Модуль 5. Иммунитет и его влияние на численность и ареал вредных организмов
Практическое занятие 15
Тема 2: Воздействие химических и физических агентов.
Вопросы:
1. Воздействие химических и физических агентов
Ознакомление с основными типами отклонений в функционировании физиологических систем фитофагов, наступающих при их питании на устойчивых сортах, указывает на разносторонность отрицательного воздействия устойчивых растений на вредителей. Суммарный эффект от этих патологических нарушений может проявляться в уменьшении размеров особей, снижении продолжительности их жизни и плодовитости, в преобладании в потомстве самцов, снижении устойчивости к экстремальным условиям среды и особенно к ослаблению холодостойкости особей. Возможны также случаи повышения у таких популяций процента диапаузирующих особей и увеличения смертности фитофагов. Эти физиологические изменения в популяциях вредителей оказывают в конечном итоге глубокое депрессирующее влияние на их численность и плотность. Приведем некоторые примеры. С переходом на возделывание так называемых панцирных сортов подсолнечника такой массовый вредитель, как подсолнечниковая огневка, попал в тяжелые условия питания. В результате этот ранее широко распространенный и агрессивный фитофаг уже в течение многих десятилетий лишь присутствует в фауне основных зон возделывания масличного подсолнечника, однако он не в состоянии размножиться в количествах, представляющих угрозу этой культуре (В. С. Пустовойт). Этим объясняется то, что подсолнечник стал классической культурой, которая’ «взяла» защиту от подсолнечниковой огневки на себя и не нуждается в химической защите.
Очень ярко выражено депрессирующее значение устойчивых сортов пшеницы для гессенской мухи. На многих устойчивых сортах количество откладываемых яиц снижается в 3000 раз, значительная часть личинок гессенской мухи гибнет, а выжившие образуют мелкие и часто деформированные — нежизнеспособные — ложнококоны.
В зонах, где возделываются устойчивые сорта, гессенская муха потеряла свое былое значение как массовый вредитель пшеницы.
Таким образом, устойчивые сорта сельскохозяйственных культур — важнейший фактор элиминации вредителей, действующий независимо от плотности их популяций.
Моделирование влияния различного уровня проявления антибиоза на многолетнюю динамику популяций вредителей и расчеты, сделанные Е. Knipling(1979), показывают, что если суммарное воздействие антибиоза (смертности) устойчивого сорта составляет 25 % в год, то численность популяции вредителя на протяжении нескольких лет снизится по сравнению с популяцией, развивающейся на неустойчивом сорте, до 50 %. При 50%-ном уровне антибиоза численность популяции уже через 4 года упадет до 20 % от исходной и будет удерживаться ниже порога вредоносности. Если степень антибиоза составит 60 %, то популяция вредителя снизится до 7 %, а при антибиозе, равном 70 %, численность популяции через 6 лет снизится до 1 % от исходной. Этот же автор показал динамику размножения люцерновой тли (TherioaphisrnaculataBuckt.) в зависимости от питания на разных сортах. Так, если на устойчивом сорте люцерны (Lahontan) одна самка в среднем откладывала по 2,5 яйца в день и продолжительность развития личинок составляла 9 дней, а смертность их была 90 %, то на неустойчивом сорте (Chilian) эти показатели соответственно были равны 4,6 и 10. В итоге на 40-й день на устойчивом сорте одна исходная самка дала 39 потомков, в то время как на неустойчивом сорте ее потомство могло составить более 22,5 млн особей.
Аналогичное воздействие оказывают устойчивые сорта на размножение возбудителей заболеваний. Я-ван дер Планк сообщает о том, что в связи с удлинением инкубационного периода возбудителя стеблевой ржавчины на устойчивых сортах эпифитотия может задерживаться на 20 дней и более. Это резко снижает вредоносность заболевания.
Столь сильное воздействие устойчивых сортов численность популяции вредных организмов и их вредоносность свидетельствует о том, что использование таких сортов должно являться основой современных систем защиты растений.
В сельском хозяйстве С применяются разные химические средства. Лишь для защиты растений их количество превышает 450. Многие из них способны влиять на процессы роста, ускорять одревеснение и опробковение, изменять клеточный тургор, увеличивать содержание биофлавоноидов, т. е. оказывать воздействие на функционирование иммуногенетических барьеров сельскохозяйственных растений. Эффективность функционирования иммуногенетических барьеров значительно увеличивают так называемые химические им-мунизаторы, в частности производные имидазола, способные повысить общую неспецифическую сопротивляемость организма. Специальные препараты, предназначаемые для этой цели, названы адаптогенами, т. е. вызывающими приспособленность. Обоснование применения их в сельском хозяйстве — результат деятельности отечественных ученых Н.В. Лазарева и И.М. Полякова.
Способность воздействия на иммуногенетические барьеры растений свойственна почти всем физическим агентам. Особенно эффективно воздействие ионизирующего и неионизирующего излучений. Применение импульсного концентрированного солнечного излучения, например, приводит к повышению иммунитета растений к химическим загрязнителям.
Растения-хозяева играют большую роль в формировании морфофизиологического облика своих потребителей — возбудителей заболеваний, насекомых-фитофа-гов, клещей и др. На неустойчивых сортах культурных растений их потребители при всех прочих равных условиях имеют более благоприятные условия для развития и размножения. На посевах устойчивых сортов развитие и размножение фитофагов сильно сдерживаются.
Известно, что на устойчивых сортах инкубационный период возбудителей заболеваний длиннее, спорообразование происходит медленнее, пустулы и другие плодовые тела патогенных грибов имеют меньшие размеры и т. д. Установлено очень разностороннее воздействие устойчивых сортов на жизнеспособность насекомых и клещей, вызывающее ухудшение их физиологического состояния, что сдерживает нарастание их численности и снижает вредоносность.
Таким образом, устойчивые растения являются важнейшим фактором, регулирующим численность и расселение фитофагов. Особенно большая роль при этом должна принадлежать растениям, обладающим свойствами отвержения фитофагов при питании и откладке яиц и оказывающим на них антибиотическое воздействие.
Механизмы регуляции численности вредителей трудностей при выборе растений для откладки яиц; 2) механизмы антибиотического воздействия растений на Механизмы подавления численности фитофагов устойчивыми сортами должны рассматриваться с учетом энергетической сущности отношений вредителей с их кормовыми растениями. Все разнообразие этих механизмов, обусловленных иммуногенетическими свойствами растений, условно можно объединить в следующие группы: 1) механизмы преодоления фитофагов в период их питания на устойчивых сортах; 3) механизмы последействия антибиоза на фитофагов.
Значение трудностей для фитофагов при откладке яиц. Для многих насекомых-фитофагов откладка яиц— это очень ответственный энергоемкий процесс. Самка должна отыскать оптимальное для развития своих личинок кормовое растение. Этот процесс сопровождается тщательным обследованием растений, на что затрачивается довольно много времени и большое количество энергетических веществ, накопленных фитофагом. На растениях, обладающих репеллентными свойствами, как правило, откладка яиц не происходит, и самка вынуждена перемещаться в поисках другого растения.