Свойства и особенности фитонцидов.

Продуцирование фитонцидов. Гектар лиственного леса выделяет в атмосферу около 2 кг/сут летучих фитонцидов, соснового бора около 5 кг/сут, можжевелового и кедрового леса – около 30 кг/сут, снижая количество микрофлоры в воздухе. Если расположить древесные породы по степени уменьшения фитонцидной активности, то выстроится ряд (Рис. 17).

Рис. 17. Фитонцидная активность древесных растений

 

Среди хвойных растений наиболее фитонцидно активным является можжевельник. Он выделяет фитонцидов примерно в 6 раз больше, чем другие хвойные. Однако он очень чувствителен к химическим загрязнениям воздуха.

Одна из важнейших особенностей фитонцидов – антимикробность их действия. Даже в микроскопических дозах они могут задерживать рост и размножение одних микроорганизмов, стимулировать рост других и играть существенную роль в регулировании состава микрофлоры воздуха, почвы и воды.

Установили, что в сосновых и кедровых лесах воздух практически стерилен (200 – 300 бактериальных клеток в 1 м³). Это дало основание сделать заключение, что кедру и сосне свойственна более высокая бактерицидная активность, чем дубу и березе. Активные вещества первых действуют губительно даже на туберкулезную палочку.

Туя снижает количество микробов в комнатном воздухе на 60%, хризантема – на 66%, циперус – на 59%, герань и бегония – на 43%. Мирт обладает антисептическими свойствами, значительно снижая количество микроорганизмов в воздухе (до 50% в радиусе до 5 м). Фитонцидное поле лимона достаточно большое, до 7 м, и быстро восстанавливается после проветривания, поэтому это растение можно использовать для больших помещений, загрязненных плесневыми грибами и условно-патогенными микроорганизмами.

Фитонциды малины губительны для золотистого стафилококка, спор дрожжей и плесневого грибка. Фитонциды рябины губительны для золотистого стафилококка, сальмонелл, плесневого грибка. Фитонциды черноплодной рябины задерживают развитие золотистого стафилококка, дизентерийной палочки. Фитонциды чёрной смородины активны по отношению к золотистому стафилококку, микроскопическим грибам, возбудителям дизентерии, дифтерии. Фитонциды черники губительно действуют на дизентерийную палочку, стафилококки, возбудителей дифтерии, брюшного тифа. Фитонциды яблок активны по отношению к возбудителям дизентерии, золотистого стафилококка, протея, вирусов гриппа А.

В медицинской практике применяют препараты лука, чеснока, хрена, зверобоя пронзеннолистного (препарат иманин) и др. растений, содержащих фитонциды, для лечения гнойных ран, трофических язв, трихомонадного кольпита и пр.

Антимикробные свойства фитонцидов обусловили большое число исследований по использованию их в медицине, ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, в пищевой промышленности и других областях практики.

Летучие фитонциды – один из важнейших регуляторов физико-химического состава воздуха. Они повышают содержание в нем отрицательных ионов (например, в лесу их содержание в 5 – 10 раз выше, чем в воздухе больших городов), благоприятно действующих на человека, и снижают количество вредных положительных ионов.

Они также способствуют оседанию пылевых частиц, уменьшают электрический показатель загрязненности воздуха и обезвреживают присутствующие в нем микроорганизмы.

Фитонциды активизируют важнейшие физиологические процессы в организме. Летучие фитонциды могут усваиваться легкими, они являются поставщиками необходимых для организма витаминоподобных и гормоноподобных веществ, а также компонентов, идущих на построение биологических комплексов.

Фитонциды, выделяемые сосной, оказывают благотворное влияние на центральную и симпатическую нервную систему человека, повышают общий тонус и защитно-приспособительные реакции организма. Установлено, что фитонциды при естественной концентрации способствуют усвоению и более экономному использованию организмом витамина С, активизируют ферментативную активность, улучшают окислительные процессы, благотворно влияют на деятельность сердечно-сосудистой системы.

Это полезные вещества не только для самих растений, но и для человека. Содержание в свежем воздухе небольших, порой незначительных включений аэроионов, фитонцидов и других биологически активных веществ очень важно для самочувствия, настроения, работоспособности человека и для его здоровья. Уже доказано, что нехватка чистого воздуха, вернее, нехватка биологически активных компонентов и фитонцидов отрицательно сказывается на сопротивляемости организма человека.

Поглощение из воздуха ядовитых веществ. Под влиянием соединений, входящих в состав фитонцидов, в воздухе снижается концентрация некоторых опасных загрязнителей: угарного газа на 10 – 30%, сернистого газа на 50 – 70%, оксидов азота на 15 – 30%.

Хлорофитум (Chlorophytum) – род растений семейства Агавовые.Поглощает из воздуха формальдегид, угарный газ, бензол, этилбензол, толуол, ксилол. Значительно снижает колонии микроорганизмов в воздухе. Особенно активен в отношении плесневых грибов.

Диффенбахия (Dieffenbachia) – род декоративных вечнозеленых растений семейства Ароидных. Очищает воздух от токсинов, идущих от дорог; поглощает формальдегид, ксилен, трихлорэтилен, бензол. Высокодекоративное растение, имеет большое разнообразие форм и расцветок. Не рекомендуется выращивать в квартирах, где есть дети. Сок диффенбахии ядовит и может вызвать раздражение слизистых оболочек при соприкосновении.

Алоэ (Aloe) – род суккулентных растений семейства Асфоделовые. Поглощает формальдегид из воздуха. Значительно снижает численность простейших микроорганизмов в воздухе (до 3,5 раз). Слабо воздействует на условно-патогенные микроорганизмы.

Взаимоотношения фитонцидов растений друг с другом. Практически во всех случаях во взаимовлияниях цветков главную роль играют летучие фитонциды. Можно провести следующий опыт. Сорвать ландыши и несколько веточек цветущей сирени и поставить часть ландышей в одну банку с водой, часть веток сирени – в другую банку, а в третьей банке поместить остав­шуюся часть ландышей и веточек сирени. Пусть во всех бан­ках будет приблизительно одинаковое количество воды и все они будут находиться в одинаковых условиях освещения и температуры. Можно убедиться, что цветы сирени гораздо быстрее завя­нут в соседстве с ландышами, чем в одиночестве.

Ландыши и нарциссы в разных вазах сохраняются долго, а в одной вазе скоро увядают. Мак и орхидеи также мешают другим цветам. Если собрать букет разных летних цветов и прибавить к нему резеду, она вредно подействует па остальные цве­ты, без нее такой же набор сохранится дольше.

Садовники могут так комбинировать цветы, что они оста­ются свежими долгое время. Если цветы настурции стоят од­ни, они будут свежими в течение лишь одного дня, а вместе с туей они сохраняются в течение 2 – 3 дней. Тюльпаны раду­ют нас своей свежестью вдвое дольше, если в вазу с ними поставить маленькую ветку туи.

Аллелопатические отношения культурных и сорных растений довольно сложны. К аллелопатическому воздействию на другие растения способны свыше 75 видов сорняков – хотя их воздействие не всегда ярко выражено.

Семена сорных растений могут подавлять прорастание семян и рост культурных растений. Например, семена сорняка канатника Abutilon sp. (семейство мальвовые) ингибировали рост проростков томата. Один из сорняков, входит в десятку наиболее злостных сорняков мира, – Cyperus rotundus L. На почве, загрязненной этим сорняком, существенно снижается прорастание семян горчицы, ячменя, хлопчатника.

С другой стороны, аллелопатические вещества культурных растений, в свою очередь, могут подавлять рост сорняков. Так, семена свеклы образуют вещества, которые подавляют рост куколя Agrostemma githago L., прорастающие семена ячменя тормозят прорастание семян горчицы полевой Sinapis arvensis L.

Такие же аллелопатические процессы происходят и с древесными породами. Утверждают, что дуб и орех в природных условиях взаим­но тормозят друг друга. Есть наблюдения о том, что розы и лилии взаимно улучшают существование друг друга, что вы­деления магнолии задерживают рост некоторых трав, а выде­ления хвойных деревьев угнетают лиственную поросль.

 

Таблица 2.2 – Угнетающие свойства растений

Угнетающий вид	Угнетаемый вид
Рожь озимая	Пшеница озимая
Овес	Люпин
Вика	Овес
Люпин	Картофель
Ячмень	Люцерна, синяя, нут, фасоль
Горчица сизая	Клещевина, конопля, нут
Фасоль	Пшеница яровая
Пшеница яровая	Конопля, горчица сизая, лен, анис
Подсолнечник	Клещевина, кукуруза
Гречиха	Кукуруза
Помидоры	Огурцы
Лук	Фасоль
Репа	Помидоры

С.И. Чернобривенко – первый ученый, собрав­ший сведения из мировой литературы, касающиеся значения в жизни сообществ растительных выделений, он и сам провел важные полевые и лабораторные наблюдения. По его данным между растениями наблюдаются разнообразные фитонцидные отношения: как угнетение (Таблица 2.2), так и стимулирование развития (Таблица 2.3). Были собраны факты об угнетающих отношениях между видами древесных пород и кустарниками (Таблица 2.4), данная информация может помочь в грамотном планировании посадок.

 

Таблица 2.3 – Стимулирующие свойства растений

Изучаемый вид	Действие вида (благоприятно или пассивно)
Картофель	Ячмень
Подсолнечник	Конопля
Горох	Картофель, люцерна синяя
Кукуруза	Клещевина, фасоль, нут
Горчица белая	Горох
Лук репчатый	Цикорий
Кресс-салат	Редис

 

Таблица 2.4 – Угнетающие свойства древесных растений и кустарников

Угнетающий вид	Угнетаемый вид
Вяз, ильм, берест, бук, ясень, береза, осина, ель, орех	Дуб
Акация белая, тополь, ясень обыкновенный, ясень пушистый, вяз мелколистный	Дуб черешчатый
Дуб, клен ясенелистный, береза, тополь канадский, осокорь, осина, акация белая, бузина, вяз мелколистный, шелковица белая	Сосна
Софора, клен ясенелистный, дуб черешчатый	Ясень зеленый
Шелковица белая	Акация желтая
Акация белая	Ива
Дуб скальный, сосна	Ясень пушистый
Береза, осина	Ель
Бук	Береза
Клен татарский	Свидина или дерен белый
Клен ясенелистный	Катальпа
Бузина красная	Тополь бальзамический
Сосна	Шелюга красная (верба)
Сосна крымская	Акация желтая
Ель	Клен татарский, сирень, шиповник морщинистый
Вяз мелколистный, лавр, орешник	Виноград
Кипарис	Цитрус
Черешня	Яблоня

2.3.3. Фитонциды и защита растений от болезней

Фунгицидные свойства фитонцидов растений. В народе давно известно: если рядом с картофелем растет конопля, то, как правило, фитофто­ра не поражает картофель. Также известно, что поражение астр фузариозом в значительной степени снижается при обсаживании грядок коноплей. Утверждают, что в амбарах, где сушится конопля, не заводится долгоносик. Посев конопли и даже внесение в почву конопляной соломы способствуют очи­щению почвы от личинок майского жука. Коноплю еще с давних времен высевали около свекловичных плантаций для защиты от земляных блох, ее добавляли в посевы гороха для борьбы с гороховой тлей. Считалось, что, что посев конопли или внесен­ная в почву конопля способствуют очищению почвы от личинок майского жука.

Микробиолог К.И. Бельтюкова более 20 лет занималась она использованием антибактериальных веществ высших растений в борьбе с бактериозами. Она обнаружила, что фитонциды тканевого сока конопли подавляют жизнь бактерии Xanthomonas phaseoli (Sm.) Dows – возбудителя болезни бурая пятнистость фасоли.

Установлена высокая противомикробная активность фитон­цидов конопли в отношении многих бактерии. Получены и фитонцидные препараты из коноп­ли, которые даже при разведении их в 100 тысяч раз задержи­вают развитие различных почвенных бактерий, а также и таких опаснейших микробов, как туберкулезная палочка.

Разными путями можно идти в новаторских поисках применения фитонцидов в борьбе с болезнями растений, в частности с ржавчиной. Болезнь ржавчины розы заключается в том, что на нижней стороне листьев, на почках, на ветвях и, наконец, на главных побегах появля­ются группы мучнистых желто-оранжевых пятен, состоящих из спор паразитного грибка, питающихся соками растения, нару­шая этим функции деятельности пораженных частей растения. Вследствие этого листья отпадают и засыхают целые ветви, и если поражается главный ствол у корней шейки, то погибает весь куст.

И вот, изыскивая способы и средства борьбы с этим злом, обратили внимание на быстро сохнущий, горький, молочный сок обыкновенно везде в изобилии растущей сорной травы мо­локана дикого (Lactuca serriola L.). Первые же опыты лечения этим соком заболевших ржавчи­ной роз дали прекрасные результаты. Последующие работы выяснили выдающуюся пригодность к полному и притом без вреда для растения излечению ржавчины роз.

Особенно успешно использовали фитонциды лука и хрена для протравливания семян ячменя в целях борьбы с головней, семян хлопчатника и других растений. Утверждают, что ржавчинные грибы, приносящие огромный вред сельскому хозяйству, сравнительно легко убиваются фитонцидами.

Р.М. Галачьян доказала, что протравливание семян помидоров фитонцидами чеснока и лука против бактериального рака значительно снижает заболевание помидоров в поле. О.А. Кротова и И.А. Маленкина обрабатывали плоды помидоров вод­но-луковым раствором. Лежкость их повышалась в два раза, и снижался процент бактериальной и грибной гнили плодов.

Положительные результаты были получены и в опытах с предпосевной обработкой фитонцидными препаратами семян капусты и помидоров. Использовался аренарин – фитонцид из бессмертника песчаного (Helichrýsum arenárium, Рис. 18). Весьма чувствительны к нему оказались коринебактерии – возбудители болезни, называемой бактериальным раком поми­доров. Даже в разведении 1:1 000 000 препарат подавляет жизнь этих бактерий.

Но дело не только в его антимикробных свойствах. Аренарин с полным правом можно отнести к числу таких фитонцид­ных препаратов, которые стимулируют рост и развитие расте­ний. Семян, обработанных аренарином, прорастает уже на вто­рые сутки после посева в 3 – 4 раза больше, чем в контроле. Количество плодов при первых сборах на­много превышало количество плодов с растений, выращенных из семян, не обработанных аренарином. Предпосевная обработка семян помидоров аренарином по­вышает урожай плодов в среднем на 10 – 20%, а иног­да и до 72%.

В результате предпосевной обработки се­мян аренарином снижается количество растений, пораженных бактериальным раком, черной бактериальной пятнистостью, мокрой, вершинной и иными гнилями, а также вирусными болезнями – мозаикой, столбуром и бронзовостью помидо­ров. Успешно применялся аренарин и в опытах на клевере, люцерне, фасоли, сахарной свекле, кукурузе, пшенице и ржи.

Удивительны бактерицидные и проти­вогрибковые фитонцидные свойства горчицы. И.Ю. Славенас протравливал фитонцидами сарептской горчицы (Brássica júncea) семена проса, зараженные спорами пыльной головни. Фитонциды горчицы убивают споры этого грибка, и предпосевная обработка зерен проса ле­тучими фитонцидами горчицы может повысить урожай зерна более чем в три раза.