23 октября 2022
В диком лесу вы никогда не увидите комнатных мух и голубей – некоторые живые существа тяготеют к человеку. Точно так же есть так называемые синантропные растения. Кандидат биологических наук, доцент кафедры общей экологии КФУ Вадим Прохоров рассказал о том, почему некоторые растения «любят» людей.
Вадим Евгеньевич, какие растения принято считать синантропными?
Синантропными называют виды животных и растений, которые связаны в своем распространении с человеком, которые тяготеют к нему.
Ворона серая, голубь сизый, воробей домовой в природе встречаются гораздо реже, чем в городах, в деревнях. С растениями тоже такая же ситуация: есть растения, которые очень редко или вообще не встречаются в естественных условиях, но их много на полях, вдоль дорог, в населенных пунктах. Их называют синантропными видами, или по-научному – апофитами. Это виды, которые тяготеют к человеку – к нарушенным местообитаниям, где человек своей деятельностью нарушает или даже разрушает природные сообщества.
В нашей природной зоне естественными сообществами являются леса. Там, где мы находимся с вами сейчас, должны быть широколистные или хвойно-широколистные леса. Соответственно, сейчас в Казани есть какие-то остатки лесов – Горкинско-Ометьевский лес, Дубравный… Пришел человек, вырубил леса, распахал поля, построил дома, дороги, заводы… Соответственно, те растения, которые были в этом естественном сообществе, уже не могут здесь существовать. Их место занимают другие растения, которые могут в таких условиях существовать, могут переносить воздействие человека, скажем, вытаптывание. И таким образом естественная флора меняется на синантропную.
А где были эти растения до появления человека?
Они не появились с человеком, они существовали всегда. В природе такие растения росли и существовали только в таких местах, где происходят естественные нарушения. Росли там, где нет конкуренции со стороны местных более сильных видов, – это их жизненная стратегия такая. Например, росли в оврагах, по обрывам. В природе случаются оползни, случаются пожары… И виды, которые в природе являются слабыми конкурентами и встречаются редко, в таких нарушенных человеком местах расцветают – там для них создаются подходящие условия. Они не могут, скажем, конкурировать деревьями – с липами, с сосной. Но если в лесу упало дерево, корень вывернулся, обнажилась почва, на таких участках какие-то сорняки вырастают. Обрушился берег, и на голой земле ничего не растет. Сразу там появляются эти растения, например мать-и-мачеха.
То есть они не приспособлены для конкуренции с другими видами, а выжидают, когда что-то пойдет не так. А когда человек пришел и вырубил лес, он тем самым создал большие площади нарушенных участков, где эти растения начали размножаться, массово произрастать, потому что человек убрал их естественных конкурентов. Что такое пашня? Пашня – это полностью уничтоженное сообщество. Человек приехал, распахал поле, и там нет никаких конкурентов. Если он не засеет это поле какой-нибудь культурой, сразу вырастут сорняки – те растения, которые нашли для себя такое подходящее место на большой площади.
И когда человек расселялся по континентам, он везде создавал такие участки, и растения вслед за человеком так же путешествовали. Человек выращивал зерно на этих полях, вместе с зернами пшеницы собирал семена сорняков, перевозил их, сеял пшеницу и вместе с ними сеял сорняки, и так они распространились по всему миру.
После того уже как случилась научно-техническая революция, появились автомобили, поезда, самолеты, перемещение сорняков с континента в континенты стало происходить гораздо проще и быстрее. Сейчас это большая проблема, потому что многие чужеродные виды к нам попадают и специально, и случайно не только из Северной Америки, но и из Юго-Восточной Азии, из Индии, Китая, Гималаев… Это во всем мире такая ситуация.
Наши и чужие сорняки
Синантропные виды можно разделить на две большие группы. Аборигенные – то есть местные растения. Все сорняки, которые на полях встречаются, такие как пырей ползучий, вьюнок полевой, бодяк полевой, подорожник, даже крапива двудомная, можно отнести к таким видам.
Вторая группа – большая и наиболее интересная для экологов и других специалистов, это чужеродные виды, которые попали из других регионов.
Такие чужеродные виды у ботаников называются адвентивными. Так называемые Черные книги посвящены вот этой адвентивной флоре – чужеродным видам растений.
Классификация чужеродных видов достаточно сложная и запутанная. Их традиционно делят по трем критериям: 1) по времени заноса, когда они здесь появились; 2) по способу заноса – преднамеренно или непреднамеренно; 3) по степени натурализации, то есть процессу приспособления чужеродного вида к местным условиям.
По времени заноса растения можно поделить на две группы: есть древние виды, которые занесены человеком достаточно давно, и мы даже не можем установить, когда именно. Мы знаем, что в естественной флоре этих видов у нас не должно быть, потому что они не растут в лесных сообществах нашей природной зоны. Человек земледелием начал заниматься порядка 10 тысяч лет назад, соответственно, когда люди начали вырубать леса, распахивать землю, сюда пришли виды из более южных регионов. Например, самый распространенный сорняк ржи – василек синий; горец птичий, лебеда татарская – это виды заносные, но мы не знаем, когда они сюда попали. Они называются археофиты.
Вторая группа по времени заноса – это недавно занесенные виды. В этом случае мы можем примерно определить время заноса, иногда случаи заноса могут быть задокументированы. Эти виды называются кенофиты – современные заносные виды. Чаще всего это виды, которые попали из Северной Америки. Мы знаем, когда Колумб открыл Америку и растения из американской флоры попали сюда. До открытия Америки их у нас не было. Это, например, клен американский, золотарник канадский, мелколепестник канадский. Клен американский сейчас считается сорняком, но изначально он был привезен для озеленения, его сажали как декоративную культуру, в 1950-х годах его активно выращивали. У него семена не дозревали и он не мог сам распространяться, но прошло 40-50 лет, и клен приспособился – сейчас он везде растет прекрасно. Это пример нового заносного вида, который был занесен преднамеренно и сейчас активно расселяется.
По способу заноса тоже можно разделить на две группы. Это может быть преднамеренный занос или интродукция, когда человек специально привозит растение из другого региона. Это могут быть декоративные, пищевые или кормовые растения. Например, борщевик Сосновского и козлятник восточный – кормовые растения. Желтая акация, клен американский – декоративные. Иргу выращивали как пищевое растение, сейчас она сама расселяется птицами очень активно. Это виды, которые человек сам специально сюда привез, начал высаживать, а дальше они уже сами стали распространяться.
Вторая группа – это непреднамеренный занос, растения, которые попали случайным образом. Например, амброзию из Северной Америки специально никто не привозил. Дурнишник, ромашка пахучая – тоже американские растения, их человек занес непреднамеренно.
В Северной Америке похожая ситуация: туда проникают европейские растения и начинают так же размножаться. Наиболее известное растение – подорожник большой. Индейцы его назвали «следом белого человека», потому что подорожник появлялся только там, где были европейские поселенцы, они привезли семена растений на обуви. По наличию подорожника индейцы сразу определяли, где были белые люди.
Третий критерий, по которому делят чужеродные виды, это по степени натурализации, то есть насколько хорошо этот вид приспособился. Тут выделяют 4 группы:
Эфемерофиты – растения, которые не могут поддерживать свою популяцию. Например, произошел занос семян по железной дороге, на обочине железной дороги растения выросли, зацвели. Но, как правило, это какие-то южные растения, здесь им не хватает тепла и они не могут давать семена, поэтому существуют только всего один год. Это, например, маки, обычные рожь, пшеница, подсолнечник. Зерно возят, оно рассыпается, рожь, подсолнечник прорастает вдоль дорог, но потом погибают и не могут сами распространяться.
Колонофиты – более натурализовавшиеся растения. Они не размножаются семенами, у них семена не вызревают, но они могут размножаться вегетативным образом. Многие многолетние растения, особенно древесные или кустарниковые, могут занимать место, куда они попали, долгие годы. Известны случаи, когда какие-то виды столетиями растут на одном и том же месте, куда они попали, но дальше они не распространяются. Например, вишня садовая. Гречиха сахалинская, или рейнутрия, – тоже колонофиты, но они большой проблемы не представляют, поскольку растут в ограниченных местах. А в Западной Европе рейнутрия – дальневосточное растение – захватывает большие территории, но размножается она исключительно вегетативным образом.
Эпекофиты – растения,которые натурализуются только в нарушенных человеком местах обитания. Это полевые сорняки, например живокость полевая, различные виды амарантов, конопля, – это тоже заносные виды, которые растут в мусорных местах или на полях.
Четвертая группа по степени натурализации – самые опасные виды, которые агрессивно внедряются в естественное сообщество, вытесняют там представителей местной флоры и могут наносить большой урон экологической системе. Они называются агриофиты. И как раз вот клен американский, борщевик Сосновского, элодея канадская – типичные агриофиты. Эти растения натурализовались здесь настолько хорошо, что уже могут конкурировать с местными видами.
В Черных книгах используется вот такая классификация. Самые опасные – это виды-трансформеры, которых я перечислил последними. Второе – виды, расселяющиеся в нарушенных полуестественных и естественных местообитаниях. Третий статус – виды, расселяющиеся и натурализующиеся в нарушенных местообитаниях, в ходе дальнейшей натурализации некоторые из них смогут внедриться в полуестественные и естественные сообщества. Четвертый статус – потенциально инвазионные виды, которые сейчас себя ведут не активно, не размножаются, но через некоторое время могут перейти в более высокую стадию.
«Мы не знаем, что нас ждет»
Можно предположить, что преднамеренный занос и сейчас активно продолжается – в городе сажают очень много декоративных деревьев и кустарников не из местных видов. Стоит ли этим увлекаться?
Сейчас идет другая тенденция, в озеленении используются местные виды растений: рябина, ель, липа. Но есть и экзотические виды, туи, кедры, рябинник… Этот процесс происходит как сито: не все виды могут приспособиться и начать распространяться. Некоторые виды проходят через этот фильтр и дальше начинают вторгаться в естественное сообщество.
Если растение растет у себя на родине, у него существует целая система ограничителей: насекомые, которые едят, болезни, которые как-то ограничивают его распространение. Когда мы его сюда привозим, тут нет ни этих насекомых, ни болезней, и, соответственно, относительно местных видов у таких пришельцев возникают преимущества. Их никто не ест, а наших едят – они могут конкурировать с местными видами в такой нечестной конкуренции.
Может быть, поэтому люди и сажают не местные виды, потому что местные могут заболеть, например, черемуха иногда покрывается паутиной...
Люди руководствуются эстетическими соображениями – выбирают растения с красивой листвой или кроной, как тую, например. А как в дальнейшем этот вид себя поведет, предсказать заранее невозможно. Большинство видов, конечно, не могут размножаться: и климат другой, и почва, многие виды без ухода просто погибнут. Но часть из видов могут пойти дальше. Поэтому с этим нужно быть осторожно, потому что последствия непредсказуемы. Мы до сих пор не знаем, какие последствия нас в будущем ждут.
Поскольку синантропные виды тяготеют к человеку, это может рассказать, что в том или ином месте побывал человек. Если на поляне растет крапива, можно предположить, что когда-то был человек – возможно были какие были строения… Таким же образом растения «подсказывают» допустим археологам информацию?
Ботаники и экологи часто пользуются историческими документами и археологическими находками, потому что в раскопках попадаются семена, пыльца растений и экологи могут восстановить, какие здесь были сообщества, какие растения росли. Благодаря историческим документам было выяснено, что знаменитая колония ирисов во Франции появилась 400 лет назад.
По растениям можно узнать очень много об окружающей среде, есть целая наука – называется фитоиндикация, когда мы по составу растений можем много узнать о составе почвы, о климате, о характере увлажнения. В этом смысле любой вид растения такой ценности имеет – мы можем по его наличию или отсутствию сказать, кислая здесь почва или щелочная.
«Все культурные растения когда-то были синантропными сорняками»
- Есть ли польза от чужеродных растений?
- С точки зрения экологии, конечно, никакой пользы нет. Эти виды приносят экологический вред человечеству: они уменьшают биологическое разнообразие, лишают насекомых и других животных кормовой базы. Некоторые наиболее опасные виды называются трансформерами из-за того, что трансформируют полностью сообщество. Был лес, пришел клен американский, вытеснил других, и все, там растет только клен. Это большая опасность для экологических систем. Многие виды вызывают экономический ущерб, некоторые опасны для здоровья человека. Здесь вреда гораздо больше, чем пользы.
Но если рассматривать человечество в целом, то большинство синантропных видов являются, как правило, предками культурных растений. Рожь, пшеница, горчица, капуста, огурцы, тыква – это все однолетние растения, которых когда-то человек заметил рядом с жильем. Те же предки пшеницы – это сорняки, которые росли в нарушенных местах. Человек нашел предков пшеницы и начал их дальше культивировать. Все крестоцветные, например редис, брюква, репа, капуста, – это все сорные растения, которые человек выращивал в течение тысячелетий и путем селекции вывел культурные сорта, которых сейчас мы едим. А дикие предки этих растений продолжают «свой путь» как сорные растения.
Человек занялся земледелием, поскольку нужно было такие условия создать, где «съедобные сорняки» могли бы в отсутствие конкуренции расти нормально, давать хороший урожай, потому что если землю не пахать, там эта пшеница не вырастет, ее вытеснят другие сорняки и злаки. Их нужно было уничтожить, все распахать, оставить голую землю и уже туда сеять пшеницу. Человек, таким образом, искусственно воссоздавал такие микроучастки нарушенных земель.
В этом смысле, наверное, такие синантропные виды являются основой нашей, как сейчас говорят, продовольственной безопасности.
«Человек только думает, что не живет в экосистеме»
С развитием цивилизации появились ли новые синантропные растения?
А это постоянно происходит. Постоянно с потоком грузов, транспортом, постоянно сюда попадают какие-то чужеродные виды. Из них какие-то погибают, не всходят, а какие-то единичные приживаются. И этот поток становится все больше и больше. Из Эквадора бананы везут, из Китая – одежду, из Кении – розы, постоянно идет поток пришлых организмов. Приживаемость их постоянно увеличивается, то есть они приспосабливаются, начинают здесь существовать.
Если все перемешается, в будущем мир будет одинаковым, в зависимости от природной полосы?
Большую роль играет климат и почва – не везде все растения могут расти. У нас бананы не заведутся, конечно, но в целом такая тенденция есть.
В Северную Америку наш клен попадает и уничтожает их экосистему. К нам попадает из Северной Америки американский клен и уничтожает нашу экосистему. К чему это приведет? Существуют другие организмы, например грибы, которые живут в симбиозе с деревьями, там существуют насекомые, которые питаются растениями, птицы, которые питаются этими насекомыми. Система эта – весь большой набор видов, и один элемент если там исчезает или полностью нарушается, то все остальное тоже может рассыпаться как карточный домик.
Человек по сути тоже является частью этой системы, только он немножко сбоку живет – переехал в город, и думает, что живет изолированно от леса, который за городом растет. Нет, это не так, мы все живем в одной большой экосистеме – биосфере, и человек без этих экосистем прожить не сможет.
Что нас ждет в будущем, что будет – ученые активно сейчас занимаются, чтобы понять, в какую сторону идет этот процесс, как его можно сдержать и можно ли вообще сдержать.
То есть ожидается «глобализация растений»?
Это, собственно, произошло, когда человек по всей земле расселился. Другое дело, что сейчас очень сильно выросла интенсивность этого процесса. Особенно во второй половине XX века. До этого, до начала XX века на эту проблему никто вообще не обращал внимания. Считали это случайными явлениями. Сейчас мы видим, что это закономерное явление, которое ускоряется и ускоряется.
Почему сорняк растет и без усилий, а культурное растение поливать просит?
Мне хочется задать глупый вопрос: почему же, чтобыросла картошка или пшеница, надо прикладывать столько усилий, а сорняки растут без всяких условий?
Это очень правильный вопрос. То количество урожая, которое человеку необходимо, невозможно получить без вкладывания энергии извне. А энергия в чем заключается? Нужно распахать землю – это энергия топлива тракторов, или сила лошадей. Лошадей же нужно чем-то кормить, чтобы она эту энергию вырабатывала, эта энергия вкладывается в распашку. Затем используются удобрения – синтезу удобрений тоже нужно большое количество энергии. Используются ядохимикаты, для орошения воду нужно качать насосом из реки или пруда на поля – это тоже большое количество затраченной энергии. Чтобы вырастить себе пропитание, сначала нужно вложить энергию. Это не только солнечная энергия, за счет которой растения фотосинтезируют и синтезируют органические вещества, которые потом мы едим, дополнительно еще вкладывать надо внешнюю энергию, чтобы этот урожай был большой. Например, от сорного овсюка такого урожая – 100 ц/га невозможно получить. Если мы захотим получить 100 ц/га овсюга, нам придется так же его сеять, поливать, ядохимикаты применять от вредителей, то есть все равно человеку придется прикладывать усилия, чтоб урожайность увеличить. Это только кажется так, что мы ходим-поливаем одно растение, а другие растут так, без полива.
Растения умеют передавать сигналы друг другу?
В Интернете можно натолкнуться на статьи, где утверждается, что у растений есть некие признаки живых организмов, что якобы у них есть память, якобы чувствуют боль…
Это тоже очень интересный вопрос. Растения от животных отличаются настолько сильно, что мы не можем вообще понять – как растения себя ощущают себя в этом мире, есть ли у них какие-то способы взаимодействия между собой? Такие исследования давно проводятся, и то, что растения могут передавать сигналы друг другу, – это давно установленный факт.
Самый известный пример – это африканские акации. Когда их начинают поедать жирафы, то эти акации выделяют вещества, которые делают листья несъедобными – они становятся горькими. И жираф перестает их есть. В то же самое время эти акации выбрасывают в воздух вещества, которые улавливаются другими акациями. Если раненое растение передает другим такой сигнал, те начинают заранее вырабатывать вещества, чтобы животные их не ели.
Это достаточно хорошо изученное явление. Жирафы тоже к этому давно приспособились – они одну и ту же акацию не едят долго, потому что она становится горькой, они перемещаются от одного дерева к другому. Но делают это против ветра – чтобы сигналы от этих акаций шли в ту сторону, где они уже побывали. Соответственно, те акации, которые растут против ветра, сигналы не получают, а жирафы едят от каждой акации понемножку листвы, пока она не стала горькой. Это пример передачи сигнала, который происходит биохимическим способом. Раз у жирафа такая адаптация выработалась, значит, это очень давно происходит.
Можно ли это назвать общением? Сказать сложно. Но одни растения передают сигналы, другие – их принимают, это какой-то аналог общения.
То, что касается эмоций, боли, каких-то чувств, конечно, у растений такого полного аналога быть не может. Мы не можем представить, как чувствуют боль или чувствуют ли вообще более близкие к нам организмы – типа насекомых или рыб. У растений что-то похожее наверняка есть, но аналогом каких ощущений человека это является, невозможно представить.
«Умные растения»: как одни растения уничтожают других
Утверждают, что у растений есть некая память.
Опять же, это не та память в нашем понимании. Но эволюция без адаптации к изменениям условий среды невозможна, если не будут в каком-то виде записаны те условия, которые были до этого. Это может передаваться в виде генетического кода. Соответственно, информация о том, какие были условия, содержится в тех генах, которые позволили этим растениям выжить в таких условиях. Можно это назвать памятью? Наверное, нет. Памяти как формы высшей нервной деятельности у растений не может быть, у них нервов нет. Но способы запоминать и передавать информацию может быть с помощью тех же химических соединений. Насекомые, например, общаются с помощью химических сигналов. Растения тоже с помощью химических сигналов могут общаться, то есть передавать от одного растения другому информацию.
Есть ли еще подобные примеры?
Растения очень активно используют химические вещества в своей жизнедеятельности. Многие могут выделять вещества, которые подавляют рост других растений. Это некая борьба между растениями – аллелопатия, когда с помощью химических соединений растение избавляется от конкурентов, фактически не дает им размножаться.
Некоторые растения выделяют вещества, которые не дают размножаться собственным семенам до какого-то момента. Клен американский содержит в листьях вещество, которое препятствует прорастанию семян других растений. Когда листья опадают на землю осенью, эти вещества попадают в почву, семена клена американского прорастают, а других растений – нет.
«Это большая философия»
Могут ли растения разных видов «общаться» – передавать сигналы друг другу?
Любые сигналы, которые может живой организм уловить извне, используются для адаптации к выживанию. Это очень сложные даже не цепочки, а сети взаимосвязанных сигналов, все организмы между собой общаются с помощью запахов, цвета, вкуса – все, что мы можем ощутить, мы используем в жизни. Растения тоже. Цветы так прекрасно пахнут! А это на самом деле они передают сигналы насекомым, куда им лететь, можно ли там нектар добыть. Мед и нектар, как и запах, точно такой же способ привлечения насекомых, пчел.
Люди приучили собак, лошадей понимать команды. Собаке говоришь «сидеть!» – она сидит. Это можно назвать общением? Растения общаются между собой, с насекомыми, с травоядными животными. Это помогает им существовать, выживать.
То есть непросто старшие говорили – не ломай просто так ветки, не вырывай просто так листья, без нужды, дереву больно.
Это правильный подход. Но то, что они чувствуют боль, – это недоказуемо. Мы не можем сказать, что дерево почувствовало боль, потому что чувство боли у человека и у любых других организмов – это неаналогично. Просто человек склонен очеловечивать окружающее. Говорим, вот котик милый, улыбается, нам кажется, что они испытывает такие же эмоции, как мы сами. А у них могут быть совсем другие эмоции, совсем другая реакция. Человеку кажется, что все вокруг так же устроено, как и он сам.
Это большой философский вопрос. Даже разные люди отличаются между собой. Мы не можем точно сказать, испытываю ли я боль точно так же, как и вы. Воспринимаю ли я эту книгу зеленого цвета точно так же, как и вы, может, вы ее видите красного цвета, но вам всю жизнь говорили, что он зеленый, поэтому вы думаете, что он зеленый. А уж восприятие мира растениями нам еще более сложно представить.
Что самое опасное растение в Татарстане: на какой стадии Черная книга Татарстана?
В Башкортостане недавно вышла Черная книга растений. Черная книга – противоположность Красной книги, это виды, которые надо сокращать, которые угрожают местной экосистеме. Как объяснил Вадим Прохоров, татарстанская книга уже можно сказать готова.
Есть международная программа по изучению вот таких видов. Для нее принят такой план – для каждого региона должны быть выявлены топ-100 самых опасных видов растений и животных. Поэтому, перед тем как издавать Черную книгу, составляют список ста наиболее опасных видов. У нас вот такой порядок, – объяснил ученый.
- Все Черные книги в России примерно одинаково оформлены, на обложку выводят наиболее опасное растение. Например, в Черной книге флоры средней России попал эхиноцистис, в Черной книге Удмуртии – клен американский, Тверской области – борщевик Сосновского, в Башкортостане выбрали амброзию.
На ваш взгляд, какое растение должно попадать в татарстанскую Черную книгу?
Возможно, борщевик Сосновского. Амброзия у нас не так сильно распространена. В принципе, все эти растения тоже можно размещать на обложку нашей книги.
Как вы считаете, наша книга будет «потолще» или у нас вредных видов меньше?
Примерно такая же. У нас природные условия примерно одинаковые. У них, конечно, горы есть, но там нет особых инвазионных видов.
А список уже составлен?
Список есть, но он не опубликован. Сначала его надо в научной печати опубликовать. Книга сейчас на стадии подготовки к публикации, после этого начнем саму книгу делать. Но здесь с финансированием еще проблемы, потому что это большая работа, в которую нужно привлекать специалистов. Все эти книги были напечатаны за счет грантов научных фондов. В перспективе это все будет. Но когда? Нельзя сказать, что через год через год это выйдет, или на следующий год.
Насколько важна Черная книга?
Это инвентаризация. Необходимо узнать, какие виды у нас представляют опасность, какой экономический ущерб они могут нанести. Второе – это мониторинг для того, чтобы можно было отслеживать, как они будут распространяться в будущем. Мы можем зафиксировать на данный момент, какие виды у нас появились, как они себя ведут, для того чтобы в будущем можно было проследить, распространяются ли они более широко или, наоборот, они, может быть, исчезнут со временем.
Плюс в Черных книгах всегда пишут методы борьбы с чужеродными видами. Все это в этой книге, по сути в справочнике, должно быть отражено. Это и природоохранная ценность для охраны естественных сообществ, это имеет и экономическое значение. Некоторые виды представляют опасность и для здоровья человека. Поэтому тут много разных задач.
Автор: Рамис Латыпов, intertat.tatar; перевод с татарского
