.
Меню сайта
|
Химическое взаимодействие растений- аллелопатия
Растения и животные
Химическое взаимодействие растений- аллелопатияПоверхность суши земного шара покрыта растениями. Даже в безводных пустынях и высоко в горах, в Арктике и Антарктике встречаются высшие растения и бактерии. Произрастая совместно, растения образуют своеобразные сообщества. Жизнь каждого растения в них тесно связана с жизнедеятельностью остальных. Более того, лесные, степные, пустынные или другие сообщества такого рода — далеко не случайные явления. Они всегда имеют определенный состав растений и развиваются по определенным законам. Эти законы изучает особая наука — геоботаника. В сообществах бывают полезные или просто не мешающие друг другу растения. Однако, когда в сообщество попадает «чужое» растение, начинается борьба не на жизнь, а на смерть. Семена такого растения с трудом прорастают. Они могут много лет лежать, не прорастая, а потом, дав всходы, погибнуть, так как молодые растения не выдерживают влияния непривычных для них соседей. Если же чужой вид все-таки уцелеет и окрепнет, то он начнет изменять растительность вокруг себя. Возле него появятся привычные для такого вида соседи. Вскоре здесь образуется небольшой островок нового сообщества, все разрастаясь и разрастаясь, оно в конце концов вытеснит старое сообщество с его собственной территории. Итак, не только отдельные растения взаимодействуют между собой, но и целые растительные сообщества сменяют друг друга, наступают или отступают. Так, степь сменяется лесом, который затем снова может стать степью. Вот таким образом и происходит взаимодействие между сообществами, так с переменным успехом побеждают то одни, то другие растения. Этот процесс продолжается миллионы лет, длится он и теперь, но только среди дикой растительности. На просторы Земли давно уже вышел человек-земледелец. Огромные площади заняли культурные сообщества — посевы. Развитие их теперь происходит не в результате капризной игры законов природы, не стихийно, а направляется человеком. Тем не менее взаимоотношения растений существуют и здесь. Достаточно вспомнить вред, который приносят посевам сорняки, или, напротив, преимущества совместного выращивания растений. В нашей статье мы рассмотрим один из многих способов взаимовлияния растений — химический способ, или аллелопатию. Этот термин происходит от греческих слов «аллелон» — взаимный и «пато» — влияние, что вместе означает взаимовлияние, взаимодействие. С самого начала своего существования растение еще в виде семени выделяет во внешнюю среду продукты своей жизнедеятельности. С момента прорастания семени количество выделений резко возрастает и достигает максимума, когда организм начинает отмирать. Некоторые вещества растение выделяет активно. Так, через специальные водные устьица — гидатоды, расположенные на кончиках листьев, просачиваются излишняя вода и ненужные растению вещества. Другие вещества могут смываться с листьев дождем или росой. В растительных выделениях содержатся очень активные вещества — ферменты, витамины, алкалоиды, эфирные масла, органические кислоты, фитонциды (см. статьи «Витамины» и «Химическая защита растений»). Некоторые из этих соединений по своим свойствам напоминают гербициды, применяющиеся для уничтожения сорняков. Эти вещества, получившие название тормозителей, убивают растения или задерживают их рост, подавляют прорастание семян, снижают интенсивность физиологических процессов и жизнедеятельности растений. Важно, однако, заметить, что эти вещества, подобно гербицидам, действуют отрицательно лишь в довольно большом количестве. Если же их растворить в воде, то они будут действовать уже как ускорители физиологических процессов, т. е. как стимуляторы. Очень важно также, что растения могут поглощать выделения других растений. В опытах с мечеными атомами наблюдалось, что усвоенный кукурузой в процессе фотосинтеза углерод уже через несколько часов обнаруживался в соседних бобовых растениях. Очень оживленно обмениваются растения многими органическими веществами. Это означает, что совместно растущие растения, переплетаясь корнями, имеют общий обмен веществ, питаются и живут как одна сложная система. Путем такого обмена растения влияют друг на друга химически и изменяют свой химический состав. Например, кукуруза, растущая вместе с бобами, обогащается белком, что очень важно для кормления сельскохозяйственных животных. Иногда эти изменения химических свойств бывают и нежелательными. Так, культурные растения могут стать невкусными или даже вредными, если они поглотят какие-то ядовитые вещества, выделенные другими растениями. Как показывают многочисленные исследования, физиологически активные вещества встречаются в выделениях каждого растения. По качеству эти вещества различны, к тому же у одного растения их больше, у другого — меньше. Таким образом, каждое растение в течение своей жизни создает вокруг себя химическую защиту. Выделяющиеся вещества привлекают определенные виды растений, которые находят себе защиту под их сенью. Для других подобные выделения — сильный яд, и они не могут расти в этом месте. Мы хорошо знаем, например, запах соснового бора, дубового леса, луга, степи. Было замечено, что летучие и водорастворимые органические вещества, содержащиеся в лесу, вредны для произрастания степных растений. В свою очередь древесные растения отчасти из-за влияния степных растений, отчасти из-за засухи не в состоянии проникнуть в степь и т. д. Надо сказать также, что выделения растений представляют собой пищу для многочисленных и необычайно разнообразных микроорганизмов. Поэтому возле каждого растения формируется своя* микрофлора. Бактерии и микроскопические грибки, питаясь органическими выделениями растений, в свою очередь выделяют в окружающую среду множество своих физиологически активных веществ. Это антибиотики, витамины, органические кислоты, летучие и водорастворимые соединения. Все они очень сильно действуют на живые организмы, в том числе и на высшие растения. Следовательно, к физиологически активным выделениям высших растений добавляются выделения их специфической микрофлоры. В результате всего этого создается общее защитное пространство вокруг растения. Между собой растения взаимодействуют и иначе. Они перехватывают друг у друга пищу, воду, свет, но и в этом случае химические выделения способствуют преимуществу одних видов над другими. Вода и питательные вещества, которые растения поглощают корнями из почвы, всегда смешаны с корневыми выделениями соседних растений. Эти выделения могут ускорять или замедлять физиологические процессы. Вот как действуют, например, выделения тополя на посеянный рядом овес. Ближайшие растения совершенно угнетены, находятся на краю гибели; немного дальше — растения выше, еще дальше — достигают нормальной величины, вслед за ними идет полоса, где растения стимулированы — они выше, зеленее, чем на остальном поле. Такое явление часто наблюдается по краям лесополос из дуба, тополя, ивы, лоха — их выделения угнетают рост не только овса, но и подсолнечника, кукурузы, свеклы, фасоли, сои, древесных саженцев и т. д. Особенно большое количество веществ-тормозителей выделяется сорняками. Так, например, пырей выделяет чрезвычайно ядовитый для растений агропирен, а горькая полынь — множество различных соединений (абсинтин, артеметин и др.). Грецкий орех выделяет листьями вещество юглон, которое, смываясь каплями росы и дождя, угнетает все, что всходит под этим деревом. Тормозители выделяются не только живыми растениями. Их очень много имеется в мертвых послеуборочных остатках. Не всегда пожнивные остатки, которые запахиваются в почву, служат удобрением. Нередко могут они повредить всходам последующей культуры. Бывает это главным образом тогда, когда послеуборочные остатки не успели еще разложиться и попадают в сухую песчаную почву. Никогда нельзя поэтому запахивать срезанные лозы на виноградниках или срезанные ветви в садах. Однако, как мы уже знаем, небольшое количество указанных веществ полезно для растений — усиливает их рост, повышает накопление хлорофилла и интенсивность фотосинтеза и т. д. Все это в целом положительно сказывается на урожайности. Следовательно, регулируя количество веществ-тормозителей в почве, можно достичь значительного повышения урожайности. Регулировать содержание тормозителей в почве не так сложно. Для того чтобы тормозителей было больше, надо высевать растения, которые выделяют их много, или вносить в почву органические остатки. А если мы хотим уменьшить количество тормозителей, то для этого следует усилить микробиологические процессы — провести рыхление почвы, внести удобрения и пр. Так изучение химического взаимодействия — аллелопатии,— раскрывая перед человеком законы жизни растительных сообществ, помогает управлять ими, дает возможность получать высокие и устойчивые урожаи на полях и на пастбищах. |
ПОИСК
Block title
|