Положительная роль растений и отрицательная: Какова положительная роль растений и отрицательная?

Содержание

Сложная судьба электрокультуры | Наука и жизнь

Электрокультуре — использованию электричества для выращивания растений — уже более 250 лет. Тернист и извилист оказался жизненный путь этого своеобразного направления в агрономии. То оно становилось предметом активного интереса и представлялось чуть ли не чудодейственным средством повышения урожайности земледелия, то его раскритиковывали и отодвигали в тень на длительный срок. И в настоящее время одни исследователи публикуют книги и статьи, защищают диссертации на эту тему, другие называют это направление агрономии маргинальным и даже псевдонаучным. Попробуем немного разобраться в этом непростом вопросе.

Изобретённые аббатом Пьером Бертолоном установки для «электродождя» — полива растений наэлектризованной водой. Иллюстрации из его трактата «Электричество растений» (1783 год). Иллюстрации: Wellcome Collection/Wikimedia Commons/CC BY 4.0.

Российский врач и естествоиспытатель Я. О. Наркевич-Иодко, автор масштабных опытов по электрокультуре и один из пионеров применения электричества в медицине. Первооткрыватель «эффекта Кирлиан». Фото: Světozor, 1892, №34/archiv.ucl.cas.cz/PD.

Первая страница и схема установки из доклада российского полковника-инженера Е. В. Пилсудского о его методе электрокультуры в трудах Первого международного конгресса по электрокультуре (Реймс, Франция, 1912 год).

Фотография из журнала «Нива», иллюстрирующая влияние электрического тока на растения. А — лук, подвергшийся действию электричества. Б — лук, росший при нормальных условиях («Нива», 1912, № 15, с. 301).

Обложка американского журнала «Everyday Engineering» за июнь 1917 года, посвящённая электрокультуре. Иллюстрация: www.electrotherapymuseum.com

Машина для предпосевной обработки семян в электрическом поле коронного разряда, разработанная в Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. Иллюстрация: izhgsha.ru.

Применение электрокультуры в теплицах в Китае. Высокое напряжение 50 000 вольт подаётся на электроды, подвешенные над грядками. Фото: Liu Binjiang/scmp. com.

‹

›

Открыть в полном размере

Рождение электрокультуры

Началось всё в середине XVIII века, когда естествоиспытатели пришли к мысли, что электричество может влиять на рост растений. Идея эта возникла из наблюдений поведения растений после гроз. Создавалось впечатление, что они становились зеленее и начинали бурно расти. Заметим, что подобные выводы нашли отражение и в народных приметах: «Грозы предвещают плодородие», «Чем больше молний, тем щедрее земля», «Чем сильнее первый удар грома по весне, тем лучше будет урожай». Крестьяне, жизнь которых сильно зависела от урожая, были очень наблюдательны.

Первым проверил идею на практике английский естествоиспытатель и астроном Стивен Чарльз Демейнбрей (1710—1782). В 1746 году он поразил Лондонское королевское общество новыми веточками, выросшими на мирте под действием электричества в октябре, чего ранее никогда не наблюдалось.

А на следующий год обнародовал результаты своих достаточно обстоятельных для того времени исследований французский физик Жан-Антуан Нолле (1700—1770). Он сообщил, что обработанные электричеством семена прорастали быстрее, а растения, полученные из них, были выше своих необработанных собратьев. В то же время он указал на возможное уменьшение массы плодов на растениях, находившихся под действием электричества.

Английский «Общий журнал искусств и наук» за 1755 год уже отмечал, что электричество «очень хорошо известно для развития растений», и предлагал проект искусственного сада с постоянной электрификацией растений и деревьев. В качестве накопителей электричества автор предполагал использовать два стеклянных шара.

Но наибольший вклад в популяризацию нового метода выращивания растений внёс аббат Пьер Бертолон (1741—1800), в то время известный исследователь электричества, один из авторов томов по физике в знаменитой энциклопедии «Encyclopédie méthodique», продолжившей «Энциклопедию наук, искусств и ремёсел» Даламбера и Дидро. В 1783 году он издал трактат «Электричество растений», переведённый на несколько иностранных языков. Для обработки растений Бертолон изобрёл два устройства: установку «электрического дождя», предназначенную для полива наэлектризованной водой, и электровегетометр — по сути, установленную на столбе антенну, к которой по закопанным в землю проводам подавалось высокое напряжение. Бертолон также отмечал как положительное, так и отрицательное влияние электричества на растения. Кстати, именно у него позаимствовал термин «животное электричество» для своей теории Луиджи Гальвани.

Судя по всему, Бертолон и придумал термин «электрокультура» для нового метода выращивания растений. Такое необычное название связано с латинским значением слова «культура» — «возделывание». Даже в наши дни сочетание «культура растений» используется в смысле возделывания растений, хотя более распространено слово «культивирование». Так что «электрокультура» — это просто возделывание растений с помощью электричества.

Подобными исследованиями интересовался и целый ряд других выдающихся учёных того времени, некоторые из них упомянуты в заметке 1890 года. В частности, немецкий натуралист, основоположник современной географии и исследователь «животного электричества» Александр фон Гумбольдт (1769—1859), один из крупнейших ботаников всех времён, работавший во Франции и Швейцарии Огюстeн Декандoль (1778—1841), которого его русский коллега А. Н. Бекетов назвал «ботаническим Кеплером», и, наконец, дед первооткрывателя радиоактивности Антуана Анри Беккереля, французский физик Антуан Сезар Беккерель (1788—1878) — пионер изучения не только электрических, но и люминесцентных явлений, удостоенный чести быть среди 72 самых выдающихся учёных и инженеров Франции, чьи имена были начертаны на Эйфелевой башне при её возведении.

Электрокультурный бум XIX века

Однако поначалу эти исследования не нашли практического применения. Причина кроется как в недостаточности знаний, так и в отсутствии необходимого оборудования в свободном доступе. Ситуация изменилась во второй половине XIX века, когда электричество начало становиться обыденностью и окончательно оформилась новая наука электрофизиология, изучающая электрические явления в живых организмах. Начало ей в 1791 году положил Луиджи Гальвани знаменитыми опытами с лягушками, а превратил в самостоятельную науку своими классическими исследованиями 1840-х годов немецкий физиолог Эмиль Дюбуа-Реймон (1818—1896), который показал связь между электрическим током и нервным импульсом. Его по праву считают отцом электрофизиологии. В России эти исследования будут широко известными благодаря книге Ивана Михайловича Сеченова (1829—1905) «О животном электричестве», изданной в Санкт-Петербурге в 1862 году. Он за неё даже получил Демидовскую премию. А через 20 лет сам стал всемирно известен работами по электрофизиологии мозга.

В 40-е годы XIX века возобновились и эксперименты по электрокультуре, хотя электрические явления в растениях будут обнаружены несколько позже. Исследователи полагали, что раз они есть у животных, то должны быть и у растений. А в 1850 году Антуан Беккерель напечатал работу, в которой сообщил, что обнаружил в растениях электрические токи, втыкая платиновые проволочки одну в кору дерева, а другую в древесину. Аналогичные процессы он нашёл и в листьях. Это открытие привело его к неверному выводу, что растения — один из главных источников атмосферного электричества.

В 1860-е годы ботаник Николай Фёдорович Леваковский (1833—1898) наблюдал электрические токи в различных органах мимозы и других растений. В 1873 году впервые английский физиолог Джон Бурдон-Сандерсон (1828—1905) обнаружил и измерил так называемый растительный потенциал действия в листьях венериной мухоловки. Любопытно, что эксперименты были «спровоцированы» Чарльзом Дарвином, который считал это хищное растение «наиболее похожим на животное» и показал аналогию его поведения с нервным рефлексом животных.

Большая роль электрических явлений в жизни живых организмов легко приводит к выводу о том, что внешнее электрическое поле должно влиять на их развитие. Поэтому, начиная с 1880-х годов, наблюдается резкий всплеск интереса к электрокультуре во всём мире. Ею занимаются как профессиональные учёные, так и любители. Крупнейший российский специалист по физиологии растений Климент Аркадьевич Тимирязев (1843—1920) важнейшими факторами, влияющими на жизнедеятельность растений, называет свет, теплоту и электричество. К сожалению, сам он экспериментировал лишь с искусственными почвами и электрическим освещением, заложив основы их использования. А то его авторитетное мнение об электрокультуре было бы очень интересным.

О степени популярности электрокультуры в то время говорит и тот факт, что в своих книгах о ней упоминают два крупнейших фантаста XIX века. В вышедшем в 1890 году футуристическом романе «Двадцатый век. Электрическая жизнь» Альбер Робида (1848—1926) предсказывал, что для стимулирования роста всходов поля будут подвергаться электрообработке. А у Жюля Верна в романе «Плавучий остров» (1895) «под действием постоянных токов разнообразные овощи созревают необычайно быстро и достигают неправдоподобной величины».

Вообще, читая русские газеты и сельскохозяйственные (и не только, как видно из заметки в «Науке и жизни») журналы конца XIX века, можно подумать, что эксперименты с электричеством на грядках или в парниках — любимое занятие агрономов и огородников того времени. Ведь всё кажется очень несложным: надо просто воткнуть электроды в землю или развесить провода над грядками и можно ждать весомой прибавки к урожаю. Иные сообщения, вроде повышения урожайности на 200%, были откровенно фантастическими и попахивали шарлатанством. Так, некто Герасимов сообщал в 1890 году в журнале «Сад и огород», что вырастил с помощью электричества корнеплоды редиса диаметром более двух вершков (9 см), имеющие нежную оболочку и приятный вкус.

Но сейчас мы не будем рассматривать сомнительные сообщения, а остановимся только на некоторых работах исследователей той поры, которые заслуживают доверия, тем более что все последующие опыты вплоть до нашего времени, по сути, были их продолжением. В самой заметке в «Науке и жизни» 1890 года речь идёт об экспериментах русского миколога и фитопатолога (специалиста по грибам и болезням растений) Николая Николаевича Спешнева (1844—1907), которые он проводил в Киевском университете, где преподавал, и в своём имении под Псковом. Опыты Спешнева наделали много шуму, и их повторяли повсеместно, в том числе и за границей. Этому, видимо, способствовала его переписка со многими учёными Германии, Франции, Англии, Италии, Испании, Америки и Австралии. А специалистом он был авторитетным, позднее в его честь даже были названы некоторые виды изученных им грибов. Отметим, что немалое место описанию этих его опытов отведено в статье «Электричество в сельском хозяйстве», вышедшей в 1892 году в американском журнале «Scientific American Supplement».

Также в России и за рубежом широко стали известны опыты 1885—1897 годов врача и естествоиспытателя, профессора Якова Оттоновича Наркевича-Иодко (1848—1905). В своём имении Наднеман в Минской губернии он установил разработанную им систему «градоотводов», предназначенную для уменьшения числа гроз и соответственно пожаров и градобитий. О ней положительно отзывался такой выдающийся специалист по электротехнике, как Д. А. Лачинов (1842—1902). Помимо прямого назначения система градоотводов служила Наркевичу-Иодко источником электрического тока для исследования его влияния на растения, а также зарядки аккумуляторов. Последние затем использовались для различных экспериментов, получивших широкое научное признание, в том числе для лечения индукционным током парализованных и нервных больных (этот оригинальный метод электротерапии получил название «система Иодко»). В 1891 году он изобрёл электрографию — фотографирование излучения коронного разряда около живого организма, которую использовал для диагностики физиологического состояния. Это сначала подзабытое, а затем переоткрытое через 50 лет явление сейчас известно как «эффект Кирлиан».

Но вернёмся к теме этой статьи. Журнал «Сельский хозяин» сообщал, что Наркевич-Иодко на полях своего имения Наднеман создал опытные участки электрокультивирования. Используемый для этого градоотвод, по сути, был обычным «громоотводом» — металлическим штырём, установленным на высокой жерди. Он был соединён изолированными металлическими проводами с несколькими цинковыми пластинами площадью 100 см², зарытыми горизонтально на глубине около 80 см. Разместив от 10 до 12 таких устройств на одном гектаре, Наркевич-Иодко получил, по его словам, замечательные результаты по скорости прорастания, развитию и плодоношению зёрен и растений, подвергшихся воздействию «земных» токов. Если в 1891 году под опыты было занято 10 га, то в последующие годы их площадь увеличилась в 20 раз. Таких масштабов опытных работ по электрокультуре ещё нигде не было. Он исследовал посевы ржи, овса, ячменя, кукурузы, гороха, боба, хмеля и плодово-ягодных растений. Опыты проводились также в парниках.

В 1892 году изобретатель электросварки, инженер Николай Николаевич Бенардос (1842—1905) предложил обрабатывать почву путём пропускания через неё электриче-ского тока большого напряжения в течение короткого промежутка времени. Для этого он изобрёл специальный металлический плуг «Электроудобритель». В последующем он разработал электротрактора, передвижные электродождевальные установки и даже электролопаты, в которых предполагалось применять аккумуляторные батареи.

Оригинальный метод электрокультуры на рубеже XIX и XX веков разработал полковник-инженер русской армии Евгений Вячеславович Пилсудский. К нему он, видимо, пришёл, работая над беспроволочным телеграфом с использованием электропроводимости земли. Он на противоположных концах поля зарывал в землю цинковые и железные листы так, чтобы в каждой соседней паре токи шли навстречу. Напряжение образующихся гальванических токов составляло 0,05—0,25 вольт (кстати, подобный метод часто используют и в наши дни). В опытах Пилсудского, например, повышалась урожайность и сахаристость свёклы. Метод тестировали в Полтавской губернии, в Париже и в Петербургском ботаническом саду. Результаты были удостоверены специалистами, официальными лицами и даже русским консулом в Париже. Доклад Пилсудского о проделанной работе был в центре внимания на прошедшем в 1912 году в Реймсе (Франция) Первом международном конгрессе по электрокультуре. Пилсудский рекомендовал использовать электричество при возделывании свёклы, винограда, фруктовых деревьев, хлопка и чая.

Известный селекционер Иван Владимирович Мичурин (1855—1935) пропускал ток через почву, в которой выращивал сеянцы. Он считал, что это ускоряло их рост и улучшало качество. Были сделаны и попытки понять, какие процессы происходят в почве при пропускании тока. Этому была посвящена первая статья (1898) известного агрохимика и почвоведа Сергея Павловича Кравкова (1873—1938). А в 1911 году в Киеве вышла книга агронома Густава Магнусовича Рамнека «Влияние электричества на почву».

Из иностранных исследователей стоит упомянуть финского геофизика Селима Лемстрёма (1838—1904), наиболее известного исследованиями северного сияния. В ходе многочисленных поездок в полярные районы он всегда удивлялся быстрому росту растительности в течение короткого арктического лета и пришёл к выводу, что это связано с электрическим полем, существующим на высоких широтах. В своих опытах 1885—1904 годов он попытался его имитировать, расположив над землёй металлическую сетку или антенны, на которые подавал высокое напряжение до 70 000 вольт. Такой метод получил название «разряд над головой». Лемстрём сообщал, что урожай малины при этом возрастал на 95%, а моркови аж на 125%. Он активно популяризировал свои исследования и даже выпустил книгу «Электричество в сельском хозяйстве и садоводстве» на английском языке, так что его методы нашли много последователей. Среди них выделим Вернона Блэкмана из имперского колледжа в Лондоне, который провёл в 1920-х годах серьёзные исследования на Ротамстедской опытной станции. Кстати, министерство сельского хозяйства и рыболовства Великобритании было настолько увлечено ими, что даже создало в 1918 году специальный комитет по электрокультуре.

Однако не всё было так однозначно. Многие опыты не подтверждали значимого полезного влияния электричества на выращиваемые растения. Более того, в ряде случаев наблюдалось, наоборот, вредное воздействие. Поэтому на страницах газет и журналов всё чаще появлялись публикации против электрокультуры. Так, её критиком был основоположник петербургской школы физиологии растений и автор первого отечественного учебника по этой дисциплине (1887), академик Андрей Сергеевич Фаминцын (1835—1918). То, что методы электрокультуры не всегда срабатывали, признавали и Пилсудский, и Лемстрём, и Блэкман. В масштабном исследовании в США восемь лет подряд воздействовали электричеством на разные сельскохозяйственные культуры и чётко выраженного увеличения урожайности не наблюдали ни разу. Так что потихоньку бум затих, электрокультура так и не стала распространённым методом в агрономии, а в 1936 году прекратил своё существование упомянутый выше комитет.

Что принёс XX век?

В СССР в подмосковном селе Кузьминки, где находился филиал по растениеводству Центральной научно-исследовательской лаборатории ионификации (ЦНИЛИ), с 1932 года под руководством основоположника гелиобиологии Александра Леонидовича Чижевского (1897—1964) проводились исследования влияния электрического поля на семена овощей. В качестве верхнего (отрицательного) электрода в них использовалась хорошо известная сейчас «люстра Чижевского». Нижний (плюсовой) электрод размещали под столом, на котором были рассыпаны семена. Чижевский установил, что при нахождении семян огурцов в электростатическом поле от 5 до 20 минут их всхожесть возрастает на 14—16%. С этих пор и по сей день из всех методов электрокультуры в нашей стране преобладает предпосевная обработка семян.

От семян А. Л. Чижевский перешёл к экспериментам с растениями в теплицах, но война остановила работы. Лишь через 20 лет их с успехом продолжили в Челябинском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (ЧИМЭСХ), где разработали целую серию машин для электро-обработки семян. Достаточно успешные опыты были проведены и в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева, в частности, в лаборатории члена-корреспондента РАН Николая Николаевича Третьякова (1930—2017).

Также в Тимирязевской сельскохозяй-ственной академии в своё время был разработан метод электростимуляции почвы без внешнего источника энергии. Для этого на поле в землю закладывают поочерёдно полосы минеральных удобрений, дающих отрицательно и положительно заряженные ионы. Разность электрических потенциалов между полосами стимулирует рост и развитие растений, повышает их продуктивность. Особо эффективен этот метод в теплицах. Правда, для его применения желательно создать новые минеральные удобрения.

В другом методе, разработанном там же, предлагалось на каждом квадратном метре посадок или посевов закапывать 150—200-граммовые пластинки из медных сплавов и 400-граммовые пластинки из сплавов цинка, алюминия, магния и железа, а также гранулы с соединениями натрия и кальция. Пластинки длиной 40—50 см, толщиной 3 мм и шириной 2 см следовало размещать на 10—30 см ниже пахотного слоя.

Электрокультура нашла применение не только на Земле. В 1970-е годы с помощью воздействия электричества пытались помочь растениям преодолеть неблагоприятные воздействие невесомости во время длительных орбитальных полётов. На космической станции «Салют-6» (1976—1982) «летала» установка «Электропотенциал» для создания электрического поля, близкого к естественному на поверхности Земли. А для станции «Салют-7» (1982—1991) была создана бортовая оранжерея «Оазис-1», в которой проводились эксперименты по электростимулированию корневой зоны гороха и пшеницы. Для этого на дне сосудов и на поверхности субстрата были расположены электроды в виде перфорированных полос из углеродной ткани. После появления всходов напряжение подавали также и на верхушки растений. Результаты были получены обнадёживающие, но продолжения эксперименты не имели.

В современном мире наиболее широко электрокультуру применяет Китай. В конце 2018 года Китайская академия наук и сельского хозяйства представила результаты тридцатилетних исследований, проведённых на площади примерно 3600 гектаров теплиц, разбросанных по всей стране. В них на высоте около трёх метров над грядками были размещены медные электроды, находящиеся под напряжением 50 000 вольт. Они заряжены положительно, в то время как электроды, подключённые к земле, заряжены отрицательно. Из отчёта следует, что это увеличивает урожайность на 20—30% при энергопотреблении 15 кВт•ч в день. Китай планирует в будущем развитие подобных электрифицированных ферм, которые, впрочем, вряд ли станут основой сельскохозяйственного производства.

В настоящее время в России по-прежнему проводятся исследования по предпосевной электрообработке семян и конструируется оборудование для этого. Подобную обработку применяют хозяйства Челябинской, Новосибирской, Курганской областей, Башкирии, Чувашии, Краснодарского края. Но массового практического применения электрокультура так и не нашла, хотя исследователи приводят оптимистические результаты и даже утверждают, что обработанные растения меньше подвержены болезням. Однако получаемый эффект подобной обработки нестабилен и не слишком велик по сравнению с применением современных удобрений и других технологий современной агрономии. Системы, создающие электрические поля и токи, помимо затрат на их установку и обслуживание, затрудняют обработку земли и сбор урожая. Кроме того, высоковольтные устройства элементарно опасны для работников и требуют обеспечения мер безопасности. Всё это делает пока электрокультуру недостаточно рентабельной. Посмотрим, что будет дальше.

Почему же электрическое поле влияет на растения?

Сразу скажем, что, несмотря на достаточно хорошее развитие электрофизиологии растений, полного понимания механизмов влияния внешнего электрического поля на растения так и не достигнуто, хотя определённые обоснованные гипотезы существуют.

Уже давно установлено, что растения нуждаются во внешнем электрическом поле. Это и не удивительно, ведь у поверхности земли всегда присутствует электрическое поле, которое в обычных условиях имеет напряжённость в среднем около 130 В/м. Однако во время осадков и особенно гроз величина поля может достигать 16 000 В/м. Соответственно, растения, возникшие и эволюционировавшие в постоянном присутствии электрического поля, адаптированы к нему и «считают» его нормальным условием своего существования. Ещё в 1848 году французский учёный А. Грандо провёл опыты экранировки растений от этого электрического поля металлической сеткой (её называют «клеткой Фарадея»). Он исследовал два одинаковых растения в одинаковых условиях, но одно было накрыто сеткой, а другое нет. Выяснилось, что растение, изолированное от электрического поля, развивается хуже. Впоследствии подобные опыты ставились неоднократно, как пошутил Чижевский, «в изобилии, граничащем с эпидемическим увлечением».

Кстати, это может объяснить отрицательный результат ряда применений электрического поля. Ведь Земля заряжена отрицательно, поэтому в опытах по электрокультуре отрицательный электрод также должен находиться на земле, чтобы создавать «привычное» растениям поле. Иначе оно, наоборот, вредит растениям.

По современным представлениям, на клеточном уровне влияние электрического поля может быть связано с тем, что оно обеспечивает проникновение кальция внутрь клетки. Содержимое клетки имеет низкое электрическое сопротивление по сравнению с её оболочкой — мембраной, поэтому бо’льшая часть напряжения по законам электротехники окажется приложенной к клеточным мембранам — оболочкам клеток. При нужном направлении поля это напряжение может увеличивать проницаемость мембран для ионов кальция. А даже очень небольшое её увеличение будет иметь большое влияние на внутриклеточную концентрацию кальция. Возможно, это увеличивает скорость метаболизма, потому что ионы кальция часто составляют неотъемлемую часть ферментных каскадов, которые контролируют многие внутриклеточные сигнальные процессы. Эти каскады являются усилителями на основе ферментов, где одна молекула фермента активирует большое количество молекул другого фермента, который, в свою очередь, активирует третий фермент и т. д.

Любопытно, что несимметричное проникновение кальция в клетки из-за определённого направления электрического поля (токов) может влиять на направление роста клеток и растений в целом. Это называют полярным ростом. Связь между искусственно приложенными электрическими токами и полярным ростом впервые была обнаружена Лундом (E. J. Lund) в 1923 году для клеток водорослей фукус. Обычно направление их роста определяется падающим светом, но Лунд сумел обнаружить влияние слабого электрического тока, прикладывая его к водоросли в темноте.

Растения, похоже, используют сильные электростатические поля, связанные с дождями и грозами, в качестве сигнала для перестройки, чтобы наилучшим образом утилизировать дождь. Ведь им надо отреагировать достаточно быстро, прежде чем вода уйдёт. Первое свидетельство этого дал Лемстрём, который заметил, что сухая погода часто препятствует успешному применению электрокультуры. Связано это, видимо, с тем, что ожидаемый после электрического воздействия дождь не наступал и ресурсы растений тратились впустую.

Следующая подсказка пришла от Блэкмана, который обнаружил, что воздействие на проростки зерновых электрическим полем в течение одного часа стимулирует их рост, причём скорость роста продолжала увеличиваться в течение, по крайней мере, четырёх часов после выключения тока. Это говорит о том, что в растении активируется некий механизм, способствующий росту, который затем остаётся активным лишь некоторое время. Это явление может объяснить распространённое представление о том, что растительность часто выглядит необычно зелёной после грозы.

Невыполнение условия, чтобы в течение определённого времени после электрического воздействия осуществлялся полив (или шёл дождь), может также объяснить многие отрицательные результаты применения электрокультуры. Забавно с этой точки зрения выглядит, например, эксперимент 1926 года, сделанный американцем Л. Бриггсом и его коллегами, которые, чтобы избежать искрения в установке, заранее отключали ток всякий раз, когда ожидался дождь!

Чижевский и целый ряд других исследователей полагают, что электрическое поле влияет на поглощение листвой растений положительных аэроионов (ионов атмосферных газов), которые как раз и притягиваются к земле её отрицательным зарядом. Так, необходимый для фотосинтеза углекислый газ растения поглощают через свои устьица именно в виде положительного иона. Помогает им в этом отрицательный заряд листьев и верхушек стебля, сообщённый землёй. А на другой «полюс» растений, их корневую систему, наоборот, благотворно влияют отрицательные ионы. Источниками аэроионов в нижних слоях атмосферы служат в основном космические лучи, грозовые разряды и радиоактивное излучение. В 1 см³ воздуха у поверхности земли обычно насчитывается до 750 положительных и 650 отрицательных аэроионов.

Исследователи Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева АН СССР провели эксперимент, в котором около растения держали отрицательный электрод и постепенно увеличивали напряжение от 500 до 2500 вольт. При этом интенсивность фотосинтеза возрастала. Если же потенциалы растения и атмосферы были близки или изменялась полярность электрода, то поглощение углекислого газа растением уменьшалась и его рост тормозился, опять-таки пропорционально напряжению.

При протекании токов через почву воздействие электричества может идти по многим направлениям. Ионизация почвы ускоряет идущие в ней химические и биохимические реакции, активизируются некоторые микроорганизмы, увеличивается перемещение влаги, разлагаются вещества, которые плохо усваиваются растениями. Под действием тока идёт электрофорез и электролиз, в результате которых химические вещества в почве переходят в легкоусвояемые формы и поглощаются растениями. Быстрее превращаются в почву растительные остатки. Какие из этих процессов более существенны при электрокультивировании, ещё предстоит выяснить исследователям.

Помимо воздействия на растения электростатическим полем и постоянным током XX век принёс и другие инструменты их обработки: это и лазерное излучение (особенно оно популярно в инфракрасном диапазоне), радиоволны, переменный ток, магнетизм, радиоактивные излучения и даже звук. Воздействовать можно на семена, растения, почву, воду и питательные вещества. Но это всё отдельный разговор.

Роль бактерий в жизни человека

Библиографическое описание:

Барахов, Дмитрий. Роль бактерий в жизни человека / Дмитрий Барахов, А. Т. Иванова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2022. — № 5.1 (57.1). — С. 12-13. — URL: https://moluch.ru/young/archive/57/2883/ (дата обращения: 14.12.2022).

Бактерии — важное звено круговорота веществ в природе.

Человек очень своеобразно относится к бактериям. Все мы знаем, что многие бактерии вредны. Такие болезни, как тиф, холера, дифтерия, воспаление легких и все инфекции в открытых ранах возбуждаются определенными видами бактерий. Поэтому люди ведут борьбу с этими бактериями.

Бактерии очень давно живут на нашей планете — 3,5 млрд. лет. Когда они появились, на Земле не было ни людей, ни животных, ни растений. Бактерии долго без устали меняли среду обитания. Они изобрели все ныне существующие способы жизнеобеспечения: многократное ускорение биохимических реакций, фотосинтез, дыхание, связывание азота и многое другое. И постепенно заселили всю планету.

Все отмершие растения, животные подвергаются переработке бактериями. Именно они превращают мертвые клетки в питательные для почвы вещества, осуществляя, таким образом, круговорот биомассы на планете. Другими словами, все умершее при помощи микроорганизмов дает питание всему живому. Без питательной среды не росли бы растения, грибы, в результате нечего было бы есть травоядным, а без травоядных не выжили бы хищники, в том числе и человек.

Тема моей исследовательской работы «Роль бактерий в жизни человека». С докладом на эту тему я участвовал в районной НПК «Габышевские чтения», посвящённой Году Здоровья, где занял первое место.

Какую роль играют гнилостные бактерии в природе и жизни человека? Можно ли выращивать в лаборатории и наблюдать за ними по микроскопу?В этом году я решил продолжить работу по теме, найти ответы на эти вопросы и доказать, что без бактерий нет гниения.

Цель исследования

:

Выяснить относительность понятий пользы и вреда микроорганизмов на примере гнилостных бактерий.

Объектом исследования

. Бактерии.

Предмет исследования

: Бактерии гниения.

Цель нашей работы:

Выяснить относительность понятий пользы и вреда микроорганизмов на примере гнилостных бактерий.

Задачи

исследования:

Изучить бактерии, особенности их строения и жизнедеятельности.
Определить положительную и отрицательную роль гнилостных бактерий в природе и хозяйстве человека, их значение в круговороте веществ
Провести эксперимент по выращиванию бактерий, узнать, как влияют внешние факторы на жизнедеятельность бактерий

Значение бактерий в

круговороте веществ.

Все отмершие растения, животные подвергаются переработке бактериями. Именно они превращают мертвые клетки в питательные для почвы вещества, осуществляя, таким образом, круговорот биомассы на планете. Другими словами, все умершее при помощи микроорганизмов дает питание всему живому. Без питательной среды не росли бы растения, грибы, в результате нечего было бы есть травоядным, а без травоядных не выжили бы хищники, в том числе и человек.

Такой круговорот является одним из основных доказательств того, почему без деятельности бактерий жизнь на Земле была бы невозможна..

Бактерии — космополиты, т. е. одни и те же виды можно найти на всех материках. Развиваясь в различных экологических условиях, бактерии приспособились к ним. Они распространены повсюду — в воде, почве, воздухе. Бактерии играют важнейшую роль в процессах, происходящих в природе. От их жизнедеятельности зависит постоянство газового состава атмосферы. Бактерии активно участвуют в минерализации органических соединений, образуя необходимые для растений питательные вещества. Бактерии широко используются в народном хозяйстве: для выщелачивания металлов из руд, получения различных органических веществ — спиртов, кетонов и др. Молочнокислые бактерии используют для приготовления кисломолочных продуктов и т. д. Всё более возрастает значение бактерий как источников пищевого и кормового белка, а также энергетических продуктов — метана, водорода.

Существует множество бактериальных препаратов, которые помогают бороться с вредителями сельского и лесного хозяйства. Некоторые из этих микроскопических созданий используют для силосования зеленых кормов. А для очищения сточных вод используют специальный вид бактерий, которые разлагают органические остатки и помогают контролировать уровень загрязненности водоемов. И даже в современной медицине активно применяют микроорганизмы для изготовления различных витаминов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Не все бактерии приносят пользу и служат на благо людей. Есть и такие, которые наносят вред продуктам питания, становятся причиной гниения органических веществ и вырабатывают при этом яд. Употребление в пищу некачественной еды приводит к отравлению организма. В некоторых случаях итог и вовсе печальный — летальный исход.

Программа исследований

включила работу с литературой, интернет ресурсами, проведение экспериментальной части.

Результаты и

выводы:

Врезультате проведённой исследовательской работы мы:

Научились выращивать культуры микроорганизмов гнилостных бактерий, готовить микропрепараты, наблюдать бактерии в микроскоп, делать фотографии, описывать результаты работы.
В процессе работы поняли, что гниение в природе играет большую положительную роль. Оно является составной частью круговорота веществ. Гнилостные процессы обеспечивают обогащение почвы такими формами азота, которые необходимы растениям.
Однако гнилостные микроорганизмы могут вызывать порчу многих пищевых продуктов и материалов, содержащих белковые вещества. Для предотвращения порчи продуктов гнилостными микроорганизмами следует обеспечивать такой режим их хранения, который исключал бы развитие этих микроорганизмов.

Литература:

Рождественский Василий Петрович ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО БОТАНИКЕ Изд. 2-е М, Сельхозгиз,1961. 303с.с.илл.(Учебники и учеб. пособия для с.-техникумов),153 с.
Учебное пособие для слушателей подготовительных отделений вузов/ Викторов Д. П., Иванова В. А., Лакомкина О. А. и др.- М.:Высшая школа, 1981, 112 с.
«Учебное пособие для поступающих в вузы» автор:Е. Н. Овчарова.
«Детская энциклопедия: животные и растения» редактор: Т. Н. Кустов.
«Учебник биологии» автор:Н. И. Сонин.
https://probakterii.ru/prokaryotes/raznoe/zhizn-bez-bakterij-na-zemle.html

Проблема с инвазивными растениями | Об инвазивных растениях

Показать меньше

Инвазивные растения влияют на качество воды, биоразнообразие, среду обитания рыб и диких животных, древесный покров, пожароопасность и затраты.

Качество воды

Когда в почвенном покрове преобладают инвазивные растения, такие как плющ или клематис, корневая структура, связывающая почву, очень мала. Вот почему большие площади, на которых преобладают инвазивные растения, с большей вероятностью будут подвергаться эрозии во время наводнений, чем участки с разнообразным подлеском из деревьев и кустарников, которые обеспечивают большее разнообразие корневой структуры.

Корни местных растений уходят глубоко в почву, и многие виды имеют широкие, разветвленные волокнистые корневые структуры, которые связывают почву и уменьшают эрозию. Эрозия высвобождает отложения в ручьи, увеличивает мутность ручьев и ухудшает качество воды.

Инвазивные растения обеспечивают меньшее укрытие и тень у ручья, что повышает температуру ручья. Инвазивные растения, такие как японский горец или гималайская ежевика, образуют монокультуры (участки, полностью преобладающие над одним видом) рядом с ручьями, которые препятствуют укоренению деревьев.

Биоразнообразие

Утрата среды обитания и инвазивные растения являются основной причиной утраты местного биоразнообразия. Инвазивные виды растений быстро распространяются и могут вытеснять местные растения, препятствовать росту местных растений и создавать монокультуры. Здоровое растительное сообщество состоит из множества трав, кустарников и деревьев. Инвазивные растения вызывают биологическое загрязнение, уменьшая видовое разнообразие растений. Изменения в разнообразии растительных сообществ снижают качество и количество среды обитания рыб и диких животных.

Среда обитания рыб и диких животных

Инвазивные растения являются основной причиной сокращения численности местных растений и животных и фигурируют в списках Закона об исчезающих видах. Инвазивные растения вытесняют и вытесняют местные растения, от которых многие местные виды диких животных зависят в качестве пищи и укрытия. Например, голубая бабочка Фендера зависит от люпина Кинкейда как растения-хозяина для личинок бабочки. Голубая бабочка Фендера занесена в список находящихся под угрозой исчезновения, а люпин Кинкейда занесен в список находящихся под угрозой исчезновения в соответствии с Законом об исчезающих видах из-за потери среды обитания, изменений в землепользовании и вторжения в среду обитания инвазивных видов, таких как гималайская ежевика и высокий овсяник.

Разнообразие пищи и укрытий способствует появлению большего количества видов животных и больших популяций. Помимо вытеснения местных видов, инвазивные монокультуры растений и упрощенная среда обитания часто обеспечивают среду обитания для неместных диких животных. Например, неместные певчие воробьи часто гнездятся на грядках гималайской ежевики. Неместные дикие виды также могут вытеснять аналогичные местные виды из-за совпадения потребностей в среде обитания.

Покрытие деревьев

Инвазивные растения могут уменьшить площадь древесного покрова, препятствуя приживанию деревьев, вызывая их преждевременное падение или снижая скорость их роста. Исследование Гарвардского университета показало, что чесночная горчица уменьшает почвенные грибки и препятствует укоренению саженцев деревьев.

Плотный покров гималайской ежевики может препятствовать попаданию солнечного света на сеянцы или саженцы. Густой плющ или клематисы в кронах деревьев могут утяжелять деревья, делая их более восприимчивыми к порывам ветра и снижая скорость их роста из-за затенения листьев.

Риск пожара

Монокультуры инвазивных растений создают топливо для лесных пожаров. Лианы плюща или клематиса взбираются на деревья и могут стать проводником огня, достигающего кроны деревьев, где его труднее контролировать и с большей вероятностью он угрожает близлежащим строениям.

Монокультуры инвазивных видов могут увеличить частоту лесных пожаров. Читграсс, например, является однолетней травой, которая растет ранней весной. К лету читграсс высыхает, и экосистемы, в которых преобладает читграсс, с большей вероятностью загорятся.

Затраты

Инвазивные растения — это не только проблема Портленда. Существуют региональные, государственные и федеральные усилия по борьбе с инвазивной растительностью. По оценкам Совета по инвазивным видам штата Орегон, инвазивные растения ежегодно обходятся экономике США в 120 миллиардов долларов в виде потерь урожая и животноводства, усилий по контролю, ущерба для стоимости имущества и снижения экспортного потенциала.

Эти расходы перекладываются на потребителей через более высокие цены на сельскохозяйственную продукцию. Например, деньги, которые фермер тратит на борьбу с чертополохом на пастбищах, отражаются на цене вашего стейка. По оценкам Министерства сельского хозяйства штата Орегон, 21 инвазивный вид растений в штате Орегон снижает личный доход на 83 миллиона долларов в год.

Активизация усилий по предотвращению и контролю вторжений является наиболее экономически выгодным и экологически успешным подходом. Управление по оценке технологий Конгресса США сообщает, что доллар, потраченный на раннюю борьбу с сорняками, предотвращает 17 долларов, потраченных на будущие усилия по борьбе с ними. Если раннее вмешательство не осуществляется и вид становится широко распространенным, искоренение может оказаться неосуществимым, поэтому ущерб будет необратимым, а деньги все равно будут потрачены на контроль будущего распространения и сдерживание популяции.

(наверх)

Нажмите на эти ссылки, чтобы узнать больше об инвазивных растениях.

Департамент сельского хозяйства штата Орегон
http://www.oregon.gov/ODA/programs/Weeds/Pages/Default.aspx
Территория совместной борьбы с сорняками четырех округов
http://www.4countycwma.org/
Комплексная стратегия борьбы с вредителями
http://www. portlandonline.com/parks/index.cfm?c=dicjg
Охрана природы
http://www.nature.org/wherewework/northamerica/states/oregon/

Примите участие

Следующие организации организуют рабочие группы добровольцев для удаления инвазивных растений и восстановления естественной растительности на природных территориях.

Друзья деревьев
http://www.friendsoftrees.org/volunteering
Johnson Creek Watershed Council
http://www.jcwc.org/getInvolved/stewardship.htm
Парки и зоны отдыха Портленда
http://www.portlandonline.com/parks/index.cfm?c=38304
Columbia Slough Watershed Council
http://www.columbiaslough.org/getinvolved/index.htm
Охрана земель Три-Риверс
http://trlc.org/Vol/
Friends of Tryon Creek State Park
http://www.tryonfriends.org/connect/volunteer/
Метро
http://www.oregonmetro.gov/index.cfm/go/by.web/id=24200
РЕШИТЬ
http://www. solv.org/get-involved

Техническая помощь

Для получения технической помощи по удалению инвазивных растений и установке местных растений:

Природный ландшафт для чистых рек
http://www.naturescape.org/
Программа сертификации приусадебных участков
http://audubonportland.org/issues/backyardhabitat
Район сохранения почвы и воды Восточного Малтнома
http://emswcd.org/index.php
Район охраны почвы и воды Западного Малтнома
http://www.wmswcd.org/

(наверх)

Инвазивные растения в лесах и пастбищах

Подготовители

Бекки К. Кернс, Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Программа определения и управления угрозами, Тихоокеанская северо-западная исследовательская станция
Qinfeng Guo, Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Центр оценки экологических угроз восточного леса.

Доступна архивная версия этого тематического документа.

Введение

Приблизительно 5000 неместных видов растений были интродуцированы и прижились и в настоящее время существуют в экосистемах США (1). Большинство из этих видов не инвазивны и не наносят значительного вреда. Однако многие неместные виды прибыли совсем недавно и в настоящее время занимают лишь часть своих потенциально доступных местообитаний; таким образом, они имеют потенциал для широкого распространения.

Имеются убедительные доказательства того, что будущие изменения климата еще больше повысят вероятность вторжения в лесные и пастбищные угодья, а также последствия этих вторжений. Во многом это связано с потенциалом сложных взаимодействий между 1. влиянием потепления и изменений осадков на динамику популяций и распространение видов, 2. повышенным нарушением экосистемы (например, лесными пожарами, ураганами), 3. повышенной конкурентоспособностью некоторых инвазивных растений из-за повышенный уровень СО ₂ и 4. повышенный стресс для местных видов и экосистем (2,3,4,5).

Инвазивные растения представляют собой интродукции неместных (также называемых экзотическими, чужеродными или неместными) видов, которые являются или могут успешно прижиться или натурализоваться и распространиться в новые локализованные естественные места обитания или экорегионы, способные вызывать экономический или экологический ущерб (6). Ежегодно тратятся миллиарды долларов на смягчение последствий инвазивных растений или контроль их воздействия (1). Знакомые примеры включают неместную однолетнюю траву читграсс (9).0142 Bromus tectorum, см. фото ниже), который вторгся на значительные площади полынно-степных и сухих лесов на западе США, а также вторжение и распространение неместного виноградного кудзу ( Pueraria montana var. lobata ) на юго-востоке США (см. фото ниже). В то время как большинство определений инвазивных растений учитывают только неместные виды, некоторые местные виды могут считаться инвазивными (7). Например, виды можжевельника ( Juniperus spp. ) на западе США исторически расширили свой ареал и считаются инвазивными в некоторых экосистемах (8,9).). Мы ограничиваем наше обсуждение в основном неместными инвазивными видами, называя эти виды просто инвазивными растениями.

В целом пагубное воздействие инвазивных растений на естественные экосистемы может включать сокращение местного биоразнообразия, изменения в видовом составе, потерю среды обитания для зависимых и местных видов (включая диких животных), изменения в биогеохимическом цикле и изменение режимов нарушений. Большинство неместных видов в Соединенных Штатах были интродуцированы недавно, и их фактическая инвазивность и возможное распространение в будущем неизвестны. Пространственное распространение многих инвазивных растений в любой момент времени может быть трудно определить, что ограничивает оценку их общих последствий. Кроме того, позже может быть обнаружено, что наблюдаемые негативные воздействия на окружающую среду являются более тонкими или сложными (10). Не все последствия, связанные с инвазиями, рассматриваются как пагубные. Было обнаружено, что некоторые виды помогают сохранить функцию экосистемы или предоставляют экосистемные услуги (11,12,13).

**Таблица 1.** Примеры неместных растений, подвергшихся значительным пространственным вторжениям в леса и редколесья США.
Species	Origin	Form	Region of Invasion	Common Name
Acer platanoides	Europe	Tree	Northeast	Norway maple
Ailanthus altissima	China	Tree	Southeast, East, California	tree of heaven
Alliaria petiolata	Europe	Biennial forb	Northeast, Midwest	garlic mustard
Berberis thunbergii	Азия	Кустарник	Северо-Восток, Восток, Средний Запад	Барбарис японский
Bromus tectorum	Eurasia	Annual grass	West	cheatgrass
Celastrus orbiculatus	Eastern Asia	Vine	Northeast, East	oriental bittersweet
Centaurea solstitialis	Eurasia	Annual Разнотравье	Запад	Чертополох желтый
Centaurea stoebe	Европа	Biennial/ perennial forb	West	spotted knapweed
Cirsium arvense	Europe	Perennial forb	West, Midwest	Canada thistle
Cytisus scoparius	Europe	Shrub	Северо-запад	Метла шотландская
Hedera helix	Европа	Вайн	Северо-запад	English ivy
Imperata cylindrica	East Africa or Southeastern Asia	Grass	Southeast	cogongrass
Ligustrum sinense	Southeast Asia	Shrub	Southeast	Chinese privet
Lonicera japonica	Азия	Виноград	Юго-восток, восток	Жимолость японская
Lygodium japonicum	Asia & Australia	Climbing fern	Southeast	Japanese climbing fern
Microstegium vimineum	Eastern Asia	Annual grass	East, Midwest	Japanese stiltgrass , Непальский коричневый
Pueraria montana var. lobata	Азия	Вайн	Юго-восток	kudzu
Triadica sebifera	China	Tree	Southeast	Chinese tallow, tallowtree

Likely Changes

The success of invasive plants in native plant communities is highly influenced by factors связанные с окружающей средой (например, температура, осадки, CO ₂ ), нарушением или доступностью ресурсов, давлением пропагулы (например, семена) и биотической устойчивостью (насколько здорово и разнообразно местное сообщество) (14,15,5). Хотя изменения любого из этих факторов могут повлиять на инвазию растений, ключевой проблемой в будущем станет сложное взаимодействие этих факторов.

Окружающая среда : Уже более 200 лет ученым известно, что повышенный уровень CO ₂ стимулирует рост растений. Увеличение фотосинтеза в результате недавнего и прогнозируемого увеличения содержания CO ₂ является одним из наиболее изученных аспектов глобальных изменений (16,4). Есть некоторые свидетельства того, что повышенный уровень CO ₂ может благоприятствовать сорным растениям (17).

В качестве гипотетической реакции на потепление несколько исследований зафиксировали перемещение видов к полюсу и/или вверх по высоте (например, 18,19), хотя эта тенденция не была обнаружена повсеместно (20). Инвазивные виды могут двигаться быстрее, чем местные виды, поскольку, среди прочего, они, как правило, обладают более высокой способностью к расселению и генетической гибкостью. Некоторые инвазивные виды также могут в настоящее время занимать лишь часть своих потенциально доступных местообитаний, что может привести к их широкому распространению (21). Также важно учитывать взаимодействие видов и время задержки реакции видов на изменения окружающей среды. Характеристики видов, такие как рост, фенология и продуктивность, также могут измениться в новых условиях (22). Однако неясно, насколько важны прямые воздействия на окружающую среду, такие как изменения концентрации CO 9 . 0150 2 , температура и осадки будут ниже по сравнению с другими факторами инвазии, такими как беспокойство, давление пропагулы и биотическая устойчивость.

Возмущение : Будущие изменения могут быть в большей степени подвержены влиянию связанных с климатом сдвигов в режимах возмущения и изменениях в землепользовании, чем изменений в окружающей среде вида. Природные и антропогенные нарушения, такие как пожары, оползни, вулканическая активность, вырубка леса, строительство дорог и т. д., изменяют доступность ресурсов в лесах, открывая пологи, снижая наземную и подземную конкуренцию, обнажая минеральную почву или напрямую увеличивая ресурсы. геоморфологическими или химическими процессами. Например, многочисленные исследования зафиксировали положительную связь между пожаром, распространением инвазивных растений и последующим изменением будущих режимов пожаров (14, 23, 24). Нарушения не обязательно приводят к успешной инвазии видов, но они могут создать среду, благоприятную для инвазии растений. Таким образом, инвазия после возмущения может быть особенно проблематичной в районах, прилегающих к источникам семян инвазивных растений (зоны пересечения диких земель с городом), и находящихся под влиянием основных путей (дорог) и переносчиков (например, дикие животные и любители отдыха, распространяющие семена), поскольку давление пропагулы является ключевой фактор в процессе вторжения.

Давление пропагулы : Пропагула – это экологически значимая единица расселения растений, определяемая как колонизирующий организм или вегетативная структура, способная образовывать самоподдерживающуюся популяцию. Например, давление пропагулы выше, когда в области уже произошло значительное вторжение и имеется достаточно источников семян. Области, которые остаются в значительной степени незахваченными, имеют низкое давление пропагулы. Изменение климата изменит многие аспекты подачи и давления пропагулы. Большинство инвазивных видов попадают в новые регионы в результате целенаправленного или случайного перемещения с помощью человека (туризм, торговля), а туризм и торговля, вероятно, будут изменены грядущим изменением климата (25). Факторы, связанные с населением и деятельностью человека (городские районы, дороги, места отдыха), положительно коррелируют с инвазиями растений (26, 15, 27). Атмосферные модели, переносящие семена, такие как ураганы и ветры, также изменятся в будущем. Изменение климата может также привести к усилению управленческих действий, которые вызовут новые нарушения, такие как производство биотоплива или прореживание лесов.

Биотическая устойчивость : Способность местного растительного сообщества противостоять вторжению также может измениться в будущем. Например, инвазивные растения могут подвергаться воздействию надземных и подземных биотических взаимодействий, отличных от таковых в их текущем ареале, и может произойти «высвобождение врага» (28). Другими словами, инвазивные виды в захваченных ареалах часто не сталкиваются с «врагами», такими как болезни и конкуренты, которые у них есть дома в естественных ареалах.

Опции для управления

Информирование управленческих решений: как ученые изучают изменение климата и инвазивные растения?
Экспериментальные исследования, такие как CO ₂ , исследования потепления и водного дефицита, а также полевые и наблюдательные исследования используются для того, чтобы попытаться расшифровать вероятные изменения, которые изменение климата может иметь для укоренения и распространения инвазивных популяций растений. Ученые также используют инструменты имитационного моделирования для оценки воздействия изменения климата на инвазивные растения, включая модели популяции и распространения, а также модели распространения видов. Хотя такие инструменты, как модели, могут иметь решающее значение для предупреждения нас о потенциальных масштабах последствий изменения климата, остается значительная неопределенность в отношении того, что может быть в будущем.

Все еще необходимы фундаментальные исследования, касающиеся факторов инвазии и биологии инвазии, а также новые инструменты, объединяющие биологию инвазии и изменения климата (25). Имеются лишь ограниченные данные, особенно в полевых условиях, о том, как различные аспекты будут влиять на инвазию растений изменения климата. Понимание реакции наиболее вредных инвазивных растений на изменение климата имеет решающее значение. Таким образом, в будущем крайне необходимы дополнительные исследования, особенно междисциплинарные и совместные усилия (29).).

Ответы руководства
Системы раннего обнаружения и быстрого реагирования могут учитывать, как изменение климата может повлиять на модели вторжения в будущем. Поскольку окно возможностей для рентабельных и успешных ответных мер на вторжение растений невелико, наибольший шанс для принятия мер возникает на ранней стадии вторжения. Тщательный мониторинг направленного распространения интродуцированных видов в условиях изменения климата может помочь определить потенциал будущего распространения многих видов с относительно ограниченным распространением в неаборигенном ареале (19).). Разумное управление будет включать в себя изучение возможностей защиты и управления «портами въезда» вдоль лесных границ или в районах, граничащих с дикими землями и городом, а также ограничение путей переноса (например, уход за оборудованием, дороги). В настоящее время во многих высокогорных лесных и диких районах есть обширные участки нетронутой земли. Чтобы не допустить вторжения в эти районы, потребуется быстрое обнаружение и мониторинг (29).

Руководители также могут учитывать, какой уровень вторжения является низким риском (например, не влияет на цели управления или желаемые будущие условия), а какой уровень вторжения представляет более высокий риск. Процессы оценки риска могут помочь менеджерам задуматься о последствиях потенциального изменения окружающей среды и изменений в природном биоразнообразии и продуктивности. Возможно, потребуется провести работу по оценке риска на более широких географических территориях, чем это традиционно рассматривалось в прошлом (25), и в будущем можно будет использовать карты пригодности местообитаний для определения областей потенциального риска (21).

Меры управления по борьбе с инвазивными растениями также могут снизить эффективность в будущем. Исследования показали снижение эффективности гербицидов в среде с повышенным содержанием CO ₂ (30,31). Менеджеры также обеспокоены тем, что некоторые методы биоконтроля могут перестать быть эффективными при изменении климата (25).