Наука о болезнях растений, их причинах и мерах борьбы с ними - фитопатология. В ее названии соединены корни трех греческих слов: phyton - растение, pathos - болезнь, logos - слово, учение. Различают общую, сельскохозяйственную и лесную фитопатологию.

Лесная фитопатология изучает болезни древесных растений и процессы биологического разрушения древесины на складах, в сооружениях и постройках, разрабатывает меры борьбы с ними. В центре внимания фитопатолога находятся чаще всего не отдельные растения, а большие группы растений или их сообщества: питомник, сад, лесное насаждение в целом. В таком сложном биогеоценозе, каким является лес, массовое заболевание одного или нескольких видов древесных пород обычно влечет за собой нарушение сбалансированных связей между популяциями и внутри популяций организмов, населяющих лес, т.е. нарушение всей экосистемы. Лесная фитопатология в этих случаях имеет дело с болезнями не только отдельных видов древесных растений, но и леса в целом [18].

Большинство наиболее распространенных и вредоносных болезней растений, в том числе лесных пород, вызывается грибами, бактериями, вирусами и другими микроорганизмами. Биологические свойства, особенности развития и распространения возбудителей во многом определяют сущность и характер развития самих болезней растений.

Болезнь растения - это сложный патологический процесс, который возникает под влиянием внешних факторов, протекает во взаимодействии с окружающей средой и проявляется в нарушениях физиологических функций и анатомо-морфологических изменениях всего растения или отдельных его органов. Болезнь ведет к отмиранию пораженных тканей, ослаблению, снижению продуктивности или гибели всего растения [14].

На протяжении всей жизни растение тесно связано с окружающей средой и постоянно взаимодействует с ней. Его рост, развитие, продуктивность зависят от температуры и влажности, химического состава почвы и воздуха, разнообразных живых организмов и множества других факторов. Когда условия окружающей среды соответствуют требованиям растения и во взаимоотношениях растения с населяющими среду живыми организмами наблюдается равновесие, его обмен веществ протекает нормально, оно растет и развивается, не обнаруживая функциональных и морфологических нарушений.

Если же какой-либо фактор среды резко отклоняется от оптимума или на растение нападают другие организмы, то происходят нарушения обмена веществ и физиологических функций. Это, как правило, ведет к изменениям анатомического строения и внешнего вида растения, т.е. возникает патологический процесс, или болезнь.

Распространение и развитие болезней в лесах, причиняемый ими ущерб в значительной степени зависят от почвенных и других условий, организации и технического уровня ведения лесного хозяйства, соблюдения правил высокой агротехники. Поражение и ослабление насаждений грибными болезнями, например корневыми гнилями, часто приводят к увеличению численности и вспышкам массового размножения вредных насекомых, особенно стволовых вредителей [5].

В свою очередь, повреждение насаждений хвое - и листогрызущими насекомыми может понизить их устойчивость к различным заболеваниям. Кроме того, некоторые насекомые являются переносчиками возбудителей болезней растений, способствуют их размножению и сохранению в природе. Велико значение фитопатологии и защиты растений в решении экологических проблем, в деле охраны окружающей среды. У растений различают местные и общие болезни.

При местных заболеваниях поражение ограничивается лишь отдельными участками или органами растения. Типичными примерами местных болезней могут служить пятнистости, гнили, раковые и многие другие болезни растений. При общих заболеваниях растение бывает поражено полностью, хотя заражение могло произойти в каком-то одном месте. В зависимости от скорости развития патологического процесса и характера его внешних проявлений, различают две формы болезни: острую (т.е. быстро протекающую, с резко выраженными симптомами) и хроническую (медленно развивающуюся, с неясно выраженными, иногда малозаметными признаками).

В острой или хронической форме могут протекать, например, сосудистые болезни древесных пород. Некоторые болезни всегда развиваются как острые (например, шютте, некрозы ветвей и стволов), другие - как хронические (например, гнилевые и раковые болезни стволов [7].

Больное растение следует рассматривать как особую биологическую систему, в которой происходят рост и развитие двух организмов - растения и патогена. Ведущая роль в их взаимоотношениях принадлежит патогену, который проникает в ткани растения, нарушает целостность клеток, забирает из них питательные вещества, перемещается по отдельным органам и всему растению, воздействует на клетки растения продуктами своего метаболизма.

В свою очередь, растение оказывает определенное воздействие на патогена в качестве среды его обитания. После заражения патоген адаптируется к этой среде, в результате чего под влиянием внешних факторов возникает самостоятельный биологический комплекс "растение - патоген" со специфическими закономерностями развития. В этом комплексе и развивается патологический процесс. Классифицируют по возрастным группам (болезни всходов, сеянцев, молодняков, приспевающих, спелых и перестойных насаждений) и по поражаемым органам (болезни плодов, семян, листьев, хвои, корней, стволов и ветвей) [6].

Классификация болезней. Современная классификация болезней основана на нескольких принципах. Основной является этиологическая классификация, подразделяющая болезни в зависимости от причин, их вызывающих, на две группы - инфекционные и неинфекционные.

Инфекционные болезни вызывают различные возбудители - патогены. Общий признак инфекционных болезней - их способность передаваться от одного растения к другому. Инфекционные болезни подразделяют на следующие группы:

микозы - болезни, вызываемые грибами. Многочисленная группа заболеваний с разнообразной симптоматикой и динамикой развития;

бактериозы - болезни, вызываемые бактериями. Бактериозы, как правило, связаны с поражением сосудистой системы, развиваются чаще всего по типу увядания, гнилей;

актиномикозы - заболевания, связанные с поражением растений актиномицетами - микроорганизмами, родственными бактериям. Характерный пример - обыкновенная парша картофеля. Распространены значительно реже, чем микозы и бактериозы;

вирозы - многочисленная группа болезней, вызываемых вирусами.

Развиваются по типу карликовости, деформации, мозаик, желтух. У многолетних растений носят хронический характер;

вироидозы - болезни, вызываемые вироидами. Эта группа возбудителей, обнаруженная сравнительно недавно, отличается от вирусов отсутствием белкового компонента, повышенной агрессивностью и вирулентностью. Диагностика часто затруднена. Дают близкую к вирозам симптоматику. Пример вироидоза - готика картофеля;

микоплазмозы - возбудителями этой группы болезней являются микоплазмы - прокариоты, не имеющие, в отличие от бактерий, клеточной стенки и способные произвольно изменять форму и толщину, вытягиваясь в достаточно тонкие нити. Благодаря такой способности микоплазмы проходят через бактериальные фильтры и до сравнительно недавнего времени отождествлялись с вирусами;

болезни, вызываемые цветковыми паразитами.

Неинфекционные болезни возникают в результате неблагоприятных для растений условий вегетации и не способны передаваться от растения к растению. Классификация различает болезни, вызванные:

неблагоприятными метеорологическими условиями - пониженными и повышенными температурами, засухой, переувлажнением, градобитием и т.д.;

неблагоприятными почвенными условиями - реакцией среды, наличием токсичных для растений веществ, неоптимальным механическим составом, бесструктурностью и другими отклонениями от оптимума;

неблагоприятными условиями минерального питания - заболевания, тесно связанные с почвенными условиями, но выделяемые в отдельную группу в связи со спецификой этиологии и симптоматики. Связаны с голоданием растений в отношении различных элементов и входят в предмет изучения агрохимии;

применением пестицидов (ятрогенные). По существу, это инфекционные заболевания, но возникновение их всегда связано с применением пестицидов, причем применением вполне регламентированным, обоснованным и своевременным. Таким образом, инфекция при ятрогенных болезнях является побочным следствием применения пестицидов, косвенно изменяющих условия взаимоотношений растения и патогена;

лучевые - вызваны воздействием на растения проникающей радиации;

антропогенные - связаны производственной деятельностью человека (промышленной и сельскохозяйственной), могут иметь химическую (отравления) и механическую (повреждения или раны) природу [7].

Существует и ряд вспомогательных классификаций, основанных на следующих параметрах:

По степени локализации болезни - местные (локальные) и общие (диффузные). Неинфекционные болезни - как правило, общие; инфекционные - как местные (ржавчины, мучнистые росы), так и общие (головневые, фитофтороз).

По продолжительности развития - острые (протекают в течение одного периода вегетации) и хронические (развиваются в течение нескольких лет, как правило, на многолетних растениях).

По способности поражать растения в определенной фазе развития - болезни всходов, болезни питомников (в садоводстве), болезни взрослых растений.

По поражаемым органам - болезни корней, болезни стеблей, болезни листьев и т.д.

По поражаемым группам культур - болезни хлебных злаков, болезни картофеля, болезни овощных культур, болезни плодовых и т.д.

Если для общей фитопатологии основной является первая (этиологическая) классификация, то для сельскохозяйственной - последняя [38].

Все нарушения процесса нормальной жизнедеятельности у больного растения могут проявляться в виде патоморфологических и патофизиологических изменений. Патоморфологические изменения - это нарушения роста, изменение формы растения или отдельных органов. Нарушения роста чаще всего проявляются в его угнетении. Большинство грибных заболеваний вызывает уменьшение длины побегов и стеблей, числа семян и других репродуктивных органов. Вирусные заболевания могут приводить к карликовости растений. Нарушение роста может также проявляться в деформации всего растения или его органов. К деформациям приводят следующие изменения:

гипертрофия - увеличение размеров клеток растения, изменяющее форму и размеры органов (кила капусты, рак картофеля);

гиперплазия - увеличение количества клеток вследствие их ускоренного деления под влиянием патологического агента. Сопровождается образованием наростов, галлов. Иногда одновременно протекают оба процесса, что ведет к быстрому образованию крупных галлов (пузырчатая головня кукурузы);

гипоплазия - недоразвитость клеток (при хлорозах) или уменьшение их количества (при карликовости);

дегенерация клеток.

Клетки превращаются в массы вещества различного химического состава, которые скапливаются в растении и могут выделяться на поверхность тканей (камедетечение, или гомоз, у вишни, сливы) [41].

Патологический процесс может проявляться в виде некроза - гибели клеток и отмирания участков ткани. Некрозы наблюдаются в виде пятнистостей, разрушения сосудов, часто имеют определенную форму - кольца, дуги и т.д. Следствием патологического процесса может быть склеротинизация - одревеснение клеток (столбур томатов, при котором древеснеют сосуды плодов). Патологический процесс часто вызывает разрывы эпидермиса и образование трещин (антракноз дыни, ржавчина).

При гнилях может наблюдаться мацерация ткани, т.е. растворение межклеточного вещества и разъединение клеток с размягчением их стенок.

Патофизиологические изменения, т.е. физиологические и биохимические изменения, возникающие под влиянием патогена, проявляются в нарушениях водного режима, фотосинтеза, дыхания, деятельности ферментов, углеводного и белкового обмена [32].

Нарушения водного режима заключаются, как правило, в обезвоживании тканей. Основных причин обезвоживания - две: нарушение поступления воды вследствие повреждения корней или сосудистой системы и усиление транспирации в результате повреждения покровных тканей. Нарушение транспорта воды может быть вызвано отмиранием клеток ксилемы, закупоркой сосудов скоплениями бактерий, мицелием грибов, продуктами метаболизма патогена.

Нарушение водного режима вызывает вторичные изменения в метаболизме - усиление гидролиза запасных веществ, ослабление или прекращение биосинтеза. В результате растения увядают, истощаются, могут полностью погибнуть.

Нарушение фотосинтеза. Снижение фотосинтетической активности при болезни может быть связано с уменьшением ассимиляционной поверхности из-за отмирания тканей или разрастания на ней мицелия гриба, разрушением хлоропластов, нарушением оттока продуктов фотосинтеза из-за повреждения флоэмы. Нарушение фотосинтеза не обязательно сводится к его подавлению. На первых этапах болезни фотосинтетический процесс может активизироваться благодаря стимулирующему влиянию патогена, питающегося за счет жизнедеятельности живых клеток.

Нарушение углеводного обмена. Углеводы - источник питания не только растения, но и патогена, поэтому на фоне патологического процесса они потребляются значительно интенсивнее, чем в здоровом организме. Как правило, патологический процесс приводит к истощению организма в отношении углеводов, усиливает процессы гидролиза сложных запасных форм [21].

Нарушение белкового обмена. Патоген выделяет в организм растения протеолитические ферменты или токсины, активизирующие протеазы хозяина. Это приводит к гидролизу белков и накоплению аминокислот, используемых патогеном в своем метаболизме.

Поскольку белковые вещества являются основой ферментов, нарушения белкового обмена влияют на ход всех обменных процессов и, в конечном счете, определяют результаты заражения.

Нарушение дыхания. В большинстве случаев заболевание приводит вначале к активизации, а затем - к снижению интенсивности дыхания. Усиление дыхания связано с повышением активности пероксидазы под влиянием патогена. Резкая активизация дыхательных процессов быстро истощает энергетические ресурсы растения, нарушая ход всего метаболизма.

Таким образом, патологический процесс, нарушая нормальный обмен веществ, вызывает отклонения в его росте и развитии и, в конечном счете, снижение урожая. В то же время описанные изменения в метаболизме больных растений выглядят как нарушения термодинамического равновесия в системе только при одностороннем рассмотрении растительного организма как самостоятельного объекта. Если же анализировать растение-хозяин и патоген в их диалектическом единстве, можно обнаружить всего лишь сдвиг этого равновесия в пользу патогена, при котором на одном полюсе системы (растение) в конечном счете преобладают процессы распада, тогда как на другом (патоген) - синтеза. В этом и состоит специфика закономерностей развития биологического комплекса "растение - паразит" [7].

Симптомы (типы) болезней. Развитие патологического процесса сопровождается появлением на растении симптомов болезни. Все многообразие симптомов можно объединить в несколько типов болезней.

Увядание, или вилт, происходит вследствие поражения корневой и проводящей систем. В зависимости от масштабов поражения увядает или все растение, или (реже) - отдельные его органы.

Гнили - наиболее характерный тип болезни - это размягчение и разрушение тканей с превращением их в бесформенную массу. Наиболее часто наблюдаются в частях растений, богатых водой и запасными веществами, особенно в состоянии покоя. Различают мокрые, сухие и твердые гнили.

Мокрые гнили возникают при распаде тканей с разрушением содержимого клеток, сухие - при разрушении межклеточного вещества и оболочек клеток, бедных водой. При этом ткани теряют структуру и превращаются в порошковидную или волокнистую массу. При твердых гнилях клетки отмирают, но ткани не разрушаются [6].

Пятнистости являются следствием некрозов и проявляются в виде участков отмершей ткани на пораженных органах. Пятна существенно варьируют по окраске и форме, но наиболее распространены округлые;

Пятнистость может быть вызвана двумя причинами: первая - отмирание ткани в результате заселения и питания возбудителя, вторая - отмирание клеток в результате защитной реакции растения на внедрение патогена.

Иногда в самостоятельный тип выделяют такие проявления пятнистостей, как хлорозы и мозаики - обширные или местные посветления и пожелтения листьев, связанные с нарушением их пигментации вследствие недостаточного питания или вирусной инфекции.

Часто к пятнистостям относят паршу - растрескивание пораженных участков покровной ткани и образование струпьев. Налеты наблюдаются на поверхности листьев и представляют собой мицелий и спороношение гриба. Характерный пример - мучнистые росы. Наросты, или опухоли - разрастание пораженной ткани под влиянием возбудителя болезни на различных органах, как правило, подземных. Появляются в результате гипертрофии, гиперплазии или одновременного их протекания.

Деформации - изменения формы пораженного органа. Это может быть скручивание, морщинистость, нитевидность листьев, махровость цветков, уродливость плодов. Причина - нарушение поступления питательных веществ или оттока ассимилятов, неравномерный рост различных тканей органа. Наблюдается при некоторых неинфекционных, вирусных заболеваниях, поражениях аскомицетами порядка тафриновые.

Пустулы - скопления спороношений гриба в виде подушечек, характерные для ржавчинных грибов. Часто пустулы объединяют с язвами - симптомами антракнозов, представляющими углубления на поверхности покровных тканей, заполненные спорами грибов.

Мумификация - проявляется в том, что ткань пораженного органа пронизывается мицелием гриба, темнеет, ссыхается, становится плотной, и на ее месте возникает склероций. Характерный пример мумификации - рожки спорыньи злаков.

Пылящие массы - симптомы головневых заболеваний. Ткани генеративных (реже вегетативных) органов разрушаются и превращаются в темную пылящую массу, состоящую из спор гриба.

Копытообразные и шляпкообразные плодовые тела - особый тип болезни - гниение, характерный для некоторых грибных паразитов древесных пород, реже - травянистых растений.

Ограниченное количество симптомов болезней говорит об их конвергенции. Различные заболевания могут проявляться сходным образом, поэтому для диагностики болезней недостаточно изучения их внешних признаков. Окончательный диагноз ставится с помощью целого набора методов - микроскопического, биологического, серологического, культурального, индикаторного и др [17].

1.4 Обрезка древесных растений; типы, значение и применение