Наиболее распространенный тип взаимоотношений растений при их совместном существовании – изменение среды растениями.
1) Когда вид или группа видов растений в результате своей жизнедеятельности сильно изменяет в количественном и качественном отношении основные экологические факторы таким образом, что другим видам сообщества приходится жить в условиях, которые значительно отличаются от зонального комплекса факторов физической среды, то говорят о средообразующем влиянии одного вида на другой.
Один из них – взаимовлияние через изменения факторов микроклимата (например, изменение сезонного ритма освещенности, ослабление солнечной радиации внутри растительного покрова).
Влияние растений друг на друга может происходить и через изменение температурного режима воздуха, его влажности, скорости ветра, содержание углекислого газа и др.
2) Другой путь взаимодействия растений в сообществах – через надпочвенный слой мёртвых растительных осадков (травянистым опадом на лугах, подстилкой – в лесу). Прорастающие в слое подстилки семена часто гибнут от высыхания. Для семян, попавших в почву и прорастающих, надпочвенные остатки могут являться серьёзным механическим препятствием на пути к свету. Возможно и влияние растений через продукты, содержащиеся в подстилке, тормозящих или стимулирующих рост растений. Так, в свежем опаде ели содержатся вещества, тормозящие прорастание семян ели и сосны. Вытяжки (водные) из лесных подстилок отрицательно действуют и на рост многих степных трав.
3) Существенный путь взаимного влияния растений – это взаимодействие через химические выделения. Растения выделяют в окружающую среду разнообразные химические вещества в процессе гуттации, секреции нектара, эфирных масел, смол и др. При нарушении целостности тканей и органов растения летучие вещества, фитонциды, и вещества из отмерших частей растений.
Растения, наиболее активно и глубоко преобразующие среду и определяющие условия существования для других сообществ, называются эдификаторами. Различают сильные и слабые эдификаторы. К сильным относят: ель(сильное затенение, обеднение почвы питательными веществами,); сфагновые мхи (задержка влаги - избыток увлажнения, увеличение кислотности и др.).
К слабым относятся лиственные породы с ажурной кроной (берёза, ясень), растения травянистого покрова леса.
Химические соединения растений могут служить одним из способов взаимодействия между растениями в сообществе, оказывая токсическое или стимулирующее действие. Это явление называется аллелопатия.
В наиболее широком толковании это понятие в себя включает следующие взаимодействия:
1) между высшими растениями;
2) высших растений с водорослями (с низшими растениями);
3) высших растений с бактериями и грибами;
4) между низшими растениями.
Взаимное влияние растений друг на друга предполагает как вредное, угнетающее действие, так и положительный эффект. Аллелопатия может проявляться как непосредственно путём обмена метаболитами (сахарами, аминокислотами, органическими кислотами), так и косвенно, через превращение этих выделений сопутствующими гетеротрофными организмами, играя важную роль в растениеводстве. Но на практике химическое взаимодействие растений используется пока очень ограничено.
Различают прижизненные выделения растений – Колины;
Посмертные выделения растений – миазины, сапролины.
Практически вокруг каждого биохимического действия, своеобразная защитная сфера из активных веществ. Почти всегда это вещество небезразлично для разных представителей биоты (растения, животные, микроорганизмы). К сожалению, многие выделяемые растениями в окружающую среду органические вещества остаются нерасшифрованными.
Перед первой мировой войной при транспортировке бананов из Центральной Америки в США было замечено, что отдельные соплодия, начавшие созревать раньше других, ускоряли созревание плодов, лежащих поблизости. Причиной ускорения созревания является действие этилена, выделяющийся при созревании плодов. Эти свойства обнаружили у плодов груши, томатов, яблок, дыни, лимона, свеклы, брюквы; у листьев ревеля, одуванчика, тыквы, салата, шиповника, лука, картофеля, гладиолусов и других клубней и луковиц.
Позднее были выявлены ингибирующее действие этилена на проростки гороха и его деформирующее действие. Отмечено, что многие растения реагируют на воздействие этилена эпинастическим опусканием листьев. В ряде случаев эта чувствительная реакция применялась для обнаружения микроколичеств этилена. Под его влиянием могла происходить либо задержка роста корня в длину, либо его стимуляция.
Эфирные масла, содержащиеся в цветках, листьях, плодах и других органах растений также относятся к газообразным фитогенным веществам. Их состав зависит от вида и возраста растений, места произрастания, времени года и погоды. Благодаря сильному и приятному запаху они являются ценным сырьём в парфюмерной промышленности.
Наиболее богаты эфирными маслами плоды многих зонтичных (тмин, фенхель, анис), цветки многих сложноцветных (ромашка, полынь) и листья большинства губоцветных (тимьян, мята, шалфей, лаванда и др.)
Эфирные масла весьма токсичны для микроорганизмов и высших растений. Тормозящее действие эфирных масел на микроорганизмы широко используется в медицине и фармацевтической промышленности.
Экологическое назначение этих фитогенных веществ заключается в привлечении насекомых – опылителей; а также в защите растений от поедания животными и другими вредными организмами. Известно их антигрибное и бактерицидное действие на фитопатогенные микроорганизмы.
Многие эфирные масла ингибируют прорастание семян, рост проростков и даже вызывают их отмирание. В их числе масло аниса, лаванды, мяты, ромашки, герани, тмина, иссопа, майорана, ириса, тысячелистника.
Достоверно установлено отрицательное влияние одних лекарственных растений на другие.
Например, видовой состав сорняков на участках с полынью зависит от их чувствительности к абсинтину: крестовник – чувствителен к полыни; звездчатка и дурман при совместном произрастании задерживают рост незначительно.
Для многих видов растений белая акация тормозит рост и развитие других пород: в смешанных насаждениях с другими породами деревьев сильно их обгоняет и подавляет.
Рост многих кустарников при длительном выращивании на одном и том же листе постепенно замедляется. Если кусты разделить и высадить на новое место, то они вновь продолжают хорошо расти. Это объясняется почвоутомлением: отравляя почву вокруг себя, корни распространяются в соседней зоне и тем самым «уходят» от токсина.
Например, подавляющее действие на картофель, кукурузу, подсолнечник, томаты оказывает НУТ. Пырей негативно действует на другие травянистые растения и даже на деревья.
Аллелопатическая активность культивируемых растений определяется их способностью к ограничению распространения в их посевах сорняков. И в том смысле она желательна. С другой стороны, аллелопатически активные растения хуже сосуществуют между собой, их посев изреживается. Противосорняковая роль ячменя связана с его прижизненной аллелопатической активностью (алкалоид Грамин). Подавляет сорные растения рожь, гречиха и конопля.
Существует общая закономерность: культуры длительное время возделываемые человеком, менее активны в аллелопатическом отношении, чем сравнительно молодые.
Наивысшей фитотоксичностью обладают: горчица полевая, донник белый, дурман обыкновенный, дымянка, ежовник, звездчатка белая, клоповник, молочай, одуванчик обыкновенный, повелика, просвирник, пырей ползучий, смолевка широколистная, ярутка полевая, ширица белая. Молодые растения содержат больше ингибиторов, чем старые.
В качестве особой формы трансабиотических взаимоотношений растений выделяют конкуренцию. Это отрицательные влияния, которые возникают на основе использования энергетических и пищевых ресурсов местообитания. Сильное влияние на жизнь растений оказывает конкуренция за почвенную влагу (особенно в засушливых районах).. за питательные вещества (на бедных почвах).
Самая жестокая конкуренция, нередко с непредвиденными последствиями, возникает при введении в сообщества новых видов растений без учета уже сложившихся отношений.