Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.С. Белюченко, О.А. Мельник
Сельскохозяйственная экология

Учебное пособие. – Краснодар: Изд-во КГАУ, 2010. - 297 с.

Предыдущая

7. Перспективы развития агроландшафтов

7.3. Некоторые аспекты химической регуляции в агроландшафтах

Одним из важнейших аспектов взаимоотношений между организмами является вопрос химического воздействия их друг на друга. В природных сообществах, где в течение длительного периода происходил отбор видов, конкуренция между которыми минимальна, вопрос химических взаимоотношений не является столь важным, как в агроландшафтах, составленных искусственно, без особого учета экологии и биологии составляющих компонентов.

Вопрос химической регуляции отношений между организмами связан с выяснением роли низкомолекулярных природных соединений как регуляторов в биологических системах. До недавнего времени проблемы химической регуляции изучались в основном на организменном уровне, например, гормональной системы млекопитающих. Однако за последние десятилетия границы исследований расширились. Получены новые данные о гормональной регуляции у высших и низших (членистоногих) животных, высших и низших растений. Менее изученным оставался вопрос о возможной роли продуктов обмена веществ, выделяемых организмами в окружающую среду. Многие известные факты указывали, что эти вещества способны выполнять функции регуляторов в определенных взаимоотношениях между организмами. Целый ряд биологических явлений (взаимное влияние растений – аллелопатия, взаимосвязь растений и насекомых и т.д.) можно объяснить только в том случае, если принять, что химические вещества, выделяемые отдельными особями в среду, играют роль регуляторов, воздействующих на поведение и жизнедеятельность других особей. Но несовершенство аналитических методов, кажущаяся аналогия между гормональной регуляцией внутри организма и регуляцией в сообществах с участием метаболитов, попадающих в среду, долгое время оставляло эту проблему в основном умозрительной гипотезой.

В начале 60-х годов мысль о регуляторном значении метаболитов, выделяемых в окружающую среду, получила экспериментальное обоснование благодаря широкому применению физико–химических методов (хроматография, спектрометрия и т.д.). Начало новому периоду в исследовании экзогормонов положили работы Бутеннандга и Карлсона, выделивших половой аттрактант (феромон) тутового шелкопряда и установивших его структуру. Дальнейшие исследования показали, что система химической коммуникации, использующая сигнальные вещества – феромоны, имеется не только у насекомых, но и у высших животных, вплоть до приматов. Более сложные и многообразные химические механизмы регуляции обнаруживаются при изучении нетрофических связей в биоценозах. За густой сетью трофических связей (цепей питания) в сообществах приоткрываются более тонкие связи чисто регуляторного, сигнального характера. Другими словами, экология не может ограничиться лишь изучением потока энергии и обмена веществ в сообществах, а должна учитывать не менее важный поток веществ – сигналов, несущих информацию о наличии, поведении и физиологическом состоянии различных видов, составляющих определенную биологическую систему. Это направление экологических исследований получило наименование "химическая экология".

В роли химических регуляторов вряд ли могут выступать продукты обмена, участвующие в основном метаболизме, тем более, что метаболизм у всех растений однотипен. В качестве химических регуляторов скорее будут выступать вещества, метаболизм которых достаточно специфичен для разных видов. Такие природные вещества относятся к вторичным метаболитам. Они разнообразны и многочисленны, особенно у растений: изопреноиды, алкалоиды, алифатические и ароматические соединения, антибиотики. Некоторые из них (например, стероиды) участвуют в регуляции важнейших биологических функций на организменном уровне. Роль большинства веществ долгое время оставалась неясной: выполняют ли они какую-либо функцию в природе или являются просто "отбросами" метаболизма организмов – продуцентов. В настоящее время данные химической экологии показывают, что некоторые из вторичных метаболитов являются теми веществами, которые выполняют роль регуляторов во взаимоотношениях организмов на уровне популяции и сообщества. Основа функционирования системы хеморегуляции между организмами в биологических системах пока во многом еще не ясна, но её изучение, бесспорно, представляет огромный интерес для биологов, агрономов, энтомологов, фитопатологов и других специалистов.

Многие исследователи полагают, что система хеморегуляции определяется терпеноидньми метаболитами. Терпены являются компонентами душистых веществ многих цветковых растений. Долгое время они считались балластными продуктами (вторичные вещества): эфирные масла, бальзамы, смолы и т.д. Эти вещества являются носителями значительного запаса потенциальной энергии, если учесть, что биосинтез терпеноидов требует относительно большой затраты энергии. Давно известно, что некоторые из них играют важную физиологическую роль. Например, фитол является компонентом молекулы хлорофилла. Однако большинству из терпеноидных соединений нельзя еще дать определенную характеристику роли в растениях (органические кислоты, гликозиды, танины и т.д.). Выдвинуто несколько гипотетических предположений об их роли, но все они далеко не обоснованы. Наиболее старым объяснением биологической функции вторичных метаболитов является то, что они защищают и растения от вредителей или действуют как аттрактанты для некоторых видов животных, например, тех, которые обеспечивают более эффективное опыление.

Накопление знаний о взаимных отношениях между автотрофными организмами, с одной стороны, и животными и грибами, с другой, идет весьма интенсивно. Появились работы Френкеля (Fraenkel, 1959) и других исследователей, указывающие на бесспорное и определяющее влияние вторичных веществ растений на отношения между растениями и насекомыми.

Известно, что некоторые насекомые (монофаги) питаются одними или близко родственными видами растений. Это вызвано, конечно, не только составом первичных веществ (белки, крахмал), поскольку последние мало изменяются от растения к растению. Учитывая спорадичность распространения и разнообразие химического состава вторичных веществ в растениях, можно предположить, что они могут привлекать или отпугивать насекомых и не обладать какой–либо функцией в основном метаболизме.

Суть формирования вторичных веществ в составе растений становится все более ясной: они играют роль защитных веществ, репеллентов, даже инсектицидов, аттрактантов, фагостимуляторов и т.д. Задача настоящей работы – это суммировать некоторые обнаруженные или предполагаемые связи между терпеноидами, с одной стороны, и растениями и животными, с другой. В порядке предпосылки следует подчеркнуть, что более сложные терпеноиды – ди-три- и тетратерпеноиды – свойственны растениям, а монотерпеноиды – насекомым. Ряд монотерпеноидных соединений, как гераниол, цитронеллаль и цигрораль, определяющие в растениях запах эфирных масел, часто встречаются и у насекомых.

Структура многих монотерпеноидов столь проста, что кажется невероятным, почему эти соединения, обладающие в разбавленном состоянии приятным для человека запахом, как правило, являются оружием в химической войне насекомых. Известно, что цитронеллаль помогает проникновению другого, одновременно выделяемого вещества, например, муравьиной кислоты, через хитиновую кутикулу атакуемого насекомого. Сама муравьиная кислота не способна проникать через броню насекомых. Содержание в растениях веществ, способных защищать их от насекомых – фитофагов, отмечалось часто. Особенно много в этом плане сделали японские ученые.

У некоторых насекомых монотерпены выполняют также функцию половых аттрактантов. Одним из первых был выделен бомбикол в организме тутового шелкопряда. В настоящее время идентифицировано много других монотерпенов. Полагают, что эти вещества делают самок более восприимчивыми к самцам.

Терпеноидные вещества играют определенную роль в опылении насекомыми некоторых растений. Например, Ophrys insectifera (орхидея) опыляется самцами роющей осы Gorytes mystaceus и G. campestris. Между растениями орхидей и насекомыми обнаружены сложные взаимоотношения. Самцы перепончатокрылых привлекаются к цветкам с большого расстояния запахом, который напоминает или идентичен запаху аттрактанта их самок. Однако привлечение самцов с помощью запаха – это только часть ухищрений, используемых цветком для опыления. Оказывается, что нижняя губа орхидей обнаруживает определенную схожесть с самкой перепончатокрылых по цвету и форме и по строению своей ворсистой поверхности. Это зрительно и осязаемо стимулирует самца, побуждает к попыткам спаривания. Для рассматриваемого вида не известно другого способа опыления.

Были выделены также вещества, которые назвали антифиданты (анлг. feed – кормить), предохраняющие растения от поедания. Параллельно с антифидантами существуют вещества растительного происхождения с отчетливым инсехтицидным действием. Эти вещества флавоноидного и пиретринового типов, в молекуле которых эфир связан хризантемовой кислотой. Они – производные монотерпенов и получены из плесневых грибов.

В растениях обнаружены также вещества, проявляющие высокую активность, аналогичную активности ювенильного гормона насекомых. При нанесении таких веществ на личинку насекомого она может вырасти в монстра – гигантскую личинку и не превратится в имаго.

Из дитерпеноидов следует назвать гиббереллины – вещества, содержащиеся в растениях в очень низкой концентрации. Они высокоактивны при чрезвычайно низких концентрациях и выступают как активаторы роста. Впервые были обнаружены в Японии при изучении болезней риса "баконоэ", вызываемой грибом Gibberella fujikuroi. В настоящее время насчитывается свыше пятидесяти гиббереллинов. Возможно, что они есть во всех высших растениях. Интересно проследить тонкие механизмы между ними и другими гормонами растений – ауксинами, кининами, производными кумарина и т.д.

Очень краткое упоминание о некоторых сторонах взаимоотношений между растениями и насекомыми, насколько они отражаются химией терпенов, указывает на интересное направление в науке, раскрывающее более глубокую экологическую сущность сопряженности развития видов при организации биоценозов. Важные в жизненном отношении вещества насекомые берут у растений. Конкурентные взаимоотношения организмов в ценозе (растений, насекомых, животных) на уровне химии терпеновых соединений указывают на очень сложные между ними связи. Химическое регулирование существует не только между представителями различных типов организмов, но и внутри каждого типа. Особое для нас значение имеют проблемы химической регуляции между высшими растениями. Еще Теофраст (20 веков назад) и Диоскорид в I в (70-е годы) заметили влияние прижизненных выделений растений друг на друга (например, капуста и виноград). Более научное определение биологического направления дал ботаник Де Кандоль в 1832 г, приведя факты влияния растений фуг на друга при совместном произрастании. Но только через 100 лет данный вопрос привлек весьма серьезное внимание исследователей. В 1937 году австрийский ученый Молиш (Molisch) опубликовал работу "Влияние одного растения на другое – аллелопатия", где рассматривал влияние на растения этилена (яблочный газ С2Н4).

Аллелопатия ("аллело" – взаимное, "патия" – влияние, воздействие) отражает взаимное влияние растений друг на друга. В практике сельского хозяйства чаще мы имеем дело с односторонне направленным влиянием одного вида на другой. Поэтому явление аллелопатии следует отнести к аменсализму, т.е. когда один организм влияет на другой отрицательно, а сам непосредственной выгоды не имеет. В широком плане аллелопатия – это влияние одних автотрофных растений (детерминантов консорция), а также связанных с ними цветковых паразитов и эпифитов, на другие через изменение среды в результате выделения в неё метаболитов, а также метаболитов их консортов – сапротрофных и эккрисотрофных. Понимать аллелопатию как прямое воздействие одного растения на другое через метаболиты нельзя. Это не касается только метаболитов паразитов. Во всех других случаях в среду постоянно поступают метаболиты растений (в воду, почву, воздух) и влияют на организмы в результате изменения среды. В.Н. Сукачев (1956) относил аллелопатию к трансабиотическим воздействиям, т.е. влиянию одних на другие через изменения среды.

В последнее время признается значение аллелопатии для биоценологии и фитоценологии (Горский, 1963, Гродзинский 1973). Однако определение А.М. Гродзинского, что аллелопатия представляет собою круговорот физиологически активных веществ (колинов), не совсем верно, так как нельзя говорить о круговороте сложных органических соединений, создаваемых растениями и выделяемых в качестве метаболитов. Существует круговорот химических элементов и таких простых соединений, как вода.

Органические и минеральные соединения выделяются (или могут выделяться) всеми органами растений (корнями, цветками и т.д.). Форма выделений весьма разнообразна (газы, жидкость, твердые соединения). В настоящее время в выделениях идентифицировано много разнообразных соединений. Выяснено функциональное значение веществ, выделяемых при дыхании, фотосинтезе и транспирации. Условно выделения можно разделить на: 1) вторичные вещества, от которых растения освобождаются; 2) аттрактанты и репелленты (вещества, привлекающие полезных и отпугивающие вредных для растений насекомых); 3) вещества, способствующие лучшему существованию в условиях высокой температуры, недостатка воды и т.д ; 4) вещества, выделяемые при поражении паразитами или вредителями.

Количество и качество выделений зависит от вида растений и жизненного состояния, органа выделений, условий произрастания и т.д. Во всех биоценозах выделяются летучие метаболиты вместе с водяными парами при транспирации. Их роль особенно ощутима в аридных и полуаридных условиях, где преобладает кустарниковая жизненная форма. В листьях кустарников много эфирных масел. В их выделениях обнаружены терпены, оказывающие влияние на другие растения. Терпены широко выделяются также хвойными растениями. Много метаболитов смывается дождевой водой с надземных органов. В смываемых с листьев веществах надземных органов есть продукты жизнедеятельности организмов филлосферы, которые используют в качестве энергетического материала активные выделения листьев. Например, в тропическом лесу (Ruinen, 1961), где в составе организмов филлосферы обнаружено большое количество азотобактерина и бейеринкии (азотфиксаторы), доля фиксируемого ими азота в воде, стекающей с поверхности листьев, может быть заметной.

В районах с сильными дождями растения выработали приспособления, снижающие возможность полного вымывания веществ из листьев. В составе вымываемых из листьев веществ определены: аминокислоты и их дериваты, углеводы, органические кислоты, макроэлементы (N,P,K) и микроэлементы (цинк, железо, медь) (Tukey,1969). К надземным выделениям следует отнести вещества, которые содержатся в опадающих листьях, а также в спаде, связанном с воздействием фитофагов. Последние быстрее минерализуются и меньше содержат балластных веществ. Различают следующие группы веществ, поступающих в среду из надземных органов и способных оказывать аллелопатическое воздействие: 1) летучие метаболиты, 2) смываемые осадками с поверхности листьев, 3) вымываемые из листьев, 4) вымываемые из опада, 5) сапрокрины – продукты сапрофитов, использующих опад.

В подземной части большое значение имеют продукты выделения корней и метаболиты сапротрофов. Корневые выделения поступают в почву постоянно, хотя и неравномерно в течение жизнедеятельности корней. Выделяются различные органические вещества. Корни пшеницы выделяют до 10 сахаров, 19 аминокислот 10 органических кислот, 3 нуклеотида и флавина, 3 фермента (Rovira, 1969). Среди корневых выделений есть ненужные или даже вредные метаболиты, от которых растения стараются освободиться. Например, при несбалансированном поступлении продуктов фотосинтеза и азота, фиксированного клубеньковыми бактериями, из корней бобовых выделяется азот. Если растения не в состоянии в данный момент использовать весь фосфор для синтеза фосфорсодержащих органических соединений, то из корней выделяется P2O5. B результате выделения различных веществ из корней вокруг них происходит концентрация микроорганизмов (в основном бактерий), формирующих ризосферу. Ризосферные организмы относятся к особой функциональной группе организмов – эккрисотрофам. Они являются как бы фильтром, через который проходят выделения корней и вещества, поступающие в корни. Эккрисотрофы, очевидно, детоксицируют токсические выделения корней и токсические вещества, поступающие со стороны. Общее количество выделений корней составляет 1,6-2,9% от веса корней (Rovira, 1969), хотя методически их определить весьма трудно.

Большое аллелопатическое значение имеют метаболиты сапротрофов, использующие отмершие органы растений. Среди их метаболитов нередко присутствуют сапрокрины – органические вещества, способные оказывать ингибирующее влияние на жизненные процессы почвенных организмов, в том числе на укоренение растений. Все вещества, выделяемые в биоценозах, Грюмер делит на 4 группы: 1. Колины (тормозители роста) – выделяются высшими растениями и действуют на высшие растения; 2. Фитонциды – выделяются высшими растениями и действуют на микроорганизмы; 3. Антибиотики – выделяются микроорганизмами и действуют на микроорганизмы; 4. Маразмины – выделяются микроорганизмами и действуют на высшие растения.

В природных условиях часто аллелопатическое воздействие элиминируется при различных обстоятельствах. Природные системы, в которых эволюция видов проходила сопряжено, чрезвычайно редко обнаруживают отчетливое проявление явления алпелопатии. Чаще всего оно проявляется в нарушенных человеком системах, где развитие видов шло несопряжено. В природных системах почвенные коллоиды, бактерии, грибы и т.д., используя основные продукты выделений, инактивируют их воздействие на другие виды. В литературе часто приводятся следующие примеры аллелопатического воздействия одних растений на другие: аллелопатические действия шалфея белолистного (Salvia leucephilla) на однолетники в Южной Калифорнии, эвкалиптов на травы Калифорнии (завезены эвкалипты из Австралии, а травы из Европы, грецкого ореха (Juglans regia) и полыни горькой (Artemisia absinthium) на травы; лесополосы на рост кукурузы, капусты по отношению к винограду и т.д.

Фитонциды (phyton – растение, греч.; caido – убиваю, лат.) – вещества защитного типа, образуемые высшими растениями. Они способны подавлять рост бактерий, грибов, простейших. Большинство растений продуцирует летучие фитонциды, способные на расстоянии оказывать свое действие. Широко известны фитонциды лука, редьки, хвои, эвкалипта. Свойствами фитонцидов отличаются некоторые нелетучие или малолетучие вещества, образующиеся в тканевых соках и протоплазме растительных клеток.

Терпены – ненасыщенные углеводы общей формулы C10H16. Терпены и их кислородные дериваты (спирты, альдегиды, кетоны) составляют основу эфирных масел растений, обусловливая аромат цветков, смолистый запах хвойных и т.д. Они в основном легко подвижны, летучи с водяным паром, бесцветны, легче воды, нерастворимы в спирте, эфире и т.д. Температура их кипения лежит в пределах 150–180 °С. Наличие двойных связей определяет их способность к реакциям присоединения, окисления, полимеризации и изомеризации. Вопрос об их биосинтезе еще не ясен, возможно, они образуются в растениях за счет углеводов и белков. Кроме терпенов состава C10H16 распространены и более сложные родственные им секвитерпены C15H24, дитерпены C20H32 и политерпены (C10H16)n.

Терпены относятся к различным классам углеводородов: алифатическим ненасыщенным, моно-, би-, трициклическим. Главное значение среди алифатических принадлежит кислородным соединениям: гераниолу, цитронеллолу, цитралю, цитронеллалю, линалоолу, дающим тонкий аромат розы, ландыша, лимона. Из моноциклических терпенов важен лимонен, экстрагируемый из лимонного и тминного масел. Среди кислородных соединений этой группы практическое значение имеют душистые терпинсолы, ментол и др.; из бициклических – a-пинен – основная часть скипидара. Их кислородные производные – камфора, борнеол, изоборнеол.

Колины, например, этилен (вырабатывается некоторыми плодами – яблоками), задерживают рост, усиливают спад листвы, ускоряют распускание почек и созревание плодов, служат приспособлением к понижению температуры вокруг испаряющейся поверхности и широко распространены в пустынях. Из корней овса выделен скопелин (производное кумарина), задерживающий рост и развитие сорняков. В коре растений персика и яблони имеются вещества, оказывающие в концентрации 50 мг на 1 л тормозящее влияние на сеянцы и т.д.

Современная сельскохозяйственная наука, обслуживающая химическое земледелие, мало уделяла и уделяет внимания взаимоотношению различных видов растений (культурных и сорных). Тем не менее, накоплены определенные сведения по взаимоотношению растений. На первый план вынесены проблемы почвоутомления, весьма впечатляющие по ряду культур. Один вид выращивается на одном месте долгое время, что в конечном итоге ведет к его вырождению. Такие растения выделяют в почву колины – токсичные соединения, к которым отношение разных видов разное. Колины одних растений угнетают рост растений этого же вида (например, клевер, люпин) и их выращивать долгое время на одном поле нельзя. Другие растения, выделяя колины, ингибируют рост соседних растений других видов (например, пырей ползучий, марь белая, щавель конский сильно угнетают кукурузу). Чередование культур снижает эффект колинов.

Растения влияют друг на друга следующим образом: 1) через выделение листьями летучих и водорастворимых веществ. 2) через корневые выделения и проникновение в почву продуктов опавших листьев и других остатков. Выделение веществ в почву начинается одновременно с прорастанием семян и максимума достигает у многих растений со вступлением их в фазу цветения и снижается с переходом к плодоношению. Летучие выделения в большом количестве характерны ароматическим растениям (укроп, петрушка, шалфей, розмарин, чабрец и т.д.), в основном при малых дозах благоприятно влияющих на культурные растения: отпугивают вредных насекомых, улучшают дыхание растений и т.д. Эти травы можно высевать по межам полей, в поселках, на огородах и т.д.

Важную роль (положительную или отрицательную) во взаимоотношениях растений играют корневые выделения. Растения выделяют в большом количестве органические соединения (до 5-10% от массы всего растения): сахара, витамины, органические кислоты, ферменты, гормоны, фенолы и т.д. У разных растений состав выделений различный. Фенолы являются составной частью колинов. Растущие рядом растения нередко обмениваются различными веществами, что доказано с помощью меченых атомов. Например, корневые выделения горчицы стимулируют рост гороха, выделения вики и овса способствуют повышению продуктивности обоих культур в смеси до 30% по сравнению с чистыми посевами. Аналогичное действие отмечено для люпина и овса.

Значительным источником колинов являются выделения опавших отмерших частей растений. Колинами богаты стебли огурцов, ботва томатов и перца, листья моркови, капусты, хрена, подсолнечника. Богаты ими остатки и сорняков, особенно их надземные органы. Отмеченные особенности имеют прямое отношение к почвоутомлению. Плодовые культуры в большинстве своем также относят к самоотравителям, а потому молодой сад никогда не закладывается на месте выкорчеванного, не производятся посадки молодых деревьев между старыми.

В разных местообитаниях уровень взаимоотношений меняется, но направленность (положительная или отрицательная) сохраняется. Прямое благоприятное взаимодействие определяется выделениями из корней и листьев. Выделяют растения (компаньоны) благоприятно влияющие друг на друге. Ароматические травы, выделяя летучие соединения, благоприятно действуют на созревание многих растений.

Исходя из сегодняшнего представления о природных процессах необходимо изменить отношение к сорнякам и отказаться от сплошной прополки. Сорняки играют свою роль в восстановлении почвенного плодородия и в организации сбалансированного ландшафта. Целесообразнее сорняки не уничтожать, а сдерживать путем подкашивания или мульчирования. В садах рекомендуется создавать постоянный травяной покров из сорняков и белого клевера, люцерны, вики или люпинаа (в зависимости от условий). Семена овощных разбрасывают по поверхности почвы и покрывают мульчей из срезанных сорняков. Первое время сорняки подрезают, но при наборе овощными растениями силы они становятся вполне конкурентоспособными. Так выращивают редьку, чеснок, лук, огурцы, урожаи получают невысокие, но меньше поврежденные вредителями и болезнями и имеющие хорошее количество. Аналогично выращивают морковь, петрушку и перец при замачивании семян перед посевом. В некоторых районах вменяется подсев трав в междурядья винограда, что снижает его заболеваемость и повреждаемость. Кукуруза оказывает сильное положительное влияние на виноград за счет летучих и растворимых веществ, выделенных в подземной части. Ячмень сильно угнетает виноград, выделяя токсины из своих корней.

Косвенное взаимодействие растений заключается в благоприятном влиянии одних (в основном бобовых) на почву, что ухудшает положение других видов. Так, бобовые, формируя клубеньки на корнях, обогащают азотом почву; многолетники, имея глубокую корневую систему, поглощают большие количества минеральных элементов (фосфора, кальция, калия) из глубоких слоев почвы и обогащают ими верхние горизонты, где развивается корневая система злаков, а также улучшают структуру почвы.

Все культуры по отношению к плодородию делятся на требовательные (злаки, тыквенные, многие овощные – капуста, салаты), менее требовательные (пасленовые, зонтичные) и улучшители (бобовые). В органическом земледелии с целью избежать истощения почвы необходимо построить ротацию культур так, чтобы указанные выше группы культур в течение трех лет сменились. Такая последовательность возможна на хорошо удобренном поле, где высевают требовательные культуры, во второй год – бобовые, улучшающие структуру и обогащающие почву азотом, а на третий год высевают менее требовательные растения. Бобовые культуры благоприятны не только как предшественник, но и растущим рядом культурам. Поэтому бобовые в смешанных посевах являются необходимым элементом.

Улучшению почвы способствуют не только бобовые, но и растения других видов, формирующих глубокую корневую систему. Так, на тяжелые почвы положительно влияют гречиха, лен, рапс, соя, разрыхляющие и улучшающие их структуру.

В органическом земледелии не применяют ни минеральные удобрения, ни пестициды. Для поддержания плодородия почвы на постоянном уровне используют два важных фактора: чередование культур и внесение органики (навоз, компосты и т.д.), куда добавляют растения, богатые отдельными минеральными веществами: гречиха и дыня богаты кальцием, листья дурмана – фосфором, табак – калием, двудомная крапива – железом. Компостированию способствуют добавки в небольших количествах одуванчика, валерианы, тысячелистника, ромашки, крапивы, коры дуба. Компост из листьев березы и боярышника вносят на истощенных почвах.

Особое внимание заслуживают растения, отпугивающие вредных насекомых, а также сбивающие насекомых с толку. Насекомые (земляная блошка, капустная совка) находят капусту по запаху. При посеве радом с капустой чабреца или шалфея или опрыскивание капусты экстрактом из трав насекомые теряют ориентир (залах трав дезориентирует их) и меньше повреждают эту культуру. Все ароматические культуры защищают овощные растения.

К отпугивающим (репеллентам) относят настурцию (против белокрылки, тли, колорадского жука, гусениц капустниц), полынь; мята отпугивает муравьев, белокрылку, тлей, гусениц капустницы. Тля не любит запаха лука, чеснока, горчицы, кориандра. Пижма снижает повреждения овощей гусеницами капустницы. Зеленая фасоль защищает растущие рядом с ней баклажаны от колорадского жука. Колорадского жука отпугивает также кориандр, настурция, пижма. Ореховые деревья на пастбищах отпугивают мух и облегчают жизнь скоту.

Большой интерес представляют растения, привлекающие полезных насекомых (опылители, хищники, паразиты). Хищники убивают вредителей, а паразиты откладывают яйца на тело вредителя и вылупившиеся личинки питаются его телом. Многие хищники и паразиты являются и опылителями. Полезные хищники (пауки, жужелицы) предпочитают влажные и затененные места и живут среди плотно растущих растений типа мяты; жужелицы любят пасленовые и щирицу. Златоглазки – светло-зеленые небольшие насекомые, убивают гусениц и личинок жуков, тлей, яйца ряда вредителей. Божья коровка откладывает обычно яйца на пижме и тысячелистнике. Паразитические осы хорошо контролируют тлей и других насекомых с мягким телом.

Растения, служащие пищей и домом для полезных насекомых, необходимо выращивать в лесополосах, поселках, на огородах и т.д. Для пчел-опылителей желательны чабрец, котовник, мелисса лимонная, базилик, чабер, мята. Для привлечения дождевых червей добавляют валериану, корни цикория и листья лука. Главная задача сегодня не нарушать непродуманным вмешательством равновесия в сообществе насекомых.

Важную роль в борьбе с насекомыми могут выполнять птицы. Необходимо создавать им условия для гнездования. С этой целью в лесные насаждения желательно включать декоративные кустарники, образующие ягоды, поедаемые птицами.

Весьма интересны растения, помогающие избавиться от грибковых заболеваний. Остановимся на хвоще полевом, настоем которого опрыскивают растения. Траву хвоща полностью заливают водой и кипятят до 20 минут и полученный экстракт разводят в 50 раз и мелким распылом опрыскивают все растения против всех видов болезней. Каждую осень плодовые деревья и кустарники тщательно промывают экстрактами хвоща до заморозков и в бездождливую погоду.

Особняком выделяются растения, не сочетающиеся друг с другом. Несочетаемость растений определяется их корневыми или листовыми выделениями, тормозящими рост соседних культур. Так, шалфей не сочетается с луком, полынь плохо действует на горох, бобы, пижма – на капусту, лебеда тормозит рост картофеля и т.д. Некоторые виды растений выделяют вещества, которые плохо переносятся другими растениями. Например, черный орех выделяет юглон, тормозящий рост многих овощных и плодовых культур. Плохо действует на многие культуры фенхель. Сорняки не только конкурируют с культурами за воду и питание, но и угнетают их своими выделениями. Например, пшеница угнетается большим количеством растений мака и ромашки, на клевер влияет лютик и т.д. Из деревьев агрессией отличается ель, враждебная всем породам; её неблагоприятное влияние в почве сохраняется в течение 15 лет после срубывания.

Завершая анализ химического регулирования в сообществах, следует подчеркнуть, что на уровне организации биоценоза характер регуляции имеет другой порядок по сравнению с организменным уровнем. В качестве регуляторов между разными типами организмов выступают, вероятнее всего, вторичные метаболиты, главным образом терпеноидного типа. На взаимоотношения между организмами одного типа (например, растениями) большое влияние оказывают их прижизненные выделения (колины), которые, очевидно, также играют определенную регуляторную роль. Проявление аллелопатии в естественных сообществах весьма проблематично, что объясняется сопряженной эволюцией составляющих их видов. В искусственных сообществах явление аллелопатии проявляется часто и его изучение представляет научный и практический интерес.

Предыдущая