Взаимодействия, вызванные веществами, выделяемыми организмами

Выделения продуктов метаболизма могут оказывать и благоприятное и вредное воздействие на организмы-рецепторы. Вредные воздействия называют телетоксией. Негативное влияние одного высшего растения на другое называется – аллелопатией. Если негативные воздействия оказывают микроорганизмы, то это антибиоз.

а) Химическое взаимодействие между сосудистыми растениями

Выделение активных продуктов может производиться либо живыми подземными или воздушными органами растения, либо свежими остатками, мертвыми корнями, опавшими плодами, мертвыми листьями или корой.

Хорошо изучен пример ореховых деревьев. Естественные насаждения ореха в Азии и в Северной Америке обладают очень бедным травяным покровом. Причиной этого явления служит присутствие во всем растении хининового соединения юглона. Орошение томатов и люцерны раствором юглона оказывает на них токсическое действие. Однако корни ореховых деревьев не выделяют этого вещества; лишь дождевая вода, стекая по листьям и стволам деревьев, обогащается юглоном и действует токсически на растения.

Пример стимуляции роста - азотное питание злаков, которое в смеси с бобовыми улучшается из-за выделения последними аминокислот. Другой случай — это прорастание паразитических семенных растений: паразит хлебных культур Южной Африки, прорастает лишь благодаря присутствию в воде, омывающей корни его хозяина, сахара из группы пентоз — ксилозы. Напротив, другие культурные растения — подсолнечник, турецкий горох (нут), арахис — экскретируют вещества, тормозящие прорастание паразита.

б) Химическое взаимодействие между микроорганизмами

Микроорганизмы в ходе высокоактивного метаболизма вырабатывают и выделяют многочисленные молекулы, способные благоприятно или неблагоприятно влиять на другие виды: пищевые вещества, факторы роста, антибиотические вещества.

Образование трофических веществ. Примером с лужат биогеохимические циклы минеральных элементов в почве, где элементы переходят от одной группы микроорганизмов к другой, но в иной химической комбинации.

Выделение факторов роста. Многие микроорганизмы могут развиваться лишь в присутствии других микроорганизмов, вырабатывающих для них факторы роста; эти вещества они не могут синтезировать сами. В отношении бактерий чаще всего речь идет о тиамине, биотине и витамине B₁₂.

Выделение антибиотических веществ. Эти вещества многочисленны и вырабатываются многими грибами, актиномицетами и почвенными бактериями в чистой культуре. Например, грибы вырабатывают виридин (антифунгическое вещество) и глиотоксин (антифунгическое и антибактериальное вещество). Актиномицет вырабатывает антибактериальные стрептомицин и гризеин, антифунгическое вещество актидион. Другие выделяют бацитрацин, бацилломицин бациллин (антибактериальное и антифунгическое).

Микроскопические водоросли и пресноводные простейшие могут наряду со стимулирующими веществами вырабатывать токсины. Так, среда, содержащая культуру хлореллы, тормозит рост диатомовых водорослей. Эти токсические воздействия могут определять состав и эволюцию популяций водорослей в небольших водоемах.

г) Химическое взаимодействие между высшими растениями и свободными микроорганизмами

Корни сосудистых растений окружены популяциями микроорганизмов, с которыми устанавливается взаимодействие.

Влияние корней на микропопуляции почвы. По соседству с корнями популяции микроорганизмов, находящихся в активном состоянии, обычно многочисленны. Зону действия корней называется ризосфера. Это воздействие ведет к изменению эдафической среды, вызванными корнями, — изменением влажности, структуры, рН, выделением СО₂ и различных органических молекул, играющих трофическую роль, стимуляторов или ингибиторов роста - аминокислот, сахаров, органических кислот, витаминов.

Влияние почвенных бактерий на сосудистые растения. Между микроорганизмами и корнями высших растений устанавливаются симбиотические отношения: бактериальные клубеньки на корнях бобовых, микориза многих видов — орхидей, вересковых, лесных деревьев. Велико значение ризосферы при заражении корней патогенными зародышами.

д) Химическое взаимодействие между растениями и животными

Распространение во внешней среде многих продуктов метаболизма растений оказывает влияние на животных. Старые культуры зеленых или диатомовых водорослей оказывают токсическое воздействие на дафний. Быстрое внезапное размножение летом сине-зеленых планктонных водорослей в озерах или прудах, называемое цветением воды, приводит к гибели планктонных видов животных, рыб, а иногда даже пьющего эту воду скота. Это связано с выделением таких токсических веществ, как гидроксиламин, а также продуктов распада этой массы водорослей.