Европейский сорняк губит американские леса

Чесночная горчица Alliaria petiolata, заполонившая североамериканские леса, препятствует развитию симбиотических грибов, необходимых для роста молодых деревьев (© Courtesy of Elisabeth J. Czarapata; фото с сайта www.ipaw.org)

Завезенная в Америку из Европы в XIX веке чесночная горчица — травянистое растение, используемое в качестве приправы — быстро расселяется по Северной Америке, вытесняя местную флору. Ученые из США, Канады и Германии обнаружили, что выделяемые сорняком вещества препятствуют развитию симбиотических грибов, необходимых для роста местных деревьев. Дальнейшее распространение горчицы может привести к деградации лесов на значительных площадях в США и Канаде.

Разрушительное воздействие человека на природу многогранно и всеобъемлюще. Помимо прямого истребления диких видов и уничтожения местообитаний, немалый вред естественным экосистемам приносят виды-вселенцы, которых люди систематически заносят — когда намеренно, а когда и случайно — в те районы земного шара, где эти виды никогда раньше не жили. Некоторые вселенцы начинают бурно размножаться на «новой родине», вытесняя местную флору и фауну. Этому может способствовать отсутствие природных врагов (хищников, паразитов) или более высокая конкурентоспособность пришельцев по сравнению с местными жителями. Примером могут служить ядовитые жабы, завезенные 70 лет назад в Австралию для борьбы с насекомыми-вредителями.

Наибольшую опасность представляют те из «непрошенных гостей», кто способен нарушить сложившуюся систему экологических связей и тем самым вызвать крах местных сообществ. Именно к таким печальным последствием может привести стремительное распространение чесночной горчицы Alliaria petiolata в североамериканских лесах.

Из 4500 видов растений и животных, занесенных в США с начала европейской колонизации, чесночная горчица оказалась одной из самых зловредных. Это исконно европейское двухлетнее теневыносливое растение, имеющее ограниченное применение в кулинарии и народной медицине, было завезено в окрестности Нью-Йорка во второй половине XIX века и с тех пор успело захватить обширные территории в США и Канаде.

Распространение большинства видов-вселенцев зависит от того, в каком состоянии находятся местные сообщества. Сложившееся, устойчивое сообщество (например, лес) с ненарушенной системой экологических связей успешно противостоит большинству захватчиков. Поэтому многие пришельцы ограничивают свою экспансию теми районами, где естественные экосистемы по каким-то причинам (чаще всего из-за деятельности человека) угнетены или разрушены.

Чесночная горчица, однако, в последние десятилетия заполонила не только вырубки и пустыри, но и вполне здоровые лиственные леса. Как выяснилось, это угрожает самому существованию лесов, поскольку там, где разрослась горчица, резко замедляется рост молодых деревьев. Ученые из США, Канады и Германии установили причину этого тревожного явления: оказалось, что чесночная горчица выделяет вещества, препятствующие развитию почвенных грибов — симбионтов лесных растений. Эти грибы образуют с корнями особую симбиотическую ассоциацию — микоризу. Для большинства растений, приуроченных к развитым сообществам (таким как лес), симбиотические грибы жизненно необходимы — они снабжают их питательными веществами и увеличивают всасывающую поверхность корней. Чесночная горчица, в отличие от деревьев, в грибах-симбионтах не нуждается. Этим она сходна со многими «пионерными» растениями, предпочитающими расти не в сложившихся сообществах, а в нарушенных (растения-пионеры первыми заселяют пустыри, гари и т. п.). На своей «исторической родине», в Европе, чесночная горчица является типичным обитателем нарушенных сообществ.

Ученые установили, что молодые деревья, относящиеся к доминирующим на востоке США видам (клены Acer saccharum и A. rubrum и ясень Fraxinus americana) гораздо хуже растут на почве, где ранее произрастала горчица, причем микориза на их корнях в такой почве практически не образуется. Точно такие же нарушения роста и отсутствие микоризы наблюдались и при выращивании этих деревьев на стерилизованной почве (независимо от того, росла ли раньше на ней горчица). Добавление в незараженную почву водного экстракта чесночной горчицы оказывает такой же угнетающий эффект на рост деревьев и развитие микоризы, как и живые сорняки.

Кроме того, было установлено, что экстракт чесночной горчицы подавляет прорастание спор микоризных грибов. Для проверки своих выводов ученые провели эксперименты еще с 16 видами растений, характеризующимися разной степенью зависимости от микоризы. У всех 16 видов экстракт чесночной горчицы в одинаковой (весьма сильной) степени угнетал развитие микоризы на корнях, при этом рост самих растений замедлялся в наибольшей степени у тех видов, которым микориза наиболее необходима.

Химическая природа веществ, при помощи которых горчица подавляет развитие симбиотических грибов, пока неясна. Неизвестно и влияние этих веществ на другие почвенные грибы и бактерии. Однако не вызывает сомнений, что дальнейшее безудержное распространение чесночной горчицы может привести к деградации лесных сообществ на больших территориях Северной Америки.

Источник: Kristina A. Stinson, Stuart A. Campbell, Jeff R. Powell, Benjamin E. Wolfe, Ragan M. Callaway, Giles C. Thelen, Steven G. Hallett, Daniel Prati, John N. Klironomos. Invasive Plant Suppresses the Growth of Native Tree Seedlings by Disrupting Belowground Mutualisms // PLoS Biology. May 2006.

Александр Марков

Последние новости: Биология, Экология, Александр Марков

10 февраля В «системе вознаграждения» найдены нейроны, возбуждающиеся от хороших предчувствий

3 февраля При выборе спутника жизни от генов зависит, чего мы хотим, но не что получаем

2 февраля Флора тропических лесов — против гипотезы нейтральности

1 февраля Параллельная эволюция изучена в эксперименте на бактериях

31 января Больные муравьи становятся асоциальными

27 января Изменение ветров, дующих над Южным океаном, пошло на пользу альбатросам

24 января Половой отбор порождает иллюзии

18 января Новая методика позволяет изучать белки, тесно соседствующие с ДНК

17 января Стресс помогает справиться с вредными мутациями

16 января Обнаружено хищное растение, которое ловит почвенных нематод подземными листьями

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):