Ядовитые и карантинные растения агроценозов
Покупка
Новинка
Издательство:
КМК
Год издания: 2004
Кол-во страниц: 127
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 5-207-00130-2
Артикул: 848696.01.99
В учебном пособии на основе обобщения материалов научно - исследовательских учреждений и производственного опыта изложены биологические особенности наиболее распространенных ядовитых и карантинных растений и меры борьбы с ними. Рассмотрены методические подходы и порядок проведения обследования земельных угодий на предмет выявления ядовитых и карантинных растений.
Пособие предназначено для подготовки студентов, обучающихся по агрономическим специальностям, а также широкого круга специалистов сельскохозяйственного производства и сопряженных с ним перерабатывающих отраслей, работников службы карантинных растений, госсортсети и научно-исследовательских учреждений.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 06.03.01: Биология
- 35.03.04: Агрономия
- 35.03.06: Агроинженерия
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Учебники и учебные пособия для студентов средних специальных учебных заведений В.В. Верзилин, А.В. Дедов, С.И. Коржов ЯДОВИТЫЕ И КАРАНТИННЫЕ РАСТЕНИЯ АГРОЦЕНОЗОВ (Учебное пособие) Товарищество научных изданий КМК Москва 2004
Верзилин В.В., Дедов А.В., Коржов С.И. Ядовитые и сорные растения агроценозов / Верзилин В.В., Дедов А.В., Коржов С.И. М.: Тов-во научных изданий КМК, 2004. 127 с. (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений). Рецензенты: Лахидов А.И. – доктор биологических наук, профессор кафедры экологического образования Воронежского государственного педагогического университета. Никулин А.В. – доктор биологических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, заведующий кафедрой ботаники Воронежского государственного аграрного университета им. К.Д.Глинки. В учебном пособии на основе обобщения материалов научно – исследовательских учреждений и производственного опыта изложены биологические особенности наиболее распространенных ядовитых и карантинных растений и меры борьбы с ними. Рассмотрены методические подходы и порядок проведения обследования земельных угодий на предмет выявления ядовитых и карантинных растений. Пособие предназначено для подготовки студентов, обучающихся по агрономическим специальностям, а также широкого круга специалистов сельскохозяйственного производства и сопряженных с ним перерабатывающих отраслей, работников службы карантинных растений, госсортсети и научно-исследовательских учреждений. ISBN 5-207-00130-2 © коллектив авторов, 2004. © издание ООО “КМК”, 2004. 2
ПРЕДИСЛОВИЕ Экологизация земледелия в нашей стране осуществляется на основе интенсификации биологических факторов в агроландшафтах. В этих условиях возрастает роль мероприятий, направленных на предотвращение потерь урожая от вредителей, болезней и сорняков. Для сельскохозяйственных угодий особо опасны ядовитые и карантинные сорные растения, которых в нашей стране нет или они распространены ограничено. Развитие внешнеэкономических связей в области сельскохозяйственного производства, переработки и рационального использования сырья, а также торговых отношений увеличивает возможность завоза карантинных и ядовитых сорных растений в нашу страну. Специализация сельскохозяйственного производства и расширение межрегиональных связей внутри страны усиливают опасность широкого расселения карантинных сорняков, занимающих небольшие площади в отдельных регионах. Практика показала, что завезенные карантинные сорняки зачастую попадают в такие же, а иногда и в более благоприятные условия для развития и быстро распространяются, так как их размножение не сдерживается естественными врагами, что ведет к увеличению потерь урожая возделываемых культур. Охрана территории страны от проникновения не зарегистрированных и ограниченно распространенных ядовитых и карантинных растений, а также сорняков – основная задача, стоящая перед работниками государственной службы по карантину растений. Вместе с тем, не менее важно своевременное выявление и уничтожение карантинных растений, локализация и ликвидация их в изолированных очагах заражения, а также предупреждение проникновения в различные районы страны со стороны специалистов и работников сельскохозяйственного производства. Успешное решение этой задачи возможно при условии хорошего значения биологических особенностей этих растений и современных мер борьбы с ними. В учебном пособии на основе материалов научно-исследовательских учреждений и производственного опыта изложены биологические особенности наиболее распространенных ядовитых и карантинных сорных растений и меры борьбы с ними. Рассмотрены методические подходы и порядок проведения обследования земельных угодий на предмет выявления ядовитых и карантинных растений. Авторы выражают глубокую признательность за ценные советы при подготовке пособия начальнику пограничной государственной инспекции по карантину растений в Воронежской области Менжулову М.П., заведующей карантинной лабораторией, доктору сельскохозяйственных наук Знаменской В.В., гербологу лаборатории Затяминой В.В., и с благодарностью примут все замечания и пожелания, направленные на дальнейшее улучшение пособия. 3
ФИТОТОКСИНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯДОВИТЫХ РАСТЕНИЙ Из всех многочисленных представителей флоры России (свыше 30 тыс. видов высших растений и до 80 тыс. видов низших) на долю ядовитых приходится не более одной тысячи видов, большую часть из которых составляют покрытосеменные. В основном это растения южных (аридных и субтропической) областей и высокогорий. При этом аридная флора содержит до 70 % от общего числа родов ядовитых растений России, а из всех родов растений, произрастающих в аридных районах России, до 10 % включает ядовитых представителей. Токсикологическая классификация ядовитых растений Существуют различные классификации ядовитых растений, основанные главным образом на специфике состава или токсического действия биологически активных веществ. Среди всего многообразия ядовитых растений выделяются: безусловно, ядовитые растения (с подгруппой особо ядовитых) и условно ядовитые (токсичные лишь в определенных местообитаниях или при неправильном хранении сырья, ферментативном воздействии грибов, микроорганизмов). Например; многие астрагалы (Аstragalus) становятся ядовитыми, лишь произрастая на почвах с повышенным содержанием селена; токсичность плевела опьяняющего (Lolium temulentum) возникает под воздействием паразитирующего на его зернах грибка (Stromatinia teтиlепtа); ядовитый гликоалкалоид соланин накапливается в позеленевших на свету или перезимовавших в почве клубнях картофеля. В современной литературе ядовитыми принято считать те растения, которые вырабатывают токсические вещества (фитотоксины), даже в незначительных количествах вызывающие смерть и поражение организма человека и животных. Однако в таком определении содержится известная мера условности. Например, одно из важнейших кормовых растений — клевер (Тrifolium) при произрастании в условиях мягкой зимы (с изотермой января выше 4–5 С) накапливает в молодых побегах значительное количество цианогенных гликозидов (дающих при расщеплении синильную кислоту). Таким образом, клевер защищается от уничтожения улитками, проявляющими раннюю активность в условиях теплой зимы. В противном случае растение не могло бы противостоять объеданию, так как ростовые процессы у него в это время замедлены. Летом интенсивное нарастание побегов делает невозможным полное истребление клевера улитками, поэтому подобного механизма токсической защиты уже не требуется. Механизмы токсической защиты Токсическая защита является главнейшей среди таких оборонительных стратегий растений как вооруженность иглами, мощная восковая кутикула, интенсивное нарастание побегов и т. д. Эта особенность объясняется спецификой структуры клеток растительных организмов. Растения в отличие от животных не имеют специализированного скелета, поэтому их опорные структуры складываются из 4
утолщенных клеточных оболочек, что препятствует активному фагоцитозу. Не имея возможности скрыться от нападающего врага или поглотить его путем фагоцитоза, растение вынуждено накапливать репеллентные вещества. Поэтому в растительном мире происходит массовое продуцирование всевозможных защитных соединений (антибиотиков, фитонцидов, алкалоидов и др.). Горький вкус, резкий неприятный запах, повышенное содержание эфирных масел, гликозидов, сапонинов, смол, кислот, танинов, оксалатов и других ядовитых, едких или вяжущих веществ — основные средства борьбы за самосохранение у растений. Повышенная токсичность представителей аридной флоры объясняется значительной затрудненностью регенерации поврежденных растений в условиях крайнего перегрева и отсутствия влаги. Поэтому наряду с использованием приспособлений к перенесению засухи (суккулентность, восковой налет, войлочное опущение, эфирные испарения, снижающие поверхностную температуру) ксерофиты также вырабатывают «орудия» защиты, которые могут иметь как специализированный, так и универсальный характер, одновременно предохраняя растения от перегрева и нападения. Если, например, сравнить два аридных суккулентных семейства — кактусовые (Сасtасеае) и толстянковые (Сrаssиlасеае), то можно отметить общность их черт строения (сочная мякоть, мощная кутикула и т. п.) и разную, характерную для каждого семейства тактику защиты. Кактусовые вооружены иглами, поэтому большинство из них не имеет защитных фитотоксинов, тогда как не имеющие колючек толстянковые в значительных количествах содержат горькие и едкие сапонины. Поэтому кактусы все же могут поедаться некоторыми животными, сбивающими колючки копытами. Толстянковые же остаются недоступными для них. Третье распространенное в аридных условиях семейство молочайных (Еирпоrbiасеае) характеризуется наличием, как мощных игл, так и ядовитого млечного сока, содержащего смолистые вещества терпеноидной природы (причем нередко колючки могут и отсутствовать). Многие растения южных областей, особенно древесные и кустарниковые формы (сумах, скумпия, тамариск, мирт, многие дубы, ивовые, розоцветные и др.), содержат большое количество танинов, не являющихся прямыми токсикантами, но препятствующих поеданию этих растений из-за своей концентрации. Значительное содержание дубильных веществ в древесине скумпии делает ее весьма стойкой к гниению, ингибируя жизнедеятельность микроорганизмов. В аридных экстремальных условиях развивается ожесточенная конкуренция и между самими растениями за скудные ресурсы среды. Поэтому растения здесь выработали и другой механизм химической защиты — аллелопатию, проявляющуюся в угнетении ближайших соседей через воздушные и корневые выделения (а также при разложении опада) терпеновыми фитотоксинами, одновременно ядовитыми и для животных. В связи с этим многие представители аридной флоры богаты терпенами. Наиболее совершенным представляется механизм дистанционной химической защиты посредством токсических выделений в окружающую среду. При этом токсические вещества начинают действовать до того, как растению были нанесены повреждения (предупреждающий удар). Известны случаи дистан5
ционного поражения человека и животных эфирными выделениями ясенцев и некоторых других растения (токсикодендрон, багульник, рододендрон и др.). К механизмам дистанционной химической защиты следует также причислить и аллелопатию. В нормальных условиях произрастания, где отмечается быстрая регенерация поврежденных растений, которой способствуют благоприятные условия среды, также проявляются механизмы токсической защиты. Например, многие из так называемых кормовых растений — злаков и бобовых (сорго, суданская трава, гумай, клевер, манник, бор развесистый, бухарник, вика, чина), а также другие представители этих семейств на ранних стадиях формирования являются цианогенными растениями, что позволяет защищать молодые побеги от поедания животными. Цианогенная активность характерна также и для представителей рода Триостренник (Тriglochin) из сем. Ситниковых, поедаемых нередко как дикими, так и домашними животными. Иногда растения прибегают к механизму химической защиты посредством «отходов» своего метаболизма. Известно, например, значительное накопление солей щавелевой кислоты (до 1–1,3% в клеточном соке) представителями родов щавель (Rитех), кислица (Охаlis) и ревень (Rheum), обладающих привлекательными для поедания листьями. Однако животные их не трогают, так как содержащиеся в них оксалаты приводят к сильному нарушению обмена веществ в животном организме. Моногидрат оксалата калия замещает кальций в крови и осаждает его в виде нерастворимого оксалата кальция, что приводит к уменьшению свертываемости крови. Замена кальция калием может также привести к сильному возбуждению ЦНС (до судорожного состояния). Кроме того, оксалат кальция осаждается в мочевых канальцах, вызывая нефриты и уремию. Хемотаксономическая специфика и токсикоспецифичность растений в зависимости от условий произрастания Между низшими и высшими растениями существуют заметные различия в характере токсической защиты, совершенствующейся по мере эволюционного усложнения растительных организмов. В настоящее время представляется очевидной не только хемотаксономическая специфика растительного мира (по систематическим группам разного ранга), но и доказана токсикоспецифичность растений, позволяющая использовать определенные фитотоксины в качестве руководящих признаков для диагностики ботанических таксонов (видов, родов, семейств, классов, типов и т.д.). Наиболее совершенными и сложным среди всех растительных токсинов являются алкалоиды цветковых растений, многие из которых имеют ярко выраженную видовую специфичность по вырабатывающим их растениям (что отражено в названиях большинства алкалоидов). Как правило, определенные алкалоиды характерны для определенных ботанических семейств. Представители одного систематического порядка растений также вырабатывают алкалоиды сходной химической структуры. Например, представители семейства маковых вырабатывают серию алкалоидов группы морфина (морфин, тебаин, кодеин и др.), отсутствующих в растениях других семейств. Сходные алкалоиды группы бульбокап6
нина встречаются в двух близких семействах маковых и дымянковых из одного порядка макоцветных. Некоторые простые (низшие) алкалоиды могут быть обнаружены и в отдаленных растительных семействах, однако для сложных высокоспецифичных алкалоидов подобное является лишь исключением. Все это свидетельствует о значительной видовой специфичности вторичного метаболизма, в то время как первичный обмен у растений во многом универсален. Алкалоиды вырабатываются у высших, преимущественно цветковых растений. У низших растений, моховидных и папоротниковидных алкалоиды в основном отсутствуют. У мхов токсические вещества вообще достоверно не известны. Среди хвощей и плаунов найдены алкалоидосодержащие растения, однако токсины плаунов точнее следует считать псевдоалкалоидами. У голосеменных алкалоиды известны только для тисса и эфедровых. Об основополагающей роли алкалоидов у цветковых растений, позволивших им в кратчайший срок выйти победителями в борьбе за существование, свидетельствует массовое внезапное вымирание динозавров. Как считают некоторые исследователи, это явление совпало с расцветом покрытосеменных, активно вытеснявших все другие растительные формы и содержавших ядовитые алкалоиды, к которым совершенно были не приспособлены гигантские травоядные рептилии. Следует отметить, что ядовитые соединения не алкалоидной природы (гликозиды, сапонины, терпеноиды и т. д.) для растительного мира являются более универсальными, и наличие похожих веществ может быть отмечено у представителей весьма далеких классов (терпеноиды — туйон и пинен в хвойных, сложноцветных и губоцветных). Это объясняется построением таких сравнительно простых по структуре веществ из широко распространенных для всех растительных организмов углеводов, органических кислот и др. У представителей тропической и субтропической флоры отмечается значительное число смолосодержащих растений, в которых смолистые вещества (терпеновые соединения различных классов) являются важнейшим фактором биологической стойкости против многочисленных патогенных микроорганизмов и насекомых, в изобилии развивающихся в условиях теплого влажного климата. Значительное число растений, содержащих токсические вещества, являются представителями высокогорной флоры. Не случайно здесь также наблюдается повышенная активность видообразования растений. В таких крайних для существования условиях отмечается особая динамичность обменно-энергетических процессов и активизация синтеза биологически активных соединений, направленные на усиление жизненного потенциала и биологической стойкости видов. Токсичность различных растений может варьировать в зависимости от положения вида в географическом ареале, характера почвы и местообитания, климатических условий года, стадии онтогенеза и фенофазы. Например, такое смертельно ядовитое растение, как чемерица в некоторых районах Армении и Алтая считается хорошим кормовым видом, а в южной части Томской области оно содержит на одну треть меньше алкалоидов, чем в север7
ной. Токсичность астрагалов зависит от содержания в почве селена, которого они могут накапливать до десятых долей процента в составе сухой фитомассы. Другие растения из селеновых геохимических провинций также накапливают этот элемент в токсических количествах. Селен, являясь антагонистом серы, вытесняет ее из различных органических соединений. Например, у крестоцветных селен включается вместо серы в состав тиогликозидов, у бобовых — заменяет ее в аминокислотах (метионине, цистеине и др.), в зернах злаков — в резервных белках. При содержании более 5–10 мг селена в 1 кг пищи отмечается задержка роста и развития животных, у которых он накапливается в печени, почках, сердце, легких, селезен ке. Селен образует соединения с белками крови, молока, органов и тканей, угнетает тканевое дыхание, инактивируя окислительные ферменты. В связи с этим при поедании селенсодержащих растений у животных развивается малокровие, разрушение кератиновых структур (размягчение копыт и рогов, выпадение волос). Растения из селеновых провинций при пересадке их в бесселеновые почвы значительно угнетаются. Для борьбы с активным накоплением селена кормовыми растениями применяется повышенное внесение в почву серы. Цианогенная активность триостренника повышается в зависимости от недостатка влаги в почве. Так у растений с мелководий она может быть в 5–10 раз ниже, чем у растущих вдали от воды. Все растения, выращиваемые в условиях дефицита влаги, накапливают в своем теле большее количество токсичных нитратов, чем при нормальной водообеспеченности. При этом именно недостаточный полив сельскохозяйственных культур на фоне нормального содержания нитратов в почве может вызвать их накопление в растениях в токсических количествах. Пасмурная погода или выращивание растений в затененных условиях может повышать их алкалоидность. У пасленовых (белена, дурман и др.) процессы алкалоидонакопления интенсифицируются ночью, в связи, с чем растения более токсичны утром, чем в конце дня. Накопление эфирных масел, наоборот, происходит на ярком свету, хотя при этом они интенсивнее испаряются, конденсируясь в пасмурную погоду. Поэтому дистанционные поражения растениями усиливаются в солнечные дни. Ядовитые органы Растительные токсины могут концентрироваться как во всех частях растений, так и в специализированных органах. Известны примеры узкой локализации фитотоксинов. Например, в семядолях плодовых многих розоцветных содержится придающий им горький вкус цианогликозид амигдалин, при распаде которого образуется синильная кислота с характерным запахом «горького мин-даля». Концентрация цианидов именно в семядолях способствует защите ювенильных проростков как наименее конкурентоспособных особей в популяциях растений. Содержание амигдалина (%) в семенах горького миндаля (Атуgdаlиs соттugis) – 2,5–3,5, в косточках перcика – 2–3, абрикоса и сливы – 1–1,8, вишни — 0,8. Кроме того, амигдалин присутствует в плодах черемухи и лавровишни, яблони, рябины и др. Тяжелое отравление может иногда наступить после употребления в пищу 1–3 десятков косточек абрикоса (урюка), содержащих до 1 мг амигдали8
на. Из косточек вишни амигдалин может переходить в пищевые продукты (компоты, варенье, настойки), хранящиеся более 1 года. Известны случаи отравления скота жмыхом горького миндаля. Из дикого миндаля (в который в качестве подвида входит и горький миндаль) выведены культурные сорта сладкого миндаля (А. Соттunis) — практически без амигдалина, со съедобными ядрами, применяющимися в кондитерской промышленности. У среднеазиатского эминиума Лемана подземные клубни, содержащие комплекс различных высокотоксичных соединений, используются для уничтожения крупных хищников, в то время как их сочные мясистые корни употребляют для утоления жажды. Сезонность содержания токсичных веществ определяется особенностями функционирования различных органов растений в течение годового цикла. В запасающих подземных органах, например, максимум токсинов сосредоточено в период зимнего покоя (от листопада до распускания листьев), в надземных частях — апогей их содержания в период цветения. У некоторых растений наиболее ядовиты недозрелые плоды и семена (мак, горчицы, паслены, крушина ломкая). Однако большинство плодов наиболее токсично после созревания. Особенности токсического действия растительных ядов Токсические свойства одних и тех же растений не одинаковы по воздействию на различные группы животных. Сильно токсичные для человека белладонна и дурман совершенно безвредны для грызунов, псовых, кур, дроздов и других птиц, колорадского жука, но вызывают отравление уток и цыплят. Ядовитые ягоды ландыша, поедаемые даже в массовых количествах, не вызывают отравления лисиц и используются многими псовыми для освобождения от гельминтов. Ядовитые для человека плоды омелы распространяются исключительно птицами. На лягушек не оказывает токсического действия (в эксперименте) безвременник. Чувствительность к опию у лошади и собаки в 10 раз меньше, чем у человека, у голубя — в 100, у лягушки — в 1000 раз. Многие продукты вторичного метаболизма растений являются ядами для насекомых, но не вызывают отравления высших животных. Такая специализация происходит потому, что насекомые представляют самую многочисленную группу животных, повреждающих растения, и способны (и отличие от травоядных млекопитающих и др.) полностью истребить целые растительные популяции. Поэтому весь механизм токсической защиты растений был направлен на борьбу в первую очередь именно с этой группой животных. Примером специализированных инсектицидов могут служить пиретрины. Ядовитые растения являются причиной большинства случаев отравления человека и животных. При том особенно следует выделить отравления детей, поедающих привлекательные плоды, сочные корешки, луковицы, стебли. Как особую форму следует рассматривать так называемые лекарственные отравления при неправильном применении и передозировке препаратов ландыша, наперстянки, адониса, валерианы, чемерицы, лимонника, женьшеня, красавки, аконитов, папоротника мужского, спорыньи и др. 9
Отравления растениями большей частью возникают как пищевые (алиментарные), носящие общерезорбтивный характер. Реже токсическое воздействие оказывает вдыхание ядовитых выделений (дистанционное отравление багульником, ясенцом, хвойными, рододендронами, ароидными). Кроме того, могут возникать контактные повреждения кожи и слизистых, протекающие по типу сильных аллергических реакций (крапива, борщевик, ясенец, молочаи, горчицы, болиголов, воронец, волчье лыко, токсикодендрон, рута, бешеный огурец, туя, некоторые примулы). Существуют также производственные отравления людей респираторно-контактного характера при выращивании, заготовке и переработке растительного сырья (табак, белладонна, чемерица, лютиковые, красный перец, чистотел и др.), обработке или химической переработке древесины (все хвойные, токсикодендрон, дуб, бук, ольха, конский каштан, белая акация, бересклеты). Известно профессиональное заболевание краснодеревщиков, связанное с изготовлением облицовочного шпона из тисса. Иногда отравление растительными продуктами связано с употреблением в пищу меда, загрязненного ядовитой пыльцой растений (багульники, рододендроны, хамедафнэ, лавровишни, волчье лыко, чемерица, лютиковые, белена, дурман, красавка, табак, авран, анабазис, вороний глаз, звездчатка злаковидная), а также молока (особенно, подсосным молодняком) и мяса после поедания животными токсичных растений (лютиковые, эфедра, тисс, посконник, маковые, безвременник, хлопковый жмых – отравление молока; чемерица, пикульник, акониты — отравление мяса). Порчу, молока вызывают также горькие, ароматические, смолоносные, кремнеземистые и содержащие оксалаты растения — полыни, пижма, пиретрумы, тысячелистники, хвощи, молочаи, повилика, марьянники, пикульники, люпин, дикие луки, горец перечный (водяной перец), щавели, кислица, дуб, можжевельники, горчичные крестоцветные, губоцветные. Отравление может наступить при употреблении в пищу и на корм скоту зерна и муки, загрязненных спорыньей, семенами куколя, плевела, живокости, пикульника, белены, гелиотропа, львиного зева, погремков, триходесмы (последняя способна передавать токсические вещества непосредственно зернам хлебных злаков). Известны случаи отравления ягодами голубики, на которых сконденсировались токсичные эфирные выделения багульника (при совместном произрастании). Респираторные (дистанционные) отравления могут возникать при длительном нахождении в окружении зарослей (или букетов) сильно пахнущих цветов (магнолии, лилии, рододендроны, маки, люпин, черемуха, тубероза и др.). Они сопровождаются удушьем, головной болью и головокружением, чиханьем, кашлем, слезотечением, насморком, общим недомоганием (вплоть до потери сознания — при длительном контакте). Большой ущерб наносит отравление ядовитыми растениями животноводству, где оно проявляется не только в виде падежа скота, но и в потере привеса и продуктивности, животных от заболеваний, самопроизвольных выкидышей, бесплодия, снижения лактации (хвощи, молочаи, повилика). Животные, как правило, избегают поедания ядовитых растений, имеющих горький вкус, резкий запах и т.д. Однако известны случаи массового отравления «неопытного» молодняка или 10