Alelopatie - Allelopathy
Alelopatia este un fenomen biologic prin care un organism produce unul sau mai multe biochimice care influențează germinarea, creșterea, supraviețuirea și reproducerea altor organisme. Aceste produse biochimice sunt cunoscute ca alelochimice și pot avea efecte benefice (alelopatie pozitivă) sau dăunătoare (alelopatie negativă) asupra organismelor țintă și a comunității. Alelopatia este adesea utilizată în mod restrâns pentru a descrie competiția mediată chimic între plante, cu toate acestea, uneori este definită mai larg ca competiție mediată chimic între orice tip de organisme. Alelochimicalele sunt un subset de metaboliți secundari , care nu sunt necesari direct pentru metabolismul (adică creșterea, dezvoltarea și reproducerea) organismului alelopatic.
Interacțiunile alelopatice sunt un factor important în determinarea distribuției și abundenței speciilor în cadrul comunităților de plante și sunt, de asemenea, considerate importante pentru succesul multor plante invazive . Pentru exemple specifice, a se vedea nucul negru ( Juglans nigra ) , copacul cerului ( Ailanthus altissima ), zmeura neagră ( Empetrum nigrum ), nuca pătată ( Centaurea stoebe ), muștar de usturoi ( Alliaria petiolata ), Casuarina / Allocasuarina spp. , și nuci .
În practică poate fi adesea dificil să se distingă alelopatia de competiția resurselor. În timp ce primul este cauzat de adăugarea unui agent chimic dăunător în mediu, acesta din urmă este cauzat de îndepărtarea nutrienților esențiali (sau a apei). Adesea, ambele mecanisme pot acționa simultan. Mai mult, unele alelochimice pot funcționa prin reducerea disponibilității nutrienților. Confundând în continuare problema, producția de alelochimici poate fi ea însăși afectată de factori de mediu precum disponibilitatea nutrienților , temperatura și pH-ul . Astăzi, cei mai mulți ecologiști recunosc existența alelopatiei, cu toate acestea multe cazuri particulare rămân controversate.
Istorie
Alelopatie Termenul din greacă compuși derivate de allilon - ( αλλήλων ) și - pathy ( πάθη ) (ceea ce înseamnă „rău reciproc“ sau „suferință“), a fost folosit pentru prima dată în 1937 de către profesorul austriac Hans Molisch în cartea Der Einfluss einer Pflanze auf die andere - Allelopathie (Efectul plantelor reciproc - Alelopatia) publicat în limba germană. El a folosit termenul pentru a descrie interacțiunile biochimice prin intermediul cărora o plantă inhibă creșterea plantelor învecinate. În 1971, Whittaker și Feeny au publicat o revistă în revista Science , care propunea o definiție extinsă a interacțiunilor alelochimice care ar încorpora toate interacțiunile chimice dintre organisme. În 1984, Elroy Leon Rice în monografia sa despre alelopatie a mărit definiția pentru a include toate efectele directe pozitive sau negative ale unei plante asupra altei plante sau asupra microorganismelor prin eliberarea de biochimice în mediul natural . În următorii zece ani, termenul a fost folosit de alți cercetători pentru a descrie interacțiuni chimice mai largi între organisme, iar până în 1996 Societatea Internațională de Alelopatie (IAS) a definit alelopatia ca „Orice proces care implică metaboliți secundari produși de plante, alge, bacterii și ciuperci care influențează creșterea și dezvoltarea agriculturii și a sistemelor biologice. " În vremuri mai recente, cercetătorii de plante au început să revină la definiția inițială a substanțelor produse de o plantă care inhibă o altă plantă. Confuzând mai mult problema, zoologii au împrumutat termenul pentru a descrie interacțiunile chimice dintre nevertebrate, cum ar fi coralii și bureții .
Cu mult înainte de a fi folosit termenul de alelopatie, oamenii au observat efectele negative pe care o plantă le-ar putea avea asupra alteia. Theophrastus , care a trăit în jurul anului 300 î.Hr., a observat efectele inhibitoare ale purcelui asupra lucernei . În China, în jurul primului secol d.Hr. , autorul Shennong Ben Cao Jing , o carte despre agricultură și plante medicinale, a descris 267 de plante care aveau abilități pesticide, inclusiv cele cu efecte alelopatice. În 1832, botanistul elvețian De Candolle a sugerat că exudatele plantelor de cultură erau responsabile pentru o problemă agricolă numită boală a solului .
Alelopatia nu este universal acceptată în rândul ecologiștilor . Mulți au susținut că efectele sale nu pot fi distinse de concurența de exploatare care apare atunci când două (sau mai multe) organisme încearcă să utilizeze aceeași resursă limitată, în detrimentul unuia sau ambelor. În anii 1970, s-au depus eforturi deosebite pentru a distinge efectele competitive și alelopatice ale unor cercetători, în timp ce în anii 1990, alții au susținut că efectele erau adesea interdependente și nu puteau fi distinse cu ușurință. Cu toate acestea, până în 1994, DL Liu și JV Lowett de la Departamentul de Agronomie și Știința Solului, Universitatea din New England din Armidale, New South Wales , Australia, au scris două lucrări în Journal of Chemical Ecology care au dezvoltat metode pentru a separa efectele alelochimice de alte efecte competitive, folosind plante de orz și inventând un proces pentru a examina direct alelochimicele. În 1994, MC Nilsson de la Universitatea Suedeză de Științe Agricole din Umeå a arătat într-un studiu de teren că alelopatia exercitată de Empetrum hermaphroditum a redus creșterea răsadurilor de pin scotian cu ~ 40% și că competiția subterană a resurselor de către E. hermaphroditum a reprezentat reducerea rămase a creșterii. Pentru această lucrare, ea a introdus tuburi din PVC în sol pentru a reduce concurența subterană sau a adăugat cărbune la suprafața solului pentru a reduce impactul alelopatiei, precum și un tratament care combină cele două metode. Cu toate acestea, utilizarea cărbunelui activ pentru a face inferențe despre alelopatie a fost ea însăși criticată din cauza potențialului cărbunelui de a afecta direct creșterea plantelor prin modificarea disponibilității nutrienților.
Câteva lucrări de profil cu privire la alelopatie au fost amestecate în controverse. De exemplu, descoperirea că (-) - catehina a fost pretins responsabilă pentru efectele alelopatice ale buruienii invazive Centaurea stoebe a fost întâmpinată cu multă fanfară după ce a fost publicată în Science în 2003. Un om de știință, Dr. Alastair Fitter , a fost citat spunând că acest studiu a fost „atât de convingător încât„ va pune acum alelopatia ferm înapoi pe scena centrală ”. Cu toate acestea, multe dintre lucrările cheie asociate cu aceste descoperiri au fost ulterior retrase sau corectate în mod major, după ce s-a constatat că conțineau date fabricate care arătau în mod nefiresc niveluri ridicate de catehină în solurile din jurul C. maculosa . Studiile ulterioare din laboratorul original nu au reușit să reproducă rezultatele acestor studii retractate și nici majoritatea studiilor independente nu au fost efectuate în alte laboratoare. Astfel, este îndoielnic dacă nivelurile de (-) - catehină găsite în soluri sunt suficient de ridicate pentru a afecta concurența cu plantele învecinate. Mecanismul de acțiune propus (acidificarea citoplasmei prin leziuni oxidative) a fost, de asemenea, criticat, pe baza faptului că (-) - catehina este de fapt un antioxidant.
Exemple
Plantele
Multe specii de plante invazive interferează cu plantele native prin alelopatie. Un caz celebru de pretinsă alelopatie este în arbuști de deșert . Unul dintre cele mai cunoscute exemple timpurii a fost Salvia leucophylla , deoarece se afla pe coperta revistei Science în 1964. Zonele goale din jurul arbuștilor au fost presupuse ca fiind cauzate de terpene volatile emise de arbuști. Cu toate acestea, la fel ca multe studii de alelopatie, s-a bazat pe experimente de laborator artificiale și extrapolări nejustificate la ecosistemele naturale. În 1970, Știința a publicat un studiu în care cușcarea arbuștilor pentru a exclude rozătoarele și păsările au permis creșterea ierbii în zonele goale. O istorie detaliată a acestei povești poate fi găsită în Halsey 2004.
Muștarul cu usturoi este o altă specie de plantă invazivă care își poate datora succesul parțial alelopatiei. Succesul său în pădurile temperate din America de Nord se poate datora parțial excreției sale de glucozinolați, cum ar fi sinigrina, care poate interfera cu mutualismele dintre rădăcinile copacilor nativi și ciupercile lor micorizale .
S-a demonstrat că alelopatia joacă un rol crucial în păduri, influențând compoziția creșterii vegetației și oferă, de asemenea, o explicație pentru modelele de regenerare a pădurilor. Nuc negru (Juglans nigra) produce allelochemical juglonã , care afecteaza unele specii foarte mult în timp ce altele deloc. Cu toate acestea, majoritatea dovezilor pentru efectele alelopatice ale juglonei provin din teste de laborator și rămâne astfel controversată în ce măsură juglona afectează creșterea concurenților în condiții de teren. Așternutul de frunze și exudatele radiculare ale unor specii de eucalipt sunt alelopatice pentru anumiți microbi din sol și specii de plante. Pomul cerului , cenușer , produce allelochemicals în rădăcinile care inhibă creșterea multor plante.
Aplicații
Posibila aplicare a alelopatiei în agricultură face obiectul multor cercetări. Cercetările actuale se concentrează pe efectele buruienilor asupra culturilor, a culturilor asupra buruienilor și a culturilor asupra culturilor. Această cercetare sporește posibilitatea utilizării alelochimicale ca regulatori de creștere și erbicide naturale , pentru a promova agricultura durabilă. O serie de astfel de alelochimice sunt disponibile comercial sau sunt în proces de fabricare pe scară largă. De exemplu, leptospermona este un alelochimic în pensula de lămâie ( Callistemon citrinus ). Deși s-a dovedit a fi prea slab ca erbicid comercial, un analog chimic al acestuia, mezotrionul (denumirea comercială Callisto), sa dovedit a fi eficient. Este vândut pentru a controla buruienile cu frunze late în porumb, dar pare, de asemenea, să fie un control eficient pentru iarba de crab din peluze . Sheeja (1993) a raportat interacțiunea alelopatică a buruienilor Chromolaena odorata ( Eupatorium odoratum ) și Lantana camara pe culturi majore selectate.
Multe soiuri de culturi prezintă proprietăți alelopatice puternice, dintre care orezul ( Oryza sativa ) a fost cel mai studiat. Alelopatia orezului depinde de varietate și origine: orezul Japonica este mai alelopatic decât Indica și hibridul Japonica-Indica. Mai recent, o analiză critică a alelopatiei orezului și posibilitatea gestionării buruienilor au raportat că caracteristicile alelopatice din orez sunt moștenite cantitativ și au fost identificate mai multe trăsături implicate în alelopatie.
Vezi si
Referințe
Lecturi suplimentare
- anon. (Inderjit). 2002. Abordare multifacetată pentru studierea alelochimicelor într-un ecosistem. În : Alelopatia, de la molecule la ecosisteme , MJ Reigosa și N. Pedrol, Eds. Science Publishers, Enfield, New Hampshire.
- Bhowmick N, Mani A, Hayat A (2016), „Efectul alelopatic al extractului de frunze de litchi asupra germinării semințelor de mazăre și lafa”, Journal of Agricultural Engineering and Food Technology, 3 (3): 233-235.
- Blum U, Shafer SR, Lehman ME (1999), "Dovezi pentru interacțiuni alelopatice inhibitoare care implică acizi fenolici în soluri de câmp: concepte vs. un model experimental", Critical Reviews in Plant Sciences , 18 (5): 673-693, doi : 10.1016 / S0735-2689 (99) 00396-2 .
- Einhellig, FA 2002. Fiziologia acțiunii alelochimice: indicii și puncte de vedere. În : Alelopatia, de la molecule la ecosisteme , MJ Reigosa și N. Pedrol, Eds. Science Publishers, Enfield, New Hampshire.
- Harper, JL 1977. Biologia populației plantelor . Academic Press, Londra.
- Jose S. 2002. Alelopatia nucului negru: starea actuală a științei. În : Ecologia chimică a plantelor: Alelopatia în ecosistemele acvatice și terestre , AU Mallik și anon. (Inderjit), Eds. Birkhauser Verlag, Basel, Elveția.
- Mallik, AU și anon. (Inderjit). 2002. Probleme și perspective în studiul alelochimicelor din plante: o scurtă introducere. În : Ecologia chimică a plantelor: Alelopatia în ecosistemele acvatice și terestre , Mallik, AU și anon., Eds. Birkhauser Verlag, Basel, Elveția.
- Muller CH (1966), „Rolul inhibiției chimice (alelopatia) în compoziția vegetativă”, Buletinul Torrey Botanical Club , 93 (5): 332–351, doi : 10.2307 / 2483447 , JSTOR 2483447 .
- Reigosa, MJ, N. Pedrol, AM Sanchez-Moreiras și L. Gonzales. 2002. Stresul și alelopatia. În : Alelopatia, de la molecule la ecosisteme , MJ Reigosa și N. Pedrol, Eds. Science Publishers, Enfield, New Hampshire.
- Rice, EL 1974. Alelopatie . Academic Press, New York.
- Sheeja BD 1993. Efectele alelopatice ale Eupatorium odoratum L. și Lantana camara, L. asupra a patru culturi majore. Disertație M. Phil prezentată la Universitatea Manonmaniam Sundaranar, Tirunelveli.
- Webster 1983. Al nouălea nou dicționar colegial al lui Webster . Merriam-Webster, Inc., Springfield, Mass.
- Willis, RJ (1985), „Bazele istorice ale conceptului de alelopatie”, Journal of the History of Biology , 18 : 71–102, doi : 10.1007 / BF00127958 , S2CID 83639846 .
- Willis, RJ 1999. Studii australiene asupra alelopatiei în eucalipt : o revizuire. În : Principii și practici în ecologia plantelor: interacțiuni alelochimice , anon. (Inderjit), KMM Dakshini și CL Foy, Eds. CRC Press și Boca Raton, FL.