Растущие биологические инвазии продолжают угрожать биоразнообразию во всем мире. Для защиты местных экосистем, повышения устойчивости к инвазиям и снижения затрат на экологическое управление крайне важно идентифицировать местные виды растений, которые могут выдержать конкурентное давление.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива китайских исследователей, в которой рассказывается о конкуренции между золотарником канадским, Solidago canadensis, и 32 местными видами растений в пользу последних.
Поскольку глобализация ускоряет процесс, биологические инвазии стали глобальной экологической проблемой. Инвазивные растения, с их сильными конкурентными способностями, часто образуют монокультурные сообщества, которые ограничивают жизненное пространство местных растений, нарушают биоразнообразие, изменяют свойства почвы и модифицируют функции экосистемы. Крайне важно предотвращать дальнейшие инвазии, устранять инвазивные растения и восстанавливать местную растительность.
Успешное вторжение растений определяется способностью преодолевать местные условия окружающей среды, включая как биотические, так и абиотические факторы. Чтобы колонизировать и размножаться в новой среде, инвазивные растения должны адаптироваться к абиотическим условиям окружающей среды (например, климату, почве, влажности, свету и т. д.).
Кроме того, взаимодействие между местными организмами и инвазивными видами оказывает значительное влияние на успешное вторжение. Захватчики должны преодолеть местные механизмы сопротивления сообщества, включая межвидовую конкуренцию, давление потребительских хищников и атаку патогенов.
Однако, биологический контроль посредством внедрения естественных врагов несет в себе значительные риски непредсказуемости. Поэтому использование местных растений для конкуренции с инвазивными растениями с целью защиты от вторжений растений является более осуществимым. В настоящее время, помимо традиционных физических и химических методов, замена инвазивных растений местными растениями и развитие местной растительности, которая может противостоять вторжению, рассматриваются все чаще.
Конкурентоспособность является одним из основных компонентов биологической устойчивости к инвазиям. Сила конкурентной способности растений может быть оценена по конкурентным эффектам (т. е. способности подавлять рост других видов) и конкурентным реакциям (т. е. способности противостоять ингибированию другими растениями.
Конкурентоспособность и способность реагирования часто тесно связаны, и растения с сильным конкурентным эффектом и хорошей реакцией имеют преимущество в конкуренции, которая тесно связана с эффективностью использования ресурсов. Например, растения с большей площадью листьев и большей высотой растения имеют больше преимуществ в конкуренции за световые ресурсы, а большая доля корневых систем больше способствует конкуренции за подземные ресурсы.
Золотарник канадский, Solidago canadensis, родом из умеренных регионов Северной Америки. Благодаря своим высоким репродуктивным и экспансивным способностям, он проник в Европу, Азию и Океанию.
Многие исследования были проведены для объяснения возможных механизмов инвазивности S. canadensis, включая более мелкие и легкие семена для более легкого распространения и более быстрого прорастания семян, а также развитие обширных подземных корневищ, которые усиливают клональное размножение и высвобождение аллелопатических соединений, которые отрицательно влияют на соседей. Кроме того, большая биомасса корней позволяет канадскому золотарнику успешно за подземные ресурсы.
В связи с вышесказанным команда исследователей из Китайской академии лесного хозяйства, Нанкинского лесного университета, Чжэцзянского университета сельского хозяйства и лесоводства поставила тепличный эксперимент по исследованию конкуренции между канадским золотарником и местными видами растений.
Результаты показали, что сеянцы золотарника канадского не смогли подавить рост большинства изученных местных видов, в то время как большинство местных видов, напротив, смогли значительно подавить рост S. canadensis , снизив его биомассу на 12–92%.
Эффект подавления, вызванный местными растениями, был тесно связан с функциональными характеристиками их корней. В частности, однолетники с более высоким соотношением корней и побегов, удельной длиной корней, биомассой стебля, высотой растения на 10-й день и меньшим количеством кончиков корней показали более сильное ингибирование S. canadensis. С другой стороны, многолетние растения с меньшим средним диаметром корней или большей биомассой корней и высотой растений к 60-му дню также оказывали большее ингибирующее действие.
Особенно отличились три однолетних растения: горчица сарептская (Brassica juncea), латук индийский (Lactuca indica) и физалис угловатый (Physalis angulata), за которыми следуют многолетние растения - лиана Cynanchum hemsleyanum и соломоцвет двузубый Achyranthes bidentata.
В ходе исследования сделан вывод о том, что конкурентное воздействие проростков канадского золотарника слабее по сравнению с большинством изученных местных растений. Характеристики корней играют ключевую роль в конкуренции между местными растениями и S. canadensis, потенциально способствуя выявлению местных видов растений с высокой устойчивостью к инвазии.
Источник: Plants 2025, doi.org/10.3390/plants14172806
