Методи захисту рослин від кліщів. Класифікація методів захисту від шкідників і хвороб

Рослини – це єдині організми на планеті, які використовують енергію сонця для свого розвитку і зростання. Рослини, незалежно від виду, використовують енергію сонця для виробництва сахарози. Рослини з доісторичних часів знаходять нові і нові способи убезпечити себе від тварин, що харчуються рослинами. З розвитком рослин з’являлися нові тварини, які харчувалися листям. Як захищаються рослини від тварин визначити не складно, адже багато рослин зробили своє листя настільки болючими, що їх просто неможливо вживати в їжу. Найбільш яскравим прикладом захисту рослин від травоїдних тварин є колючки, якими покриті багато чагарники і дерева. Наприклад, всім відома акація, але це далеко не єдиний засіб захисту. Деякі рослини з метою захисту своїх листів стали отруйними, причому це стосується і трав’янистих рослин, і дерев, і чагарників.

Як токсичної зброї рослини використовують виробляються ними отрути – фітотоксіни. Цей спосіб не завжди дієвий, так як з появою якогось окремого виду рослини, який виробляє токсин, з’являється і тварина, яке виробляє антитоксин, або бореться з отрутою, продовжуючи харчуватися рослиною. Наприклад, папуги Ара поїдають масу отруйних насіння, але використовують глину і деякі мінерали, щоб абсорбувати отрути. Спосіб захисту повністю залежить від того, як розвивається рослина з насіння, в яких умовах середовища це відбувається. Деякі рослини використовують свої розміри, щоб убезпечити своє листя від шкідників. Наприклад, високі секвої і ще цілий ряд хвойних і листяних рослин виростають до велетенських розмірів, що дозволяє їм одночасно вберегти свої зелені пагони і отримати додаткове світло. Не завжди рослини намагаються відлякати тварин, досить згадати, як відбувається запліднення рослин за допомогою комах.

Може здатися, що найбільш незахищеними є рослини в степу, але чи так це, адже є свої особливості того, як пристосувалися рослини в степу для життя, знайшовши спосіб впливати на склад грунтів. В степах переважають трав’янисті рослини, і багато хто з них дуже отруйні для всіх тварин, наприклад, болиголов, дурман, березка, Інші рослини виділяють токсин в повітря, відлякуючи тварина. Але якщо придивитися, можна помітити, що навіть звичайна трава знайшла спосіб захиститися від травоїдних тварин за допомогою кварцу. Трави – це яскравий приклад того, як рослини впливають на грунт і її мінеральний склад. Трава вбирає з грунту кристали кварцу і формує з них зубці на краях і поверхні листа. Кварц при цьому накопичується біля поверхні. Цей кварц сприяє швидкому зносу зубів травоїдних. Багато травоїдних мають міцну емаль, але, по суті, швидкість старіння у них збільшилася в кілька разів.

На відео ви можете спостерігати голодну гусеницю, яка спочатку їсть лист по краях, потім, що наближається до основи листа і, з останнім укусом, відривати його від іншої частини. Протягом декількох секунд, флуоресцентне світло забарвлює інші листя, подаючи сигнал про те, що вони повинні підготуватися до майбутніх атак гусениці або її родичів.

Цей флуоресцентне світло відстежує кальцій, коли він проходить через тканини рослини, забезпечуючи електричний і хімічний сигнал небезпеки. У більш ніж дюжині відеороликів, подібних до цього, професор ботаніки Університету Вісконсіна Саймон Гілрой і його лабораторія показують, як глутамат – рясний нейромедіатор у тварин – активує цю хвилю кальцію, коли рослина поранено. Відео забезпечують найкращий погляд на систему комунікації всередині рослин, яка зазвичай захована від погляду. Дослідження опубліковане в журналі Science.

«Ми знаємо, що є внутрішня сигнальна система, і якщо ви раните рослина в одному місці, інша частина запускає свої захисні реакції, включаючи переміщення електричного сигналу», – каже Гілрой. «Але ми не знали, що стоїть за цією системою.»

Кальцій був одним з кандидатів на провідника сигналів. Присутній всюди в клітинах, кальцій часто виступає в якості сигналу про зміну навколишнього середовища. А оскільки кальцій несе заряд, він також може генерувати електричний сигнал. Але кальцій ефемерний, і спостерігати за ним складно. Дослідникам потрібен був спосіб побачити кальцій в реальному часі.

Тому вчені розробили рослини, які показали кальцій в абсолютно новому світлі. Рослини виробляють білок, який флуоресціює навколо кальцію, дозволяючи дослідникам відстежувати його присутність і концентрацію.

У відповідь на кожен вид збитку відео показує, що рослини «загоряються», коли кальцій рухається від місця пошкодження до інших листів. Сигнал рухався швидко, близько одного міліметра в секунду. Це всього лише невелика частина швидкості нервових імпульсів тварин, але в світі рослин вона блискавична – досить швидко, щоб передати сигнал на інші листя.

Знадобилося лише кілька хвилин для того, щоб сигнал був прийнятий у віддалених листі. Ці захисні механізми допомагають підготувати рослину до майбутніх загроз, наприклад, шляхом збільшення рівня шкідливих хімічних речовин для запобігання нападу хижаків.

Попередні дослідження швейцарського вченого Теда Фармера показали, що пов’язані із захистом електричні сигнали залежать від рецепторів глутамату, амінокислоти, яка є основним нейромедіатором у тварин, а також поширена в рослинах. Фармер показав, що ті рослини, у яких відсутні рецептори глутамату, також втратили свою електричну реакцію на погрози.

«Glutamate triggers long-distance, calcium-based plant defense signaling» Science (2018).

В процесі спільної еволюції з різними шкідливими видами рослин сформувалися способи захисту, що знижують тиск популяцій патогенів на популяцію хазяїна. До таких способів відносяться: відхід від поразки, толерантність (витривалість) і стійкість до поразки. Кожен спосіб має своє біологічне значення у взаємодії партнерів, вони по-різному впливають на популяцію патогенів та результати ураження рослин. Всі ці способи захисту визначаються різними генетичними системами.

2.4.1.Уход від поразки

Відхід від ураження хворобою або шкідником заснований на розбіжності в часі або в просторі найбільш вразливих стадій розвитку рослин з масовим розвитком популяції патогенних організмів або на скороченні часу контакту з населенням патогена за рахунок скорочення вегетаційного періоду. При цьому знижується кількість проникнень в тканини рослини. Цей спосіб захисту іноді називаютьмабуть, чи удаваної стійкістю або униканням, підкреслюючи, що вона заснована не на активних реакціях господаря проти патогена, а використовує інші біологічні механізми. Відхід від хвороби або шкідника визначається загальними біологічними властивостями рослин (довжиною вегетаційного періоду, співвідношенням фенологічних фаз, екологічною нішею, займаної видом, і т.д.).

Відхід від пошкодження, пов’язаний з фенологією зростання і розвитку рослин, має велике значення в практиці. Окремі сорти рослин можуть не пошкоджуватися тим чи іншим шкідником в тому випадку, якщо період яйцекладки або період зараження обмежується коротким відрізком часу і повинен збігатися з певною фазою розвитку рослин. Сорти, які встигли пройти або запізнілі з проходженням вразливою фази, не ушкоджуються шкідником і будуть зовні стійкими. Так, яблуневий квіткоїд відкладає яйця лише в фазу розвитку квіток – від початку оголення бутонів до їх фарбування.Тому сорти яблуні, у яких фази розвитку квіток не збігаються з періодом масової яйцекладки шкідника, будуть пошкоджені слабо. Наприклад, в умовах центральної Росії практично не вражається сибірська яблуня, що відрізняється дуже раннім і дружним цвітінням. Найсильніше пошкоджуються квітки у яблунь середнього строку цвітіння (Коричне смугасте, Білий налив і ін.), В меншій мірі – рано- і поздноцветущие сорти (Соколов, Соколова, 1974).

Менше ураження рослин спостерігається і в тих випадках, коли фаза зараження припадає на період, коли умови середовища несприятливі для патогена. Сорти зернових, у яких період цвітіння припадає на жарку погоду, менше заражаються курній сажкою. Можна привести багато подібних прикладів.

Стійкість рослин може бути наслідком скорочення періоду контакту патогена з рослиною. Особливе значення ця форма стійкості має для поліциклічних захворювань, що утворюють ряд генерацій протягом сезону. Наприклад, ранні сорти картоплі можуть не дивуватися фітофторозом, так як до часу накопичення інфекції вони вже закінчують вегетацію. Те ж може відноситися до всіх листовим плямистостей рослин. У США в останні два десятиліття серйозне зниження шкодочинності іржавинних і інших листових захворювань на озимих культурах досягнуто за рахунок скорочення середнього вегетаційного періоду на два тижні.

Подібна ж залежність спостерігається і для шкідників. Зокрема, ураження ранньостиглих зернових культур клопом шкідливою черепашкою значно менше, ніж пізньостиглих. Оскільки вегетаційний період рослин і співвідношення фенологічних фаз сильно залежить від метеоумов (вологості, температури), прояв цього способу захисту може мати відчутні відмінності по роках.

Відхід від хвороби або пошкодження може в значній мірі регулюватися людиною через організацію проходження ростових процесів: підбором оптимальних термінів посіву, внесенням оптимальних доз добрив, створенням сортів з оптимальним співвідношенням фаз розвитку.

Резюмуючи, можна сказати, що чим більше той чи інший вид патогена пристосований до пошкодження органів рослин з короткою вразливою фазою і чим коротше період яйцекладки або розвитку шкодить стадії даного патогена, тим більшу роль в захисті рослин грає відхід від поразки. Цей фактор може бути посилений за допомогою агротехнічних прийомів.

Екологія рослин: Учеб. посібник стор.141

До числа захисних реакцій рослин є їхня здатність до швидкого відновлення втрат. Так, в.лесостепних дібровах в роки масових спалахів розмноження дубової листовійки, майже начисто з’їдає листя, у багатьох дерев в середині літа починають рости нирки, закладені для майбутнього року, і розвивається нова листя (іноді цей процес повторюється ще раз в кінці літа) . У трав’янистих видів широко поширене відростання вегетативних органів після їх відведення. Взагалі утворення надлишкової фітомаси – один з основних способів захисту рослини від листогризучих комах, семеноедов та інших фітофагів. Ще одна захисна реакція – збільшення фотосинтетичної активності листя, що залишилися нез’їденими, що дозволяє рослинам зберегти загальну продуктивність фотосинтезу.

Більш локальні способи ліквідації пошкоджень – освіту захисних тканин (каллюс), виділення смол і камеді; це одночасно і «перев’язка» рани, і спосіб захисту від подальшого проникнення шкідників: так, багато комах грузнуть в смолах, для інших вони виявляються токсичними. Є й досить специфічні захисні пристосування рослин, спрямовані проти тварин-фітофагів: наприклад, у морських водоростей – відкладення вапна, наявність в циклі розвитку мікроскопічних і ендолітіческіх (що живуть усередині твердого субстрату) стадій; втім, ці ж особливості допомагають перенести і інші несприятливі впливу морського середовища (шторми, прибій і т. д.). ■

Захисним властивістю може служити біохімічна непридатність тканин рослини для фітофага. Деякі виробляються рослиною «вторинні» хімічні сполуки, безпосередньо не беруть участь у його метаболізмі, є отруйними або відлякують (репелентами).Ряд алкалоїдів, глюкозидів та інших токсичних речовин надає рослинам гіркий або неприємний смак. На цьому засновані випадки своєрідної мімікрії: деякі їстівні рослини в процесі природного відбору придбали зовнішній вигляд, запах і смак отруйних видів як засіб захисту від поїдання. Іноді отруйні властивості проявляються лише протягом найбільш важливого для рослин відрізка року: наприклад, на середньоазіатських пасовищах вівці майже не їдять однорічні солянки і полину на початку вегетації (до утворення насіння), так як в цей час рослини містять багато алкалоїдів; після плодоношення ці ж види стають цілком їстівними.

Перераховані ознаки забезпечують рослинам відносну стійкість до поїдання тваринами. Захисні властивості і реакції у рослин свідчать не про одностороннє вплив тварин, а про взаємодію тварин-фітофагів і рослин як однієї з форм біотичних зв’язків в екосистемах. Популяції рослин зазвичай володіють достатнім запасом

стійкості до поїдання тваринами; в результаті спільної еволюції тварин-фітофагів і рослин їх відносини збалансовані таким чином, що фітофага не знищує повністю той вид рослини, який служить йому джерелом існування.

Однак бувають випадки порушення рівноваги, коли масовий спалах розмноження фітофага призводить до загибелі популяції кормової рослини і, як правило, до зміни рослинного співтовариства. Так в 1965-1966 р в Північній Фінляндії (Лапландія) гусениці ОрогШа аіИтпсАа повністю спустошили березові ліси з берези звивистій – вішати 1огИо8а на великій території (близько 1350 км2); згодом на їх місці розвинулася «вторинна тундра».

Майже всі тварини, за винятком деяких великих хижаків, змушені постійно остерігатися ворогів. Навіть найменша неуважність може призвести їх до загибелі. У зв’язку з цим одні тварини виробили спеціальне захисне “зброю”, наприклад голки, пазурі і клішні, яке вони можуть використовувати в разі небезпеки.

Інші об’єднуються в групи, зграї або стада, що дозволяє їм у разі небезпеки діяти немов один великий живий організм, перед яким ворог відступає. Деякі тварини для захисту застосовують «хімічне» зброю – виділяють, наприклад, сильно пахнуть речовини, попереджаючи своїх родичів про небезпеку.

Безпека в групі

Шпаки, збираючись у величезні зграї і маневруючи в польоті, виробляють страхітливе враження. Багато хижаків приймають зграю за величезну тварину і не наважуються на нього напасти.

жало скорпіона

Існує більше 1500 видів схожих за своєю будовою скорпіонів. У кожного з них вісім ніг і дві великі клешні на передній частині їх подовженого тулуба. Цими клешнями скорпіон вистачає жертву і розриває її на частини. Небезпечне жало на кінці хвоста скорпіона захищає його від ворожих нападів.

колючий кулька

Практично всім в Європі знаком такої лісової житель, як їжак. Його можна зустріти і в садах і в парках. У цього дружнього істоти є чудова зброя захисту. У разі небезпеки він згортається клубком, ховаючи ніжне черевце і виставляючи назовні колючки. І якщо ворог не відступить, то отримає досить болючий урок.

порятунок втечею

Імпали (антилопи сімейства полорогих) пасуться стадами. Своїми чуйними вухами вони постійно прислухаються, стежачи, чи не наближається до них хижак. У разі небезпеки їм залишається тільки швидко тікати, однак перш ніж зробити це, перші з них роблять величезний стрибок, добре помітний іншим тваринам. Крім того, ззаду у них є спеціальна залоза, в момент небезпеки виділяє сильно пахне речовина, яке, як і стрибки, є попередженням всьому стаду.

Ця молода вухата сова вже навчилася в разі небезпеки наїжачує пір’я так, щоб виглядати набагато більший і страшніше, ніж насправді. Тільки так може вона відлякати багатьох своїх ворогів.

косяки риб

Найдрібніші риби воліють збиватися в щільні зграї або косяки, які переміщуються немов один великий живий організм, і таке скупчення бентежить нападників, які вже не можуть помітити і схопити окрему рибку.