Alelopatie. Jak se rostliny navzájem ovlivňují

Navzdory tomu, že rostliny postrádají mobilitu, příroda je obdařila mnoha adaptacemi, které jim pomáhají přežít v podmínkách brutálního vnitro- a mezidruhového boje. Patří mezi ně různé organické látky, které rostlina uvolňuje do ovzduší a půdy za účelem sebeobrany.

„Únava“ půdy

Tyto látky a jejich role v životě rostlin tvoří podstatu alelopatie – vzájemné ovlivňování rostlin prostřednictvím různých uvolňování do prostředí.

Vylučované látky chrání nejen svého dárce před nepřáteli. V přírodě také hrají regulační roli.

Všimli jste si úžasného jevu – změny dominant na nějakém opuštěném poli?

Léto se blíží celé pole zežloutne – řeřicha ho pokryla svými slunečnými květy.

Následující rok Řepka je téměř neviditelná: pole je již pokryto bílým rouchem – je naplněno heřmánkem.

Za třetí – je to všechno nadýchané se zralými pampeliškami.

A konečně, již čtvrtým rokem Pole zabírá ohnivák, který postupně nashromáždil sílu. Přesně tento druh změny bylo možné pozorovat několik let na dlouho opuštěném poli JZD v provincii Jaroslavl.

Alelopatie, z řečtiny „alelon“ – „vzájemně“ a „patos„-„utrpení“, vědci nazývají povahu vztahu mezi rostlinami.

Příroda nestvořila různé druhy, aby jednomu z nich umožnila obsadit celou Zemi. Poskytla úžasný mechanismus: rostlina vylučuje nejen ochranné, ale také látky, které jí škodí. Jeden vzorek produkuje velmi málo těchto látek. Ale sekrety tisíců, desetitisíců rostlin stejného druhu, pěstovaných a kvetoucích na omezeném území, stačí k tomu, aby si půdu „otrávily“.

Příští rok semena „vylisovaných“ rostlin buď vůbec nevyklíčí, nebo se cítí depresivně a produkují vratké potomstvo. Zároveň se látka, která inhibuje růst, ukazuje jako stimulant pro semena jiné rostliny. A umožňuje mu ukázat svou aktivitu a stát se dominantním.

Tento jev je základem tzv únava půdy . Projevuje se nejen v divokých travních porostech, ale také v zeleninové zahradě, zahradě a dokonce i v lese.

Aby se zabránilo „únavě“ půdy, v rostlinné výrobě se používá střídání plodin nebo střídání plodin. Na stejném záhonu jedna plodina střídá druhou a ta zase třetí. Výsledkem je, že se každý cítí skvěle a produkuje maximální výnos.

Fenomény alelopatie byly zaznamenány již ve starověku. Starověký římský vědec Plinius starší zaznamenal ve svých poznámkách negativní vliv zelí na vinnou révu. Réva se odchýlila od hřebene zelí opačným směrem, utiskla se a chuť hroznů a následně i vína se zhoršila.

Stimulanty nebo inhibitory

Hlavní skupiny látek uvolňovaných dárcovskou rostlinou do životního prostředí

Podívejme se na níže uvedený diagram. Ukazuje hlavní skupiny látek uvolňovaných dárcovskou rostlinou do životního prostředí. Tyto výboje jsou:

• rozpustné ve vodě a těkavé;
• intravitální a posmrtné.

Životnost se dělí na:

• aktivní, vzhledem k normálnímu životu rostlin;
• pasivní, vznikající např. vyplavováním látek z listů srážením. K takovému vyplavování dochází zejména při procesu gutace – uvolňování kapiček kapaliny listy.

U některých stromů (lípa, jírovec) je pozorována gutace v okamžiku zlomu pupenů. Jeho alelopatický význam lze znázornit takto: kapky objevující se na listech jsou větrem setřeseny na půdu, na listy pod ní a zasychají nebo jsou absorbovány. Látky v nich rozpuštěné obsahují kromě snadno zjistitelného vápníku, hořčíku, draslíku, sodíku, fosforu také mnoho komplexních fyziologicky aktivních látek: aminokyseliny, alkaloidy, vitamíny. Jakmile se dostanou do půdy, výrazně změní její vlastnosti.

Mnohé z těchto sloučenin vnímáme jako pach. Vzpomeňte si, jak silně voní rozkvetlá poupata topolů, mladé jehličí smrků a kůra třešně. Tyto aromatické látky se nejen uvolňují do vzduchu, zahalí vlastní rostlinu do neviditelné mlhy a šíří se na všechny kolem, ale také se rozpouštějí v dešťových kapkách a rose a poté končí na listech podrostu a podrostu, na trávách pod korunou lesa a nakonec skončí v půdě.

S listovým opadem se do půdy dostává také velké množství sloučenin velmi odlišné povahy, které mají různé biologické účinky, od minerálních solí až po látky, které Julian Huxley v roce 1935 nazval „vnější hormony“.

Organické látky uvolňované do prostředí při rozkladu rostlinných zbytků mohou kromě využití jinými organismy jako potrava také přímo ovlivnit stav celé biogeocenózy. Je známo, že glukosidy, které jsou obsaženy ve spadaných listech vrb, topolů, jasanu a jírovce, se rychle ničí a mění se ve vysoce aktivní aglukony. Ty určují významnou fytotoxicitu podestýlky těchto rostlin.

Velké množství ve vodě rozpustných organických sloučenin se uvolňuje do půdy a samotnými kořeny. Kořenové sekrety obsahují organické látky různé povahy: fenolové sloučeniny, aminokyseliny, organické kyseliny, enzymy, vitamíny.

Mezi nimi je mnoho biologicky aktivních, stimulantů nebo inhibitorů růstu. Dosahují kořenů blízkých rostlin (jak jejich vlastních, tak jiných druhů) a mají na ně určitý vliv.

Někdy jsou takové látky jedinečné a jsou detekovány pouze u jednoho plemene. V listech a větvích tisu byl tedy nalezen glukosid floroglucinoldimethylesteru taxicatinu. Přítomnost tohoto konkrétního glukosidu je možná zodpovědná za vysokou odolnost tisu vůči borožravému hmyzu.

V alelopatii jsou důležité všechny rostlinné sekrety. Společně tvoří jakousi biochemickou ochrannou kouli kolem rostlin, které je produkují, trochu připomínající ochrannou roli pevnostních zdí kolem starověkého města.

Při zvažování výše uvedeného diagramu je třeba vzít v úvahu, že ukazuje pouze jeden směr působení: od dárcovské rostliny k přijímací rostlině. Ve skutečnosti je v každé fytocenóze každá rostlina dárcem i příjemcem. Schéma by tedy mělo být doplněno zrcadlovým obrazem.

Těkavé emise z listů a tenké kůry se dělí do tří typů:

• fytogenní – sekrety z intaktních orgánů;
• fytoncidy – sekrece poškozených tkání;
• miasmina – výtok z odumřelé, hnijící tkáně.

<strong>Alelopatie na stromech</strong>

Alelopatie byla podrobně studována na příkladu bylin. Získané výsledky jsou v mnoha případech využívány odborníky z praxe. Pokud jde o stromy, vzhledem k jejich dlouhověkosti je alelopatický vliv některých druhů na jiné obtížněji identifikovatelný. Zároveň jsou dřeviny zvláště zajímavé pro studium akumulace kolínů (viz odkaz), protože ve srovnání s bylinami existují dlouhou dobu na jednom místě, tvoří větší množství organických látek a vytvářejí více stabilní alelopatické prostředí. A zde se již nashromáždilo mnoho údajů, které tvoří základ pro praktická doporučení.

Colin (z lat. collide – nepřátelsky tlačit) – organické látky vylučované vyššími rostlinami a potlačující jiné druhy vyšších rostlin.

Vliv na hrušně a jabloně jiných druhů: červené šipky – pozitivní, šedé – negativní

Pro výsadbu větrolamů lemujících zahrady se používají pouze příznivě působící druhy (samozřejmě s přihlédnutím k dalším biologickým vlastnostem), zejména topol a bříza. Tyto stromy hojně vylučují fytoncidy (těkavé látky potlačující škodlivé mikroorganismy) a stimulují růst a vývoj jabloní a hrušní.

Byl odhalen mechanismus destruktivního účinku vlašských ořechů na blízké rostliny. Tento efekt je vysvětlen vlastnostmi mízy, kapek padajících ze stromu. Toxicky působí na sousední ovocné rostliny. To je důvod, proč mladé výsadby jabloní a hrušní v blízkosti ořechů rostou špatně a někdy dokonce odumírají.

Růst jabloní a hrušní může potlačit jírovec, jedle, šeřík, růže a falešný pomeranč. Zároveň bylo zjištěno, že jabloně a hrušně dobře rostou v blízkosti topolu, javoru, dubu, lípy a břízy.

Je známo, že v přírodních podmínkách dochází k přirozené obměně lesních dřevin. Lesníci tento jev připisují klimatickým podmínkám, požárům a biologickým vlastnostem rostlin. Spolu s teplotou, vodním a světelným režimem, chemickými a fyzikálními vlastnostmi půdy může být alelopatie důležitým faktorem určujícím takové změny v horninách.

<strong>Historické informace</strong>

Ještě v roce 1924 vynikající lesník G.F. Morozov poukázal na to, že při rozkladu lesního opadu se mohou v půdě hromadit škodlivé látky, které brání růstu stromů, z jejichž listů se stelivo vytvořilo. Část z nich se však díky adsorpčním vlastnostem půdy hromadí a může se stát nejen regulátorem klíčení semen a růstu kořenů rostlin, ale v budoucnu i – regulátorem stability celého rostlinného společenstva.

Biologická aktivita ve vodě rozpustných sekretů listů, podestýlky a kořenů se projevuje ve velmi nízkých koncentracích. V laboratorních podmínkách se hodnotí na semenech testovacích, rychle klíčících rostlin – ředkvičky a řeřichy. Podíl klíčících semen umístěných v extraktu z experimentálních rostlin ukazuje na stupeň alelopatického účinku experimentálních rostlin.

V jednom z experimentů byla srovnávána alelopatická aktivita katalpy, jírovce, albizie a sophory. Nejaktivnější byla katalpa. Extrakty z plodů Sophora a semena kaštanu měly vysokou aktivitu. Podestýlka z listů Albizia měla stimulační účinek na klíčení semen Sophora, zatímco sekrety z jejích vlastních listů klíčení těchto semen brzdily. A samotná Albizia Lankaran, průkopnický strom, který dobře roste v mono- a smíšených výsadbách, se ukázala být náchylná k alelopatickému vlivu jiných rostlin. Vyskytl se případ, kdy albízie, správně přesazená ze školky, o rok později zemřela, protože byla zasazena do kruhu zimostrázu, kde se mnoho jiných rostlin nezakořenilo.

Výkop kořenů v modřínové plantáži ukázal, že k rostlinám své populace směřoval 2krát méně kořenů než k mýtině.

Vodný extrakt z padlých jehličí a kořenů modřínu se vyznačuje velmi vysokou aktivitou. V pokusech výrazně oddaloval růst vlastních sazenic, zejména kořenového systému.

Ve vysokých koncentracích měly sekrety dokonce smrtelný účinek; zcela potlačily klíčení semen salátu a ředkviček.

Semena smrku a borovice v roztoku vyrobeném z modřínového pletiva měla potíže s klíčením. To není překvapivé, protože je známo, že flavonoidy, třísloviny, kumariny a saponiny se do půdy dostávají v poměrně velkém množství se zbytky modřínu.

Mnohé z nich mají účinky toxické i pro samotný modřín. Potvrzují to pozorování v přírodě. Výkop kořenů v modřínové plantáži ukázal, že k rostlinám své populace směřoval 2krát méně kořenů než k mýtině.

I v rámci stejného rodu se různé dřeviny liší v alelopatické aktivitě, což se ukázalo při srovnání sibiřských, evropských a japonských modřínů. Účinnost tzv. inhibitorů — látek, které zabraňují klíčení semen ředkvičky — se u těchto modřínů lišila 2–4krát.

Půda z pod staletých dubů, smrků, buků, habrů a bříz rostoucích v jedné oblasti se ukázala jako příznivější pro modřín evropský než půda z pod mateřským stromem. Výška sazenic modřínu v půdě pod dubem a smrkem byla o 40 % větší než pod modřínem.

Tyto údaje naznačují, že za stejných půdních a klimatických podmínek budou porosty modřínu evropského vytvořené v oblastech vzrostlých porostů tohoto druhu méně produktivní než v oblastech vzrostlých porostů jiných dřevin.

Na základě takových experimentů je možné získat data pro optimalizaci tvorby smíšených plodin, včetně těch s účastí zavlečených druhů.

Nyní je jasné, že osud každé nově zavedené rostliny (to jsou rostlinypřesunuta do oblasti, kde se dříve nevyskytovaly) je určována nejen zimními teplotami a kvalitou výsadby, ale také vlivem, který bude mít na ochranné látky původních druhů, které ji obklopují.

A samotný zavlečený druh má někdy tak silnou biochemickou obranu, že je schopen se rychle usadit na území, které je mu cizí, a začít vytlačovat sousední rostliny.

<em><strong>Doporučujeme přečíst:</strong></em>

<strong>Soutěžní stromy</strong>

Jedním z hlavních procesů utvářejících druhovou a prostorovou strukturu rostlinného společenství je konkurence. Vzájemné ovlivňování dřevin přitom může být velmi rozdílné.

<strong>Jak pomoci stromům žít společně</strong>

Pokud je výsadba stromů při zachování prostorové izolace nekompatibilních druhů nemožná, pak je nutné přijmout opatření směřující ke snížení pravděpodobnosti poškození rostlin.