Растения-убийцы. Что такое аллелопатия?

Некоторые растения, такие как черный орех, подавляют рост других растений. Вот как можно создать сад, в котором уживаются все растения.

Химическая война в царстве растений

Немногие организмы кажутся более пассивными, чем растения. Они растут почти незаметно — молчаливые, укоренившиеся на месте. Тем не менее, растения используют целый арсенал инструментов для управления окружающей средой. Они могут конкурировать между собой, используя доступные ресурсы, при этом один вид настолько эффективно поглощает воду своими корнями или поглощает свет своей кроной, что никакие другие виды не могут прорасти поблизости. Или растения могут подорвать своих соседей — или даже будущих жителей того же места — с помощью агрессивной формы химической войны, известной как «аллелопатия».

Слово аллелопатия происходит от слов аллелон, что означает «друг друга», и «патос», что означает «страдать». Аллелопатические растения причиняют страдания окружающим растениям, выделяя различные химические вещества. Они могут хранить токсичные химические вещества в своих листьях, которые высвобождаются, когда листья опадают, просачиваясь через почву и поглощаясь другими растениями. Они могут выделять химические вещества из своих корней, которые затем проходят через почву, где их поглощают другие растения. Некоторые растения могут даже испарять эти химические вещества — «аллелохимические вещества» — через маленькие поры в своих листьях, тем самым вызывая отравление газом восприимчивых видов поблизости.

Кто бы мог подумать, что среди тихих зеленых сожителей нашей планеты бушует такая борьба? Садовники и ботаники, конечно, обладающие острой наблюдательностью и которым часто приходится находить способы улучшить или обойти войны, которые растения ведут друг против друга.

Выяснение этого

Еще в 300 г. до н.э. Теофраст, известный как «отец ботаники», заметил, что нут «истощает» почву и, по-видимому, убивает сорняки. В 1-м году римский ученый Плиний писал о том, как дерево грецкого ореха причиняло «вред всему, что было посажено поблизости».

В последующие века, особенно в 1900-х годах, ученые начали более внимательно изучать химические взаимодействия между растениями. Немецкий ботаник Ганс Молиш ввел термин аллелопатия.в 1937 г., а ботаник из Оклахомы Элрой Райс написал книгу по этой теме в 1974 г., которая до сих пор считается краеугольным камнем в этой области (второе издание вышло в 1983 г.). Хотя часто бывает трудно отделить последствия обычной конкуренции за ресурсы от последствий химического вмешательства, ученые все лучше и лучше умеют выделять определенные растительные химические вещества, токсичные для окружающих их растений.

Как работает аллелопатия

Хотя известно, что множество растений производят аллелохимические вещества — айлантус  ( айлантон), сорго (сорголин) — черный орех ( Juglans nigra ) является образцом аллелопатии.

Ученым удалось выделить токсичное соединение из черного ореха — юглона — путем замачивания различных частей дерева в воде, а затем изучения этих растворов и их воздействия на другие растения. Юглон, как и все аллелохимические вещества, является вторичным метаболитом, что означает, что он производится как побочный продукт химических реакций, которые фактически поддерживают жизнь растения. Он был обнаружен в листьях, коре и древесине грецкого ореха, а также в шелухе семян грецкого ореха. Однако самая высокая концентрация юглона находится в корнях деревьев.

Юглон подавляет рост некоторых растений, особенно семейства пасленовых или пасленовых, а также азалий и рододендронов, горного лавра и даже бирючины. Каким именно образом он это делает — путем вмешательства в фотосинтез или поглощение воды — до сих пор остается вопросом, который исследуют биохимики.

Каким бы ни был механизм, такие растения, как помидоры, картофель, ежевика и черника, вскоре увядают и погибают, если их посадить в корневой зоне грецкого ореха или замульчировать листьями или корой грецкого ореха. Было обнаружено, что другие члены семейства грецких орехов — пекан и гикори — также содержат юглон и также могут вызывать этот эффект.

Разные штрихи для разных растений

Однако многие растения легко переносят юглон; к ним относятся овощи, такие как дыни, бобы и морковь, а также деревья, такие как восточная красная почка и южная катальпа. В низких концентрациях юглон, по-видимому, даже стимулирует рост у некоторых видов — аномальный эффект, наблюдаемый в других аллелопатических ассоциациях. Например, это, по-видимому, оказывает такое влияние на мятлик Кентукки, траву холодного сезона, которая также может производить аллелопатические химические вещества. Узнайте, какие растения могут жить с черным орехом.

Как справиться с аллелопатическими растениями

Доктор Томас Грин, профессор городского лесоводства в Университете Западного Иллинойса, изучил влияние газона и декоративных деревьев друг на друга. Эти группы растений, как правило, имеют несовместимые потребности и конкурируют друг с другом как над землей, так и под землей.

«Что мы, как садоводы, обычно делаем, так это выбираем растение А, которое нам нравится, и растение Б, которое нам нравится, и собираем их вместе», — сказал Грин. Однако он указывает, что некоторые из ассоциаций, к которым мы приходим, никогда не возникали в естественных условиях, когда связанные виды растений часто сосуществовали на протяжении тысячелетий и, возможно, даже эволюционировали, чтобы выдерживать химические токсины друг друга.

Некоторые злаки, в частности овсяницы, аллелопатичны. Во многих случаях конкуренции между деревьями и травой Грин считал, что для деревьев и трав лучше всего просто разделить их, обильно мульчировав участок в нескольких футах от дерева.

«Мульча устранит конкуренцию корней с травой. Она также сохраняет влагу для тонких поверхностных корней дерева. С мульчей мы имитируем природу — именно то, что происходит в лесу». Таким образом, то, что было поглощено деревом своими листьями, напрямую перерабатывается. Кроме того, избегается как прямая конкуренция, так и аллелопатия между газоном и деревом.

Использование аллелопатии в своих интересах

Часто фермеры и садоводы справлялись с аллелопатией — независимо от того, определяли они это явление по названию или нет — были простыми и практичными: отделить растение, которое подавляет рост других, или же использовать это растение на благо сада.

Рожь обладает аллелопатическими свойствами, как и некоторые другие покровные или «удушающие» культуры — овес, пшеница, ячмень и сорго. Фактически, « Аллелопатия Райса» цитирует исследование 1983 года, которое показало, что «популяции портулака обыкновенного и росички гладкой сократились на 70 и 98 процентов соответственно из-за остатков сорго».

«Снизить конкуренцию — это было бы главной целью», — сказал д-р Билл Клингеман, профессор растениеводства в Университете Теннесси, об аллелопатических растениях. «Но другим преимуществом будет то, что, если они превзойдут другие растения, вы получите однородный стенд. Если растение помогает вам, это дополнительное преимущество». Синтез аллелохимических веществ для их гербицидного применения или использование определенных аллелопатических растений в севооборотах или в качестве растений-компаньонов — еще одна бурно развивающаяся ветвь аллелопатических исследований.

Почвенная болезнь

Однако аллелопатические растения иногда создают препятствия, которые трудно преодолеть. Почвенная болезнь — общий термин для обозначения проблемы, которая вполне может быть вызвана остатками аллелохимических веществ, сохраняющимися в почве после того, как растение исчезнет, — может сделать некоторые участки непригодными для выращивания других растений.

Райс приводит известный пример, когда лесники пытались создать березовый дендрарий на месте бывшей рощи черного ореха на Вермонтской сельскохозяйственной экспериментальной станции. старой плантации грецкого ореха». Автотоксичность, когда вид химически предотвращает прорастание собственных семян, является еще одним возможным источником болезни почвы, которая может поразить яблони и розы.

Путем исследований, а также методом проб и ошибок обычно можно найти какое-нибудь выносливое растение, которое благодаря химическому попустительству или удачливому иммунитету сможет выжить на таких участках. Улучшение почвы путем добавления органических веществ также может помочь решить проблему, поскольку многие аллелохимические вещества легче сохраняются в плохо дренированной почве, такой как глина.