Сорняки: польза, вред и иногда красота

Весной поля сельскохозяйственных культур часто покрываются красными маками. Для фермеров это плохой знак, хотя многие приезжают фотографировать эту красоту.

Мак и другие виды, растущие на полях, могут стать проблемой для урожая, если их слишком много. Мы называем их сорняками, но что это такое и насколько они вредны?

Подражатели культурных растений

Сорняки — это, как правило, однолетние или многолетние травянистые виды, приспособленные к часто нарушаемым средам, таким как поля. Их стратегия выживания — максимально походить на культуру, чтобы увеличить шансы на выживание и размножение. Для этого они прорастают, цветут или созревают в те же сроки, что и культура, или имеют схожую стратегию роста.

Некоторые виды, например мак-самосейка (Papaver rhoeas) и плевел жесткий (Lolium rigidum), хорошо адаптированы к циклу озимых зерновых. Другие, такие как марь белая (Chenopodium album) и щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus), приспособлены к летним культурам (например, кукурузе), где есть дождевая или поливная вода.

В многолетних насаждениях, таких как оливковые рощи и виноградники, есть свои виды, например, двурядка (Diplotaxis spp.). В этих случаях растения больше адаптированы к методам управления (уборка, обработка почвы), а не к фенологии самой культуры.

С точки зрения адаптивной стратегии, сорняки — это растения, процветающие в плодородных и регулярно нарушаемых средах, что определяется как "стратегия R" (рудеральная). Поля — одно из основных мест, где встречаются такие условия. Высокое плодородие обеспечивается навозом или удобрениями, а нарушения включают обработку почвы, уборку урожая, измельчение и/или применение гербицидов.

Всегда ли сорняки вредны?

Поскольку сорняки растут там же, где и культуры, они конкурируют за пространство, свет и ресурсы, такие как вода и питательные вещества. По оценкам, во всем мире эти растения могут снижать урожайность до 30%. Они наносят наибольшие потери — даже больше, чем вредители и болезни растений.

Помимо потерь урожая, сорняки могут ухудшать качество продукции (загрязнение зерна или корма), передавать болезни культурам и затруднять сельскохозяйственные работы.

Однако некоторые виды и их семена также вносят вклад в обеспечение экосистемных услуг. Например, они способствуют биоразнообразию, служат убежищем для полезных насекомых и опылителей, кормят птиц и уменьшают эрозию почвы в определенные периоды года.

Так что же определяет, является ли растение сорняком? Хотя это сложный вопрос, ответ кроется в плотности растения и времени его роста, его конкурентоспособности с данной культурой и производстве семян. Последнее определяет сохранение проблемы в последующие годы.

Действительно, некоторые очень конкурентоспособные виды (например, подмаренник цепкий, Galium aparine) могут, в свою очередь, способствовать экосистемным услугам, являясь средой обитания для множества полезных насекомых. Однако наиболее агрессивные и доминирующие виды обычно не так хороши в обеспечении этих положительных эффектов.

Последствия неправильного управления

Чтобы растение стало "сорняком", оно должно процветать на полях, и здесь возникает парадокс: многие из наиболее конкурентоспособных и агрессивных сорняков часто таковы из-за неправильного управления. Например, чрезмерное использование гербицидов наряду с плохим севооборотом способствовало отбору биотипов, устойчивых к этим химическим продуктам, у нескольких видов. Это усугубило их влияние на культуры и затруднило варианты контроля.

Аналогично, чрезмерное использование удобрений в некоторых случаях способствовало развитию очень конкурентоспособных видов, адаптированных к таким сценариям. Это результат высокой степени устойчивости этих растений, то есть их способности адаптироваться и сохраняться перед лицом различных изменений, возникающих в результате управления.

В большинстве случаев, когда сорняки наносят значительный ущерб урожаю, виноваты один или несколько видов, функционально очень похожих друг на друга. Это означает, что у этих видов схожие сроки прорастания или схожая стратегия роста и усвоения ресурсов. Например, на зерновых полях это могут быть плевел жесткий, овес пустой (Avena sterilis) и мак. А на полях кукурузы — марь белая, паслен черный (Solanum nigrum) и щетинник (Setaria spp.).

Именно эти виды проходят через все "фильтры", установленные окружающей средой (температура, осадки/орошение и т.д.) и управлением культурами (обработка полей, гербициды и т.д.). Они являются наиболее конкурентоспособными и вытесняют другие виды.

В попытке контролировать их мы иногда попадаем в ловушку, усиливая давление против них, используя те же инструменты (большие дозы гербицидов, больше обработок) и не отказываясь от самой системы, которая изначально позволила им появиться (например, монокультура). У фермеров есть много веских причин действовать таким образом, но правда в том, что иногда такое мышление только усугубляет проблему.

Можем ли мы жить с сорняками?

Чтобы вырваться из этого порочного круга, необходимо диверсифицировать — не только культуры, но и тактики управления почвой, инструменты борьбы с сорняками, сроки уборки и даже образ мышления.

В среднесрочной и долгосрочной перспективе диверсификация агроэкосистем также приводит к диверсификации сообществ сорняков. Некоторые недавние исследования подтверждают, что чем больше разнообразие сорняков, тем менее конкурентоспособным становится сообщество по отношению к культуре. Чем больше видов сосуществует в одном месте, тем ниже вероятность появления доминирующего вида.

Стоит задаться вопросом, можем ли мы спроектировать менее конкурентоспособные сообщества сорняков. Именно этим сейчас и занимаются: пытаются создать продуктивные агроэкосистемы, в которых управление идет рука об руку с экологическими процессами, управляющими жизнью культур (и сорняков тоже).