долгоносиков (Fuchs, 1915, 1930,1937; Ruhm, 1954, 1956, 1960). В 1954 году вышла работа посвященная нематодам разлагающегося дерева (Korner, 1954). Большое число работ по нематодам скрытостволовых вредителей леса появилось в США (Thorne, 1935; Massey,
1 1956, 1957,1960,1974). В Советском Союзе сообщение о нематодах стволовых вредителей
леса впервые появилось в 1924 году (Яцентковский, 1924). Первая работа, в которой была полно представлена имеющаяся на то время информация о нематодах-ксилобионтах, вышла в 1934 году (Филипьев, 1934). В пятидесятые годы в работах П.А.Положенцева были обобщены литературные данные по нематодам насекомых (1950, 1952, 1954, 1957). Широкомасштабное изучение нематод-ксилобионтов, связанных с насекомыми, началось в шестидесятые годы. Огромный вклад в развитие этого направления внесла С.Л.Блинова-Лазаревская. Ею описано большое количество новых видов нематод (Лазаревская, 1961; Лазаревская, 1962; Лазаревская, 1962-1963). Особое значение имеют ее работы по фауне,
> морфологии и биологии рабдитид (Лазаревская, 1965а; Лазаревская, 19656; Блинова-
Лазаревская, 1967; Блинова, 1976; Блинова, 1982). На Дальнем Востоке России изучением нематод-ксилобионтов занималась Е.А.Коренченко, изучавшая нематод насекомых-вредителей лиственницы даурской (Коренченко, 1980, 1987). То, что именно специалисты,
1 изучающие нематод насекомых, выявили виды принимающие участие в процессе
разрушения погибших деревьев, совершенно закономерно, поскольку нематоды-ксилобионты тесно связаны с определенными группами ксилофильных насекомых. Подавляющее большинство обитающих в разрушающемся дереве нематод являются либо паразитами насекомых, у которых , паразитическая генерация чередуется со свободноживущей, либо связаны с насекомыми форетическими отношениями. Каждой стадии разрушения древесины соответствует свой комплекс населяющих ее насекомых, и, соответственно, свой комплекс нематод. Свободноживущие стадии нематод, ! ф паразитирующих в насекомых, в дереве обычно выполняют функции микофагов. К этой
группе относятся, прежде всего, представители семейств Sphaerulariidae, Neotylenchidae и рода Parasilaphelenchus, В изучение этих нематод большой вклад внесли Н.И. Суменкова (1972, 1974, 1975) и Р. Беддинг, выяснивший особенности биологии нематод рода
Deladenus (Bedding 1967, 1968, 1972). Изучение нематод рода Parasitaphelenchus освещено в работах Ruhm (1956); Massey (1966); Hunt, Hague (1974).
Значительное число нематод, обитающих в древесине, связано с насекомыми форетическими отношениями - это представители родов Bursaphelenchus, Cryptaphelenchus, Sheraphelenchus Нематоды, форетически связанные с насекомыми, также в значительной степени являются микофагами (Hunt, 1993).
Несомненно, роль этих нематод можно рассматривать как весьма положительную. Принимая участие в разрушении погибших деревьев и разложении органических остатков, они способствуют включению их в круговорот веществ. Однако, нематоды-ксилобионты интересовали исследователей прежде всего как регуляторы численности насекомых - вредителей леса.
Интерес к этой группе нематод усилился после того, как в 1969 году в Японии Токусиге и Киехара (Tokushige, Kiyohara, 1969), изучая влияние грибов на усыхание сосен, обнаружили в древесине погибших деревьев огромное количество нематод и предположили, что именно они и являются причиной их гибели. Эти исследователи показали широкое распространение данных нематод по территории острова Кюсю, охваченной массовым усыханием сосен. В 1971 году, проведя заражение сосен, (Kiyohara, Tokushige, 1971), они впервые экспериментально доказали, что именно нематоды вызывают гибель сосен. В 1972 году нематода была описана как Bursaphelenchus lignicolus (Mamiya, Kiyohara, 1972), и было подтверждено патогенное воздействие этого вида на сосны (Mamiya, 1972). Однако, Найкл и другие (1981) установили, что В. lignicolus идентичен виду В. xylophilus (Steiner, Buhrer, 1934) Nickle, 1970, описанному в США. Японские исследователи очень серьезно занялись изучением В. xylophilus. Было установлено, что переносчиками данной нематоды от зараженных деревьев к здоровым являются жуки различных родов из семейства Cerambycidae (Mamiya, Enda, 1972; Morimoto, Iwasaki, 1972). Эти авторы выяснили, что в Японии основным переносчиком В. xylophilus является усач Monohamus alternatus. Другие Cerambycidae переносят нематод значительно реже. Они также установили, что нематоды связаны с жуками форетическими отношениями. Личинки проникают в тело только что вышедшего из личинки жука через абдоминальные дыхальца и находятся не только в трахеях тела, но даже антенн и конечностей. После того, как жук начинает питаться молодыми побегами на ветках сосен, нематоды покидают трахейную систему и проникают в ранки сделанные жуком.
Мамия изучил характер патологических изменений деревьев, вызванных нематодной инфекцией (Mamiya, 1980). Согласно результатам гистологических исследований, осуществленных на зараженных сосновой нематодой саженцах, гибель клеток начинается с грануляции цитоплазмы, клеточное содержимое приобретает желтый или коричневый цвет, деформируются, или исчезают ядра лучей и клеток аксиальной паренхимы. Вначале наблюдается гибель клеток паренхимы, окружающей эпителиальные клетки смоляных каналов и клеток лучевой паренхимы стебля, даже в некотором удалении от места инокуляции нематод. Уже через 24 часа после заражения нематод находили не только в стволе, но и в ветках и корнях. Дальнейшие исследования подтвердили, что В. xylophilus паразитирует в живых тканях и может питаться также камбиальными клетками, вызывая разрушение камбия (Bergdahl, Smelttzer, 1981; Myers, 1986; Kuroda et al., 1988). Успешные заражения деревьев различного возраста много раз повторялись в Японии в естественных условиях (Mamiya, 1983). В 1975 году Мамия (Mamiya, 1975) экспериментально установил, что при оптимальной температуре 25°С, жизненный цикл В. xylophilus завершается за 4-5 дней. Предельные температуры, при которых репродукция не осуществляется составляют + 9.5°С и +33°С. Было установлено, что самка производит в среднем 79 яиц в течение репродуктивного периода, равного 28 дням. Таким образом, теоретически, при благоприятных условиях, потомство каждой самки через 15 дней составляет 263 000 экземпляров (Mamiya, Furukawa, 1977).
Экспериментально была показана зависимость между гибелью зараженных деревьев и внешними факторами, такими как температура и влажность. Так, зараженные деревья, содержавшиеся при температуре 25-30°С погибли через 30-45 дней после заражения, в то время как деревья, содержавшиеся при температуре 15-20°С, не проявляли никаких симптомов усыхания (Kiyohara, 1973). Судзуки и Киехара (Suzuki, Kiyohara, 1978) показали, что из 35 зараженных деревьев, полив которых проводился ежедневно, погиб только один саженец, а в группе деревьев, которые поливали один раз в четыре дня наблюдалась стопроцентная гибель саженцев. Самая значительная гибель деревьев наблюдалась в засушливые годы со средней температурой воздуха выше 25°С, в течение 55 дней. (Takeshita et al., 1975). Мамия (1988) приводит данные, согласно которым в Японии широкое распространение В. xylophilus и массовая гибель сосен происходит в тех районах, где среднегодовая температура выше 14°С. Несмотря на большое количество публикаций, механизм болезни полностью не раскрыт до настоящего времени (Futai, 1999).
В 1979 г. в США было опубликовано сообщение об обнаружении сосновой стволовой нематоды в сосне Pinus nigra Arnold (Dropkin, Foudin, 1979) и высказано опасение о возможности широкого распространения эпидемии в лесах Северной Америки. Однако, Найкл и другие авторы (1981) установившие, что В. lignicolus идентичен виду В. xylophilus, предположили, что он является аборигенным для Америки. Этот вид впервые был выделен из древесины болотной сосны Pinus palustrus, пораженной грибами, в штате Луизиана, в США, и описан как Aphelenchoides xylophilus (Steiner, Buchrer, 1934). Дальнейшие исследования показали, что этот вид широко распространен на территории США и Канады. Так, в 1982 году Роббинс указал 20 видов сосен и 7 видов других хвойных, в которых обнаружен В. xylophilus (Robbins, 1982). В это время проводится целый ряд исследований, цель которых - выяснить, представляет ли данная нематода опасность для хвойных лесов Северной Америки. Экспериментально была доказана способность В. xylophilus вызывать гибель саженцев сосен в теплицах (Dropkin et al, 1981; Dwinell 1985; Kondo et al. 1982; Myers 1982), но в то же время исследования других ученых показали, что нельзя данные экспериментов экстраполировать на большую часть естественных лесов. Было показано, что В. xylophilus оказывает патогенное влияние на уже угнетенные деревья (Wingfield et al., 1982 а), а немного позже установлено, что нематоды переносятся жуками-церамбицидами как на здоровые деревья, во время дополнительного питания, так и на погибшие, во время откладки яиц (Linit, 1988; Wingfield, 1983; Wingfield, Blanchette, 1983). За исключением нескольких штатов Среднего Запада, где наблюдался некоторый рост усыхания, в основном среди сосен-интродуценов, преимущественно P. silvestris (Malek, Appleby, 1984), патогенного воздействия сосновой стволовой нематоды на леса Северной Америки не отмечено (Wingfield et al., 1984). Были осуществлены работы по экспериментальному заражению деревьев в естественных условиях (Bedker, Blanchette, 1985; Wingfield et al., 1986; Bedker et al., 1987), которые также подтвердили устойчивость американских видов сосен к сосновой стволовой нематоде. Широкое распространение В. xylophilus в лесах США и Канады, отсутствие эпидемичных усыханий среди хвойных, присутствие нематоды на данной территории в течение длительного времени позволили сделать вывод об эндемичности В. xylophilus для Северной Америки (Wingfield et al., 1984; Wiengfield et al., 1982b).
Исследования японских и американских ученых способствовали активизации нематологов различных стран в разработке данного направления в фитонематологии. В. xylophilus был обнаружен в Китае, Корее, на Тайване, в Нигерии (Chun, 1982; Li et al.,
10
1983; Shong, Tang, 1985; Tzean, Jan, 1985; Yang, Wang, 1989; Choi, Moon, 1989; Lee et al., 1990; Khan, Gbadegesin, 1991). В 1978 году появилась информация об обнаружении В. xylophilus на юге Франции (Scotto la Massese et al., 1978). Однако в 1979 году в Японии был описан вид В. mucronatus, очень близкий по своей морфологии и биологии с В. xylophilus, но значительно менее патогенный (Mamiya, Enda, 1979). После того, как был описан В. mucronatus, стало ясно, что нематода из Франции относится именно к этому виду, т.к. обладает четким морфологическим признаком, отличающим его от В. xylophilus - наличием пальцевидного мукро на хвосте самок. При этом, во Франции нематоду находили только в погибших деревьях, которые до своей гибели не всегда находились в условиях стресса, и никогда не находили в здоровых деревьях. В Японии же В. mucronatus вызывал усыхание только тех деревьев, которые еще до заражения находились в угнетенном состоянии, а попадая в здоровые сосны, никогда не приводил их к гибели. Божар выразил сомнение в валидности B.mucronatus (Baujard, 1980), однако эксперименты по скрещиванию двух этих видов (Nickle et al., 1981) показали наличие у них репродуктивной изоляции. Дальнейшие исследования с использованием метода экспериментального заражения показали, что французский изолят В. mucronatus более патогенен чем японский изолят В. mucronatus, но менее патогенен чем В. xylophilus (de Guiran, Boulbria, 1985). Исследования с использованием метода электрофореза выявили различие между двумя видами в составе ферментов (de Guiran et al., 1985), а опыты по скрещиванию французского изолята B.mucronatus с В. xylophilus и с японским изолятом В. mucronatus показали его способность скрещиваться как с тем, так и с другим (de Gurian, Brugier, 1989).
B.mucronatus также был обнаружен в скандинавских странах (McNamara, Stoen, 1988; Magnusson, Schroeder, 1989; Tomminen et al., 1989; Tomminen, 1990), в Италии (Palmisano et al. 1992), в Китае (Cheng et al., 1986) и в Корее (Choi, Moon, 1989). В 1991 году появилось сообщение об обнаружении B.mucronatus в партии древесины сосны Р. silvestris из Сибири (Braasch, 1991). Широкое распространение В. mucronatus в Европе и возможность завоза сюда В. xylophilus побудили исследователей к изучению патогенности отдельных изолятов этих видов и их гибридов в различных условиях окружающей среды и восприимчивость к ним различных видов сосен и других хвойных (Panesar, Sutherland, 1989; Schauer-Blume, 1990; Bakke et al., 1991; Riga et al., 1991; Rutherford et al., 1992). Результаты исследований подтвердили, что патогенность всех изолятов В. mucronatus ниже, чем В. xylophilus, и зависит от внешних условий. В Скандинавии В.
11
mucronatus вообще не проявлял патогенных свойств в условиях естественных лесов (Tomminen, 1993). Было установлено, что отдельные изоляты В mucronatus способны давать гибриды с В. xylophilus, которые по патогенности не отличаются от патогенности родительского изолята В. xylophilus (Riga et al., 1991). В 1990 году было выяснено, что и среди японских популяций В. xylophilus патогенность неодинакова и варьирует от 0 до 100%. Наиболее патогенными оказались северные изоляты (Kiyohara, Bola, 1990). В 1988 году появилась публикация, в которой по результатам генетического анализа было показано, что В. mucronatus четко отличается от В. xylophilus, а между отдельными популяциями В. mucronatus также имеются различия (Bolla et al., 1988). В 1990 году были опубликованы работы, на основании анализа ДНК подтверждающие самостоятельность видов В. xylophilus и В. mucronatus и показывающие идентичность французского и норвежского изолятов В. mucronatus (Webster et al., 1990), а также идентичность европейского и японского изолятов В. mucronatus (Abad et al. 1991). Однако вскоре появился ряд публикаций, противоречащих некоторым ранее опубликованным выводам. Так, вновь было подтверждено наличие генетических различий между европейскими популяциями В. mucronatus (Schauer-Blume, 1992). У В. mucronatus выявлены настолько серьезные различия между японским и европейским изолятами, что высказывалось предложение, после тщательного изучения морфологии и биологии, придать им статус отдельных видов (Bolla, Booshert, 1992; Riga et al.,1992; Beckenbach et al., 1992).
Кроме В. xylophilus и B.mucronatus внимание исследователей привлекли еще два вида рода Bursaphelenchus - В. fraudulentus, зарегистрированный в Германии и Австрии, и В. kolymensis из Магаданской области. В. kolymensis обитает в лиственнице даурской, а В. fraudulentus - в различных видах лиственных деревьев. И хотя считается, что присутствие этих нематод не является причиной гибели деревьев (Коренченко, 1980; Shauer-Blume, 1989; Shauer-Blume, Sturhan, 1989), морфологическое сходство этих видов с В. mucronatus вносит дополнительные трудности при определении обнаруживаемых изолятов этой нематоды. На основании сравнения морфометрических данных В. mucronatus, В. fraudulentus и В. kolimensis Магнуссон и Кулинич (1996) высказали предположение об идентичности видов В. mucronatus и В. kolymensis. Если это так, список территорий, на которых зарегистрирован В. mucronatus, и список хозяев этого широко распространенного вида существенно увеличится.
Необходимость выявить четкие диагностические признаки близких видов рода Bursaphelenchus диктовалась практическими потребностями. В 1984 году карантинная
12
служба Финляндии обнаружила сосновую стволовую нематоду В. xylophilus в щепе хвойных деревьев, импортированной из Северной Америки (Rautapaa, 1986). С 1984 года скандинавские страны и Корея ввели эмбарго на ввоз любого необработанного сырья мягкой древесины из регионов, в которых имеется В. xylophilus. В 1985 году Европейская Организация Защиты Растений (ЕОЗР) рекомендовала странам-членам ЕОЗР ввести дополнительные ограничения на импорт древесины хвойных из стран, на территории которых зарегистрирован В. xylophilus (Bergdahl, 1988). В 1988 году ЕОЗР сделала заключение о том, что В. xylophilus отвечает всем требованиям, предъявляемым к карантинным объектам (Conclusion of the EPPO ad hoc Panel ..., 1988). Поскольку идентификация видов на основании морфологических признаков сопряжена с большими трудностями, из-за того, что основные диагностические признаки у всех четырех близких видов перекрываются, а внутри видов В. xylophilus и В. mucronatus отмечено наличие различных форм, исследования отдельных популяций В. xylophilus и В. mucronatus с использованием биохимических и генетических тестов расширялись во многих странах. В 90-е годы по этой теме был опубликован ряд статей (Tares et al., 1992; Harmey, Harmey, 1993, 1994; Lawler et al., 1993; Tares et al., 1994; Grenier et al., 1997; Iwahori et al., 1998; Beckenbach et al., 1999; Kanzaki et al., 1999). Несмотря на большое количество публикаций, исследования в этой области продолжаются и сейчас. Параллельно с этим в разных странах проводились обследования лесных массивов и посадок хвойных с целью выявления стволовых нематод и изучения особенностей биологии и патогенности различных изолятов В. xylophilus и В. mucronatus на разных территориях. В 1989 году В. xylophilus был выявлен в Китае (Yang, Wang, 1989). Экспериментально установлено, что в число сосен с высокой восприимчивостью к китайскому изоляту нематоды входят Р. densi?ora и P. koraiensis. В 1993 году появилось сообщение об обнаружении В. xylophilus в Мексике (Dwinell, 1993), а в 1999 этот вид впервые был зарегистрирован в Португалии в сосне P. pinaster (Mota et al., 1999).
В России был опубликован ряд статей, в которых рассматривалась вероятность заноса и распространения на территории страны В. xylophilus, и где юг Дальнего Востока России отмечался как регион, в котором наиболее высока вероятность появления этой нематоды (Кулинич, 1993; Кулинич, Колосова, 1993; Kulinich, Kolossova, 1995; Есипенко, Ерошенко, 1999). В конце девяностых годов в ряде областей европейской части России были проведены полевые исследования с целью выявления В. xylophilus и В, mucronatus. В. xylophilus на территории России не выявлен, а В. mucronatus довольно широко
13
распространен, но при этом ни в одной из областей, где он был обнаружен, не было выявлено усыханий, вызванных этой нематодой (Орлинский, 2000). Патогенность различных изолятов сосновых стволовых нематод изучалась в условиях центрально-европейской части России (Кулинич, Орлинский, 1999, 2001; Орлинский 2000). Результаты этих экспериментов показали, что в условиях Воронежской области и более северных регионов, где находится значительная часть посадок сосны обыкновенной, ни В. xylophilus ни В. mucronatus не представляют угрозы для здоровых деревьев.
На Дальнем Востоке России регулярные исследования нематод-ксилобионтов и поиск В. xylophilus и В. mucronatus начались в 1989 году. В 1993 году впервые была обнаружена нематода В. mucronatus (Круглик, Ерошенко, 1994; Kulinich et al., 1994). Проведенные эксперименты по искусственному заражению и полевые наблюдения позволили сделать вывод о патогенном характере воздействия дальневосточного изолята нематоды на сосны, произрастающие в посадках (Ерошенко, Круглик, 1996; Круглик, 1998, 2000, 2001а, 2002а, 20026). Кроме В. mucronatus велось изучение других видов нематод, населяющих древесину сосен в естественных лесах и в посадках (Круглик, 1999, 20016, 2001 в). В ходе исследований было установлено, что фауна нематод-ксилобионтов сосен из естественных лесов отличается от фауны нематод из посадок (Круглик, 2000, 20016).
Активные поиски сосновой стволовой нематоды позволили существенно пополнить список других нематод, обитающих в древесине погибших деревьев. До настоящего времени в этом направлении успешно работал Божар. Им опубликован ряд работ, посвященных подсемействам Ektaphelenchinae, Bursaphelenchinae, Rhadinaphelenchinae; родам Bursaphelenchus, Laimaphelenchus (Baujard, 1980, 1981, 1984, 1985, 1989). В Японии был описан В. conicaudatus (Kanzaki et al., 2000), еще один вид морфологически очень близкий к В. mucronatus, обитающий в ветках фикуса. Изучены морфология и жезненный цикл этой нематоды (Kanzaki, Futai, 2001, 2002а). На основании анализа ДНК установлены филогенетические отношения между нематодами рода Bursaphelenchus (Kanzaki, Futai, 2002b). В России была опубликована работа по древесине разрушающегося ствола березы, ольхи и сосны (Гагарин, 1999). Однако до сих пор в нашей стране не было обобщающих публикаций, касающихся анализа всей фауны древесных нематод погибших деревьев.
14
ГЛАВА 2. КРАТКАЯ ЭКОЛОГО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБСЛЕДОВАННЫХ РАЙОНОВ. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
2.1 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 (Р. densi?ora 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 -28°С. Температура июля колеблется от 19,5 до 20°С. Среднегодовые температуры от 1,2 до 3,5°С. Наиболее высокие среднегодовые температуры наблюдаются на юге Хасанского р-на от 5,5 до 6,8°С (Справочник по климату СССР, 1971, 1982). 70% от годовой суммы осадков приходится на летние месяцы. Летние муссонные дожди обычно
15
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).
2.2 Материал и методика
2.2.1. 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 Р. densi?ora ~ 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 1м — 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 из
16
естественных лесов, 166 проб из 166 деревьев сосны корейской в начальной стадии усыхания из естественных лесов, 2616 проб из 760 деревьев сосны корейской из посадок, 4280 проб из 1070 деревьев сосны обыкновенной и 318 проб из 128 деревьев сосны густоцветковой.
Рис. 1, Места отбора проб.
• / Места обнаружения В. mucronatm
• A mucronatm не обнаружен
17
2.2.2. Культивирование нематод проводилось на грибах Trichoderma xirida. 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±2°С. Выращенные таким образом нематоды использовались затем для экспериментального заражения саженцев хвойных деревьев.
2.2.3. 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.
2.2.4. 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.

 Часть из работы     Получить работу