CC BY
1766
Вестник защиты растений, 2, 2002
Научные дискуссии
МОЖЕТ ЛИ БЫТЬ ЭПИФИТОТИОЛОГИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ? А.Ф.Зубков
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Вопросу в заголовке статьи предшествует другой: эпифитотиология - это новая междисциплинарная наука? Эти вопросы возникли перед научной общественностью после публикаций В.А.Чулки-ной (1978,1991; Чулкина и др.,1981). Ею с соавторами изданы учебные пособия, где эпифитотиология настойчиво рекомендуется в качестве теоретической основы защиты сельскохозяйственных растений от всех вредных организмов (Чулкина и др.,1998, 2000). При этом в качестве прикладной составляющей "своей" эпифито-тиологии В.А.Чулкина избрала агротехнический метод защиты растений (Чул-кина,Чулкин,1995), требуя включить его и "эпифитотиологию" в учебный процесс сельскохозяйственных ВУЗов отдельными фундаментальными дисциплинами (Чулкина,2000). Ситуация требует предметного рассмотрения.
Теория защиты растений развивается благодаря освоению все новых областей фундаментальных наук, инициируя образование соответствующих разделов. Так, в энтомологии существовал и существует раздел, связанный с изучением вредителей культурных растений, именуемый в учебной литературе как "сельскохозяйственная энтомология". В ботанике имеется раздел сегетальной растительности, в геоботанике - агрогеоботаники и т.д. Эти сельскохозяйственные дисциплины одноименно представлены в защите растений соответствующими разделами наряду с собственными разделами (дисциплинами) по борьбе с вредными для растений объектами (агротехнического метода борьбы, биометода, химметода и др.).
Являясь прикладной междисциплинарной наукой, защита растений, тем не менее, в силу большого разнообразия
вредных объектов и способов борьбы с ними особой теоретической "защитной" дисциплины не имела и организовывалась, исходя из общей хозяйственной и экологической целесообразности. Теоретической основой защиты растений изначально служила идея борьбы с вредными организмами. Отсюда проистекает идиома "стратегия и тактика борьбы". Развитие методов и средств борьбы шло в ногу с развитием биологии, как бы в соответствии с познавательной концепцией о структурных уровнях организации биосистем - от борьбы на уровне отдельных организмов к управлению фитосанитарным состоянием на уровне агробиогеоценоза.
Нельзя сказать, что защита растений совсем не имела своих обобщенных теорий. По отдельным направлениям защиты растений или группам вредных объектов такие теории возникали в прошлом и существуют в настоящее время. В мониторинге - несколько общих теорий динамики численности популяций вредных насекомых, в фитопатологии - эпифито-тический процесс, в иммунитете растений - теория консортных связей растения-хозяина с фитофагами, в биометоде -теория триотрофа (условная система "растение-фитофаг-энтомофаг") и др. Кроме того, с 1930-х годов в ВИЗР приоритетно развивалась агробиоценология. О ней в трудные времена вспоминали. В годы поднятия целины, например, когда вспышка размножения серой зерновой совки снижала почти до нуля и так невысокую урожайность на вновь освоенных землях. В период "химизации" и "интенсификации" сельскохозяйственного производства агробиоценология стала даже мешать, ибо служила немым (к сожалению, в буквальном смысле) укором
Вестник защиты растений, 2, 2002 волюнтаристским решениям в сельском хозяйстве.
Общетеоретической основой полеводства признана агроэкология. Более заметную теоретическую роль в защите растений, как показал Всероссийский съезд по защите растений (1995), стала играть агробиоценология. Этому способствовало то обстоятельство, что к этому времени агробиоценология из описательной превратилась в количественную аг-роэкосистемную науку со своей методологией и методами изучения биоты сельскохозяйственных территорий - от комплексного воздействия на посев культурных растений всех вредных объектов до последствий влияния на биоту химических и других средств защиты растений. Единая субстанция в агробиогеоценоло-гии - потоки и круговорот вещества в целостной агроэкосистеме (агробиогеоце-нозе). Кроме саморегулируемого биогеохимического круговорота в агробиогеоце-нозе функционирует добавочный, отчасти управляемый человеком, круговорот биотических элементов (фитофагов и других вредных организмов вслед за основной кормовой культурой). Изучаются видовое разнообразие и принципы формирования агроэкосистем, регулирования фитосани-тарного их состояния путем организации интегрированной защиты растений. Агробиоценология с ее разделом "агробиоцено-логическая диагностика" развивает теоретические основы защиты растений на современном этапе развития сельскохозяйственной науки, включающей в обязательном порядке охрану естественной среды обитания человека.
Поэтому агробиоценология и признана теоретической основой интегрированной защиты растений (Павлюшин,1999). Защита растений вышла на экосистемный уровень исследований, включившись в изучение гетеротрофного звена продукционно-деструкционного процесса в агроэкосисте-мах, возводя тем самым защиту растений в целом в ранг фундаментальной науки естествознания. Более того, беря на себя трофодинамическую и энергетическую характеристику гетеротрофного уровня агроэкосистем, защита растений завер-
шает полноту контроля за круговоротом вещества на пахотных землях. Способствует переходу всей сельскохозяйственной науки на экосистемный уровень, когда идеи адаптивного эколого-ландшафт-ного земледелия могут быть полностью реализованы.
Сказанное ни в коей мере не означает, что в защите растений не могут возникнуть и развиться иные теоретические направления со своей методологией, методами исследований и содержанием.
В качестве одной из таких попыток можно привести теорию "новой эпифито-тиологии" как всеобъемлющей "теоретической основы интегрированной защиты растений", продвигаемой В.А.Чулкиной и изложенной наиболее полно в книге "Эпифитотиология (экологические основы защиты растений)" (Чулкина и др., 1998). Она издана как учебное пособие для сельскохозяйственных вузов.
Книга (далее - учебное пособие) примечательна во многих отношениях. В ней затронуты различные понятия, концепции, дисциплины с определенной точки зрения авторов.
Такое в науке не редкость. Хороший тому пример - наука "трофология". Эта междисциплинарная наука объединяет все биосистемы - от клеточного до планетарного уровня, рассматривая все с одной позиции - закономерности питания (ассимиляции) организмов. Не меняя взгляды на мироустройство и не закрывая отдельные исторически сложившиеся научные дисциплины, она полезна ученым всех направлений в биологии.
В учебном пособии отправной точкой служит эпифитотический процесс. Его умозрительно можно представить в виде "горки", как любое массовое размножение любого вредного объекта в агроценозах -фитопатогена, фитофага, сорняка.
Мешает невыверенная терминология. Существует много общих терминов, применяемых в разных дисциплинах, и своеобразное толкование их, что имеет место в данном учебном пособии, только затрудняет понимание текста.
Из литературы известно, что эпифи-тотиология - термин не новый. Это наука
об эпифитотиях - массовых, вызываемых фитопатогенами заболеваниях растений на больших территориях. Для вспышки эпифитотии необходимо соответствующее сочетание высоких паразитических свойств патогена, высокой восприимчивости растений к патогену и массового контакта паразита с хозяином. Эти факторы - предмет внимания эпифитотиологов. Течение болезни (эпифитотический процесс) включает начальную (предэпифи-тотийную) стадию заболевания (инфекционный процесс), состоящую из фаз заражения, латентного периода и проявления болезни на организменном уровне, и эпифитотийной стадии (Степанов,1962). Это логично, ибо эпифитотия есть не что иное, как массовое проявление внутриор-ганизменных инфекционных процессов, когда болезнь затрагивает всю популяцию растений при переносе достаточного количества заразного начала. Эпифито-тиология развивается по мере развития общей биологии и экологии, защиты растений и математического моделирования эпифитотийных процессов (Санин,1998), оставаясь одновременно наиболее математизированным разделом фитопатологии.
Во второй половине ХХ века мощное развитие получили в биологии - популя-ционная биология, в экологии - экосисте-мология. К теории традиционной эпифи-тотиологии (как ботанического отдела эпидемиологии) не могло существенно не прибавить открытие В.Д.Беляковым с коллегами явления внутренней регуляции эпидемического процесса (1983). Фитопатология подготовлена для адекватного восприятия этого явления. Работы отечественных фитопатологов-иммунологов содержат сведения о саморегуляции перестроечных процессов в популяциях патогенов и культурных растений на генетическом уровне (Левитин, 1986). К.М.Степанов еще в начале 1960-х годов писал: чтобы развилась эпифитотия в популяции культурного растения, должно возникнуть массовое состояние восприимчивости к заражению, а в популяции возбудителя болезни - массовое состояние высокой агрессивности и вирулентности. Он только считал, что это со-
Вестник защиты растений, 2, 2002 стояние всецело "подготавливается воздействием среды" (Степанов,1962, с.375).
Однако это открытие явления внутренней регуляции эпидемического процесса не было должным образом использовано авторами учебного пособия для объяснения эпифитотического процесса, хотя именно на теории эпифитотического процесса (ботаническом аналоге эпидемического процесса) делается попытка построения "новой эпифитотиологии" как теоретической основы защиты растений.
"Новая" эпифитотиология от традиционной, как ни вчитывайся, отличается принципиально только тем, что "новой" эпифитотиологией взяты под опеку не только фитопатогены, но и все другие вредные организмы, включая и сорные растения, влияющие на сельскохозяйственные растения (Чулкина и др., 1998).
Ранее В.А.Чулкина указывала в монографии среди возбудителей болезней растений клещей и насекомых, считая необходимым включить эти "две группы патогенных паразитов" в качестве объектов в эпифитотиологию, "как это сделано в эпидемиологии и эпизоотологии" (1991, с.11). Следует заметить, что, если в инфекционной патологии термин "патогенный паразит" имеет свой смысл, то в "экологической науке эпифитотиологии" называть все организмы второго трофического уровня, то есть фитофагов, паразитами (а в других местах книги - хищниками) некорректно*. Паразитизму и хищничеству в общей экологии отводится следующее - более высокое звено пищевой цепи.
Объединительная методология и классификационные приемы в монографии В.А.Чулкиной (1991) подверглись критике. Не поддержано ее стремление свести всё многообразие закономерностей грибных, бактериальных и вирусных эпифитотий к единственной теории в связи с глубочайшими биологическими различиями между этими тремя группами возбудителей.
*Иначе получается, что к патогенным паразитам следует отнести и всех людей с авторами вместе как растительноядных особей, а на Земле полыхает панфитотия, вызванная размножением рода человеческого. Если серьезно, то такое смешение понятий может привести и приводит в рассматриваемом учебном пособии к методологическим ошибкам.
Вестник зашиты растений, 2, 2002 Этиология заболеваний, вызванных тремя группами фитопатогенов, различна: грибы и бактерии взаимодействуют с растениями на трофическом уровне, а вирусы - и на генетическом (не доводя растение, как правило, до гибели) (Гор-ленко,Чумаков,1992).
И все-таки монографию В.А.Чулкиной (1991) можно рассматривать как продвижение в области эпифитотиологии. В монографии описаны многие инфекционные заболевания культурных растений применительно к условиям Западной Сибири, изложены результаты исследований по борьбе с ними.
Сузилась и уточнилась область эпи-фитотиологии. Как пишут авторы учебного пособия (Чулкина и др.,1998, с.13), "предметом эпифитотиологии был признан эпифитотический процесс, который проявляется в возникновении, течении и затухании болезней в популяциях растений. Эпифитотия же представляет собой лишь частное явление - одну из форм проявления эпифитотического процесса. Эти изменения во взглядах позволили разработать модель эпифитотического процесса и на ее основе системно рассматривать роль эволюционно-эколо-гических факторов и условий окружающей среды на сезонную и многолетнюю динамику численности возбудителей и развитие болезней в агроэкосистемах (Чулкина,1991)".
Методологическое продвижение состоит в переходе В.А.Чулкиной от схемы фитопатологического комплекса (растения-хозяева, патогены и окружающая среда) в виде треугольника Ван дер Планка (1966) к блок-схеме с включением трех групп факторов эпифитотического процесса - источника инфекции, передатчика инфекции и восприимчивого растения (Чулкина,1991; /Чулкина и др.,1981; Чулкина,Чулкин,1995) почему-то опять в виде треугольника в окончательном виде (Чулкина и др.,2000).
Особенно подчеркивается, что указанные факторы составляют внутреннюю сущность, главные причины возникновения и внутренние движущие силы развития эпифитотического процесса. На него
оказывают влияние еще внешние факторы - природные абиотические, природные биотические и антропогенные факторы. По-видимому, участие этих внешних факторов и есть те "изменения во взглядах", которые позволили автору "системно рассматривать роль эволюционно-экологических факторов" в развитии "болезней в агроэкосистемах", поскольку других добавлений не последовало.
Представления о фитотиотическом процессе были выверены В.А.Чулкиной с взглядами в инфекционной патологии (Гулий,Чулкина,1981). Однако теория процесса не изменилась - так в общем виде представлялся эпифитотический процесс и ранее (Степанов,1962). Так что взгляды В.А.Чулкиной на эпифитотиче-ский процесс, изложенные в монографии (1991) и в другом труде, кстати, полезном по агрономическому содержанию для практиков (Чулкина,Чулкин,1995), ничем принципиальным не отличаются от традиционных.
Ничего нового не добавило и описание эпифитотического процесса в учебном пособии (Чулкина и др.,1998), как впрочем, и в следующей книге этих авторов (Чулкина и др.,2000*). Появились непонятные замены. Так "источник инфекции" заменен на "источник воспроизводства". Может быть, имеется в виду "источник воспроизводителей"?
Остались не раскрытыми и прогресс, который "позволяет внести" в эпифито-тиологию общая экология, и роль самих экологических факторов. Повисло в воздухе утверждение В.А.Чулкиной (1991, с.7), когда она, считая эпифитотиологию "составной частью фитопатологии", заявляет, что "эпифитотиология использует принципиально иной подход к изучению биологических систем, иную методологию, присущую науке экологического порядка".
*Книга также определена как учебное пособие. С агрономической и защитной точек зрения полезна, на мой взгляд, только для состоявшихся агрономов и специалистов по защите растений, поскольку требует дополнительной классификации получаемых сведений. Положение в значительной мере исправлено в следующем учебном пособии (Чулкина и др., ч.1-3, 1991), которое может быть использовано как учебный унифицированный справочник.
70
Так можно ли считать изложенные В.А.Чулкиной фитопатологические воззрения "новой эпифитотиологией"? Выявить свидетельства в пользу положительного ответа на этот вопрос мне, к сожалению, не удалось.
В то же время эпифитотиология и в монографии В.А.Чулкиной (1991), и в учебном пособии (Чулкина и др.,1998) представлена как теоретическая основа интегрированной защиты растений, и, более того, "теоретической и практической основой управления фитосанитар-ным состоянием посевов и агроландшаф-тов" и системно-экологической идеологией защиты растений (1998, с.7-8).
Какие концепции разработаны В.А.Чулкиной с соавторами (1998), чтобы развить эпифитотиологию до уровня теоретической и идеологической основы защиты растений?
Теперь с точки зрения авторов "эпи-фитотический процесс представляет собой цепь непрерывных, следующих друг за другом заболеваний (патологических стрессов) популяции растений, вызываемых циркуляцией популяции или сообщества вредных организмов в экосистемах" (1998, с.15). Вся квинтэссенция заключена в следующем положении. "Эпи-фитотический процесс возникает и развивается в результате взаимодействия сообщества популяций вредных организмов (биотических стрессоров) с популяцией растений во времени и пространстве" (1998, с.61). В качестве вредных организмов, как уже отмечалось, предстают уже не только паразитарные фитопато-гены, но и животные-фитофаги, и сорные растения.
Прокомментирую эту позицию авторов следующим образом. Была на понятийном горизонте одна "горка" (вспышка размножения одного патогена), теперь -много "горок" (вспышек численности фи-топатогенов и фитофагов, инвазии и разрастание сорных растений). Формальное сходство "горок" (массовых размножений вредных организмов из различных царств) - далеко недостаточный аргумент для построения новой междисциплинарной эпифитотиологии.
Вестник защиты растений, 2, 2002
К тому же, далеко не всегда поражения и повреждения растений вредными организмами оканчиваются такими состояниями растения, которые можно назвать "патологическими стрессами". На межпопуляционном уровне даже смертельно опасные для части растений размножения насекомых полезны для растительного сообщества в целом. При поздней эпифитотии, как и запоздалом повреждении листьев фитофагами, часто повышается выход семенной продукции в популяции растений. Среди многообразия "горок" много таких, которые к патологическим процессам вообще не относятся.
Надо отметить, что в виде горок традиционно представляются циклы массового размножения любого вредного вида. По ним строятся прогнозы, например фазовый прогноз численности и популяци-онной динамики вредителей. Отсюда следует, что массовые размножения фито-патогенов, как и насекомых-фитофагов, подчиняются закономерностям, выявляемым популяционной экологией. С этой точки зрения эпифитотиология - часть популяционной экологии наряду с эпидемиологией, эпизоотологией, популяцион-ной динамикой насекомых, а не наоборот. В то же время эпифитотический процесс наряду с динамикой численности вредных и полезных членистоногих, конкуренцией между культурными и сорными растениями органично входит в агробио-ценологию в качестве одного из биоцено-тических процессов в агроэкосистеме и изучается в комплексе с другими биоце-нотическими связями.
Распространение эпифитотиологии не только на фитопатогены, но и на все виды организмов, которые нападают и влияют на культурные растения, само по себе ничего содержательного не прибавляет. Наоборот, исчезает всякая концепция эпифитотического процесса, который превращается в синоним абстрактного термина "взаимодействие" неизвестно каких структур, ибо на популяционном уровне сообщества вредных организмов не могут трофически взаимодействовать с популяцией культурного растения.
Популяция - генетическая структура.
Вестник зашиты растений, 2, 2002 На уровне целостных популяций виды не взаимодействуют. На трофическом уровне взаимодействуют непосредственно особи-организмы. Как известно, этиология поражения фитопатогеном растений и воздействие повреждений насекомыми на растения различны. И совсем отличимо взаимодействие растений с растениями (культурных с сорняками). Даже конкуренцию растений за питательные элементы специалисты предпочитают называть термином "интерференция", настолько эти отношения своеобразны.
Следовательно, эпифитотиология никак не подходит на роль объединительной дисциплины в защите растений.
Попытка авторов представить эпифи-тотиологию в качестве экологических основ защиты растений, как обозначено в названии учебного пособия (Чулкина и др.,1998), также не состоялась.
Ссылок из общей экологии много, однако, они к эпифитотической теме мало подходят. Ван дер Планк (1966) и И.Кранц (1979), цитируемые авторами, однозначно определяли эпифитотиологию как науку о взаимодействии патогена и хозяина на популяционном уровне. И блок-схема эпифитотического процесса, составленная В.А.Чулкиной (1991), основана на закрытости эпифитотического процесса, где экосистема - лишь внешний фактор. Согласно данной блок-схеме, повторенной и в учебном пособии, изучать влияние со стороны экосистемы на эпи-фитотический процесс можно, но изучать экосистему через посредство эпифитоти-ческого процесса нельзя, так как на блок-схеме нет обратных связей от эпи-фитотического процесса к природным факторам, нет путей воздействия эпифи-тотического процесса на то, что называется экосистемой.
Рассматриваются, перемешиваясь, две самостоятельные темы: попытка представить эпифитотиологию в качестве междисциплинарной науки, а также фрагментарно некоторые экологические аспекты применительно к защите растений.
Трудно найти единый подход, единую концепцию, создать новую науку, объединяющие разнохарактерную картину
взаимодействий с культурными растениями вредителей, фитопатогенов и сорняков. В эпифитотиологии В.А.Чулкиной нет признаков ни первого, ни второго, ни третьего. В качестве нового подхода авторы учебного пособия собираются объединить в эпифитотический процесс все вредные виды организмов, как они пишут, на основе суммирования воздействия организмов на популяцию культурных растений. Суммирование воздействия - значит изучение влияния видов порознь. А это уже делается сотню лет в разных дисциплинах - фитопатологии, сельскохозяйственной энтомологии, гербологии.
Единый подход оценки воздействия комплекса вредных объектов на культурные растения в полевых условиях существует в агробиоценологии - это изучение эмерджентного ценотического взаимодействия особей или ценоячеек в элементарной экосистемке-агроценокон-сорции. Не ассимилируя агробиоценоло-гию (агроэкосистемную методологию, унифицированные полевые методики аг-робиоценологической диагностики, алгоритмы обработки эмпирического материала, а также ранее неизвестной содержательной части), трудно создавать новую теоретическую науку защиты растений.
В.А.Чулкина с соавторами старательно обходит агробиоценологию, которой как разделу защиты растений идет седьмой десяток лет. Не оттого ли ими принята самая упрощенная схема экосистемной структуры сельской природы? Ими упомянуты только учебные понятия, а объект-системы, реально существующие в природе, в которых происходит непосредственное взаимодействие живых объектов, не указаны или часто подменяются гносеологическим (познавательным) понятием "триотроф". С одной стороны, авторы пытаются реформировать традиционную эпифитотиологию до уровня новой всеобъемлющей теоретической науки по защите растений. При этом оснований ни методологических, ни методических, ни новосодержательных не обнаруживается. С другой стороны, авторы не знают или игнорируют существующую
науку агробиоценологию, на сферу деятельности которой претендуют. Последняя позиция авторов относится уже к иной -ненаучной сфере деятельности.
Однозначный вывод очевиден: нет осно-
Вестник зашиты растений, 2, 2002 ваний считать "новую" эпифитотиологию (Чулкина,1991; Чулкина и др.,1998,2000) общетеоретической междисциплинарной наукой - теоретической основой защиты растений.
Литература
Беляков В.Д. Проблема саморегуляции паразитарных систем и механизм развития эпидемического процесса. /Вестник АМН СССР, 5, 1983, с.3-9.
Ван дер Планк Я.Е. Болезни растений (эпифитотия и борьба с ними). М., 1966, 359 с.
Горленко М.В., Чумаков А.Е. Чулкина В.А. Биологические основы эпифитотиоло-гии, 1991. /Микология и фитопатология, 26, 6, 1992, 513-515.
Гулий В.В., Чулкина В.А. Об унификации терминологии в инфекционной патологии и эпифитотиологии. /Науч.-техн. бюлл. СибНИИХим, 3 (37), 1980, с.3-6.
Кранц Й. Роль и область применения математического анализа и моделирования в эпифитотиологии. /Эпифитотии болезней растений. М., 1979, 19-74 с.
Левитин М.М. Генетические основы изменчивости фитопатогенных грибов. Л., 1986, 208 с.
Павлюшин В.А. ВИЗР - 70 лет! /Защита и карантин растений, 6, 1999, с.16-20.
Санин С.С. Эпифитотиология ржавчины зерновых культур: моделирование, мониторинг, контроль. Доктор. дисс. в виде научн.
доклада. М., 1998, 95 с.
Степанов К.М. Грибные эпифитотии. М., 1962, 472 с.
Чулкина В.А. Закономерности развития обыкновенной гнили и обоснование интегрированной защиты зерновых культур от нее в эко-лого-географических зонах Сибири. Автореф. докторской дисс., Л., 1978, 40 с.
Чулкина В.А. Биологические основы эпифи-тотиологии. М., 1991, 287 с.
Чулкина В.А. Экологическое образование будущих агрономов. /АГРОХХ1, 11, 2000, с.23.
Чулкина В.А., Чулкин Ю.И. Управление аг-роэкосистемами в защите растений. Новосибирск, 1995, 202 с.
Чулкина В.А., Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я. "Эпифитотиология (экологические основы защиты растений". Новосибирск, 1998, 226 с.
Чулкина В.А., Торопова Е.Ю., Чулкин Ю.И., Стецов Г.Я. Агротехнический метод защиты растений (экологически безопасная защита растений). Учебное пособие. М., 2000, 335 с.
Чулкина В.А., Медведчиков В.М., Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я., Воробьев В.И. Фитосанитарная оптимизация растениеводства в Сибири. Новосибирск, 2001, ч.1 136 с., ч.2 192 с., ч.3. 196 с.
