Тема №7: Сорные и рудеральные растения

Цель:Ознакомиться с многообразием биологических групп сорных и рудеральных растений, выявить черты приспособления их к размножению, расселению и удержанию занятой ими площади, меры борьбы с сорняками.

Распространение сорных и рудеральных растений тесно связано с хозяйственной деятельностью человека.

Сорняки могут произрастать на участках, специально обрабатываемых человеком под культурные растения, и в естественных сообществах (например, на лугах – растения, непоедаемые и вредные для домашних животных; в лесу – растения, мешающие возобновлению леса и поселяющиеся, прежде всего на вырубках и по пожарищам). Сорняки обычны на мусорных местах, по обочинам дорог, насыпям.

Сорные растения появились с очень давних времен, и первыми их местообитаниями были участки, нарушенные животными (например, землероями), а также обнажения и оползни. С зарождением земледелия значительно увеличилась площадь распространения сорных растений; поселялись они также близ жилья человека, на мусорных местах, обочинах дорог (рудеральные сорняки).

Сегетальные сорные растения, поселяются на полях и приносят огромный вред сельскому хозяйству.

Сорные растения различают по длительности жизни. Среди них есть растения однолетние, двулетние и многолетние.

Однолетние сорняки можно разделить на 2 большие группы:

1. Яровые – дикая редька (Raphanus raphanistrum) – семейство крестоцветных, торица полевая (Spergula arvensis) и мягковолосник водный (Myosoton aquaticum) – семейство гвоздичных, горец птичий (Polygonum aviculare) – семейство гречишных, марь белая (Chenopodium album) – семейство маревые и др. Они дают всходы весной и в это же лето цветут и плодоносят.

2. Озимые – костер ржаной (Bromus secalinus), метлица обыкновенная (Apera spica-venti) – семейство злаковых. Они дают всходы осенью, и после перезимовки укороченных побегов наблюдается дальнейшее их развитие весной и летом следующего года и переход к цветению.

Семена ряда однолетних сорняков могут прорастать в разное время. Всходы этих растений появляются осенью и весной. Семена, собранные с перезимовавших особей, можно высеять весной, они прорастают, и образовавшиеся растения заканчивают полностью свое развитие. Рассматриваемые растения зацветают независимо от наличия или отсутствия в период их развития низких зимних температур. Эту группу сорняков в отличие от яровых и озимых растений называют зимующими однолетними сорняками.

Один и тот же вид растения может иметь и озимые и яровые формы, или озимые, яровые и зимующие. Это такие растения как пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris), ярутка полевая (Thlaspi arvense) – семейство крестоцветных, куколь обыкновенный (Agrostemma githago) – семейство гвоздичных и др. Интерес в этом отношении представляет василек синий (Centaurea cyanus). Обычно для него отмечают как характерное наличие яровых и озимых форм. Но как показали наблюдения, растения, выращенные из семян озимых форм, при посеве весной способны в этот же год перейти к цветению, хотя и образуют лишь 1–2 корзинки, в то время как при осеннем посеве развиваются мощные экземпляры с большим количеством соцветий. Таким образом, у василька озимые формы его не являются строго устоявшимися и проявляют признаки, свойственные зимующим формам.

Наличие разных биологических форм растений в пределах вида свидетельствует о большой пластичности сорных растений и обеспечивает их устойчивость в разных условиях существования.

Среди многочисленных сорняков встречаются виды, имеющие разную жизненную форму. Наибольший вред наносят корневищные и корнеотпрысковые сорняки, которые интенсивно размножаются вегетативным путем и борьба с которыми весьма затруднительна.

Однолетние сорняки размножаются семенами, у них отмечается высокая семенная продуктивность. Многолетние сорняки размножаются семенным и вегетативным путем или вегетативным путем и спорами (например, хвощ полевой – Equisetum arvense).

У одних сорняков созревание семян наступает до уборки урожая. Эти сорняки нередко являются высокостебельными, и их цветки и соцветия выступают выше побегов культурных растений, (осот, бодяк и др.). К периоду уборки культурных растений плоды этих сорняков уже осыпаются. Но и недозревшие семена способны к прорастанию.

Есть сорняки, не выступающие над посевами культурных растений и созревающие вместе с ними. Семена этих растений частично опадают на почву, частично при одновременной уборке с урожаем засоряют посевной материал. Нередко сорняки имеют семена или плоды, трудноотделимые от семян и плодов культурных растений.

Некоторые сорняки достигли такой высокой специализации, Что засоряют строго определенную культуру и по ритму развития очень схожи с этой культурой. Семена их мало отличаются от семян культурных растений и трудно от них отделяются. Так, например, посевы льна засоряются рыжиком бурачковым (Camelina alyssum) семейство крестоцветных, торицей льняной (Spergula linicola) семейство гвоздичных и т. д. Близкие им виды – рыжик посевной (Camelina sativa) и торица посевная (Spergula arvensis) засоряют поля других культурных растений.

Устойчивость сорных растений на полях в значительной мере определяется их большой плодовитостью, способностью образовывать огромное количество семян. Одни семена вскоре прорастают, другие сохраняются в почве как резерв.

Растения, засоряющие поля, наносят огромный ущерб народному хозяйству. Перехватывая свет, питательные вещества и влагу, сорняки значительно снижают урожай возделываемых растений. Лианообразные растения, такие, как вьюнок полевой (Convolvulus arvensis), гречиха татарская (Fagopyrum tataricum), обвивают хлеба и вызывают их полегание. Отрицательное действие сорняков проявляется и в губительном действии на культурные растения их корневых выделений. На многих сорняках откладываются яички насекомых – вредителей полей, садов и огородов. Плоды и семена сорных растений, убранные вместе с урожаем, могут значительно понизить хозяйственные и вкусовые качества получаемых продуктов. Семена ярутки придают муке горький вкус, а незначительная примесь семян куколя делает ее ядовитой. На сильно засоренных полях значительно снижается производительность сельскохозяйственных машин и орудий.

Поэтому борьба с сорняками – важнейшая народнохозяйственная задача. И эта задача будет решена тем успешнее, чем лучше будет изучена биология сорных растений.

Рудеральные растения (от лат. rudus — щебень, строительный мусор) — сорные растения, растущие на мусорных свалках, вдоль дорог.

Большинство рудеральных растений — археофиты и неофиты. Первые обычно встречаются на старых пустырях. Так, к числу археофитов относятся лопух большой (Arctium lappa), белокудренник черный (Ballota nigra), синяк обыкновенный (Echium vulgare), крапива жгучая (Urtica urens), пустырник обыкновенный (Leonurus cardiaca), просвирник пренебреженный (Malva neglecta) и многие другие.

Вторые же являются новыми видами для местной флоры и приурочены главным образом к рудеральным сообществам, существующим непродолжительное время, например к зарослям гулявника или лебеды. Представители неофитов: подсолнечник клубненосный или топинамбур (Helianthus tuberosus), золотарник канадский (Solidago canadensis), рейнаутрия японская (Reynoutria japonica), недотрога железконосная (Impatiens glandulifera)и др.

Большинство «новоселов» центрально-европейской флоры связано с созданными человеком местообитаниями, дальнейшее существование которых зависит непосредственно от него: либо человек постоянно заново создает такие местообитания (кучи мусора, отбросов и т. п.), либо в результате его хозяйственной деятельности устраняется конкуренция со стороны растений местной флоры. Пока лишь немногим занесенным видам удалось надолго войти в состав растительных сообществ, близких к естественным, и тем самым стать практически постоянными компонентами местной флоры. Согласно последним сведениям, в Центральной Европе насчитывается не более 115 таких видов. Характерно, что в этих случаях речь, прежде всего, идет о сравнительно неустойчивых растительных сообществах, видовой состав которых в разные годы меняется в определенных пределах.

Придорожные растения обладают характерными приспособлениями, позволяющими им сравнительно безболезненно переносить сильное уплотнение почвы и всякие механические воздействия. Обычно это низкорослые травянистые растения, стебли которых часто стелятся по поверхности почвы (например, у спорыша, клевера ползучего, лапчатки гусиной, а листья нередко собраны в прижатые к земле розетки (у подорожника большого – Plantago major, одуванчик лекарственного – Taraxacum officinalе и др.). Почва выполняет по отношению к таким растениям роль упругой защитной подстилки: понятно, что лежащее на земле растение труднее раздавить или сломать, чем растущее вертикально. Плоды и семена придорожных растений разносятся ветром либо, благодаря различным колючкам и прицепкам, распространяются с помощью животных и человека. Иногда они переносятся вместе с дорожной грязью или, образуя при намокании обильную слизь, прилипают к колесам транспорта, обуви человека или ногам животных. Мусорные (рудеральные) растения поселяются на пустырях, у заборов, среди развалин, на межах и залежах. Почва в таких местах довольно плодородна. Нередко мощные и труднопроходимые заросли этих растений образованы высокими грубыми травами: лопухом, полынями, крапивой и т, д. Среди них часто встречаются и колючие растения: чертополох, бодяк, дурнишник и т. д. Грубые листья и стебли рудеральных растений скот поедает неохотно; кроме того, многие из них ядовиты (болиголов, белена и другие). В целом большого вреда рудеральные растения не приносят.

Хвощиможно встретить в разных растительных зонах и сообществах, но в любом случае — близ воды или в местах с достаточным содержанием влаги в почве либо с относительно неглубоким залеганием грунтовых вод. В природе хвощи обычно встречаются в виде групп растений (клонов), возникших путем вегетативного размножения от одного экземпляра. Такие клоны нередко занимают участки площадью в несколько десятков и даже сотен метров.

Наиболее широко распространенным видом является хвощ полевой (Equisetum arvense). Это многолетнее травянистое растение, встречающееся на полях и по залежам в условиях избыточного увлажнения. Зимующая часть — глубоко залегающие, мощно развитые подземные корневища с клубеньками с запасом питательных веществ. От узлов корневища отходят придаточные корни.

Ранней весной на корневищах вырастают бледно-розовые спороносные побеги высотой около 20 см. На узлах этих побегов сидят мутовки листьев. Заканчиваются побеги спороносными «колосками». Каждый из них состоит из стержня, перпендикулярно которому на ножках мутовчато расположены спорангиофоры в виде шестиугольной пластинки — щитка. Под щитком находятся 6—10 спорагиев, содержащих многочисленные споры.

Вначале щитки сидят плотно, без зазоров, но позднее, к моменту созревания спор, стержень колоска удлиняется, между щитками образуются промежутки, через которые и высыпаются споры из созревших спорангиев. Шаровидная спора обмотана двумя пружинами — элате-рами. Элатеры во влажном воздухе плотно прилегают к споре, в сухом — концы их раскручиваются. Сцепляясь между собой элатерами, споры комочками (по нескольку штук вместе) разносятся токами воздуха и, попадая во влажную среду, прорастают.

Развивающиеся из спор гаметофиты подушковидные по форме, надземные, ассимилирующие (зеленые). Архегонии и антеридии погружены в ткань заростка и развиваются не одновременно. В каждом антеридии образуется большое количество многожгутиковых, спирально закрученных сперматозоидов (более 200). Оплодотворение происходит в присутствии капельно—жидкой воды (роса, дождь). Из оплодотворенной яйцеклетки развивается зародыш, а из него — взрослый спорофит. У хвоща полевого после рассеивания спор спороносные побеги отмирают и на смену им вырастают зеленые ассимилирующие побеги с мутовчато расположенными ветками. Листья, срастаясь, образуют листовые влагалища.

У многих других видов хвощей, например хвоща болотного (Е. palustre) и хвоща топяного (Е. fluviatile), спороносные колоски образуются на верхушках ассимилирующих стеблей.

Значение хвощей больше отрицательное. Поселяясь в местах с нарушенным растительным покровом и быстро размножаясь, они становятся трудно искореняемыми сорняками пастбищ и полей, так как в большинстве своем несъедобны для животных. Некоторые виды, попадая в большом количестве в сено, могут вызвать отравления у лошадей и у крупного рогатого скота. Считают, что в хвощах находится ядовитое вещество, близкое к ферменту тиаминазе, разрушающему витамин В. Случаи острого отравления животных, по-видимому, связаны также с содержащимися в хвощах сапонинами (эквизетонин), алкалоидами и флавоноидами.

Среди всех хвощей только один вид — хвощ полевой применяется в научной медицине в качестве мочегонного средства при отеках на почве недостаточности кровообращения. Остальные виды являются нежелательными к нему примесями. Хвощ болотный ядовит.

Среди сорных и рудеральных растений наиболее широко представлены семейства Сложноцветные и Крестоцветные.

Семейство Астровые или Сложноцветные (Asteraceae)

Представители семейства распространены не только на всех континентах, но и в самых разных местообитаниях (от жарких пустынь до холодной Арктики и Антарктики, в высокогорьях и т.д.).

Листья простые, обычно без прилистников, с цельными или в разной степени рассеченными листовыми пластинами, реже – сложные. Листорасположение обычно очередное, реже супротивное или мутовчатое. Листья часто образуют прикорневую розетку. У многих видов имеются млечники.

Характерной особенностью сложноцветных является присущее им соцветие – корзинка. У корзинки имеется общее ложе и обертка, образованная верхушечными листьями. Количество цветков в корзинке варьирует в широких пределах – от тысячи (подсолнечникклубненосный (топинамбур) – Helianthus tuberosus) до двух (амброзияполынелистная – Ambrosia artemisiifolia) и даже до одного (мордовникшароголовый– Echinops sphaerocephalus).

«Коллективная реклама» позволяет уменьшить размеры околоцветника без риска снизить эффективность опыления. Чашечка у многих сложноцветных превращена в хохолок, который сохраняется на плодах и способствует их расселению ветром. Венчик пятичленный, может иметь разную форму, поэтому различают:

1. трубчатые – с длинной трубкой, обычно расширяющейся кверху, с коротким пятизубчатым отгибом. Цветки обоеполые, реже однополые, актиноморфные.

2. язычковые – с короткой трубкой и пластинчатым пятизубчатым отгибом. Цветки обоеполые, зигоморфные.

3. воронковидные – с длинной изогнутой, кверху сильно расширенной трубкой. Цветки бесполые, зигоморфные.

4. ложноязычковые – ложный язычок на вершине имеет три зубчика Цветки зигоморфные.

Размеры корзинки меняются от 30–60 см (культурные сорта подсолнечника) до нескольких миллиметров (полыни - Artemisia).

Тычинок пять, их нити свободные, но пыльники обычно спаяны в трубку, внутри которой проходит столбик с рыльцем. Завязь нижняя, образована двумя плодолистиками.

Существуют два разных вида корзинок (рис. 9.):

- из одинаковых цветков. Из язычковых цветков состоит корзинка у одуванчикалекарственного (Taraxacum officinale), из трубчатых - у пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare);

- из разных цветков. Из трубчатых и ложноязычковых состоит корзинка у нивяника обыкновенного (Leucanthemum vulgare), ромашки непахучей(Matricaria perforata) и др.; воронковидных у василька лугового (Centaurea jacea).

Большинство сложноцветных опыляются насекомыми, причем спектр опылителей очень широк. Если перекрестное опыление насекомыми не состоялось, возможно, самоопыление или даже апомиксис - образование семян без оплодотворения (одуванчик (Taraxacum), ястребинка (Hieracium) и др.). В семействе есть ветроопыляемые роды, например полынь (Artemisia).

Плод – семянка, распространяющаяся ветром, водой, животными (рис. 9.). Часто распространяются целые корзинки с плодами – лопух (Arctium).

Сложноцветные входят в состав самых разных растительных сообществ.

Особое значение для человека имеют виды сорных и рудеральных сложноцветных. В числе полевых сорняков – осот огородный(Sonchus oleraceus), бодяк полевой(Cirsium arvense), латук татарский(Lactuca tatarica). К рудералам относятся виды родов чертополох(Carduus), татарник(Onopordum), латук(Lactuca), полыни горькая (Artemisia absinthium) и обыкновенная(A. vulgaris).

Среди сложноцветных есть важные культурные растения: подсолнечник однолетний(Helianthus annuus), подсолнечникклубненосный (топинамбур)(Н. tuberosus). Среди сложноцветных много декоративных растений (роды астра (Aster), календула (Calendula), маргаритка (Bellis),хризантема (Chrisanthemum) и др.).

Рис. 9. Сложноцветные (Asteraceae)

а – подсолнечник однолетний – Helianthus annuus (1 – часть корзинки, 2 – трубчатый цветок, 3 – плод); б – цветки (1 – трубчатые, 2 – язычковые, 3 – воронковидные, 4 – ложноязычковые, 5 – андроцей); в – расположение цветков в соцветиях (1 – одуванчик лекарственный – Taraxacum officinale, 2 – тысячелистник обыкновенный – Achillea millefolium, 3 – мать-имачеха – Tussilago farfara, 4 – василек синий – Centaurea cyanus); г – плоды (1 – одуванчик лекарственный – Taraxacum officinale, 2 – бодяк полевой – Cirsium arvense, 3 – золотарник обыкновенный – Solidago virgaurea, 4 – череда олиственная – Bidens frondosa, 5 – дурнишник обыкновенный – Xanthium strumarium).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: