Величайшей ботанической катастрофой в истории человечества экологи называют вымирание зубчатого каштана в Северной Америке, популяцию которого восстанавливают уже несколько десятков лет. Его поразил древоразрушающий гриб, как и остров Цейлон в середине XIX века. Тогда основной мировой производитель кофе на месте вытравленных плантаций посадил чай. О том, как фитопатогенные грибы меняют ландшафт планеты и почему это может сказаться на жизни человека, рассказала специалист по защите леса Елена Варенцова.
– Елена Юрьевна, как действуют древоразрушающие грибы? Какие болезни они вызывают?
– Процесс биологического разрушения древесины широко распространен в природе, и ведущая роль в нем принадлежит грибам. Более 90 % массы древесины разрушается именно грибами с помощью ферментов. Этот процесс называется микогенный ксилолиз. Большая часть древоразрушающих грибов – сапротрофы, то есть они питаются за счет мертвых тканей или, как говорят фитопатологи, живут на мертвом субстрате. Эти грибы вызывают болезнь – гниль, в данном случае – гниль древесины.
Елена Юрьевна Варенцова – доцент кафедры защиты леса, древесиноведения и охотоведения Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета, кандидат биологических наук. Автор научных работ по грибным болезням древесных пород и фитопатологическому состоянию древесных насаждений Санкт-Петербурга, а также учебных пособий по защите растений.
Еще в окаменелостях докембрия находят микроскопические структуры, которые часто трактуют как остатки грибов. А в первых наземных девонских экосистемах уже заложились формы отношений грибов и растений. Выделились такие группы грибов, как симбиотрофы (питаются при помощи симбиоза с высшими растениями), биотрофы (паразиты) и сапротрофы. Признаки гниения древесины обнаружены в углях мела и третичного периода.
Формы отношений грибов и растений. Иллюстрация: Maria Tullii, www.photomazza.com
Древоразрушающие грибы поражают и мертвую древесину (валежную и сухостойную), и срубленную – при неправильном хранении или эксплуатации. У растущих деревьев они поселяются в центральной части ствола – в ядре, или спелой древесине, которая состоит из мертвых клеток. Таким образом, дерево, внутри которого развивается гниль, десятилетиями остается живым. Только некоторые древоразрушающие грибы, например опенок, могут развиваться на живой, но ослабленной заболони (наружном слое древесины под корой), вызывая усыхание деревьев.
Древоразрушающие грибы – группа грибов, развивающихся на древесине и меняющих ее физико-механические свойства.
Питаются эти грибы лигнином (веществом, которое придает древесине крепость) или целлюлозой. Вызывают они, соответственно, белую волокнистую и бурую трещиноватую гниль. «Всеядные» грибы разрушают и целлюлозу, и лигнин, вызывая пеструю ситовую гниль. Те грибы, которые развиваются на детрите и срубленной древесине, – только целлюлозоразрушающие и вызывают бурую наружную трухлявую гниль.
Древоразрушающие грибы могут развиваться на корнях (опенок, трутовик Швейница, корневая губка) и вызывать корневые гнили, а при длительном развитии гниль поднимается в ствол и называется стволовой. Большая же часть грибов поражает древесину стволов и вызывает стволовые гнили.
– Что влияет на развитие древоразрушающих грибов?
– Условия среды: температура (оптимальная – 25 ºС, но есть и такие виды, которые развиваются зимой под снегом при температуре до –5 ºС), влажность воздуха и субстрата (в случае с древесиной – не менее 25 %), освещенность. На рост и развитие влияет и общее состояние растения. Массовые вспышки распространения грибов-паразитов возникают, когда деревья ослабевают под воздействием каких-то негативных факторов, испытывают стрессы: засухи, пожары, подтопление и т. д.
Пестрая ситовая гниль. Белая волокнистая гниль. Бурая трещиноватая гниль.
– Какие грибы наиболее опасны для деревьев?
– Грибы-паразиты. Они приводят к гибели клеток, либо же под воздействием их ферментов клетки «работают» на гриб, переставая выполнять свои основные функции.
Из трутовиков это корневая губка, из агариковых – опенок (и тот, и другой приводят к усыханию дерева). Кроме того, существуют грибы, вызывающие отмирание коры и проводящих тканей – некрозов и раков у деревьев, что приводит к отставанию в росте или усыханию. Опасны болезни, приводящие к закупорке сосудов (микозам), из-за чего дерево может засохнуть буквально за одно лето. Например, Голландская болезнь вязов – графиоз – может разом уничтожить всю популяцию. Но есть устойчивые к этому заболеванию виды, которые можно выводить и искусственно.
– Можно ли контролировать распространение грибов-паразитов? Как это происходит?
– Проводится мониторинг насаждений, регулярные лесопатологические обследования для выявления основных болезней и степени поражения ими. Обязательному досмотру подлежат все ослабленные участки леса, о которых есть сведения в лесничествах.
Ослабленность видна там, где крона ажурная, а прирост уменьшен. На основании этого анализа детально обследуются проблемные насаждения, чтобы выяснить причины их ослабления и усыхания, охарактеризовать их санитарное состояние, распространение и формирование болезней, степени повреждения ими древостоев. Затем нужно выявить основные виды возбудителей – патогенов, и, наконец, выбрать способы лесозащиты.
Лиственничная губка вызывает красно- бурую ядровую гниль лиственницы. Фото: David Lloyd, www.pbase.com
Самые распространенные меры – выведение устойчивых к грибам видов, изменение режима выращивания, использование удобрений, биопрепаратов и антибиотиков.
– Но ведь деревья могут выработать иммунитет к вредоносным грибам?
– Могут, но и мы можем помочь им укреплять его. По степени устойчивости к патогенным организмам деревья делятся на три категории: иммунные – высокоустойчивые, которые никогда не поражаются патогенами, относительно высокоустойчивые и восприимчивые. Например, иммунные к парше (заболеванию, которое вызывается сумчатым грибом Venturia inaequalis) сорта яблони появились после того, как у диких яблонь обнаружили ген устойчивости. Среди них: Флорина, Афродита, Кармен и др. Относительно высокоустойчивые: Палитра, Арго, Новелла.
В свою очередь, у растений различают врожденный иммунитет, обусловленный генетически, и пассивный, то есть приобретенный. Такой иммунитет можно повысить, применяя различные химические препараты – иммунизаторы (удобрения, микроэлементы) и антиметаболиты. Этот процесс называется иммунизация растений.
Фитопатология – наука, изучающая болезни растений и разрабатывающая методы борьбы с ними. Впервые классифицировать болезни растений начал в XVIII веке французский ботаник Жозеф Питтон де Турнефор. Спустя столетие русский миколог и фитопатолог Михаил Воронин доказал, что основная причина болезней растений – грибы. – А умеют ли деревья сами приспосабливаться к грибам?
– Многие растения образуют с грибами микоризу – симбиоз для взаимного обмена веществами. Примеры: подосиновик с осиной, подберезовик с березой, рыжик с елью и т. д. Микориза представляет собой оплетение корня высшего растения грибными нитями. Она бывает двух видов: эктомикориза, оплетающая корни снаружи, и эндомикориза, проникающая внутрь клеток.
Положительное действие микоризообразующих грибов заключается в том, что они помогают старым деревьям, которых большинство, получать минеральные вещества. В частности, это касается фосфора, калия и азота, необходимых для нормального развития растений. Некоторые виды микоризных грибов снабжают деревья антибиотиками и таким образом предотвращают развитие патогенов.
– То есть среди грибов, поражающих деревья, есть и полезные?
– Некоторые грибы не наносят никакого вреда растительности, так как не являются фитопатогенами. Например, лаковица красная, грибы рода волоконница, энтолома сизо-белая и другие.
Грибы, которые развиваются на мертвых древесных остатках, отчасти полезны. Так агарикомицеты (в том числе опята) способствуют очистке почвы от загрязнений. Очень важны грибы, которые в процессе разложения преобразовывают органические вещества в минеральные и помогают деревьям избавиться от опада и мелких древесных остатков. Кроме того, существуют грибы-антагонисты, например, флебия гигантская и окаймленный трутовик вытесняют корневую губку, что используют для биологической борьбы с ней в лесу.
Разлагая мертвый субстрат, сапротрофы ускоряют круговорот веществ и энергии в природе. Эти грибы играют положительную роль в формировании устойчивых фитоценозов – растительных сообществ.
– А какие виды древоразрушающих грибов встречаются в Петербурге?
– Характерные для северных районов. Например, Pholiota аurivellis Fr. – развивающаяся на живых, но поврежденных деревьях, часто на месте облома ветвей таких лиственных пород, как липа, ива, бук и другие. Или Climacodon septentrionalis (Fr.) P. Karst. – возбудитель бурой ядровой гнили лиственных пород, а также ряд других грибов, при развитии которых часто образуются дупла, что снижает прочность стволов и повышает вероятность бурелома.
Но, помимо развития гнили, падение деревьев и их частей часто связано с аномалиями в строении древесины. Если на стволе есть раковые раны, дупла, прорости, разветвления, замены вершины, прочность в этих местах сильно снижается, и падение может произойти даже без развития гнили.
Например, некоторое время назад была массовая глубокая обрезка тополей («остолбление»), что привело к образованию мощных осевых побегов. Прочность прикрепления таких ветвей очень низкая, особенно при развитии гнили в древесине, и уже были случаи падения этих развившихся побегов.
Гниль снижает прочность стволов. Фото: Jerry McBride/Durango Herald, www.durangoherald.com
– Как разрушение деревьев грибами может сказаться на жизни человека?
– Те грибы – ксилотрофы, которые развиваются на живых деревьях, вызывают разрушение древесины. При поражении этими грибами прирост деревьев снижается, они ослабевают или отмирают. С точки зрения лесного хозяйства это потеря деловой древесины. С точки зрения садово-парковой деятельности – утрата декоративных свойств и появление деревьев, которые могут упасть.
В глобальном масштабе поражение деревьев вредоносными грибами может сказаться на смене состава воздуха, которым дышит человек. Любой вид потери лесного массива может обернуться экологической катастрофой.
Но развитие грибов на деревьях – естественный процесс, происходящий в природе. Гораздо большую опасность для них представляет человек со своей неправильной хозяйственной деятельностью и потребительским взглядом на деревья.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
