3.5.4. Сорная растительность

Сорную растительность составляет особая группа растений, которые произрастают в местах, где отмечается прямое или косвенное воздействие человека: на обрабатываемых почвах среди культурных растений, на обочинах дорог, на пустырях, отвалах и др. По мнению М.Г. Агаева (1990 г.) главнейшими элементами стратегии жизни сорных растений являются:

1. Устойчивость популяций сорных растений к антропогенному воздействию, которая в огромной степени зависит от сверхгетерогенности, носящей в значительной степени генетический характер. Отмечено появление устойчивых к гербицидам таких видов сорных растений как: ромашка непахучая (Matricaria inodora), пикульник заметный (Galеopsisspeciosa) к препаратам 2, 4-Д; амарант запрокинутый (Amaranthusretoflexus), марь белая (Chenopodiumalbum), крестовник обыкновенный (Seneciovulgaris) к препаратам атразина; щетинник зеленый (Setariaviridis) к бутилату;

2. Их огромная плодовитость. Например, у амаранта запрокинутого (Amaranthus retoflexus) количество производимых одной особью семян достигает 500 тыс., а у мари белой (Chenopodium album) – до 200 тысяч и более. Одно растение белены черной (Hyoscyamus niger) в среднем дает 10 тыс. семян, но при этом обнаруживали особи, у которых насчитывали почти миллион (950 тыс.) семян;

3. Способность видов к успешному образованию и пополнению в почве «банка» семян. Этому способствует не только плодовитость сорняков, но и способность к длительному сохранению жизнеспособности и всхожести их семян;

4. Развитой системой регулирования сроков онтогенеза. Они способны начинать и заканчивать свой рост в разные сроки и при этом способны оставлять потомство. Наблюдается приспособленность к очень короткому онтогенезу, недружное прорастание семян, что гарантирует всходы в течение всего периода вегетации;

5. Способность в колоссальных масштабах менять размеры особи в зависимости от экологических условий. В крайне неблагоприятных условиях масса растений нередко сокращается в десятки, сотни и даже тысячи раз, но при этом всхожие семена все равно образуются. Рекорд такого рода принадлежит мари белой (Chenopodium album), которая продолжает плодоносить при уменьшении массы особи в 20 тыс. раз. При самых неблагоприятных сухих условиях она, едва достигая 1–1.5 см высоты, все же образует одно–два семени.

Примером удивительной приспособленности и жизнестойкости может служить общеизвестное сорное и лекарственное растение пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris). Она числится в сорняках – однолетниках, однако, помимо яровых форм, имеет биологически зимующие и озимые формы. Но и это еще не все. Пастушья сумка способна образовывать «пигмейные» формы с полноценными семенами. Одно растение дает за сезон несколько поколений, причем даже незрелые семена способны прорастать.

Список сорных растений продолжает обогащаться выходцами из флоры культурной и дикорастущими видами естественных растительных сообществ. Такие сорные растения как топинамбур или земляная груша (Helianthus tuberosus), портулак огородный (Portulaca oleraceae), укроп пахучий (Anethum graveolens), пастернак посевной (Pastinacae sylvestris), хрен обыкновенный (Armoracia rusticana), валериана лекарственная (Valeriana officinalis), подсолнечник однолетний (Helianthus annuus) и др. в недавнем прошлом считались только культурными растениями. Ромашка аптечная, или хамомилла ободранная (Matricaria chamomilla), в условиях Томской области, так же встречается как сорное растение, распространяясь из культурных посадок приусадебных участков населения, кроме того, она является заносным растением из соседних регионов, где встречается в естественных луговых растительных сообществах. В связи с тем, что лекарственные растения могут обитать как в естественных, так и антропических сообществах, остро стоит вопрос о месте сбора. Следует учитывать возможность загрязнения лекарственного растительного сырья радиоактивными элементами и тяжелыми металлами. Особого внимания требуют одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara), облепиха крушиновая (Hippophlae rhamnoides), пижма (Tanacetum vulgare) и др. виды лекарственных растений, которые растут на промышленных отвалах, свалках, около железных дорог и автомагистралей.

По условиям произрастания все сорные растения делят на 3 группы:

1. Полевые сорные растения;

2. Придорожные сорные растения;

3. Рудеральные (мусорные) сорные растения.

Полевые сорные растения или сорно-полевые (сегетальные) растут среди культурных растений или вблизи них на почве, подготавливаемой к посеву на парах и залежах, т.е. там, где почва подвергается или подвергалась той или иной обработке. Вследствие чего, эти сорняки растут обычно на хорошо дренированной, нейтральной почве, богатой органическими и минеральными веществами, то есть они относятся в основном к теневыносливым эвтрофным, нейтрофитам, которые обитают в условиях умеренного увлажнения (мезофиты).

Биологические особенности заключаются в приспособлении к совместному существованию с культурными растениями, и механическим повреждениям при различной обработке почвы, способствующим их вегетативному размножению корневищами или корневыми отпрысками. Другие приспособления связаны с размножением семенами.

Некоторые сорняки в течение тысячелетий произрастают на полях, помимо воли человека. В результате постоянной борьбы с ними путем создания неблагоприятных условий для их развития, у сорно-полевых растений выработались: большая экологическая лабильность, устойчивость к неблагоприятным факторам среды, к болезням и вредителям, высокая плодовитость и т. д.

Эволюция однолетних сорняков шла в двух направлениях. В первом случае повышалось количество семян, которые имеют малые размеры, дают недружные всходы, прорастают в течение всего вегетационного периода, осыпаются раньше семян культурных растений. Во втором случае имитируют семена культурных растений. Семена их дружно всходят вместе с семенами засоряемой культуры. Возникают специализированные, постоянные засорители посевного материала. Например, на полях льна обыкновенного (Linum usitatissimum) растет рыжик посевной (Camelina sativa), а на полях просо (Panicum miliaceum) – куриное просо (Echinochloa cruscali).

Эволюция сорняков-многолетников активно идет по пути усовершенствования вегетативного размножения, создания глубоко- и длиннокорневищных жизненных форм. Это такие сорняки как хвощ полевой (Equisetum arvense), хвощ лесной (E. sylvaticum), пырей ползучий (Elytrigia repens), разные виды бодяка (Cirsium sp.). Их глубоко залегающие корневища остаются нетронутыми при вспашке полей и трудноискоренимы при ручной прополке огородных растений. При этом некоторые способны образовывать и большое количество семян. Примером может послужить одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), даже от небольшого кусочка его корня, оставленного в земле, вырастет новое растение, а огромное количество семян улетит на соседние территории.

Аспекты совместного произрастания сорных и культурных растений очень разнообразны. К негативным эффектам относятся: конкуренция с основной культурой, потери урожая, засорение его семенами сорных растений. Кроме того, сорняки – это база для развития болезней и вредителей, помехи при жатве.

К позитивным эффектам можно отнести: покрытие почвы, снижение эффекта монокультуры, привлечение полезных организмов. Сорняки могут быть альтернативными хозяевами для вредителей. Многие исследователи считают, что наличие сорняков в некоторых сообществах, например в злаково-бобовых ценозах, улудшает качество кормового травостоя и его поедаемость.

Одним из основных направлений изучения сорных растений является «проблемное изучение». Это изучение возможности введения сорняков в культуру как лекарственных, пищевых, кормовых и технических и почвозащитных растений. Многие сорные растения уже послужили исходным материалом для получения новых родов, видов и форм культурных растений. В числе «родителей» культурных растений (пшеница, ячмень, овес, гречиха и многие другие) зачастую фигурируют «злостные сорняки» (овсюги, пыреи, сорные виды ячменя и др.), которые и сейчас используются в селекции. В США (г. Белтсвил) находится интродукционный центр, где создана коллекция сорных растений для изучения возможностей отдаленных скрещиваний (генный банк содержит более 90 000 образцов). Примером рационального использования сорных растений служит, например, введение в культуру донника белого (Melilotus albus) и донника лекарственного (Melilotus officinalis), как кормовых растений. Немало сорняков используются как лекарственные растения. К полевым сорнякам Томской области относятся: василек синий (Centaurea cyanus), ромашка пахучая (Chamomilla suaveolens), полынь горькая (Artemisia absinthium), полынь обыкновенная (Artemisia vulgaris), сушеница топяная (Gnaphalium uliginosum), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare), цикорий обыкновенный (Cichorium intybus), чистотел большой (Chelidonium majus), горец птичий (Polygonum aviculare), щавель конский (Rumex confertus), белена черная (Hyoscyamus niger), крапива двудомная (Urtica dioica), пустырник пятилопастный (Leonurus quinquelobatus), фиалка полевая (Viola arvensis), базидиальный гриб спорынья (Claviceps purpurea) и др.

Придорожные сорные растения распространены у железнодорожного полотна, на обочинах автомагистралей, на проселочных дорогах, тропинках и на лужайках вблизи домов. Растения этих мест притаптываются человеком и животными, поедаются домашней птицей и скотом. Приспособленность придорожных растений в основном направлена к перенесению указанных неблагоприятных условий. При сильной антропогенной нагрузке, она выражается в низкорослости, часто такие растения имеют прикорневую розетку, например, одуванчик лекарственный (Taraxacum officinale), подорожник большой (Plantago major), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara). При наличии удлиненных побегов, они обычно обладают мелкими листьями, упругими как у горца птичьего (Polygonum aviculare) или жесткими как у хвоща полевого (Equisetum arvense) стеблями. Обычно эти растения хорошо приспособлены к вегетативному размножению, являются корневищными. Например, мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara), хвощ полевой (Equisetum arvense). Также имеют надземные столоны, например, лапчатка гусиная (Potentilla anserina). Корневая система таких растений обычно хорошо углублена. Если антропогенная нагрузка более умеренна (на почти заброшенных проселочных дорогах), то те же самые виды растений будут иметь менее жесткие и менее упругие стебли и образовывать более крупные листья. Таким образом, по внешнему виду собранного сырья спорыша (Polygonum aviculare) или тмина (Carum carvi) можно предположить в каких условиях они выросли. Известно, что от условий обитания растения зависит синтез и накопление ими биологически активных веществ. Если нам известна такая зависимость у конкретного вида, мы сможем дать прогноз о качестве его лекарственного сырья не только с позиции его загрязнения.

При уменьшении антропогенной нагрузки, обычно изменяются условия увлажнения растительного сообщества, почва меньше уплотняется. Изменяется и освещение, а как следствие высота и размеры листьев особей. Может появиться несколько травяных ярусов вместо одного. Кроме того, видовой состав сообщества становится богаче. Например, на проселочной дороге появляются горец перечный или водяной перчик (Persicaria hydropiper) и череда трехраздельная (Bidens tripartita).

Придорожные растения – относятся в основном к светолюбивым или теневыносливым, обитающим в ксеро-мезофитных условиях. По требовательности к богатству почвы они очень пластичны, могут обитать на олиготрофных осыпях дорог из песка и щебня (полынь (Artemisia sp.), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara), хвощ полевой (Equisetum arvense), коровяк обыкновенный (Verbascum thapsus), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare), подорожник большой (Plantago major)) или на эвтрофных почвах проселочной дороги через пойменный луг (подорожник большой (Plantago major), горец перечный (Persicaria hydropiper), щавель конский (Rumex confertus)). Растения около дорог часто являются зоохорными, например, череда трехраздельная (Bidens tripartita), липучка (Lappula sp.), лопух войлочный (Arctium tonentosum).

Рудеральные (мусорные) сорные растения встречаются на неиспользуемых территориях, вблизи человеческого жилья или на участках, оставленных человеком – на промышленных отвалах, пустырях, мусорных свалках, у заборов, скотных дворов и других местах, где почва обогащается различными отбросами. Растения пустырей произрастают главным образом на хорошо дренированной, нейтральной почве, богатой органическими веществами, таким образом, они относятся в основном к светолюбивым эвтрофным, нейтрофитам, обитающим в ксеро-мезофитных условиях. Почти все они являются нитрофильными, поскольку на свалках и около скотных дворов азот в избытке. На промышленных отвалах часто поселяются бобовые (донник лекарственный (Melilotus officinalis), донник белый (Melilotus albus), различные виды люцерны (Medicago sp.) и горошка (Vicea sp.), обогащающие почву. Характерной особенностью пустырей является мощный рост растений. Они образуют заросли, которые часто называют "бурьяном". По отношению к свету – это светолюбивые или теневыносливые растения. Многие из них имеют защитные приспособления: жгущие волоски (крапива двудомная (Urtica dioica) и крапива жгучая (U. urens), колючки (чертополох (Carduus sp.), содержат горькие (полынь (Artemisia sp.), тополь (Populus sp.), вяжущие (щавель (Rumex sp.), ядовитые и пахучие вещества (болиголов пятнистый (Conium maculatum), конопля посевная (Cannabis sativa)). Другие виды, не имея своих приспособлений, подражают вышеупомянутым видам (яснотка белая (Lamium album). Опушение некоторых растений мертвыми волосками (лопух войлочный (Arctium tonentosum), мать-и-мачеха обыкновенная (Tussilago farfara), коровяк обыкновенный (Verbascum thapsus), облепиха крушиновая (Hippophlae rhamnoides) способствует защите от поедания, излишней транспирации и резких перепадов температуры, свойственных каменистым промышленным отвалам. Среди этих сорняков часто встречаются токсикофиты (Selena sp. и др.)

Экскурсия на поля, пустыри, дороги

Студенты должны получить представление о сорной растительности, выявить особенности условий их жизни и связанные с ними приспособления. Для этого необходимо выполнить следующие задачи:

1. Составить флористический список сорной растительности;

2. Выявить особенности морфологического строения сорняков;

3. Выявить лекарственные, ядовитые и пищевые виды сорной растительности;

4. Определить в каких фенологических фазах находятся эти виды;

5. Собрать гербарий.

Контрольные вопросы:

1. Какими растительными зонами представлена территория Западно-Сибирской равнины?

2. Что является наиболее характерной чертой подтаежной зоны?

3. Какие виды лекарственных растений являются мезотрофами?

4. Какие виды лекарственных растений являются мезофитами?

5. Какие виды лекарственных растений являются ацидофитами?

6. Какие виды лекарственных растений являются гелиофитами?

7. Какой вид является эдификатором темнохвойного леса?

8. Какой вид является эдификатором мелколиственного леса?

9. Является ли Ledum palustre представителем интрозональной ратительности?