— создадут новый гербицид, сорняки ли — разовьют к нему устойчивость.
Взаимодействие культурных и сорных растений
Общие представления о взаимодействии растений на примере естественных сообществ
В естественных условиях очень редко можно наблюдать, что всю площадь занимает какой–то один вид растений. Обычно вместе растет довольно большое количество разнообразных видов, образующих естественное сообщество. Очевидно, это не случайно — видимо, природа имела много причин для такого устройства растительного мира. Почему–то принято считать, что в растительных сообществах идет яростная борьба за выживание между видами и каждый из них стремится к тому, чтобы вытеснить другие виды и захватить как можно больше жизненных ресурсов. Отчасти это верно и межвидовую борьбу отрицать нельзя, но она идет особенно ожесточенно на первых этапах формирования растительного сообщества, а когда этот этап пройден и сообщество стабилизировалось, то начинают преобладать дружба и взаимопомощь. В уже сформировавшемся сообществе подбираются виды, которые могут мирно сосуществовать. Каждый получает свет, питание и воду, как при социализме, по способности реализовать себя в данных условиях и в данном окружении. Когда все расставлено по своим местам, наступает время взаимопомощи. Растения с глубокой корневой системой извлекают из глубоких слоев почвы сконцентрировавшиеся там элементы питания — фосфор, кальций, калий. Через свои корневые выделения они подкармливают этими элементами растения с более поверхностной корневой системой. Бобовые снабжают своих соседей органическими соединениями азота. Есть данные, что между корнями разных видов обмен органическими соединениями в 3-5 раз интенсивнее, чем между корнями одного вида.
В последнее время большое внимание уделяется исследованию микоризы — гриба, живущего на корнях растений. Установлено, что микориза играет большую роль в питании растений. Она выделяет сильные кислоты, разлагающие почвенные минералы, и извлекает из них элементы минерального питания в доступной корням форме. Тонкие нити микоризы являются как бы продолжением корневой системы, распространяясь в почве на большие расстояния. Есть данные, что микоризы соседних растений могут срастаться и по их нитям, как по трубопроводу, элементы питания могут передвигаться от одного растения к другому. Это особенно важно для выживания мелкосемянных видов со слабыми проростками. Они продолжают свой рост, получая питание из общего «трубопровода».
На окультуренных землях
На окультуренных землях человек делает то, чего природа старательно избегает — отдаёт всю площадь одному виду растений, старательно уничтожая все другие виды, получающие статус сорняков. В результате культурные растения лишаются необходимости бороться за выживание, но утрачивают также и дружескую взаимопомощь.
О вреде, наносимом сорняками, написаны горы литературы. Тщательно подсчитан их вред и потери урожая в масштабах всей Земли. На борьбу с сорняками и производство гербицидов расходуются громадные деньги. Но сорняки оказались хитрее — пришлось признать, что их надо не истреблять, а только контролировать их численность, допуская её до определенного уровня. Это представление отразилось в научной литературе в понятии «агрофитоценоз», что можно интерпретировать как сообщество культурных растений и сорняков. Другими словами, сорняки стали как бы полноправными членами посевов и посадок культурных растений — конечно, при условии ограничения их численности до определенного предела. Этот предел диктуется теми потерями урожая, которые вызывает данный уровень засоренности и который экономически не превышает затраты на борьбу с сорняками.
Преимущества сорняков
Конечно, сорнякам нельзя давать волю. За многие тысячи лет они хорошо приспособились к конкуренции с культурными растениями. Культурные растения, изнеженные заботами земледельца, сильно уступают сорнякам в борьбе за жизненные ресурсы. Например, они менее активно поглощают минеральные элементы и воду. Среди сорняков немало видов, отличающихся высокой потребностью в азоте: это марь белая, редька дикая, мокрица, щирица запрокинутая, ромашка непахучая. Методом меченых атомов установлено, что они на 10-15% более эффективно усваивают азот, чем пшеница.
У большинства сорных растений более глубокая корневая система, чем у культурных растений. За счёт этого они частично избегают конкуренции за питание с более многочисленными культурными растениями, у которых корневая система расположена главным образом в пахотном слое, и кормятся из подпахотного слоя. Глубокая корневая система даёт им большое преимущество в случае засухи. Сорняки значительно устойчивее и к другим стрессовым условиям. Особенно сильно возрастает конкурентоспособность сорняков по отношению к культурным растениям на бедных плохо удобренных почвах.
К другим преимуществам сорных растений относится способность их семян прорастать при низких температурах порядка 3-5 °C, что даёт им возможность, если люди не примут мер, опередить всходы культурных растений.
Сорняки значительно активнее аллелопатически. Среди них особенно высокой токсичностью своих корневых выделений отличаются пырей ползучий, бодяк полевой, осот полевой.
Культурные растения слабее аллелопатически, но у них есть свой способ защиты от сорняков с помощью микоризы. Микориза обладает определенной видоспецифичностью, то есть на корнях разных видов растений могут селиться разные виды микоризы. Вполне вероятна ситуация, при которой микориза, дружественная одному виду растений, может невзлюбить и угнетать своими выделениями другой вид. Например, установлено, что выделения микоризы культурных растений угнетают рост сорняков из семейства капустных (горчица полевая, сурепка), маревых (марь белая, лебеда), гвоздичных (мокрица), подорожниковых, не имеющих микоризы. Но этот эффект наблюдается только на почвах, где микориза не подавлена минеральными удобрениями и гербицидами.
Когда культурные растения и сорняки — не враги
В большинстве случаев принято рассматривать сорняки с точки зрения того вреда, который они приносят культурным растениям. Но вот в 1950 году появилась книга американского ученого Дж. Кокканера «Сорняки — хранители почвы», где был предложен совершенно другой взгляд на сорняки — обсуждались их многочисленные полезные свойства и в отношении культурных растений, и в отношении почвы. Может быть, эта книга оказала такое влияние, а может быть, это просто веяние времени, но в печати стало отмечаться более дружелюбное отношение к сорнякам. Для американских ученых такой подход был более органичен, чем для ученых других стран, так как у них перед глазами был сохранившийся до нашего времени древний опыт американских индейцев. У них на полях кукуруза, тыква и томаты росли не на голой почве, а в окружении сорняков, главным образом лебеды и щирицы. Эти растения рассматриваются не как сорняки, а как ценные пищевые культуры. Индейцы считают эти растения не только пищей, но и источником питания (то есть дополнительного органического вещества) для почвы. Нечто похожее можно найти и в других местах, где сохранился древний земледельческий опыт. В современном земледелии можно сослаться на опыт некоторых американских фермеров. Они сообщают, что, по их наблюдениям, кукуруза растет лучше на тех полях, где сохранилось какое–то количество сорняков.
Э. Пфайффер говорит,
