XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Грибы - враги и санитары леса
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность темы «Грибы – враги и санитары леса» представляет особый интерес в сфере лесного хозяйства и экологии. Лесные экосистемы являются сложными и уязвимыми, и эффективное управление обеспечивает сохранение здоровья и устойчивость лесных ресурсов. Грибы, одновременно являясь неотъемлемой частью лесной флоры, могут играть и роль врагов, и роль санитаров леса.
В данной работе мы рассмотрим взаимодействие грибов с лесом, их роль в экосистеме, и проблемы, связанные с вредоносными видами грибов.
Цель: изучить роль грибов для экосистемы леса
Задачи:
-
Изучить роль грибов в болезнях леса;
-
Изучить виды грибов, которые имеют влияние на экосистему леса;
-
Рассмотреть проявления болезней на растениях;
-
Узнать, каким образом можно защитить лес от болезней.
Гипотеза: взаимодействие между грибами и лесом имеет сложную динамику, и грибы могут одновременно выполнять как полезные, так и вредоносные роли в экосистеме.
Итак, давайте погрузимся в неисследованный мир грибов, их роли в лесных экосистемах и важность санитарных мероприятий для сохранения здоровья леса.
1. Роль грибов в болезнях леса
Микроскопические и макроскопические грибы вызывают различные болезни деревьев, кустарников, дикорастущих трав, возделываемых культур, вследствие чего у растений происходит нарушение нормального обмена веществ, приводящее к снижению их продуктивности, а иногда и к гибели.
Грибные заболевания наносят огромный урон лесу. Так, от голландской болезни вязов, или графиоза, в США только в 1976-1977 гг. погибло 38 тыс. деревьев, чем был причинен ущерб на 30 млн. долларов (они были истрачены только на то, чтобы убрать и уничтожить погибшие деревья). У нас в стране подсчитано, что инфекционное усыхание дубов в возрасте 80 лет наносит экономический вред, исчисляемый в сумме 415 р. 50 к. при пересчете на 1 га (Минкевич И. И. Эпифитотиология грибных болезней лесных пород (трахеомикоз некроз коры, рак). Л., 1977, с. 63). Гибель деревьев и кустарников ведет к резкой перестройке всего растительного сообщества, изменению защитных свойств леса:
• нарушаются обогащение атмосферы кислородом,
• водорегулирующая,
• водоохранная и почвозащитная функции леса,
• снижается урожай ягод и грибов,
• лекарственных растений и т. д.
Среди возбудителей болезней леса имеются грибы, приуроченные к одной породе дерева или кустарника, или к нескольким породам. Некоторые возбудители поражают всходы, другие - молодые деревца, взрослые деревья, свежесрубленную древесину или древесину на складах и в сооружениях и т. д.
В зависимости от пищевых потребностей возбудителей болезней леса различают облигатных (обязательных) сапротрофов. Это макро- и микромицеты, не способные развиваться в (на) живых тканях и обитающие только на отмершей древесине. К ним относятся складские и домовые грибы, разрушающие древесину на складах и в постройках, микромицеты, вызывающие поверхностное плесневение плодов, семян, синеву древесины (возбудители синевы древесины обычно развиваются на свежесрубленной древесине, придавая ей синеватый оттенок). Грибы, обычно живущие сапротрофно, но заражающие и живые растения, чаще ослабленные неблагоприятными воздействиями окружающей среды, называются факультативными паразитами или полусапротрофами. Таковыми являются возбудители заболевания, вызывающего полегание сеянцев древесных растений. В противоположность полусапротрофам факультативные сапротрофы ведут обычно паразитический образ жизни. Их цикл развития двухфазный: во время вегетационного периода они паразитируют на живых деревьях и кустарниках, а завершают цикл сапротрофно на опавших листьях, хвое, засохших ветвях и т. д. Грибы этой группы представлены главным образом сумчатыми и несовершенными, реже базидиомицетами. Например, серно-желтый трутовик, березовая губка начинают свое развитие на живых деревьях, а продолжают его после их гибели. Некротрофы питаются мертвыми растительными тканями, но предварительно убитыми токсическими выделениями самого возбудителя болезни. К таким грибам относятся виды рода фузариум, вызывающие увядание сеянцев многих древесных и других растений, а также опенок - виновник усыхания древесных, в том числе плодовых, культур. Все эти грибы способны развиваться на искусственных питательных средах.
Облигатные паразиты, или биотрофы, - грибы, постоянно обитающие на (в) живых тканях дерева и утратившие способность к сапротрофному питанию, к ним относятся мучнисторосяные, тафриновые и ржавчинные. Эти грибы практически не могут развиваться на искусственных питательных средах, хотя в последнее время появились сведения о возможности культивирования, например, ржавчинных грибов.
Перечисленные выше группы возбудителей болезней леса представляют организмы с постепенно сложившимися на протяжении длительного времени определенными взаимоотношениями с субстратом.
Без сомнения, грибы были полноправными членами лесов древних эпох. До нас дошли ископаемые отпечатки листьев со следами пятнистостей, обнаружены остатки паразитных грибов в различных органах лепидодендронов, или чешуедревов, и других вымерших ныне растений.
Пятнистость, или некроз, - отдельные участки отмершей ткани листьев, иногда плодов, побегов, коры стволов и ветвей - один из наиболее распространенных симптомов заболеваний лесных пород. Растение заболевает в результате распространения внутри его тканей мицелия, который разрушает и убивает клетки. На пятнах различной формы и цвета развиваются спороношения микромицетов. Известны и другие симптомы, например, парша, которая проявляется в виде растрескивающихся струпьевидных и шелушащихся участков пораженных покровных тканей и распространена у яблонь и груш, осины и тополя. Возбудители парши - гифомицеты и сумчатые грибы. Еще одно заболевание - шютте проявляется в изменении окраски, отмирании и опадении хвои, на которой развиваются спороношения микромицетов.
Рисунок 1.1 Пятнистости листьев, вызываемые грибами, уменьшают зеленую фотосинтезирующую поверхность листа, и растение страдает от недостатка питательных веществ ( приложение 1)
Ржавчина, вызываемая ржавчинными грибами, поражает и травы, и деревья, и кустарники. Ржавчинные грибы вызывают на листьях, хвое, коре стволов и ветвей оранжево-желтые, буро-коричневые или почти черные спороношения (пустулы), выступающие наружу через разрывы тканей. Ржавчинные грибы многолики. Им свойственно чередование в жизненном цикле нескольких спороношений, или плеоморфизм. У них есть три весенних спороношения, одно летнее и одно осеннее, зимующее, которое весной прорастает в определенное весеннее. Они настолько несхожи, что трудно представить, что это дети одного и того же родителя. Среди ржавчинных грибов есть виды, развивающиеся на разных растениях-хозяевах, и такие, у которых один хозяин. Некоторые ржавчинные грибы имеют полный цикл развития (на одном или двух растениях-хозяевах чередуются все спороношения), а другие - неполный, у них в жизненном цикле одно из спороношений не развивается. Иногда ржавчинные грибы вызывают различного рода деформации пораженных органов - заболевание сосновый вертун. Оно поражает древесину сосны в результате воздействия на нее гриба мелампсора. У пораженных деревьев нарушается нормальное развитие отдельных ветвей.
Рисунок 1.2 Ржавчинные грибы на листьях рябины ( приложение 1)
Ржавчинные грибы вызывают и рак - заболевание, проявляющееся в образовании наростов (опухолей) вследствие разрастания пораженных тканей дерева, незарастающих, окруженных наплывом ран и сопровождающееся смолотечением больных стволов, ветвей и корней. Специфический признак поражения ржавчинными грибами - пустулы, а деформация и рак пораженных органов - это чаще симптомы заражения деревьев разными микромицетами.
Микромицеты могут также мумифицировать плоды или семена, т. е. превращать их в плотные черные образования - склероциальные стромы, или склероции, образно говоря, в мумию. При мумификации мицелий разрастается в ткани пораженного органа, иногда изменяя его форму (в редких случаях - не изменяя), и препятствует его функции. Мумифицированные плоды и семена не прорастают.
Все перечисленные симптомы вызываются грибами, мицелий которых развивается внутри пораженного органа, но есть заболевания, мицелий возбудителей которых распространяется на поверхности пораженного органа. Бросающиеся в глаза тонкие паутинистые налеты, иногда плотные, порошащие, напоминающие муку, образуют мучнисторосяные грибы, такие же налеты, но окрашенные - различные плесневые грибы, вызывающие болезни плодов и семян. Черные сажистые налеты (чернь) свойственны видам грибов рода капнодиум. Эти грибы-эпифиты развиваются поверхностно на листьях. Обычно они приурочены к тем листьям, на которых обитают тли, выделяющие сахаристую жидкость. Этим "лакомством" и питаются грибы. Мицелий грибов, покрывающий поверхность листа, снижает фотосинтез, что сказывается на развитии листовой пластинки и всего растения. Чернь часто заметна на листьях ив.
Гибель целого дерева или отдельных крупных ветвей вызывают чаще возбудители сосудистых заболеваний и гнилей. Сосудистые болезни (трахеомикозы) сопровождаются увяданием дерева вследствие нарушения функционирования проводящей системы, а вызывают их несколько видов микромицетов.
Гнили развиваются в результате деятельности микро- и макромицетов и характеризуются резким нарушением структуры древесины, разрушением ее под действием ферментативных систем грибов. Тип гнили определяется составом ферментов возбудителей. В зависимости от того, какими ферментами обладают ксилотрофы, т. е. дереворазрушающие грибы, и в какой последовательности они воздействуют на компоненты оболочек клеток, различают две группы грибов - возбудителей гнилей: целлюлозоразрушающие и лигнинразрушающие. Они содержат гидролитические ферменты, разлагающие сложные органические вещества на более простые, а лигнинразрушающие грибы имеют еще и оксидазы, т. е. окислительные ферменты.
Грибы первой группы вызывают деструктивную гниль - разрушают целлюлозу (клетчатку), одну из основных частей оболочек растительных клеток, что способствует освобождению лигнина (это сложное органическое вещество, в древесине его содержится около 30%). В результате деструкции целлюлозы древесина становится хрупкой, ломкой, крошащейся и в конце концов, растрескивается на крупные или мелкие призматические куски, легко растирающиеся в порошок. Постепенно изменяется и цвет ее - от красноватого до темно-бурого, отсюда и другое название гнили - бурая.
Рисунок 1.3 Под действием ферментов дрероразрушающих грибов нарушается структура древесины, изменяется ее цвет ( приложение 1)
Грибы второй группы вызывают коррозионную гниль - разлагают лигнин. При быстрой деструкции древесины этими грибами в пораженной древесине появляются пустоты вследствие гниения групп клеток - они хорошо видны невооруженным глазом и заполнены неразложившейся целлюлозой. По окраске такая гниль пестрая (стандартное название этого типа гнили в случае, если она вызвана сосновой губкой, - ситовина или ситовая древесина). В отличие от пестрой гнили при белой гнили происходит постепенное разрушение лигнина оболочек клеток. В результате этого процесса в пустотах также накапливается неразложившаяся целлюлоза в виде так называемых выцветов, а оболочка клеток набухает и расслаивается. Древесина становится мягкой, волокнистой, расщепляется по годичным кольцам и белеет. Некоторые древоразрушающие грибы способны вызывать смешанную гниль, воздействуя на целлюлозный и лигниновый комплексы древесины.
Рисунок 1.4 Гнили хвойных пород: 1, 2 - стволовые гнили; 3, 4 - гниль ствола и ветвей; 5 - корневая и комлевая гниль; 6 - корневая гниль (приложение 1)
Гниение древесины – процесс динамический и протекает в несколько стадий. Каждая стадия – показатель степени разрушения древесины и характеризуется изменением ее окраски и структуры. Различают четыре стадии:
• начальную,
• промежуточную,
• конечную
• стадию дупла;
На последней начинается механический распад древесины. От момента заражения дерева базидиоспорами макромицетов – возбудителей гнилевых болезней – и начала гниения до наступления конечной стадии проходит разное время. Продолжительность течения каждой стадии характеризуется скоростью гниения – медленной, быстрой и очень быстрой. Она зависит от биологических особенностей возбудителя гнили, состояния живого дерева, физических свойств древесины и условий внешней среды. Например, скорость распространения гнили, вызываемой корневой губкой, 48 см в год.
У древесных пород, пораженных гнилями, наблюдается резкое нарушение физиолого-биохимических процессов, ослабляющее деревья и снижающее прирост древесины. В зависимости от биологических особенностей возбудителей гнили располагаются в дереве различно и по-разному влияют на его жизненные процессы и технические свойства древесины. Биологически наиболее вредоносны корневые и заболонные гнили стволов. Первые способствуют нарушению функций корневой системы и ветровалу деревьев, а вторые изменяют нормальное распределение в дереве питательных веществ. Гнили корней и стволов наблюдаются главным образом в насаждениях, подвергающихся неблагоприятным климатическим, биотическим и антропогенным воздействиям; их вызывают плохой уход за лесом, непланомерный выпас скота, засуха, неправильное проведение мелиоративных работ и т. Д.
Грибные болезни могут принести огромный ущерб лесному хозяйству, если становятся массовыми, т. Е. превращаются в эпифитотии. Такого размаха они могут достичь и на небольшой территории и на огромных площадях в разных странах или на разных континентах.
В истории лесной фитопатологии известны примеры прогрессирующих эпифитотии, развитие которых обычно начиналось в определенной местности и затем охватывало огромные территории. Например, в 1904 г. Возбудитель рака каштана был случайно завезен в США из Китая. Американский каштан оказался восприимчив к новому паразиту, и уже к 1908 г. В ряде штатов от заболевания погибло от 50 до 90% деревьев, а к 1952 г. Все крупные деревья были уничтожены. Особенно пострадали от этого заболевания каштаны в районе Аппалачских гор.
Еще более трагично шествие по странам и континентам голландской болезни, или графиоза, ильмовых пород. Впервые она была обнаружена в 1918 г. Во Франции. Ее возбудитель – графиум вяза, давший второе название болезни. Это конидиальная стадия сумчатого гриба – цератоцис-тиса вяза. С чрезвычайной быстротой эта болезнь распространилась по Европейскому континенту, вызвав опустошительные эпифитотии, а в 1930 г. Заболевание перекинулось и на Американский континент. В течение нескольких лет на территории США погибло 3 млн. деревьев.
В СССР графиоз впервые был отмечен в 1936 г. Эпифитотии этой болезни были зарегистрированы в периоды 1936- 1941 гг. и 1955-1959 гг. Заболевание вызвало усыхание вязов в лесах, полезащитных лесных полосах, городских насаждениях. Быстрое распространение его связано с несколькими причинами. Во-первых, среди ильмовых практически нет устойчивых к этому заболеванию пород. Высокой устойчивостью к графиозу характеризуется лишь вяз перистоветвистый, гибридизацией которого с целью получения более устойчивых форм к возбудителю и к абиотическим факторам среды занимаются ученые-лесоводы. Во-вторых, в цикле развития возбудителя известны несколько биологических типов спороношений. Наиболее опасен графиум, образующий коремии – темные, плотно склеенные друг с другом пучки конидиеносцев, на вершине которых в виде головки скапливается множество спор, погруженных в слизь.
Они развиваются весной под корой и в ходах жуков-заболонников и других стволовых вредителей. Конидии распространяются насекомыми, брызгами дождя и ветром. В-третьих, первичная инфекция проникает в свежие поранения коры дерева при питании молодых жуков после их вылета из зараженных деревьев. Обычно это наблюдается в мае-июне, что совпадает со временем образования спороношения возбудителя заболевания, которому благоприятствует теплая и влажная погода. Разносится инфекция и летом – при вылете жуков второй генерации. В-четвертых, жуки-заболонники разносят инфекцию с пораженных деревьев в радиусе их разлета, т. Е. до 400 м, а каждое новое заболевшее дерево становится источником болезни. Инфицировать здоровые деревья могут и споры возбудителя, находящиеся в воздухе над заболевшими деревьями, переносимые воздушными течениями и оседающие на восприимчивые растения. Инфекция передается мицелием и конидиями от зараженных материнских деревьев, пневой и корневой поросли. Источником инфекции служат не только усохшие и усыхающие деревья, но и порубочные остатки зараженных деревьев: кора, щепа, древесина, ветви и т. Д. Заболевание протекает в острой и хронической формах, при острой гибели наступает в течение нескольких недель, при хронической – через несколько лет.
Примерами эпифитотии, охватывающих огромные площади отдельных стран или континентов, может быть также массовое распространение мучнистой росы дуба в начале XX в., распространение корневой губки в хвойных лесах многих стран Европы и Северной Америки; Знание закономерностей развития эпифитотий разных типов позволяет прогнозировать их. Советский ученый И. И. Минкевич и голландский ученый Я. Ван дер Планк много сделали для составления математически обоснованных прогнозов развития эпифитотий вообще и заболеваний лесных пород в частности.
2. Как защитить лес от болезней
Лес, страдающий от множества видимых и невидимых врагов, требует защиты. И на помощь ему приходят работники лесного хозяйства, осуществляющие надзор за появлением и распространением в лесу наиболее опасных заболеваний. Они выявляют очаги инфекционных заболеваний, организуют лесоохранные мероприятия. Лесохозяйсвенные мероприятия включают различные меры по созданию благоприятных условий для роста и развития лесных пород на всех этапах их жизни. Наиболее важные их них – подбор здорового посевного и посадочного материала при лесоразведении и восстановлении леса, выращивание здорового посадочного материала в питомниках с соблюдением правил агротехники и с учетом поражаемости выращиваемых лесных пород одноименными возбудителями. Например, березу и лиственницу нежелательно выращивать в одних и тех же питомниках, так как они поражаются одним и тем же ржавчинным грибом, паразитирующим на этих породах в разных стадиях. В лесной фитопатологии для борьбы с возбудителями болезней леса применяют фунгициды, а для защиты древесины от гниения – антисептики. Фунгициды применяют для протравливания (обеззараживания и дезинфекции) семян при высадке их в почву, для опыливания и опрыскивания растений против возбудителей.
В лесах обычно проводят рубки в ходе которых заготавливается древесина, используемая в народном хозяйстве. При рубках ухода лес очищается от мертвых, ослабленных и зараженных вредителями и болезнями деревьев, а также деревьев и кустарников – передатчиков возбудителей заболеваний. В основном эти рубки связаны с биологическим отбором зрелых деревьев, санитарными прочистками и прорубками для осветления леса, что необходимо для восстановления леса. В зрелых древостоях проводят рубки главного пользования с соблюдением основ охраны и восстановления леса.
Гуляя в лесу, не ломайте ветви, ведь ранки на ветвях, стволах – ворота для инфекции, через них мицелий грибов внедряется в древесину и начинает свою разрушительную деятельность. Будьте другом леса, а не врагом! И лес ответит благодарностью, защитив почву и пески от выветривания, а склоны гор и оврагов от эрозии, реки и озера от высыхания. Много радостных минут, прохлады и покоя он доставит во время отдыха!
Заключение
Подводя итоги данной работы, можно сделать следующие выводы: грибы играют важную роль в экосистеме леса. Они являются разлагателями органического материала, помогая возвращать питательные вещества в почву и поддерживая естественный цикл разрушения и восстановления.
Однако, некоторые виды грибов могут стать врагами леса. Неконтролируемый рост определенных видов грибов может привести к заболеванию деревьев и даже их гибели. Это может иметь серьезные последствия для экосистемы леса и биоразнообразия.
Санитарные мероприятия играют важную роль в поддержании здоровья леса. Регулярная проверка и удаление больных или поврежденных деревьев, а также контроль за распространением вредоносных грибов, помогают предотвратить их распространение и сохранить здоровье лесного сообщества.
Образование и информирование общественности о важности санитарных мероприятий и роли грибов в экосистеме леса являются неотъемлемой частью эффективного управления лесными ресурсами. Благодаря осведомленности и активному участию общества можно достичь более устойчивого и здорового состояния лесной среды.
В целом, понимание роли грибов в лесной экосистеме и применение санитарных мероприятий помогают сохранить баланс и здоровье леса, что является важным аспектом устойчивого управления лесными ресурсами.
Список использованных источников
1. Грибы – санитары леса // Вконтакте: сайт. – URL: https://vk.com/wall-56253821_10449 (дата обращения: 15.07.2023)
2. Грибы-паразиты // Наука. CLUB: сайт. – URL: https://nauka.club/biologiya/griby-parazity.html (дата обращения: 15.07.2023)
3. Защита леса от вредителей и болезней. // Экология, лес и почва: сайт. – URL: http://eko-forest.ru/zashhita-lesa-ot-vreditelej-i-boleznej/ (дата обращения: 16.07.2023)
4. Какую роль в экосистеме играют грибы? // Большой Вопрос: сайт. – URL: http://www.bolshoyvopros.ru/questions/719909-kakuju-rol-v-ekosisteme-igrajut-griby.html#:~:text=Грибы в экосистеме играю роль, всасываемость полезных веществ и воды (дата обращения: 17.07.2023)
5. Роль грибов в экосистеме // Архив Природы России: сайт. – URL: http://природа.рф/fungi/ecosystem.php (дата обращения: 18.07.2023)
Приложение 1
Рисунок 1.1 Пятнистости листьев, вызываемые грибами, уменьшают зеленую фотосинтезирующую поверхность листа, и растение страдает от недостатка питательных веществ
Рисунок 1.2 Ржавчинные грибы на листьях рябины
Рисунок 1.3 Под действием ферментов древоразрушающих грибов нарушается структура древесины, изменяется ее цвет
Рисунок 1.4 Гнили хвойных пород: 1, 2 - стволовые гнили; 3, 4 - гниль ствола и ветвей; 5 - корневая и комлевая гниль; 6 - корневая гниль