Периоды развития фитогельминтологии, вклад русских учёных в мировую науку. Вредоносность фитогельминтов и экономический ущерб для сельского хозяйства. Строение и форма тела нематод. Роль фитонематод в распространении болезней сельскохозяйственных культур.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Фитогельминтология как самостоятельная биологоагрономическая дисциплина

Введение

В курсе «Вредные нематоды, клещи, грызуны, слизни» изучают представителей четырёх различных групп животных организмов, среди которых встречаются серьёзные вредители многих с/ х культур. Перечисленные группы вредителей существенно отличаются между собой по положению в системе животного мира, особенности строения и жизненного цикла, специфичны и мероприятия по борьбе с этими организмами. В связи с этим курс подразделяется на 4 самостоятельных раздела, каждый из которых состоит из общей и специальной части.

Название «нематоды» (нема- нитка, oides- подобный) указывает на внешний вид животных этой группы. Это вытянутые в длину черви, круглые в поперечнике, величина которых чрезвычайно сильно варьирует. Наряду с мелкими ( длиной 0,1-0,2 мм) видами круглых червей есть и такие, как например некоторые паразиты теплокровных животных, длина которых достигает до 8 метров и находятся они в плаценте китообразных.

Все нематоды экологически практичны и поэтому они широко распространены по всему земному шару.

Так, свободно живущие нематоды обитают в морях, в пресных водоёмах и в почве. Без участия нематод не обходится ни один сапробиологический процесс. Обычно в 100 см³ пахотной почвы 4000-5000 нематод, видовой состав которых в значительной мере будет зависеть от почвенно-климатического фактора и растительного покрова. В почве нематоды составляют 90% от всех обнаруженных многоклеточных живых организмов. Многие нематоды приспособились к жизни в других организмах и стали облигатными или факультативными паразитами.

1. Периоды развития фитогельминтологии и вклад русских учёных в мировую науку

Из общей гельминтологической науки, которая всесторонне изучает паразитических червей и болезни связанные с ними в организме человека и животных, выделяется особое направление- фитогельминтология, которая изучает паразиты растений и заболевания выявленные ими и занимает промежуточное место между энтомологией и фитопатологией.

Академик К.И. Скребин в 1962 году фитогельминты характеризует следующим образом - это паразиты растений представляют штатскую армию нахлебников человечества. Они действительно страшны не своим видом, а своим количеством, плодовитостью и аппетитом.

Основными задачами фитогельминтологии являются:

1. Изучение систематики, морфологии, анатомии и фаунистики.

2. Изучение биологии, онтогенеза и жизненного цикла.

3. Изучение причин возникновения, распространения и затухания эпифитотий фитогельминтов и способов управления этими процессами.

4. Изучение влияния абиотических факторов на развитие фитогельминтов.

5. Разработать стратегию и тактику защиты сельскохозяйственных культур от возбудителей фитогельминтов - как элемента ин интегрированной системы защиты растений.

Паразитирующие на растениях нематоды большей частью настолько малы, что простым глазом почти или совсем неразличимы. Поэтому до изобретения микроскопа о них не было никаких сообщений. Однако это не значит, что в те времена не наблюдалось повреждений, причинённых нематодами. Установлена связь между сообщениями, относящимися ко временам древнего Рима, об «истощении почвы» и появлении паразитических нематод.

Первым учёным, наблюдавшим нематод под микроскопом, был Бореллус (1656). Ему принадлежит описание винных или уксусных угриц.

Другие великие естество- испытатели того времени, например Левенчук (1632-1723) так не рассматривали и изучали уксусных угриц под микроскопом.

Первое сообщение о нематодах, паразитирующих на растении, исходило от английского учёного Нидхема (1743), который в письме к прициденту Лондонского королевского общества, сообщает об обнаружении угрицы в галлах, встречающихся в колосьях пшеницы.

Подъём и развитие нематологии произошли в серелине 19-го столетия. Вышли в свет монографии учёных. Дюжардену (1845), Бастиану (1865), Де Ману (1884) в которых описываются некоторые виды нематод, паразитирующих на растениях.

Начало последовательного изучения нематод можно разделить на три периода:

1 период 1865-1885 - конец 19 столетия от Бастиану до Де Ману. В этот период открываются и описываются некоторые виды нематод паразитирующие на растениях. Обнаружен вид нематод, вызывающий образование галлов не листьях злаков дав ему название Anguina graminis появилась фундаментальная работа Давена по биологии пшеничной угрицы. Ждя этого периода характерно ещё и то, что проведены первые наблюдения над нематодами паразитирующими на корнях, Беркели (1885) описала болезнь тепличных огурцов, признаком которой было образование корневых галлов с находившимися в них личинками и яйцами нематод.

2-ой период - начало и до середины 20-го столетия. На этот период приходятся основные исследования биологии многих видов нематод, паразитирующих на растениях, их систематизация и разработка способов борьбы. И благодаря усилиям немецкого исследователя Кобба нематология получила признание науки. Он предложил понятия «нематология», «нематолог», «нематицид».

Выдающимся нематологом того времени считают немецкого учёного Гоффарта. В течение 40 лет опубликовал много ценного по всем вопросам фитонематологии и ознакомил с фитонематологией как немецкую службу защиты растений так и практиков- садоводов и полеводов.

Прикладные разделы гельминтологической науки формировались не одновременно, а в определённой последовательности.

В разработке паразитологических проблем в Советском Союзе большую роль сыграла икона академика Павловского Е.Н. и школа члена- корреспондента Академии наукСССР проф. Догеля В.А.

В 1930 в с ССР организовывается НИИ гельминтологии ВИГИС им. Скребина. В этом же году создаётся гельминтологическая лаборатория при АН СССР, а в 1932 году создаётся фитогельминтологическая лаборатория, которую возглавила Татьяна Семёновна Скорбилович. Во ВИГИСе паралельно организовывается фитогельминтологическая лаборатория, которую возглавила Н.М. Светникова, где занимались изучением нематод повреждающих растения.

По фитогельминтологии чрезвычайно большая работа проведена школой профессора И. Н. Филипьева. Он потратил много сил и энергии на изучение нематод в Советском Союзе. Им написаны фундаментальные труды по морским и пресноводным нематодам. Большое внимание он уделил изучению патогенных и почвенных нематод. Его книга «Нематоды вредные и полезные в сельском хозяйстве» (1934) явилась событием не только в советской, но и в зарубежной литературе. Разработанная им систематика нематод является общепринятой как советскими так и зарубежными специалистами. Третий период развития гельминтологии это 30-е годы 20-го столетия.

В 1930-1933 гг профессор Филипьев возглавляет лабораторию низших червей зология института АН СССР. В этот период они организовывают несколько экспедиций по выявлению очагов галловой нематоды в СССР.

С результатами, полученными во время этих экспедиций связаны постановления сектора внешнего и внутреннего карантина растений о запрете привоза картофеля из стран Западной Европы, где распространены вредные нематоды (картофельная и галловая).

Учитывая быстрое развитие нематологии и связанная с этим необходимость усиления сотрудничества в международном масштабе привели к созданию в 1953 году Европейского общества нематологов. Вместе с профессором Филипьевым с 1932 года работает Кирьянова Екатерина Сергеевна, которая до 1976 года возглавляла сектор гельминтологии Института зоологии АН СССР. Ученики ее - академик Тулчанов, Тереньтева, Краль, Туськова, Иванова, которые работали и работают в настоящее время в разных гельминтологических лабораториях СНГ.

К числу исследователей, способствующих развитию гельминтологии и обогативших ее ценными работами, принадлежит имя Александра Алексеевича Парамонова. Он опубликовал 150 работ и издал 2-ух томник «Основы фитогельминтолгии». Занимался изучением фауны фитогельминтов различных растений хозяев, выявлением распространения наиболее вредоносных видов, разработкой проблем биологии, экологической классификации и систематики, биохимии и физиологии фитогельминтов.

А.А. Парамонов разделил фитонематод по отношению к растению на следующие экологические группы: параризобионты, эусапробионты, девисапробионты, микогельминты и фитогельминты специфического и неспецифического патогенного эффекта. В растениях и почве живут также энтогельминты - паразиты насекомых.

Параризобионты связаны с водной средой и встречаются они чаще всего в сильно увлажненных почвах. Могут питаться микроскопическими водорослями. Бактериями, отдельные особи нематод встречаются в прикорневой зоне растений, встречаются хищники, которые используют нематод фитофагов. Они обладают мощным копьем (одонтостиль), оно представлено видоизмененным зубом полым внутри и заостренным сверху. Оно отличается мощной склеротизацией стенок, большой подвижностью вдоль оси тела и способностью далеко выдвигаться наружу.

Адсапробионты могут жить в отмершей древесине, разлагающихся корнях, погибших зеленых частях растений. Эцсапробионты могут переносить инфекцию, но сами не способны повреждать здоровые растения, но способствуют повышению интенсивности инвазии т.е. расширению площади заболевания растений. Например: растение сначала повреждается личинками и взрослыми самками галловой нематоды. В этот период в растениях еще очень мало эцсапробионтов, поскольку нет еще сапробиотических очагов. В дальнейшем очаги начинают прогресивно развиваться в загнивающих галлах, и идет процесс нарастания численности особей сапробиотических форм. А количество личинок в таких галлах резко падает. Таким образом, нарастание численности эцсапробионтов становится сигналом на иммиграцию личинок галловой нематоды из загнивающих галлов в почву, и следовательно в здоровые корни. Их много в гниющих клубнях картофеля. Представители отряд рабдитиды (Rhabditidae).

Девисапробионты способны использовать сапробиологическую среду как источник своего существования, но могут поселяться в здоровых растительных тканях. Они могут питаться бактериями, грибами частицами тканей растений и выполняют в здоровом растении функции санитаров. При сильном поражении растений болезнями, их численность возрастает и они переносят грибную и бактериальную микрофлору из больных тканей в здоровые. Они осложняют течение бактериальных и грибных заболеваний, ускоряют гибель больных растений.

Девисапробианты - характеризуются возрастающей эвриадаптивностью. Вследствие питания здоровыми растительными клетками, проницаемость кутикулы у этой группы нематод повышалась, изменился характер движения и размножения. Они способны химически воздействовать на растительную ткань и в значительной степени зависят от бактерий. Они только проводят механическое повреждение растений, измельчая ткань до размеров удобных для проглатывания. Девисапробианты, в течение вегетации, неоднократно мигрируют из тканей растений в почву, а из последней снова в растительную ткань.

Представители семейство Cephalabidae.

Фитогельминты - настоящие вредители растений. Характерно постоянное пребывание в органах растений и мощное развитие пищеводных желез, секрет которых воздействует на ткани растения - хозяина, и происходят изменения не только в поврежденном органе, но и в растении в целом. Они делятся на специфические патогенные эффекты, и неспецифические патогенные эффекты.

По способам паразитирования фитогельминты делят на две группы: мигрирующие и седентарные (сидячие, оседлые). У мигрирующих самцы и самки сохраняют типичную стройную форму тела и могут передвигаться в растении и почве. Среди них различают экто и эндопаразиты.

Эктопаразиты питаются на поверхности органов растений и в процессе жизненного цикла передвигаются от одного места питания к другому. В надземных органах они вызывают гибель почек, пятна и раны на листьях и стеблях. Они вызывают некроз поверхности корней, образование грубых корней их укорочение и утолщение.

Эндопаразиты или внутренние в пораженном органе вызывают некрозы и язвы.

У седентарных фитогельминтов выработались совершенно особые трофические связи с растительным хозяином. Фитогельминты стимулируют образование гигантских клеток в тканях растений, сами питаются их содержимым. Самки приобретают вздутую форму, и теряет возможность к активной смене места и они становятся седентарными.

Фитогельминты неспецифического патогенного эффекта, встречающееся в тканях растений, пораженных другими заболеваниями. Они не вызывают характерных признаков фтогельминтоза. Парамонов считает, представители этой группы питаются не только клетками пораженных растений, но и мицелием сопутствующих грибов.

Фиогельминты специфического патогенного эффекта, вызывающие специфичные фитогельминтозы и паразитирующие только в тканях здорового растения. В отличии от сапробиотических нематод у микогельминтов и фитогельминтов ротовая полость превращена в острую полую иглу или стилет. Стилетом паразитические нематоды прокалывают клетки растений, гифы грибов и питаются их содержимым.

Микогельминты - типичные микофаги, живут за счет здоровых, неповрежденных грибов, прокалывая стенку мицелия и высасывая его содержимое. Их роль может быть двояка. С одной стороны, они могут быть вредными, когда паразитируют на хищных (триходерма) и на грибах - микоризообразователях и на культивируемых грибах (шампиньонах), с другой стороны, когда микогельминты ингибируют развитие фитопатогенных грибов, их роль полезна и они могут быть использованы в биологической борьбе с паразитическими грибами растений.

Чтобы установить к какой экологической группе относятся найденные в растительном материале нематоды, можно применить довольно простой прием - поместить нематод в 1% раствор метиленовой сини. Параризабионты окрасятся в течении 1-ой минуты, для окраски эцсапробионтов понадобится 5-10 минут, девисапробионты окрасятся через 15 минут, а фитогельминты не окрасятся совсем. Это обеспечивается тем, что наружный покров кутикулы - различается по своим проницаемым свойством. У фитогельминтов она обладает наибольшей способностью задерживать проникновение различных веществ из окружающей среды в полость тела. Вследствие этого фитогельминты хорошо защищены от различных внешних воздействий.

2. Вредоносность фитогельминтов и экономический ущерб для сельского хозяйства

Симптомы, наблюдающиеся у растений при поражении нематодами, зависят от видовой принадлежности паразита, возраста и вида растения хозяина, а также от места поражения наиболее характерные: корневые галлы, язвы в различных слоях тканей, сухая гниль, ненормальное образование боковых и ветвящихся корней, угнетения роста, утолщение и искревление стеблей и листьев, изменение окраски - некрозы, стеблевые, листовые, цветковые и смешанные галлы.

По данным Метлицкого, 1996 г. на II Международном нематодологическом конгрессе, в работе которого участие принимали более 400 ученых из 54 стран, было отмечено свыше 3000 видов фитогельминтов, порожая все виды культурных растений, уничтожают ежегодно около 10% мировой растительной продукции. Общие потери оценены 100 млрд. долларов. Снижение урожая полевых, овощных, технических, кормовых, плодово-ягодных культур, обусловленное фитогельминтами составляет в среднем от 6-25%. В отдельных случаях потери урожая составляют 70-90%. Кроме прямого снижения урожая, они переносят вирусы, грибные и бактериальные болезни, снижают эффективность применения минеральных и органических удобрений, приводят к массовой гибели растений в засуху и при их перезимовке. К гниению продовольственных запасов.

При оценке по 5-ти бальной системе, наиболее вредоносными нематодами в мире признаны виды рода Meloidodyne, затем со значительным разрывом Heterodera, Uobodera, Ditylenchus, Tylenchulus.

В Европе, однако на первое место выходит род Heterodera, Clobodera, Meloidodyne. Современные затраты на изучение фитонематод и разработку мер борьбы с ними не превышает 125 миллионов доллоров или порядка 0,2% стоимости потерь от нематод, что явно недостаточно.

3. Нематоды различаются по форме тела

Каждая форма соответствует образу жизни, который ведет данный вид:

а) листовая и нитевидная формы, паразитирующая в межклетниках листьев, поэтому приобрела данную форму;

б) самка галловой нематоды, неподвижно сидящая в корнях растений и приобрела шаровидную форму;

в) и г) нематоды разрушающие ткани, цилиндрической и веретеновидной формы, которая свойственна сапробиотическим и почвенным нематодам;

д) криконематоды может укарачивать тело в результате сокращения продольных мышц, кутикула напоминает кольца с обращенными назад острием, и они передвигаются цепляясь краем кутикулы за песчинки.

4. Полость тела (целом)

Тело покрыто плотной эластичной кутикулой, под которой находится слой гиподермы, а под ним располагается мышечные клетки. Благодаря сокращению определенных групп этих клеток нематоды изгибаются, а при ослаблении мышц ее тело выпрямляется под воздействием полостного давления. Кутикула часто имеет поперечную кольчатость.

Вдоль тела, как бы разрезая эти поперечные кольца, проходят так называемые боковые поля - узкие продольные валики кутикулы, в функцию которых входит обеспечение свободного движения поперечных колец кутикулы при сгибании тела в дорсовентральном направлении.

Таким образом, нематоды делают змеевидные движения и передвигаются в почве или растительной ткани.

Тело состоит из двух трубок. Внешняя представлена колено мышечным неровным слоем, а внутренняя пищеварительным трактом.

В поперечном разрезе тело нематод круглое.

Тело нематод не имеет резкого подразделения на отделы, но принято различить 3 отдела: передний отдел - голова, собственно отдел - собственно тело и хвостовой отдел - хвост. Тело не сегментировано.

Передний отдел состоит из двух участков головного, или головной капсулы, и глоточного. В центре головного участка находится ротовое отверстие, окруженное подвижными зубами и неподвижными головными буграми. На головной капсуле располагается комплекс органов чувств. По глоточному участку проходит пищевод, который представляет собой часть передней кишки. Средний отдел или собственно теле составляет наибольшую часть длину нематод и здесь размещены средняя кишка и половые железы с их протоками. В хвостовой части тела располагается анальное отверстие, форма которого является систематическим признаком.

5. Роль фитонематод в распространении болезней сельскохозяйственных культур

Кроме непосредственных поражений, вызываемых нематодами у растений, они имеют значение в качестве переносчиков различных бактериальных, грибных и вирусных болезней. Известно, что число бактерий в растении в ризосфере минимально. Однако, чтобы произошло заражение растений, паразиты должны проникнуть внутрь тканей. Большинство фитогельминтных бактерий проникают в растение двумя путями - или через естественные отверстия, имеющиеся в растительных тканях, или через механически поврежденные участки тканей, в возникновении которых немаловажную роль играют нематоды.

Круглые черви носят на себе, или в себе многие бактерии, которые патогенны для растений. Взаимоотношения, выработанные в процессе эволюции, могут быть очень тесные. Например, желтый бактериоз пшеницы, всегда встречается вместе с нематодами, и одни бактерии сами по себе не могут заражать растения.

Вместе с бактериальными заболеваниями нематоды могут переносить и вирусные болезни растений. Все известные до сих пор нематоды вирусоносители относятся к семейству дорилаймид - Dorylaimida - которые ведут эктопаразитический образ жизни. Питаясь на корнях различных видов растений, они кратковременно прикрепляются к корешкам и способны к весьма значительным миграциям в почве. Переносчики вирусов очень длинным ротовым копьем, при помощи которого они высасывают соки из клеток растений, заражают вирусами. Миграция в почве и широкий круг хозяев способствуют передаче ими вирусов от одного вида растений к другому, что в значительной степени затрудняет борьбу с ними и передаваемыми ими вирусами.

Немаловажная роль нематод в переносе и грибных болезней растений. В ряде случаев они создают благоприятную среду для вторичных микропатогенов.

В отношении интересны наблюдения Мюче (1959), показавшего, что стеблевая нематода картофеля выделением своих ферментов (амилазы, пектиназы) вызывают усиленный гидролиз (превращение крахмала в сахар) и тем самым способствуют повышению восприимчивости клубней заражению грибом фитофторой. Стеблевая нематода лука выделением ферментов способствует накоплению в растениях свободных аминокислот, что в свою очередь может вызвать усиленное нападение на лук гриба Botrytis allii.

Взаимоотношения между нематодами и другими микроорганизмами многообразны и зависят от многих причин, знание которых необходимо для понимания происходящих явлений и организации защитных мероприятий по фитонематодам, и вызываемым ими болезнями растений.

фитогельминт нематода болезнь сельскохозяйственный

Литература

1. Бондаренко И.Я., Поляков А.А., Стрелков Вредные нематоды, клещи, грызуны. Л., «Колос» 1977.

2. Е.С. Кирьянова, Э.А. Кралль. Паразитические нематоды растений и меры борьбы с ними. Л., «Наука»,1969. книга 1 и 2.

3. А.А. Парамонов Основы фитогельминтологии. Москва,1962. кн. 1 и 2.

4. Х. Деккнр (ГДР) нематоды растений и борьба с ними. М., «Колос», 1972

5. А.А. Шестеперов, Ю.Ф. Савотиков «Карантинные фитогельминты» М., «Колос»,1993.

Размещено на Allbest.ru