Аллелопатические взаимодействия в ценозе
При формировании ценоза (сообщества растительных организмов) происходит изменение среды, вызванное потреблением материально-энергетический ресурсов и выделением продуктов жизнедеятельности в виде метаболитов, опада и различных остатков. Аллелопатией – называется прямое или косвенное влияние одного растения на другое путем образования химических соединений, выделяемых в окружающую среду.
Способностью к выделительной деятельности обладают все органы растений: корни, листья, стебли, плоды и семена. Наиболее активные вещества выделяются из надземной части, наименее активные — из корней.
Выделения растений подразделяют на прижизненные и посмертные. Прижизненные выделения бывают активные и пассивные. Активные обусловлены нормальной жизнедеятельностью растений, а пассивные – вымыванием веществ из листьев с осадками и прочие.
Выделения растений могут быть водорастворимые и летучие (в виде газа, пара, аэрозоля или пыли).
Водорастворимые выделения подразделяют на:
Летучие выделения подразделяют на три типа:
— фитогенные, выделения неповрежденных органов растений;
— фитонциды, выделения поврежденных тканей;
— миазмины, выделения из отмерших тканей.
Аллелопатия изучает образование физиологически активных веществ в растениях-донорах, выделение этих веществ в окружающую среду, их превращения и действие на другие растения-акцепторы.
Химические вещества участвуют в аллелопатических взаимодействиях на разных уровнях:
Колины – выделяются высшими растениями и действуют на высшие растения.
Фитонциды – ингибиторы, продуцируемые высшими растениями и действующие на микроорганизмы.
Маразмины – вещества, выделяемые микроорганизмами и вредные для высших растений.
Антибиотики – ингибиторы,продуцируемые микроорганизмами и действующие на микроорганизмы.
Таким образом, вокруг растительного организма на протяжении всей жизни создается определенная биохимическая обстановка, положительно или отрицательно действующая на него и на другие организмы.
Во время формирования семян в них откладываются вещества, тормозящие прорастание и антимикробные агенты.
Тормозители, во-первых, задерживают прорастание в неблагоприятное время, во-вторых, подавляют рост других растений, в –третьих, подавляют деятельность микроорганизмов. Среди веществ тормозителей, выделенных из семян, обнаружены ди- и трикарбоновые кислоты, аминокислоты, ароматические кислоты (кофейная, коричная), кумарин и др.
Из антимикробных веществ обнаружены различные алкалоиды и фенолы.
Среди активных выделений надземных органов часто наблюдается гуттация, экскрекция газообразных веществ и выделение твердых продуктов, смываемых дождями.
1)В гуттационной жидкости содержатся ионы кальция,, нитраты, глутаминовая кислота, ферменты, антибиотики (пшеница), соли(галофиты).
2)Кутикулярные экскректы листьев содержат алкалоиды (табак), ионы калия, марганца, сахара, азотистые вещества (медвяная роса), фенолы, гиббереллины (хризантемы). Они могут подавлять или стимулировать рост и цветение растений.
В состав корневых выделений входят минеральные вещества, кислоты цикла Кребса, сахара, ферменты, витамины, антибиотики, алкалоиды, ростовые вещества, гликозиды и прочее. Корневые выделения изменяют метаболизм акцепторных растений, вызывая усиление или замедление роста, а также изменяют микрофлору почвы.
Аллелопатические взаимодействия растений нужно учитывать при формировании севооборотов. Подмаренник мягкий подавляет рост пшеницы и подсолнечника. Щетинник гигантский – кукурузы. Пшеница, овес, горох, гречиха наоборот подавляют рост мари белой. Сахарная свекла препятствует поглощению цинка последующими культурами, особенно кукурузой и фасолью. Однако в настоящее время исследования в этой области только начинаются.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.01 с) .
Источник
Аллелопатия РАСТЕНИЙ
Аллелопатия РАСТЕНИЙ (греч. allelon — взаимно и pathos — страдание) — одна из важнейших и отличительных форм химической связи и взаимодействия растений фитоценоза, важный фактор, определяющий видовой состав, численность популяции, структуру и производительность фитоценозов. Термин «А.» ввел немецкий ученый Г. Молиш в 1937 г. обусловлено А. выделением растениями в окружающую среду химических продуктов жизнедеятельности, которые называют по-разному: фитонциды, биолины или фитолины, а чаще — колено. Они влияют на растения и их химический состав непосредственно или через изменения экологических факторов.
Исследование аллелопатических особенностей лекарственных растений помогает решению таких важных задач, как восстановление и разведения растений, создание смешанных насаждений, определение условий заготовки растений и тому подобное. Каждое растение в естественных или искусственных фитоценозах выступает одновременно донором и акцептором БАВ. Поэтому любое растение характеризуется двумя алелопатично качествами: активностью — способностью образовывать и выделять колени, и толерантностью — способностью переносить свои собственные колени (аутотолерантнисть) или колени других видов.
При этом выделение одного вида или разных органов растения вызывают различную ответную реакцию у других видов: в одних наблюдается активизация жизненных процессов, в других — торможение, третьи же остаются равнодушными. Напр. водные вытяжки из опавших листьев липы стимулируют развитие проростков ясеня, а колени его корней существенно ингибируют развитие стержневой корневой системы и не влияют на рост побегов. Корневые выделения березы бородавчатой подавляют рост и ослабляют фотосинтез дуба обычного, вязов мелколистной и обычного.
Исторически сложилось так, что взаимодействие корней с органическими соединениями почвы выработала способность растений к гетеротрофного питания, поглощение аминокислот, фенольных соединений, ингибиторов и стимуляторов роста, антибиотиков, алкалоидов и т.п.. А. предопределяет изменения в общем обмене веществ, анатомической структуре растительных тканей, интенсивности протекания физиологических процессов: дыхания, синтеза, поступления и накопления питательных и БАВ.
В задачи алелопатии относятся: изучение синтеза БАВ в растениях, выделение екзометаболитив, их преобразования по пути от одного партнера к другому, действие на растение-акцептор. Исследование алелопатично особенностей растений, в т.ч. и лекарственных, помогает решению таких важных задач, как восстановление и разведения растений, создание смешанных насаждений, определение условий заготовки растений и тому подобное.
Неотъемлемыми составляющими общеаллелопатического влияния растений являются метаболиты микрофлоры и микрозоофауны, которые способны усиливать или ослаблять интенсивность выделения коленей растениями, а также изменять характер их взаимодействия.
Физиоаллелопатическую активность и эколого-регуляторный характер проявляют связанные соединения, которые присутствуют в различных органах растений и поступают в окружающую среду с корневыми выделениями (в почву, воду), с летучими соединениями надземных органов (в воздух), а также вымываются осадками. Количество и состав выделяющихся веществ, а соответственно и степень аллелопатической активности, зависят от вида, сорта, органа, фазы развития, физиологического состояния растения и экологических условий.
Предложены различные классификации растительных выделений. Так, различают колени прижизненные и посмертные, летучие, растворимые и нерастворимые в воде. В свою очередь, прижизненные водорастворимые выделения подразделяют на активные (экссудаты), образующиеся в процессе метаболизма растений, и пассивные (дифузаты), попадающих в среду вследствие вымывания веществ из органов растений или их травмирования.
Посмертные колени или сапролиты, образующиеся в результате отмирания растений или их частей. Среди летучих коленей различают: фитогенные — выделение нетравмированных или поврежденных растительных тканей и органов (фитонциды); миазмины — выделение мертвых тканей. Также классифицируют колени по способу их выделения: те, которые оказываются через грунтовые воды, при разложении опавшие листья и воздушным путем.
Классификация А.М. Гродзинского наиболее полно раскрывает происхождение выделений, принцип их аллелопатического действия, а также учитывает роль факторов внешней среды. Все колени, учавствующие в химическом взаимодействии растений, A.M. Гродзинский разделяет на три большие группы.
К первой из них относятся вещества вторичного происхождения (органические кислоты, эфирные масла, алкалоиды, витамины, антибиотики сапонины, гликозиды, флавоноиды, дубильные вещества и другие полифенолы. Эти аллелопатически активные соединения видоспецифические, могут быть продуктами нормального метаболизма или образовываться в отмерших растениях. Под воздействием эфирных масел в почве накапливаются колена, которые предопределяют грунтоусталость.
Вторая группа — высокотоксичные соединения, образующиеся в результате гидролитического автолиза белков растительного и микробного происхождения (пептиды, аминокислоты, нуклеозиды, органические кислоты, амиды кислот, амино-и иминопохидни, индолпохидни, аммиак ). Им не свойственна видовая специфичность, они присутствуют в живых и отмерших тканях растений, выделениях живых организмов.
К третьей группе относятся различные продукты минерализации и гумификации растительных тканей (гуминовые кислоты и их производные, высшие жирные кислоты, нафтохиноны, антрахиноны, сложные хиноны, коричная кислота и ее производные). В основном полимерные соединения ароматического ряда характеризуются наличием фенольных групп, часто содержат в гетероциклов азот, образуют комплексы с солями (хелаты) и отличаются высоким алелопатично активностью. Благодаря этим веществам происходит алелопатично взаимовлияние между растениями в течение всего онтогенеза: изменяется производительность растений, содержание и качество отдельных БАВ.
Явление аллелопатии учитывают в сельскохозяйственном растениеводстве при разработке структуры севооборотов и смешанных посевов, с целью предотвращения почвоутомления в монокультуре, борьбы с сорняками, фитопатогенными организмами подобное. Практическое значение имеют сведения о взаимно полезные связи ЛР. В случае оценки алелопатично качеств ЛР учитывают не только их способность выделять различные БАВ, но и проявлять терпимость к вредным выделениям.
Источник
Физиология и биохимия / физиология растений / Аллелопати1
образования химических соединений , выделяемых в окружающую среду.
Эффект в явлениях аллелопатии зависит от химических соединений, выделяемых в среду,в отличие от конкуренции,когда происходит полное или частичное изъятие некоторого фактора, необходимого другому растению(вода,минеральные вещества,свет и др.) Все сказанное относится не только к посевам сельскохозяйственных культур, но и в большей степени к естественным фитоценозам Если в первом случае возможно ослабление отрицательного действия разного рода веществ за счет агротехники, то во втором влияние растительности друг на друга обусловлено часто не столько конкуренцией, сколько аллелопатией. Наиболее впечатляющим является пример токсичности выделений ореха черного, под кроной которого или вблизи нее не растет ни одна полевая культура, завядают картофель, томат, подавляется рост яблони.
Вблизи полыни испытывают угнетение многие виды растений. Истощение почвы при монокультуре пшеницы, овса также связано с аллелопатическим действием веществ, выделяемых в почву из растений.
Способностью к выделительной деятельности обладают все органы растений: корни, стебли, плоды и семена. Общее количество корневых выделений составляет 3-4 т/га за сезон, что равно половине всего органического вещества, накапливаемого за это время в корнях. Различна и степень физиологической активности выделяемых веществ. Наиболее активные вещества выделяются из надземной части, особенно листьев, затем стеблей и наименее активные- из корней.
Выделения растений могут быть в виде газа или водного раствора, поэтому для аллелопатии существенное значение имеют два типа веществ- водорастворимые и летучие.
Выделения растений можно подразделить на прижизненные и посмертные, происходя- щие в результате отмирания организма или отдельных его частей. Прижизненные выделения можно разделить на активные и пассивные. Активные обусловлены нормальной жизнедеятельностью растений,а пассивные- вымыванием веществ из листьев с осадками и т. д. Для обозначения химических веществ, участвующих в аллелопатических взаимодействиях на разных уровнях,приняты следующие термины: колины- вещества, выделяемые высшими растениями и действующие на высшие растения; фитонциды –ингибиторы, продуцируемые высшими растениями и действующие на микроорганизмы; маразмины- вещества, выделяемые микроорганизмами и вредные для высших растений; антибиотики- ингибиторы, продуцируемые микроорганизмами и действующие на микроорганизмы.
Источник