Хімічна взаємодія рослин-алелопатія

Поверхня суші земної кулі покрита рослинами. Навіть в безводних пустелях, високо в горах, на льодових арктичних полях зустрічаються вищі рослини і бактерії. Рослини утворюють своєрідні співтовариства. Життя кожної рослини в них тісно пов`язана з життєдіяльністю інших. Більш того, лісові, степові, пустельні або інші спільноти такого роду далеко не випадкове явище. Вони завжди мають певний склад рослинних видів і розвиваються за певними законами. Ці закони вивчає геоботаніка.

У спільнотах бувають взаємно корисні або просто не заважають один одному види. Однак, коли в співтовариство потрапляє «чуже» рослина, починається боротьба не на життя, а на смерть. Насіння його насилу сходять. Вони можуть багато років лежати, не проростаючи, а потім, давши сходи, загинути, тому що молоді рослини не витримують впливу незвичних для них сусідів.

Відео: кльові хімічні реакції

Схема, що показує дію кореневих виділень: а - вода, що омиває коріння однієї рослини, не потрапляє на корені іншого, і воно розвивається нормально-б - кореневі виділення пригнічують піддослідна рослина.

Якщо ж чуже для спільноти рослина все-таки вціліє і зміцніє, то воно почне змінювати рослинність навколо себе. Біля нього з`являться звичні для такого виду сусіди. Незабаром тут утворюється невеликий острівець нової спільноти. Все розростаючись, воно врешті-решт витіснить старе співтовариство з його власної території. Отже, не тільки окремі рослини взаємодіють між собою, а й цілі рослинні угруповання змінюють один одного, наступають або відступають. Так степ змінюється лісом, який потім знову може стати степом, якщо зміниться клімат, і т. д. З перемінним успіхом перемагають то одні, то інші рослини. Цей процес йде мільйони років, триває він і тепер среді дикої рослинності.

Величезні площі давно вже зайняли культурні спільноти - посіви. Розвиток їх направляється людиною. Проте певні взаємини рослин існують і тут. Досить згадати шкоду, яку приносять посівам бур`яни, або, навпаки, переваги спільного вирощування рослин в змішаних посівах.

Ми розглянемо один із способів взаємовпливу рослин - хімічний спосіб, або аллелопатии. Цей термін походить від грецьких слів «аллелон» - взаємний і «патос» - страждання і означає взаємовплив, взаємодія.

Відео: 01 Хімічний склад рослин

З самого початку свого існування рослина ще в вигляді насіння виділяє в зовнішнє середовище продукти своєї життєдіяльності. З моменту проростання насіння кількість виділень різко зростає і досягає максимуму, коли організм починає відмирати. Деякі речовини рослина виділяє активно. Так, через спеціальні водні продихи - гідатоди, розташовані на кінчиках листя, просочуються зайва вода і непотрібні рослині речовини. Інші речовини можуть змиватися з листя дощем або росою. У рослинних виділених містяться дуже активні речовини - ферменти, вітаміни, алкалоїди, ефірні масла, органічні кислоти, фітонциди (див. статті «Вітаміни» і «Фітонциди - хімічний захист рослин»). Деякі з цих сполук за своїми властивостями нагадують гербіциди, що застосовуються для знищення бур`янів. Ці речовини, що отримали назву тормозітелей, вбивають рослини або затримують їх ріст, пригнічують проростання насіння, знижують інтенсивність фізіологічних процесів і життєдіяльності. Важливо, однак, зауважити, що ці речовини, подібно гербіцидів, діють негативно лише в досить великій кількості. У слабких концентраціях вони будуть діяти вже як прискорювачі фізіологічних процесів, т. Е. Як стимулятори.

Так діють виділення тополі на овес.

Дуже важливо також, що рослини можуть поглинати виділення інших рослин. У дослідах з міченими атомами спостерігалося, що засвоєний кукурудзою в процесі фотосинтезу вуглець вже через кілька годин з`явився в сусідніх бобових рослинах.

Дуже «оживлення» обмінюються рослини багатьма органічними речовинами. Це означає, що спільно зростаючі рослини, переплітаючись корінням, мають загальний обмін речовин, харчуються і живуть як одна складна система. Шляхом такого обміну рослини впливають один на одного хімічно і змінюють свій хімічний склад. Наприклад, кукурудза, зростаюча разом з бобами, збагачується білком, що дуже важливо для годівлі сільськогосподарських тварин. Іноді ці зміни хімічних властивостей бувають і небажаними. Так, культурні рослини можуть знизити свої якості, якщо вони поглинуть якісь отруйні речовини, виділені іншими рослинами.

Як показують численні дослідження, фізіологічно активні речовини зустрічаються в виділеннях кожної рослини. За якістю ці речовини різні, до того ж у однієї рослини їх більше, в іншого - менше. Таким чином, кожна рослина протягом свого життя створює навколо себе хімічний захист. Речовини, що виділяються деревами, залучають певні види рослин, які знаходять собі захист під їхнім покровом. Для інших подібні виділення - сильна отрута, і вони не можуть рости в цьому місці. Ми добре знаємо, наприклад, запах соснового бору, дубового лісу, луки, степи. Було відмічено, що летючі і водорозчинні органічні речовини, що виділяються рослинами лісу, шкідливі для зростання степових рослин. У свою чергу деревні рослини, почасти через речовин, що виділяються степовими рослинами, частково через посуху, не в змозі проникнути в степ і т. Д.

Треба сказати також, що виділення рослин є їжу для численних і надзвичайно різноманітних мікроорганізмів. Тому біля кожного рослини формується своя мікрофлора. Бактерії і мікроскопічні гриби, харчуючись органічними виділеннями рослин, в свою чергу, виділяють в навколишнє середовище безліч своїх фізіологічно активних речовин. Це антибіотики, вітаміни, органічні кислоти, леткі і водорозчинні сполуки. Всі вони дуже сильно діють на живі організми, в тому числі і на вищі рослини. Отже, до фізіологічно активним виділенням вищих рослин додаються виділення їх специфічної мікрофлори. В результаті всього цього створюється загальне захисне простір навколо рослини.

Між собою рослини взаємодіють і інакше. Вони перехоплюють один у одного їжу, воду, світло, але і в цьому випадку хімічні виділення дають одним видам переваги над іншими. Вода і поживні речовини, які рослини поглинають корінням з грунту, завжди змішані з кореневими виділеннями сусідніх рослин. Ці виділення можуть прискорювати або сповільнювати фізіологічні процеси. Так діють, наприклад, виділення тополі на посіяний поруч овес. Найближчі рослини абсолютно пригнічені, на краю гібелі- трохи далі - рослини вище, ще далі - досягають нормальної величини, слідом за ними йде смуга, де рослини стимульовані - вони вище, зеленішою, ніж на іншому полі. Таке явище часто спостерігається по краях лісосмуг з дуба, тополі, верби, лоха - їх виділення пригнічують зростання не тільки вівса, а й соняшнику, кукурудзи, буряків, квасолі, сої, деревних саджанців і т. Д. Особливо велика кількість речовин-тормозітелей виділяється бур`янами. Так, наприклад, пирій, виділяючи особливо отруйний для рослин агропірен, а гіркий полин - безліч різних з`єднань (абсинтин, артеметін і ін.). Волоський горіх виділяє листям речовина юглон, яке, змиваючись краплями роси та дощу, пригнічує все, що сходить під цим деревом.

Тормозітелі виділяють не тільки живі рослини. Їх дуже багато в післяжнивних рештках. Не завжди пожнивні залишки, які заорюють в грунт, служать добривом. Нерідко вони можуть пошкодити сходам подальшої культури. Буває це головним чином тоді, коли післяжнивні залишки не встигли ще розкластися і потрапляють в суху піщану грунт. Ніколи не можна тому заорювати зрізані лози на виноградниках або зрізані гілки в садах.

Однак, як ми вже знаємо, невелика кількість речовин-тормозітелей корисно для рослин - підсилює їх ріст, підвищує накопичення хлорофілу і інтенсивність фотосинтезу і т. Д. Все це в цілому позитивно позначається на врожайності. Отже, регулюючи кількість цих речовин в грунті, можна досягти значного підвищення врожайності. Регулювати зміст тормозітелей в грунті не так складно. Для того щоб тормозітелей було більше, треба висівати рослини, які виділяють їх багато, або вносити в грунт органічні залишки. А якщо ми хочемо зменшити кількість тормозітелей, то для цього слід посилити мікробіологічні процеси - провести розпушування грунту, внести добрива і ін.

Так, вивчення хімічної взаємодії - аллелопатии, розкриваючи перед людиною закони життя рослинних угруповань, допомагає керувати ними, дає можливість отримувати високі і стійкі врожаї на полях і на пасовищах.