ЕКОЛОГІЧНА БІОХІМІЯ - Навчальний посібник - В. М. Ісаєнко 2005

Розділ 3.АЛЕЛОПАТИЧНА ВЗАЄМОДІЯ ВИЩИХ РОСЛИН

3.4.  Роль алелопатії в екології агросистем

Одна з істотних проблем сільськогосподарського рослинництва— пригнічення росту бур’янів. Установлено, що насіння бур’янів може пригнічувати проростання насіння та ріст культурних рослин. Так, наприклад, насіння канатника Abutilon sp. інгібує ріст проростків томатів, насіння ячменю, бавовнику, гірчиці.

У свою чергу, алелопатичні речовини культурних рослин здатні пригнічувати ріст бур’янів. Так, насіння буряку продукує речовини, які інгібують ріст куколю Agrostemma githago, насіння ячменю — проростання гірчиці польової Sinapis arvensis. Речовини, які виділяються корінням кукурудзи та люпину, пригнічують ріст таких бур’янів, як лобода біла Chenopodium album і щириця загнута Аmаranthus retroflexus.

Череда волосиста Bidens pilosa, яка є бур’яном, продукує фенілгептатриїн, що пригнічує ріст таких кормових культур, як тимофіївка лучна Phleum pratense і конюшина лучна Trifolium pratense, а також бур’янів лободи білої Chenopodium album і ваточника Asclepias syriaca.

Відомо також багато інших факторів пригнічення бур’янів. Так, висушена зелена маса жита, яка містить β-фенілмалонову та β-оксимасляну кислоти, пригнічує ріст ряду бур’янів. Екстракти пшениці містять ферулову кислоту, яка декарбоксилюється під впливом мікроорганізмів з утворенням токсичнішого стирену 2-метил-4-етилфенолу.

Культурні рослини здатні продукувати авалелопатично активні речовини. Каучуконосну рослину гваюла Parthenium argentatum у цьому плані вже було розглянуто. Іншим прикладом може бути пригнічення паростків рослин кави кофеїном, який міститься в плодах і листі. Соняшник, деякі плодові дерева (яблуня, персик та ін.) також утворюють авалелопатично активні речовини.

Установлено, що незібрані залишки врожаю деяких культурних рослин, які залишилися на ґрунті або в його глибині, виділяють токсини, які впливають на продуктивність наступних культур. Так, залишки після збирання врожаю вівса, пшениці, сорго, рису, кукурудзи містять ряд фенолкарбонових кислот, які пригнічують ріст паростків пшениці. Токсичність рослинних залишків для пшениці, кукурудзи та інших культурних рослин залежить не тільки від виду, якому належать ці залишки, а й від сорту, терміну після збирання врожаю, вологості ґрунту тощо. Важливим фактором у цій ситуації є здатність мікрофлори детоксиф ікувати залишки рослин. Зі стебел злакових рослин унаслідок анаеробного розкладу целюлози в ґрунті утворюються леткі токсини, зокрема оцтова кислота.

У садівництві варто враховувати, що саджанці плодових дерев, які утворюють і виділяють кореневою системою токсичні речовини для пригнічення росту проростків, не зможуть швидко рости, якщо їх висадити в той самий ґрунт, де росли самі дерева. Це явище притаманне різним плодовим деревам, але найвиразніше в яблуні, корені якої виділяють фенольну сполуку флоридзин, розклад якої мікрофлорою ірунту відбувається дуже повільно.

Рослини-інтродуценти здатні негативно впливати на рослини місцевої флори. Швидке розселення деяких інтродукованих видів рослин проходить за участю алелопатичних речовин, які вони виділяють і які згубно діють на інші рослини. Один із таких прикладів — широке розселення папороті орляку Pteridium aquilium, інший приклад— розселення нечуйвітру волохатенького Hieracium pilosella. На пасовищах небезпека прояву такої алелопатії полягає в тому, що порушується структура місцевого фітоцинозу, змінюється співвідношення чисельності видів.

Ще однією екологічною ситуацією, в якій чітко виражені алело- патичні ефекти, є польова сукцесія, де в результаті інтенсивного оброблення землі природна флора поступово зникає, а вміст мінеральних і органічних речовин у ґрунті зменшується. Таке поле, якщо його не обробляти, поступово зазнаватиме вторгнення рослин різних видів доти, доки не утвориться стабільне уґрунтування. Роль алелопатії в цьому разі зводиться до: 1) прямого пригнічення одних видів рослин іншими; 2) прискореного заміщення одних видів рослин іншими, яке зумовлене авалелопатією, а також прямою алелопатичною дією домінуючих видів; 3) опосередкованого впливу продуктів розкладу рослин; 4) пригнічення діяльності нітрогенфіксуючих бактерій. Можуть існувати також інші прояви алелопатії, зокрема ефекти, за якими можна визначити види рослин, здатних проростати в певному угрупованні.

Одна з істотних проблем рослинництва зараження культурних рослин паразитами, якими є вищі рослини. У цьому разі істотну роль відіграють речовини у ґрунті, які утворюються з кореневих виділень. Так, рослина-господар продукує та виділяє в ґрунт з кореневою системою речовини, здатні стимулювати проростання насіння рослини-паразита, проросток якого потім прикріплюється до рослини-господаря до повного завершення життєвого циклу. У цьому разі виявляється певна аналогія з алелопатією, хоча речовини рослини-господаря благотворно діють на рослину-таразита, а не пригнічують її ріст.

Аналіз явища алелопатії в рослинах свідчить, що: 1) рослини, як правило, виділяють більш токсичні речовини для інших видів, ніж для свого виду; 2) конкуренція між рослинами призводить до інтенсивнішого синтезу токсинів; 3) види, які росли разом протягом багатьох років, толерантні до прояву алелопатії. Це свідчить про те, що природний добір може сприяти розвитку алелопатії рослин.