Други аквариумни обитатели > Растения
Алелопатия
Pac:
Алелопатия
Теоретично, алелопатия значи отделяне на химикали (алелохимикали) от организмите в заобикалящата ги среда, които влияят върху други организми. Въпреки че някои животни произвеждат защитни химикали, алелохимикалите са основно продукт на растения и други неподвижни организми. Най-честото действие на тези вещества е блокиране на другите организми. Растенията изполозват химическа защита срещу болести и растителноядни животни.
Изглежда, че растенията инвестират сериозно в химическа защита. Алелохимикалите не са остатъчен продукт, тъй като те изискват сериозна енергия за производството им. Тъй като те могат да блокират растението, което ги произвежда, ако не се съхраняват и употребяват правилно, алелохимикалите изискват повече услилия, отколкото само да бъдат произведени. Въпреки всичко, тяхната цена в повечето случаи се оказва оправдана. Например 10% инвестиран метаболизъм с цел произвдоство на алелохимикали, може да спаси 90% от тези растения от това да бъдат изядени.
Алелопатията във водна среда може да има много странични ефекти. Въпреки че основното взаимодейстиве е между продуциращото растение и целевия организъм, повечето такива вещества са водно разтворими и следователно влияят върху другите организми в околната вода. В затворено пространство като аквариума, където алелохимикалите могат да се натрупват, алелопатичният ефект е допълнително засилен.
1. Алелопатия при водните растения
Водните растения съдържат разнообразни алелохимикали, чиято основна функция е да пазят растенито от изяждане и от болести. Като цяло водните растения са по-устойчиви на заболявания и ги ядат по-малко, отколкото сухоземните.
Алелопатично поведение е докладвано за 97 вида водни растения. При подробно изследване направено върху 17 вида се оказва, че всички те блокират пълно или частично развитието на водна леща и марули. Измежду тях са широкоразпространените аквариумни растения кабомба, роголистник и валиснерия (Cabomba, Ceratophyllum, Vallisneria). Най-блокиращa другите растения се оказва жълтата водна лилия (Nuphar lutea).
Тук трябва да отбележа, че става въпрос за добавяне на сравнително концентрирани екстракти от въпросните растения във водата, което е трудно да се случи в реални условия. Използва се следната методология: 200 грама от растението се смилят и примесват с 200 грама дестилирана вода. Сместа се замразява за няколко дни, след което се филтрира и стерилизира. Този екстртакт се смесва с аквариумната вода в отношение 1:5. Блокировката при водната леща се преценява на база на нови листчета. Блокировката при марулите се измерва на базата на дължината на корените на растения посяти в саксии съдържащи или не от този екстракт.
Растение% блокиране, Маруля % блокиране, Водна лещаBrasenia schreberi70%60%Cabomba carolina5060Ceratophyllum demersum6030Eleocharis acicularis10050Eleocharis obtusa10010Hydrilla verticillata5030Juncus repens7040Limnobium spongia6040Myriophyllum aquaticum4070Myriophyllum spicatum5050Najas guadalupensis6050Nuphar lutea – горна частСмъртСмъртNuphar lutea – корениСмъртСмъртNymphea odorata – горна част 6080Nymphea odorata – корени8060Nymphoides cordata6040Potamogetоn foliosus5040Sparganium americanum5030Vallisneria americana7020
Отделяне на алелохимикали от растанията
Дали наистина алелохимикалите напускат растението? Ако остават здраво свързани във вътрешността на растението, тяхното влияние върху аквариумната среда – алги, бактрии, други растения и т.н., би било ограничено.
Сухоземните растения често изпускат алелохимикали в тяхното обкръжение, най-често с цел да подтискат развитието на други растения около тях. Познати са храсти, които отеделят по листата си силни водноразтворими алелохимикали, които чрез дъжда отиват в околната почва и така не позволяват там да растат други растения.
Водните растения вероятно отделят големи количества алелохимикали, когато са живи, и дори повече след като загинат. Ежегодното количестово отделен разложен органичен въглерод (РОВ) от подводните растения е около 4% от общото въглеродното съдържание на растението. 40%, ако растението е мъртво. Това е така, защото растенията постоянно подменят листата си, като старите листа гният. Например Nymphea odorata подменя 7 пъти годишно цялата си листна маса. Заедно с всичката тази биомаса се отделят и алелохимикалите.
Много от РОВ бързо се усвоява от бактериите, но една част от него е доста устойчива. Това се свързва именно със съдържанието на алелохимикали, които по принцип са устойчиви на бактериално разлгане.
Особености в природата на алелохимикалите
Голяма част от отделените химикали имат много слабо действие и затова алелопатичните им свойства са трудно доказуеми. Оказва се обаче, че алелохимикалите работят по различен начин, когато са комбинирани помежду си. Например два слаби алелохимикала (галиева и кафеева киселина) блокират развитието на зелени алги 6 пъти повече, отколкото ако бъдат тествани поотделно. Това е важно откритие, защото иначе може да се предположи, че заради слабото си действие много от алелохимикалите няма да имат реален ефект. Това обаче се променя, когато се комбинират.
Водни растения срещу алги
Водните ботаници са забелязали, че езерни зони със силна растителност имат много малко алги. Веднага идва на ум, че това може да се дължи на конкуриране за светлина и хранителни вещества. Това обаче се дължи също така на отделени от растнията алелохимикали. Забелязана е ясна зависимост на растежа на алги от съдържанието на феноли, източник на които са растенията. Растението Chara globularis отделя две съдържащи сяра съединения, които имат много силно блокиращо влияние към алгите. Друго изследване показва, че 33 от 43 открити окислени мастни киселини отделени от Eleocharis microcarpa имат блокиращ алгите ефект. По време на проучване на прочистването на отпадни води, Myriophyllum brasiliense е заподозрян в отделяне на блокиращи зелените алги вещества, след което от растението успешно са изолирали два много активни полифенола. Myriophyllum spicatum доминира езерата на Северна Америка именно заради отделяни от него феноли. Те напълно блокират развитието на синьо-зелени водорасли при концентрация 10 mg/l. Зелените водорасли са блокирани при 20 mg/л. Подобни феноли отделя и Tellima grandiflora. Седем различни фенолни киселини са изолирани от Acorus gramineus, те блокират някои алги и цианобактерии със сила сходна с медения сулфат. Най-силното от тези вещества блокира 14 от 19 тествани вида алги.
Водни растения срещу бактерии и безгръбначни
Тъй като алелохимикалите често са неспециализирани инхибитори, водните растения понякога блокират бактерии. Като пример, екстракти от Brasenia schrebri са тествани срещу 9 вида бактерии. Всички 9 вида са блокрани от различни фракции на екстракта. Вещества изолирани от Nymphea tuberosa показват силни анти-микробни свойства срещу няколко вида бактерии.
Дафния пусната в аквариуми с Elodea, Myriophyllum и Nitella плува възможно по-далече от тези растения. Същевременно това не се наблюдава в аквариум с пластмасови растения. Друго изселдване показва, че екстракт от Myriophyllum spicatum блокира развитието на ларви на комари. Алелопатията може да обясни наблюдението на биолозите, че в силно обрасли басейни има по-малко комари, мушици и дафния.
Охлювите предпочитат да ядат мъртвите листа на растенията. Това се обяснява с факта, че мъртвите листа съдържат много по-малко алелохимикали. След загиването на растението много от тях се освобождават във водата. Това изследване е направено със соленоводното растение Spartina alterniflora.
Химическата война между растенията
Водните растения често растат по-добре самостоятелно, отколкото в комбинация с други растения. Освен че се защитават да не бъдат изядени, водните растения също синтезират алелохимикали които ги правят по-конкурентни в тяхната естествена среда. Те могат да отровят съседните растения и така да печелят територия.
- Алелопатия в субстрата
Отделянето на алелопатични вещества в субстрата е категорично доказано за Eleocharis coloradoensis. Това малко растение в природата може да елиминира много по-големи растения. Първоначално е забелязано, че видовете Potamogeton nodosus и най-вече P. pectinatus, не се размножават добре, когато грудките им са засадени в почва, в която растат елеохарисите. Това можело да бъде отдадено и на конкуренция за хранителни вещества. Затова следва по-убедителен експеримент, в който растенията не са в един аквариум, а само една тръба свързва дъната на двата съда. Разположението е такова, че има бавно течение от съда с елеохариса към този с потамогетона. Така няма как първите да отнемат хранителните вещества на вторите, но пък има трансфер на вещества в посока на потмогетона, включително на алелохимикали. Същата опитна устанвоква е копирана, но без присъствие на елеохарис. Резултатите ясно показват блокиращия ефект на елеохариса върху потамогетона. Окончателно доказателство на това явление е направено при още един експеримент в стерилни условия, този път потърпевшите са P. pectinatus и Hydrilla verticillata.
- Алелопатия във водата
Алелопатята също се проявява и в самата вода и може да бъде доста избирателна. В едно изследване 20 стръка Najas са засадени самостоятелно или в комбинация с 20 стръка от други видове. Трите тествани комбинации са с Potamogeton lucens, Sciprus litoralis и Myriophyllum spicatum. През 2-месечния период на растеж, растенията имат предостатъчно пространство и хранителни вещества. Резултатите показват, че наяса расте с P. lucens и S. litoralis също толкова добре, колкото самостоятелно. Прираста на наяса в аквариума с мирофилум обаче е наполовина.
В друг експеримент вода от аквариум с чиста култура мирофилум е добавяна в аквариуми с наяс. Резултатът е повече от три пъти по-малък прираст на наяса, в сравнение с друг аквариум, в който се добавя чешмяна вода. Провелите експеримента уверяват, че причината не е в хранителни вещества.
Направените експерименти обясняват защо Najas marina и Myriophyllum spicatum не растатат в едни и същи водоеми в природата.
Също така Hydrilla и Ceratophyllum не растат добре заедно. Излследователите дълго се опитали да разберат защо само няколко стръка хидрила поставена в Индийско езеро бързо и напълно елиминира големи популации от Ceratophyllum. Направен е експеримент с Ceratophyllum demersum и C. muricatum, които се отглеждат самостоятелно или заедно с Hydrilla verticillata. Растенията са разделени с мрежи така, че да нямат пряк контакт, само споделят същата вода. Резултатите са драматични. Първоначално всички растения растат добре заедно, но след 30 дни Ceratophyllum-а става блед и постепенно се разпада. След 70 дни той загива напълно. През това време хидрилата расте прекрасно и запълва цялото дадено и пространство. Контролните растения без присъствие на хидрила са здрави и растат добре.
Авто-блокиране
Алелопатичното авто-блокиране, при което дадено растение блокира собствния си вид е докладвано за различни диви растения и селскостопански култури. Например корените на прасковата отделят вещество, което след обработка от почвени бактерии се превръща в цианит, който силно блокира развитието на младите дървета праскова.
Авто-блокирането също е забелязано при няколко вида алги, както и надводни растения. Например тръстиката Phragmites karka силно подтиска покълването на собствените си семена.
Защо е нужно на растенията да блокират собствения си вид. Това се случва с цел те сами да регурлират гъстотата на полулациите си. Също така подтиснатите семена биха се развили в момент, когато нещо е унищожило възрастните растения. От тази гледна точка, авто-блокирането може да се разглежда като стратегия за оцеляване.
СЛЕДВА ПРОДЪЛЖЕНИЕ...
Pac:
2. Алелопатия при алгите
Алгите произвеждат свои собствени алелохимикали, някои вероятно с цел да конкурират други алги, също за да се справят с ядящите алги организми. Целевият организъм често пъти е труден за определяне, заради присъствието на много вторични ефекти. Един от изследователите в тази област казва: “Алелохимията е толкова проникваща във водните системи, че дори когато се опитваме да я избегнем, тя е навсякъде където погледнем. Най-трудното е тя да бъде сортирана.”
Друг изследовател редовно използва влакнестото водорасло Pithophora, за да опази аквариумите си от дуги алги, най-вече “зелена вода”. Той прави 4 експериментални аквариума с гупи, със и без Pithophora. Въпреки че аквариумите са непрекъснато осветени, тези съдържащи Pithophora остават чисти след 4 седмици. Аквариумите без Pithophora стават зелени на седмия ден. Излглежда зелената вода няма нищо общо с нивата на нитратите и фосфатите.
Алгите са като пробити лодки, те изпускат на практика всички вещества, които произвеждат, включително алелохимикали. В едно изследване са направени 200 различни двойки видове бактерии от езерото Кънектикът, за да се проучи евентуална алелопатия. Над 2/3 от комбинациите се оказват алелопатични. В някои случаи бактериите се подтискат, в други се стимулират. Резултатите обясняват цикличността на цъвтежите на водата причинени от различни видове. Видовете, които доминират даден сезон отделят вещества подтискащи предшествениците си и стимулиращи наследниците.
Алгите вероятно са способни да блокират конкурнтите си не само чрез отделяне на алелохимикали във водата, но също така да изпускат такива директно върху своите цели. Някои алги отделят мастнорастворими алелохимикали само при присъствието на мазна повърхност, която в случая имитира телата на други алги. При проведения експеримент отделените алелохимикали са открити само върху тестовата повърност, при пълно отсъствие във водата.
Дали алгите отделят алелохимикали, които действат на растенията? Очевидно да. Веществата отделяни от мaкроалгите Caulerpa taxifolia са една от причините те да покосят ливади от водното растение Posidonia oceanica. Водният хиацинт (Eichhornia) расте слабо или загива, когато е поставен в съдове със смес от различни алги.
Водна леща е пускана в съдове с различни изолирани видове алги. В 7 от 9 случая тя е сериозно пострадала, в 3 от случаите напълно загива. Много интересни и непредсказуеми се оказват резултатите от тестове с комбинации от алги. Два от видовете, които силно подтискат развитието на водната леща се оказва, че стимулират растението, когато присъстват във водата едновременно.
За разлика от по-изтънчената алелопатия на растенията, тази проявена от алгите може да има доста драматичен ефект. Алелохимикалите отделяни от някои видове са едни от най-силните познати токсини. Цъвтежът на един вид морски алги не само може да убие много риби, но също така да натрови хора, хранещи се със засегнати животни. Човек може да получи респираторна парализа и да умре за по-малко от 12 часа. Някои видове синьо-зелени водорасли са виновни за много смъртни случаи при добитъка. Техните токсини се отделят след като алгите загинат в храносмилателния тракт на животното.
3. Алелопатията в аквариума
Често пъти в аквариума ни се случват странни неща, които на пръв поглед нямат никакво рационално обяснение. След прочетеното до тук вероятно разбирате, че хранителните вещества, показателите на водата и светлината съвсем не са единствените фактори, които влияят на екологичните процеси в нашия аквариум.
Аквариуми с добър прираст на растенията обикновено имат много малко алги, дори когато са изложени на доста силна и продължителна светлина, а нитратите и фосфатите силно надвишават препоръчителните си стойности. Това се обяснява с алелохимикалите отделени от растенията.
Тези вещества са сравнително безобидни и не се очаква да увредят вашите риби. Все пак алелохимикалите от някои алги могат да са силно токсични. Случвало се е след почистване на дебел слой от определени алги върху стъклото на аквариума някои риби да загинат. Това вероятно е заради отделени от умиращите алги невротоксини. Случаят който се цитира, засяга Lamprologus leleupi, другите видове риби изглежда не реагират на този химикал. В друг докладван случай, пратка от породисти гупи е разпределена в 3 аквариума. На следващата сутрин гупите в два от аквариумите са мъртви, друг тип гупи, които са в същите два аквариума от по-рано са напълно здрави. Може да си помислим, че проблемът е в транспорта на новодошлите гупи, но тези в третия аквариум са невредими. След изследване на микрофлората на трите аквариума се вижда, че в двата проблемни аквариума присъства определен тип алелопатични алги. Явно отделените от тях токсини повлияват само определени по-чувствителни породи.
Алелопатията на растенията обяснява по-малко драматичното, но много често явление в нашите аквариуми. Някои видове растения с времето просто изчезват без ясна причина. Това се случва въпреки иначе иделаните показатели в тези аквариуми. В контекста на казаното дотук, очевидно причината е в отделени от други растения алелохимикали.
Практически съвет базиран на наблюдения върху алелопатията е да не гледате заедно криптокорини, валиснерии и ехинодоруси. Не се учудвайте, когато някое ново растение не тръгва добре в стар аквариум. Не очаквайте лесно да поддържате много видове растения в един аквариум, въпреки иначе сходните им изисквания.
Въпреки че алелопатията в аквариума включва негативни взаимоотношения между организмите, може да я приемете като естествена част от тяхното конкуриране. Освен това тя ви предпазва от алги, както и защитава рибите от някои бактериални инфекции. Аквариумите, заради огрниченият си обем услилват алелопатичните взаимодействия. Разнообразни алелохимикали отделени от растения, бактерии и алги се акумулират във водата и водят до неочаквани резултати.
Алелопатията просто вилнее в домашните ви аквариуми, вероятно без досега да сте си давали сметка за нея!
Материалът е изготвен от Станислав Пац
Основен източник: Екология на Растителния Аквриум, Диана Валстад, 1999
Pac:
Това е сбит преразказ на глава от книгата на Диана Валстад. Опитал съм се да го направя по-достъпен. В оригинала има много повече химически формули и т.н.
За момента съм някъде на средата на книжката, миналата нощ от 1 до 5 прочетох 100-ина страници. Не беше ми се случвало да бъда толкова увлечен от научна литература. В 11 станах и започнах да пиша горния материал, за да споделя част от наученото.
Цялата книга (или поне първата половина) е прекрасна и горещо я препоръчвам. Тя е на английски, но предполагам за повечето от вас това няма да е сериозен проблем. Ако някой се интересува от книгата, да ми пише ЛС. ;)
ПП: Наученото за алелопатичните взаимодействия е още един глас в подкрепа на биотопната акваристика. Сами ще се сетите защо. :)
Rama:
Тези взаимодействия между алги и растения, растения и растения всеки акварист ги е изпитал на гърба си.
Някои случаи ни се виждат парадоксални, но те са широко застъпени природни закономерности. Имформираността по тези въпроси могат да спестят на един акварист обикаляне по разни :pleasantry: специалисти по зоомагазини и пазари, от които да получава нелепи отговори или откровени подигравки. Иначе изброените растения, които са дори от различни континенти, освен, че не се обичат и не стоят добре в комбинация.
Посвещаването в тези алелохимични процеси, протичащи в нашите мини водоеми, могат да ни подскажат трайни решения на проблеми с алги и растения, които просто нещат да виреят.
Kratun:
Рас, :clapping:!
Дано тази статия бъде прочетена от всички, които се опитват да отглеждат красиви растения в подходяща среда.
Навигация
Преминаване към пълната версия