Allelopatia(z internetu -google)
Allelopatia (z gr. - allelon (wzajemny) i pathos (cierpienie)) - szkodliwy lub korzystny wpływ substancji chemicznych wydzielanych przez rośliny lub grzyby danego gatunku lub pochodzących z rozkładu tych roślin. Allelopatia odnosi się głównie do substancji chemicznych wydzielanych do podłoża, które wpływają na wzrost innych organizmów w bezpośrednim otoczeniu, głównie roślin i bakterii. Substancje mogą pobudzać lub hamować kiełkowanie, a także wzrost i rozwój innych gatunków roślin żyjących w bliskim sąsiedztwie lub zajmujących bezpośrednio po nich to samo miejsce.
Allelopatia może być dodatnia (jako forma symbiozy) lub ujemna, antagonistyczna (rodzaj amensalizmu, jako forma obrony przed konkurentami).
Najbardziej znanym przejawem antagonistycznych oddziaływań allelopatycznych są antybiotyki wydzielane najczęściej przez grzyby. Biologicznym ich zadaniem jest zahamowanie rozwoju bakterii i innych grzybów, np. przez blokowanie syntezy ich białek (Penicillum wytwarza penicylinę, a Acremonium - cefalosporynę). Również bylice (Artemisia) rosnące na półpustynnych terenach wydzielają terpentyny (np. kamforę) i alkaloidy (np. absyntynę), które pozwalają kontrolować ich bezpośrednie otoczenie.
Allelopatia jest wykorzystywana w rolnictwie i ogrodnictwie. Allelozwiązki wykorzystuje się w ochronie roślin przeciw szkodnikom (owadom, nicieniom), a także w walce z chorobami roślin i chwastami.
Przykłady roślin wykorzystujących allelopatię[edytuj]
Allelopatia dodatnia:
fiołek polny, wyka na żyto
cebula, kalarepa na buraka
fasola, kukurydza, groch, rzodkiew, słonecznik na ogórka
fasola, kukurydza, kapusta, chrzan, len na ziemniaka
groch, sałata, cebula, por, pomidor na marchew
kąkol, chaber bławatek, kukurydza na pszenicę
koniczyna, lucerna na trawy
lnicznik na len
marchew, rzodkiew, truskawka, ogórek, szpinak na sałatę
rośliny aromatyczne, ziemniak, seler, koper ogrodowy, szałwia, burak, cebula na rośliny kapustne
rzeżucha na szarłat
ziemniak, groch, fasola, ogórek, dynia, kabaczek, pszenica, bobik na kukurydzę
ziemniak, marchew, ogórek, kapusta na fasolę
Allelopatia ujemna:
cebula, czosnek pospolity, mieczyk na fasolę
dynia, kabaczek, ogórek, słonecznik, pomidor, mak polny, komosa biała na ziemniaka
fasola, gorczyca na buraka
jaskrowate na kukurydzę
koper na marchew
krwawnik na trawy
lulek czarny na koniczynę
mak polny, ostrożeń na pszenicę
mak polny na jęczmień i żyto
truskawka, pomidor, fasola na rośliny kapustne
ziemniak, zioła aromatyczne na ogórka.
Produkcja w systemie ekologicznym cieszy się coraz większym zainteresowaniem w naszym kraju, i jest to zjawisko jak najbardziej pożądane, albowiem jak sądzi wielu specjalistów - produkcja w systemie ekologicznym - to jedna z wielu szans dla naszego rolnictwa.
Jednym z zadań rolnictwa zrównoważonego jest ochrona bioróżnorodności i wykorzystanie jej w uprawie roślin między innymi do ochrony przed chorobami i szkodnikami roślin uprawnych - co stanowi dość istotny problem zwłaszcza w uprawach ekologicznych.
W rolnictwie ekologicznym szkodniki można zwalczać wykorzystując allelopatyczne właściwości roślin. Chemizacja rolnictwa stale jeszcze stanowiąca poważne zagrożenie dla środowiska naturalnego powoduje, że badania nad praktycznym wykorzystaniem zjawiska allelopatii są szczególnie pożądane.
Zjawisko allelopatii jest zjawiskiem bardzo złożonym, wymaga ono znajomości wielu dziedzin nauki. Dlatego ciągle aktualne jest stwierdzenie sformułowane przed laty przez prof. M. Nowińskiego: ,,Allelopatia stoi dopiero u progu swoich możliwości i osiągnięć, a jej rozwój doprowadzi do rozwiązania wielu zagadnień ważnych dla teorii i praktyki rolniczej".
Allelopatia to szkodliwe lub korzystne wzajemne oddziaływanie o charakterze biochemicznym pomiędzy roślinami wyższymi i mikroorganizmami. Pełne i dojrzałe zrozumienie zjawiska allelopatii i jego znaczenia zaprezentował dopiero Grummer, który rozszerzył to pojęcie wskazując na znaczenie substancji chemicznych uwalnianych do środowiska różnymi drogami. Należą do nich wydzieliny roślinne uwalniane z korzeni lub gruczołów roślinnych, substancje wymywane z rośliny przez deszcz, rosę, mgłę, itp., olejki eteryczne wydzielane do atmosfery oraz różne substancje uwalniane w trakcie rozkładu materiału roślinnego.
Allelozwiązki wykorzystuje się w ochronie roślin przeciw owadom, szkodnikom i nicieniom, a także w walce z chorobami roślin i chwastami. Allelopatia może być dodatnia - forma symbiozy lub ujemna, antagonistyczna - forma obrony przed konkurentami.
Powszechnie uważa się, że:
- aksamitki wpływają na zmniejszenie liczebności niektórych nicieni
w uprawach warzyw i truskawek,
- w tunelach foliowych i szklarniach aksamitki działają odstaszająco
na mączlika szklarniowego,
- wilczomlecz, cesarska korona i bazylia odstraszają gryzonie,
- mięta pieprzowa odstrasza mszyce,
- nasturcje i nagietki zwabiają mszyce, przez co chronią warzywa.
Rolnik wiedział od dawna, że jedne rośliny ,,lubią się" i dobrze rosną razem, inne zaś wprost przeciwnie. Z tych obserwacji wynikały zasady zmianowania roślin. Chociaż były one trafne, do niedawna nie potrafiono wyjaśnić, dlaczego pszenica po jęczmieniu albo mak po ziemniakach będzie niższy, nieodporny na choroby, słabiej zakwitnie albo wyda mniejszy plon. Ani też dlaczego w łanie pszenicy najczęściej widzimy maki, w rzepaku zaś rumianki.
Znajomość zjawiska allelopatii pozwoliła także pełniej zrozumieć wypieranie rośliny uprawnej przez chwasty. Rośliny rolnicze, to w większości intruzy na cudzym terenie. Hodowla i selekcja pod kątem cech użytkowych spowodowały osłabienie lub zanik ich zdolności konkurencyjnych, za to chwasty nie straciły agresywnej natury. Naukowcy badają różne odmiany zbóż poszukując najmniej wrażliwych na substancje toksyczne. Byłyby one punktem wyjścia do wyhodowania roślin mniej podatnych na obecność chwastów, a nawet dla nich allelopatycznych.
Być może alternatywą dla kosztownych herbicydów będą odmiany jęczmienia, kuku-rydzy, owsa, kostrzewy i sorgo. W Polsce najlepszym lekarstwem na perz była i jest gorczyca lub gryka. W Meksyku dynia odchwaszcza pola kukurydzy i fasoli.
Mulczowanie, czyli przykrywanie gleby tym, co pozostanie po żniwach lub celowo zgromadzoną masą roślinną, przeżywa obecnie renesans. Ma ono wiele zalet, ponieważ w zależności od składu mulczu może zahamować rozwój chwastów lub obniżyć plon uprawy. Problemem często spotykanym w monokulturach jest zmęczenie gleby, powoduje je także oddziaływanie allelopatyczne skierowane przeciwko tej samej roślinie. Do samozatrucia dochodzi często w wieloletnich uprawach szklarniowych ogórka, na polach koniczyny białej, lucerny, plantacjach szparagów lub kawy. Nawet fasola sadzona na działce przez kilka kolejnych lat w tym samym miejscu może przestać rosnąć, mimo starannej pielęgnacji.
Allelopatia to nie tylko szkodliwe oddziaływania. Te same związki, które w wysokich stężeniach hamują rozwój roślin, w niskich mogą mu sprzyjać. Właśnie ten dodatni wpływ można wykorzystać w praktyce.
Okazuje się, że żyto z niewielką ilością chabra bławatka daje wyższe plony, niż rosnące bez niego. Podobnie zachowuje się len wysiany w odpowiednich ilościach z lnicznikiem, pospolitym chwastem tej uprawy
Istnieją liczne dane wskazujące, że allelozwiazki mogą być stosowane jako herbicydy, np. toksyczne właściwości saponin występujących w lucernie siewnej mogą być wykorzystane w ochronie chmielu przed niektórymi patogenami i szkodnikami. W uprawie chmielu może również zostać wykorzystany fitosanitarny wpływ żyta. Wykazano niszczące działanie pelargonii i bodziszka na stonkę ziemniaczaną. Potwierdzone zostały także herbicydowe właściwości gryki, które związane są z występowaniem w jej zielonej masie glikozydu - rutyny. Aktualnie są prowadzone badania nad aktywnością biologiczną perzu na rośliny zbożowe.
Wykorzystanie dodatnich współzależności allelopatycznych w praktyce stwarzają siewy mieszane. W Polsce wprowadził je pionier allelopatii - Stefan z Bronowa.
Substancje roślinne wykazujące potencjał allelopatyczny pod względem chemicznym obejmują całą gamę związków organicznych od najprostszych, występujących w formie gazowej (Np. etylen), do skomplikowanych, wielopierścieniowych związków aromatycznych (Np. kumaryna, sorgoleon, helianuol).
Pod względem charakteru oddziaływania allelopatiny można podzielić na:
STYMULATORY
INHIBITORY
Podział ten nie jest ostry, gdyż związki stymulujące wzrost roślin mogą w wysokich stężeniach pełnić funkcję inhibitorów, jak również związki uważane za inhibitory w niskich stężeniach mogą powodować stymulację niektórych procesów.
W celu rozróżnienia związków allelopatycznych, w zależności od organizmu wydzielającego (donora) lub odbierającego (akceptora), wprowadzono terminy:
koliny — gdy mamy do czynienia z oddziaływaniem
roślin wyższych na rośliny wyższe;
fitoncydy — gdy rośliny wyższe oddziałują
na mikroorganizmy;
marazminy — gdy mikroorganizmy oddziałują
na rośliny wyższe;
antybiotyki — gdy mikroorganizmy oddziałują
na mikroorganizmy.
Substancje chemiczne wytwarzane przez rośliny można sklasyfikować również ze względu na ich znaczenie ekologiczne, w zależności od tego czy są to oddziaływania międzygatunkowe czy wewnątrzgatunkowe. Do międzygatunkowych zalicza się:
allomony, czyli substancje dające korzyść
organizmowi wydzielającemu;
kairomony, dające korzyść akceptorowi;
depresanty, które ograniczają wzrost lub zatruwają organizm akceptora, ale dla donora są obojętne.
Do oddziaływań wewnątrzgatunkowych zalicza się natomiast
autotoksyny;
autoinhibitory adaptacyjne;
feromony.
ŹRÓDŁA I DROGI UWALNIANIA ALLELOPATYKÓW. SKĄD SIĘ BIORĄ ZWIĄZKI ALLELOPATYCZNE I OD CZEGO ZALEŻY ICH ILOŚĆ?
W agroekosystemach istnieją trzy podstawowe źródła, z których uwalniane są związki allelopatyczne. Stanowią je;
rośliny uprawne,
chwasty
mikroorganizmy.
Najbogatszym źródłem substancji allelopatycznych są liście, w których występują one w największych ilościach i w szerokim spektrum jakościowym. Korzenie uważa się za organy zawierające mniej allelozwiązków, o słabszych właściwościach allelopatycznych lub występujących w mniejszych ilościach. Nasiona zawierają liczne inhibitory, które zabezpieczają je przed gniciem, a równocześnie kontrolują kiełkowanie poprzez narzucenie spoczynku bezwzględnego. Owoce zawierają inhibitory, które odgrywają ważną rolę w regulacji kiełkowania nasion. Niektóre kwiaty także cechuje obecność substancji toksycznych.
Istnieją cztery sposoby uwalniania związków allelopatycznych do środowiska:
- uwalnianie lotnych substancji (ewaporacja) dotyczy głównie olejków eterycznych
-wymywanie (ługowanie) przez wodę z opadów atmosferycznych, wodę irygacyjną lub rosę
-wydzielanie przez system korzeniowy (eksudacja)
-rozkład obumarłych części roślin stanowi najważniejsze źródło związków allelopatycznych.
PRAKTYCZNE MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ZJAWISKA ALLELOPATII.
Postępująca chemizacja rolnictwa, stanowiąca istotne zagrożenie dla środowiska naturalnego, powoduje ciągły rozwój badań nad praktycznym wykorzystaniem zjawiska allelopatii
w zwalczaniu chwastów roślin uprawnych.
Z punktu widzenia produkcji roślinnej, aspekt ten jest szczególnie ważny ze względu na konieczność ograniczenia stosowania środków chemicznych w ogrodnictwie i rolnictwie z uwagi na wysokie koszty syntetycznych środków ochrony roślin, a ponadto pojawianie się chwastów odpornych na herbicydy.
Przy współczesnych metodach uprawy znaczna ilość resztek roślinnych pozostaje na polu i ulega biodegradacji, dlatego też do zmniejszenia stanu zachwaszczenia gleby może być wykorzystana allelopatia (zarówno rosnącej rośliny uprawnej, jak i jej resztek).
Często spotykanym w praktyce zabiegiem agrotechnicznym jest jesienny wysiew żyta, z przeznaczeniem na przyoranie wiosną, lub w systemie bezorkowym w celu późniejszej desykacji i pozostawienia resztek na powierzchni gleby. Tego typu zabiegi w okresie wczesnowiosennym, prowadzą do znacznego obniżenia biomasy chwastów (średnio o 94 % w stosunku do obiektu kontrolnego). Dotyczy to chwastów takich jak komosa, palusznik, rzeżucha, proso, chwastnica i szarłat.
Badania dotyczące zastosowania sorgo jako naturalnego „herbicydu” w monokulturach
pszenicy doprowadziły do uzyskania bardzo korzystnych wyników. Dwukrotny oprysk wodnym ekstraktem z sorgo spowodował znaczny spadek zachwaszczenia, porównywalny
z efektem wywołany podaniem syntetycznego herbicydu i jednoczesny wzrost plonowania
Trwają ponadto poszukiwania związków chemicznych pochodzenia roślinnego, na bazie których możliwa byłaby synteza naturalnych herbicydów. We wszystkich pracach, prowadzonych nad nową generacją proekologicznych herbicydów, podkreśla się korzyści jakie wynikają z ich stosowania, a przede wszystkim łatwość z jaką preparaty te podlegają biodegradacji. Większość biologicznie aktywnych produktów naturalnych jest rozpuszczalna w wodzie, podczas gdy syntetyczne środki ochrony roślin są lipofilowe.
Niewątpliwym minusem stosowania naturalnych herbicydów jest ich nieselektywna aktywność, sprawiająca że wykazują one efekt toksyczny w stosunku do wielu roślin nie tylko
chwastów. Okazało się też, że synteza naturalnych herbicydów na skalę przemysłową jest bardzo kosztowna, zaś okres półtrwania tych związków w środowisku relatywnie krótki, a
ponadto część allelopatin może wykazywać działanie toksyczne lub nawet rakotwórcze dla ludzi. Wiele spośród znanych allelopatin jest też silnymi alergenami wywołującymi poważne dermatozy.
Zupełnie nowe możliwości wykorzystania zjawiska allelopatii pojawiają się w związku z intensywnym rozwojem biotechnologii. Badania wstępne dotyczące genetycznych modyfikacji roślin o potencjale allelopatycznym przeprowadzono jak dotąd na;
ryżu,
sorgo,
życie
słoneczniku.
Transformacja roślin uprawnych genami warunkującymi potencjał allelopatyczny, przy założeniu wysokiej stabilności cech allelopatycznych w transformantach pozwoliłaby na redukcję ilości stosowanych syntetycznych herbicydów i ograniczenie wydatków związanych z opłacaniem pracowników przeprowadzających mechaniczne odchwaszczanie upraw. Wydaje się jednak, że droga do uzyskania tak zmodyfikowanych roślin jest jeszcze daleka z uwagi na multigeniczną (wielogenową) biosyntezę allelopatin.