Russian Federation
Voronezh, Russian Federation
UDC 630
Powdery mildew is a fungal disease caused by the pathogen Erysiphe alphitoides and affects sweet oak (Quer-cus robur), a tree species found across a wide geographical region. The disease significantly impairs the physiological functions of affected trees, leading to a reduction in photosynthesis by up to 3.5 times and an increase in stomatal conductivity by 60%. This is particularly critical for mature oaks in urban areas. Our study aimed to investigate the relationship between climatic conditions, such as temperature, humidity, and precipitation, and the spread of powdery mildew in the Voronezh region's Upland Oak Groves. We focused on 80 ma-ture oak trees in areas with varying microclimates, using the method of spore collection on agar strips placed in the tree crowns. Climate data were recorded during the observational period. The findings revealed an increase in powdery mildew sporulation with rising temperatures above 22 °C and hu-midity between 70-80%. The highest concentration of conidia, reaching 92 spores/cm², was observed under favorable weather conditions. Our study underscores the crucial role of microclimate in the development of the disease, empha-sizing the need for tailored strategies in forest management. By employing the proposed data collection approach, we can lay the groundwork for proactive monitoring of sporulation patterns and early prediction of powdery mildew out-breaks, leveraging current climate information. In the long run, these findings contribute to sustainable oak forest management, mitigating the risk of forest degradation.
powdery mildew (Erysiphe alphitoides), petiolate oak (Quercus robur L.), climate change, pathogen
Введение
Одной из распространённых патологий лиственных растений выступает мучнистая роса. При поражении растения данной болезнью нарушаются основные процессы метаболизма, что приводит к замедлению роста, снижению зимостойкости и ухудшению устойчивости к неблагоприятным условиям окружающей среды. Высокая агрессивность грибов, вызывающих мучнистую росу, делает изучение их биоэкологических особенностей актуальной задачей, особенно учитывая разнообразие лесорастительных зон. В условиях города Воронежа необходимость подобных исследований определяется тем, что лиственные растения, подверженные данной патологии в различной степени, занимают основное место в объектах ландшафтной архитектуры. Мучнистая роса является одним из самых распространенных грибковых заболеваний дуба черешчатого. Обычно считается, что причиной появления характерного белого налета на листьях является сумчатый гриб из рода Microspore. Однако зарубежные исследования также связывают это заболевание с грибом Erysiphe alphitoides [1]
Грибы, вызывающие мучнистую росу, являются облигатными биотрофами, которые поглощают питательные вещества из живых клеток растения-хозяина, не убивая их, с помощью специализированных структур, называемых гаусториями [2]. Таким образом, они забирают у растения фотосинтезируемые вещества для собственного питания [3].
Исследования физиологических последствий заражения листьев дуба мучнистой росой показали, что болезнь отрицательно влияет на скорость ассимиляции CO2, хотя влияние было умеренным, и фотосинтез сохранялся даже при почти полном покрытии поверхности листа мицелием [4]. Мучнистая роса особенно губительно воздействует на молодые саженцы в питомниках, на плантациях и в условиях естественного возобновления, а также на взрослые деревья в сочетании с другими факторами, приводящими к их ослаблению. Сообщалось о замедлении роста и изменениях в росте молодых саженцев дуба черешчатого [5]. Однако в настоящее время нет данных о замедлении роста более старых деревьев с умеренным поражением.
Влияние погодных факторов на степень заражения дубов мучнистой росой обсуждается с момента первых эпидемий этого заболевания, начавшихся в начале XX века. Исследования того времени показали, что внезапная вспышка поражения в Европе после нескольких десятилетий редкого возникновения заболевания могла быть обусловлена исключительно благоприятными погодными условиями, наблюдавшимися в 1907-1908 годах. Ученые предположили, что сочетание температуры, влажности и других климатических факторов создало идеальные условия для развития гриба Erysiphe alphitoides, вызывающего мучнистую росу [5].
В последующие годы наблюдались колебания в интенсивности заболевания, что также указывало на связь с климатическими условиями. Тем не менее, несмотря на это, не удалось выделить явных последовательных погодных факторов, которые можно было бы однозначно идентифицировать как ключевые для объяснения динамики заражения. Это свидетельствует о том, что влияние климата на распространение мучнистой росы может быть сложным и многогранным.
Следует отметить, что мучнистая роса быстро распространилась по всем европейским странам и другим континентам, успешно адаптируясь к различным экологическим условиям. С тех пор этот гриб обосновался во всех регионах, где произрастают его основные хозяева — лиственные дубы, что подтверждает его устойчивость и расширяемость в самых разных климатических условиях - от северных территорий Скандинавии до южных стран и Восточной Европы.
Л.В. Ширнина провела обширное исследование, посвящённое вредоносности мучнистой росы дуба черешчатого (Erysiphe alphitoides), выявив увеличение поражённых деревьев с каждым годом. В её работах отражена зависимость урожайности дуба черешчатого от интенсивности развития заболевания. Анализируя результаты её исследований, можно сделать вывод о устойчивом снижении продуктивности дубрав в условиях активного распространения мучнистой росы, что подчёркивает важность разработки и внедрения эффективных мер борьбы с этим заболеванием. Для систематизации подходов к противодействию патогену в рамках настоящей работы был проведён анализ климатических изменений в черте города Воронеж [8].
Исследования С.В. Колмукиди показывают, что мучнистая роса обладает высокой патогенностью и способностью к активному развитию при благоприятных климатических условиях. Среди косвенных факторов, стимулирующих развитие заболевания, ключевую роль играют тёплая погода и достаточная влажность, поскольку именно эти параметры создают оптимальную среду для увеличения количества конидий возбудителя [6].
М.М. Левитин в своих работах проанализировал взаимосвязь развития растительных болезней, включая мучнистую росу, с изменениями климатических условий. Исследования на северо-западе России показали, что увеличение среднегодовой температуры и количества атмосферных осадков приводит к учащению вспышек мучнистой росы у ячменя. Этот пример подчёркивает прямую связь между ростом температуры и активным распространением патогена [7].
Развитие мучнистой росы на дубе черешчатом позволяет отнести её к числу самых вредоносных заболеваний древесных растений. Согласно исследованиям Л.В. Ширниной, интенсивное развитие болезни тесно связано с уменьшением урожайности дубрав Воронежской области. Косвенным показателем этой взаимосвязи служит снижение или отсутствие урожая в годы пиковой активности патогена, что подтверждает необходимость комплексного подхода к защите дубовых насаждений [8].
Существенный вклад в изучение патогенокомплексов древесных пород внесла М.А. Томошевич. В её докторской диссертации была впервые составлена сводка данных по патогенам для Сибири, а также проанализирована динамика развития мучнисторосяных грибов. Установлено, что повышение температур в весенне-летний период способствует увеличению числа конидий и ускорению развития патогена. Важной закономерностью, выявленной в её исследованиях, является влияние сдвига фенологических фаз на развитие мучнистой росы: это может как угнетать патоген, так и провоцировать вспышки эпифитотий [9].
Работы О.Ю. Емельяновой подчёркивают важность фенологических наблюдений в изучении патогенов древесных пород. Она акцентирует внимание на том, что в разные фазы вегетации растений агрессивность патогенов может значительно усиливаться, что представляет серьёзную угрозу стабильности лесных экосистем. Эти наблюдения указывают на необходимость учёта фенологических особенностей в разработке мер контроля за развитием грибковых заболеваний [10].
Обобщая данные из литературных источников, можно утверждать, что развитие мучнистой росы напрямую связано с изменением климатических условий. Поддержка оптимальной температуры и влажности в тёплый период года создаёт предпосылки для активного спороношения патогена и поражения древесных растений, что требует системного подхода к защите лесных массивов, включая старовозрастные дубравы.
Виды мучнистой росы с широким географическим ареалом способны находить благоприятные условия для своего развития практически в любом месте в определенные периоды года. Этот феномен объясняется колоссальным потенциалом к спорообразованию и распространению, который позволяет им воспользоваться благоприятными периодами для быстрого увеличения численности и охвата новых территорий. В связи с этим особое внимание следует уделить микроклимату, который может быть не менее важен, чем общий региональный климат. Этот фактор объясняет, почему предыдущие исследования не смогли четко определить благоприятные климатические или микроклиматические условия для развития мучнистой росы на дубах, исходя из годовых колебаний заболеваемости и экспериментальных данных.
Таким образом, для более глубокого понимания влияния погодных факторов на распространение мучнистой росы требуется всесторонний анализ как макро-, так и микроклиматических условий, что позволит более точно определить оптимальные условия для распространения Erysiphe alphitoides и разработать эффективные меры по контролю этого заболевания.
При обследованиях дубрав в Воронеже было отмечено, что в случаях проявления мучнистой росы далеко не всегда удается обнаружить плодовые тела грибов рода Microspore. Несмотря на длительное совместное развитие деревьев-хозяев и грибных патогенов, заражение мучнистой росой может вызывать значительный ущерб. Например, уровень ассимиляции на пораженных листьях может снижаться до 3,5 раз, а устьичная проводимость возрастать в 1,6 раза, что при сильном поражении (более 60%) может привести к гибели растений. Это заболевание особенно опасно для ослабленных или старых деревьев в городских условиях [11].
Целью данного исследования является выявление взаимосвязи между климатическими факторами и распространением мучнистой росы (Erysiphe alphitoides) на дубе черешчатом в Воронежской Нагорной Дубраве.
