Основы биологической защиты растений от вредителей

Основные понятия патологии насекомых

Энтомопатогенные микроорганизмы различных систематических групп участвуют в естественных процессах регуляции численности фитофагов и служат основой для создания биопрепаратов против вредителей растений. Микробиологические методы регуляции численности насекомых базируются на фундаментальных работах по патологии насекомых. Предметом изучения патологии насекомых являются болезни, вызываемые микроорганизмами, простейшими и нематодами. Она тесно связана с микробиологией, вирусологией, протозоологией, энтомологией, биохимией, молекулярной биологией. Патология как наука о болезнях живых организмов возникла из насущных потребностей человека. Объектами изучения инфекционной патологии служат микроорганизмы. Жертвами микробного паразитизма становятся все виды живой материи: растения, животные, сами микроорганизмы. Во взаимоотношениях микроорганизмов с их хозяевами различают понятия:

инфекционность – способность микроорганизма существовать в определенном хозяине и переходить от одного насекомого к другому;

патогенность – способность такого организма причинить своему хозяину вред, то есть вызвать болезнь, она зависит от вирулентности агента и восприимчивости инфицируемого организма;

вирулентность – качественная мера патогенности, характеризующая специализацию патогена. Существует внутривидовая дифференциация патогенов по признаку вирулентности, так как патогенный вид может быть неоднороден по способности заражать различных хозяев.

Чтобы выявить признаки болезни, надо знать параметры нормального состояния насекомого. Распознавание болезни не составляет труда, когда изменения в организме приводят к его гибели. Если этого не происходит, то для изучения болезненного состояния привлекают микроскопические и биохимические методы исследования. Для обнаружения больных насекомых сравнивают друг с другом особей одной популяции и отделяют тех, которые отличаются по определенным функциональным проявлениям.

Болезнью считают отклонение от нормальных функций, присущих большинству организмов популяции, которые могут привести к гибели той или иной особи. У насекомых, как и у других живых организмов, различают инфекционные и неинфекционные болезни. Инфекционные болезни насекомых вызывают такие организмы, как бактерии, вирусы, риккетсии, микроспоридии, грибы, нематоды. Инфекционное начало активно распространяется от одной особи к другой, интенсивность распространения зависит от численности популяции и частоты контактов особей с источником инфекции. Неинфекционные болезни – вызываются физическими или химическими факторами либо являются следствием нападения энтомофагов и они не передаются от одной особи к другой. Больные особи отличаются от здоровых рядом внешних видимых признаков, проявляющихся в изменении движений насекомых, окраски тела, размеров и формы, поглощения пищи и др.

Изменения в движении. Этот признак проявляется по мере развития болезни. При всех заболеваниях, в течение которых разрушаются все новые участки тканей, движения постепенно ослабевают, зараженные особи перестают двигаться и остаются на месте до своей гибели. Например, прекращение движения больных насекомых перед гибелью наблюдается при вирозах и бактериозах, при заражении белым мускардинозом особи прекращают движение за неделю до гибели, при инфицировании энтомофторовыми грибами движение прекращается за 24 ч до прорастания грибницы изнутри тела.

Сосредоточение зараженных особей на определенных частях растения. Этот признак проявляется при некоторых заболеваниях. Например, гусеницам кольчатого шелкопряда свойственны суточные миграции – на ночь они заползают наверх деревьев, а утром спускаются. Если же они заболели полиэдрозом, то спуститься вниз уже не могут и повисают на верхушках деревьев. Поэтому сначала это вирусное заболевание называли верхушечной болезнью. Личинки майского хруща, зараженные риккетсией, выбираются на поверхность почвы, а у насекомых, живущих большими колониями, зараженные особи изолируются от общей массы.

Изменение окраски тела. У живых насекомых это явление можно наблюдать лишь у видов с прозрачным хитиновым покровом. Появление черных пятен на теле живых насекомых вызывают ранения или грибные заболевания. При ранениях, наносимых сосущими клещами или проколах паразитическими насекомыми, образуются круглые черные пятна со светлым кружком в центре (гемолимфа в месте прокола окисляется и чернеет). При заражении грибами-дейтеромицетами черные пятна неправильной формы образуются в местах прорастания спор внутрь тела, по мере прорастания эти пятна увеличиваются в размерах. Белая окраска насекомых свидетельствует об их заражении болезнями, вызываемыми бакуловирусами, при которых в тканях непосредственно под кожными покровами концентрируются белковые образования. Если болезнетворные микроорганизмы заполняют гемолимфу, то все тело насекомого становится молочно-белым. Например, болезнь японского жука, вызванная бактерией Bacillus popilliae, называется молочной.

У пораженных грибными болезнями насекомых, тело немного затвердевает, приобретает творожистую консистенцию и соответствующую окраску (у некоторых энтомопатогенных грибов споры окрашенные). Так, различают белый, розовый, красный и зеленый мускардинозы насекомых. Французское слово «мускардина» означает засахаренный фрукт, аналогичным образом выглядят насекомые, обросшие спорами грибов. Белый мускардиноз обусловлен грибом Beauveria bassiana, розовый – Paecilomyces fumosoroseus, зеленый – Metharhizium anisopliae.

Изменения в размерах тела и скорости роста насекомых. Эти признаки можно наблюдать при заражении гусениц микроспоридиями рода Nosema. Микроспоридии поражают жировое тело, уничтожая энергетические резервы организма, отсутствие которых проявляется к концу линочной стадии. У зараженных насекомых надолго задерживаются линьки. В ряде случаев под влиянием инфекции происходит укорачивание и мумификация тела зараженных насекомых, что объясняется повреждениями пищеварительного тракта и недостаточным питанием.

Изменения в питании насекомых. Такая реакция насекомых, как угнетение функции питания, наблюдается при инфекциях, связанных с поражением кишечного тракта – это бактериозы, полиэдрозы кишечного типа, риккетсиозы, микроспоридиозы. В связи с тем, что эпителиальные клетки кишечника полностью или частично распадаются, происходит прекращение питания или снижение его до минимума. В начальный период наблюдается расстройство кишечника, рвота. Экскременты больных гусениц часто присыхают к заднему концу тела, при некоторых заболеваниях на поверхности экскрементов образуется белый известкововидный слой. Но в некоторых случаях питание насекомых при инфицировании активируется, например, при заражении короедов нематодами, которые поглощают из гемолимфы питательные вещества, насекомым приходится возмещать их потерю.

Для описания изменений в тканях и органах зараженного организма насекомых используют следующие термины патологического процесса:

экссудация – выделение загустевшей массы, накапливающейся в пораженных тканях, у насекомых это происходит при накоплении токсических веществ в кишечнике;

инфильтрация – уплотнение ткани, сопровождающее воспалительный процесс, наблюдается в исключительных случаях;

гипертрофия – увеличение органа или его части без существенного изменения тканевого состава, при этом число клеток не возрастает, но увеличиваются их размеры; если же происходит увеличение числа клеток, то это – гиперплазия;

атрофия – нарушение нормального развития органа или его части, приводящее к уменьшению его размеров; чаще всего у насекомых происходит атрофия жирового тела, что наблюдается при заполнении органа различными стадиями паразитирующего организма, в результате орган не выполняет свои функции;

некроз – местное отмирание ткани, характерной особенностью некроза у насекомых является распад кишечного эпителия на разобщенные шаровидные клетки, аналогичный процесс у позвоночных животных называется гангреной; некрозы, связанные с лизисом тканей, наблюдаются при вирусных и грибных заболеваниях;

травма – повреждение, разрушение ткани, связанное с грубым вмешательством извне, в этих случаях на поверхности травмированной части тела образуется сгусток (коагулят) гемолимфы.

Септицемия – состояние организма, наблюдаемое при сильном заражении, когда гемолимфа уже не может подавлять размножение микроорганизмов, непрерывно проникающих в нее; возникает в случаях, когда клетки первичных мест размножения разрываются и микроорганизмы в массе переходят в полость тела хозяина.

Инкубационный период – время от проникновения инфекции в организм до проявления видимых признаков болезни. Развитие большинства микроорганизмов, которые вызывают заболевания насекомых, зависит от метаболизма хозяина, т. е. от обмена веществ в его тканях. Если интенсивность этого процесса уменьшается, что происходит при зимовке или подготовке к линьке, то замедляется и развитие болезни, увеличивается инкубационный период. При хронических инфекциях развитие болезни осуществляется в замедленном темпе, поскольку в больном организме происходит частичное восстановление пораженных тканей. Крайним проявлением хронического заболевания можно назвать латентную инфекцию. Такая инфекция не проявляется в течение длительного времени, иногда на протяжении жизни нескольких поколений и может активироваться какими-либо внешними воздействиями. Известны случаи, когда насекомые на сотнях гектаров погибали в огромных количествах почти одновременно в результате активации латентной инфекции.

Исследование изменений в тканях насекомых при заражении осуществляют путем их препарирования и последующего микроскопирования. Разложение тканей у насекомых, как правило, начинается со среднего отдела кишечника, микроорганизмы через образовавшиеся отверстия проникают в полость тела, вызывая септицемию и последующую гибель.