Αλληλοπάθεια

Η αλληλοπάθεια είναι κάθε διαδικασία που περιλαμβάνει βιοχημικές ενώσεις γνωστές ως δευτερογενείς μεταβολίτες, οι οποίες παράγονται από οργανισμούς (φυτά, φαιοφύκη, βακτήρια, μύκητες) και επηρεάζουν την ανάπτυξη άλλων οργανισμών σε καλλιεργούμενες εκτάσεις και φυσικά περιβάλλοντα.
Οι ενώσεις αυτές, ονομάζονται αλληλοχημικές ή αλληλοπαθητικές ενώσεις και επιδρούν είτε ωφέλιμα (θετική αλληλοπάθεια) είτε ανασταλτικά (αρνητική αλληλοπάθεια) σε  οργανισμούς που βρίσκονται κοντά σε αυτόν που την παράγει. 
Με άλλα λόγια, οι αλληλοπαθητικές ενώσεις προάγουν ή καταστέλλουν σε έναν οργανισμό την αύξηση, την φωτοσύνθεση, εξατμισοδιαπνοή, πρόσληψη των θρεπτικών συστατικών και νερού, στην πρωτεϊνοσύνθεση και πολλές άλλες λειτουργίες.

Γενικά

Οι δευτερογενείς μεταβολίτες είναι ουσίες που δεν σχετίζονται με τον πρωτογενή μεταβολισμό ενός οργανισμού αλλά παίζουν ρόλο σε λειτουργίες μη απαραίτητες για την επιβίωση του π.χ. παραγωγή από φυτικά είδη για άμυνα από φυτοφάγα ζώα.Ορισμένοι από αυτούς είναι αλληλοπαθητικές χημικές ενώσεις. Οι αλληλοπαθητικές χημικές ενώσεις ελευθερώνονται στο περιβάλλον μέσω εξαέρωσης, έκπλυσης, απελευθέρωσης από το ριζικό σύστημα και αποσύνθεσης από κατάλοιπα νεκρού φυτικού υλικού στο έδαφος. Αυτοί οι μεταβολίτες όπως φαινόλες, φλαβονοειδή, αλκαλοειδή, τερπενοειδή, κυανιογόνοι γλυκοσίδες συχνά προσέλκυσαν επιστήμονες για να προσδιορίσουν την δομή τους και την βιολογική τους λειτουργία.
Όσο αφορά τα φυτικά είδη, οι χημικές ενώσεις που δημιουργούν αλληλοπάθεια υπάρχουν σχεδόν σε όλα και σε όλους τους φυτικούς ιστούς τους (φύλλα, μίσχους, ρίζες, κορμούς, άνθη, σπόρους). Όμως μόνο κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες εκλύονται στο περιβάλλον και σε επαρκείς ποσότητες ώστε να επηρεάσουν την ανάπτυξη οργανισμών που βρίσκονται κοντά τους.

Ιστορικά

Η λέξη αλληλοπάθεια προέρχεται από δύο ελληνικές λέξεις «αλλήλο» που σημαίνει «ο ένας τον άλλον» και «πάθεια» που σημαίνει «υποφέρω» και επινοήθηκε από τον Molisch (1937). Ο όρος έγινε όταν δεν είχε ακόμη βρεθεί κάποιο παράδειγμα θετικής αλληλοπάθειας. Σήμερα, από έρευνες συμπεραίνουμε ότι πολλοί οργανισμοί επωφελούνται από την αλληλοπάθεια, όποτε ετυμολογικά η λέξη δεν είναι ακριβής, αλλά έχει πλέον καταχωρηθεί. Ο Δημόκριτος διατυπώνει τις πρώτες ιδέες σχετικά με την εφαρμογή αλληλοπάθειας  στο βιβλίο του γεωπονικά που χρονολογείται περίπου στο 285 π.Χ. Για παράδειγμα, αναφέρει τις επιβλαβείς επιδράσεις των λάχανων στο αμπέλι. Στην κίνα, τον πρώτο αιώνα μ.Χ. ο συγγραφέας του  βιβλίου Shennong Ben Cao Jing περιέγραψε 267 φυτά που είχαν αλληλοπαθητικές επιδράσεις. Το 1832, ο De Candolle, υποστήριξε ότι εδαφικά προβλήματα στην γεωργία μπορεί να οφείλονται σε εκλύσεις ουσιών από  κάποια καλλιεργούμενα φυτά. Αργότερα ο Hoy and Stickney (1881) ανέφεραν δηλητηριώδη επίδραση της μαύρης καρυδιάς στα φυτικά είδη γύρω της. Σήμερα, οι έρευνες σχετικά με την αλληλοπάθεια είναι πάρα πολλές και υπάρχει μεγάλο επιστημονικό ενδιαφέρον, τόσο για τα φυσικά περιβάλλοντα όσο και για τις εφαρμογές της στην γεωργία.

Παραδείγματα αλληλοπάθειας

Το Garlic mustard είναι ένα επεκτατικό φυτό στα εύκρατα δάση της Ν .Αμερικής του οποίου η επιτυχής εγκατάσταση μπορεί εν μέρει να οφείλεται στην έκκριση μίας αλληλοχημικής ουσίας που παρεμβαίνει στην συμβίωση βακτηρίων στις ρίζες των αυτοφυών δένδρων. Ο Kαλλιστήμωνας(Callistemon citrinus) που χρησιμοποιείται  ως καλλωπιστικό στην Ελλάδα, εκλύει  την αλληλοπαθητική ουσία leptospermone. Η μαύρη καρυδιά παράγει την αλληλοπαθητική ουσία γιουγλόνη (juglone) η οποία εμποδίζει την ανάπτυξη κάποιων φυτών, ενώ δεν επηρεάζει καθόλου κάποια άλλα.
Η Egeria densa είναι ένα ζιζάνιο που προκαλεί ζημιές σε υδροηλεκτρικούς σταθμούς. Μετά από πολλές έρευνες βρέθηκε ότι ο ασκομύκητας Fusarium graminearum μπορεί να την καταπολεμήσει. Τα ζιζάνια προκαλούν μεγάλες οικονομικές ζημιές σε ορυζώνες, πράγμα που οδηγεί σε χρήση ζιζανιοκτόνων, πολλές φορές χωρίς να έχει ιδιαίτερο αποτέλεσμα. Έρευνες έχουν συμπεράνει ότι μερικές ποικιλίες και υβρίδια ρυζιού εκλύουν αλληλοπαθητικές ουσίες που καταπολεμούν ορισμένα είδη ζιζανίων.

Επεκτατικά-ξενικά έιδη

Οι άνθρωποι δεν φημίζονται για τους λεπτούς χειρισμούς  τους προς την φύση, αλλά αντιθέτως η εξάπλωση τους σε όλη την γη προκάλεσε αντίκτυπο σε πάρα πολλά άλλα είδη είτε φυτικά είτε ζωικά. Κάθε χρόνο εξαφανίζονται πολλά ενδιαιτήματα εξ’ αιτίας ανθρώπινων δραστηριοτήτων, πράγμα που αποτελεί την κυριότερη απειλή για την βιοποικιλότητα. Μαζι με την μεταφορά του άνθρωπου, μεταφέρθηκαν πολλά ξένικά είδη που διατάρραξαν την ισορροπία πολλών οικοσυστημάτων. Πολλά επεκτατικά φυτά, κυρίως ξενικά σε εδαφικά και υδάτινα ενδιαιτήματα, έχουν προκαλέσει εκτεταμένες περιβαλλοντικές και οικονομικές ζημιές σε οικοσυστήματα. Η εξάπλωση των ξενικών επεκτατικών ειδών, είναι ένας από τους λόγους μείωσης της βιοποικιλότητας κάθε χώρας, καθ’ ότι όχι μόνο ανταγωνίζονται χώρο και εδαφικά στοιχεία με αυτοφυή φυτικά είδη, αλλά πολλά από αυτά εμφανίζουν το φαινόμενο της αλληλοπάθειας, με αποτέλεσμα να καταπονείται ακόμη περισσότερο η αυτοφυής βλάστηση. Σύμφωνα με μελέτη του 2010,  343 ξενικά είδη υπάρχουν στην Ελλάδα, τα περισσότερα Αμερικανική προέλευσης. Από αυτά 50 παρουσιάζουν επεκτατική συμπεριφορά και μερικά από αυτά φαινόμενα αλληλοπάθειας. Τα επεκτατικά ξενικά φυτικά είδη προκαλούν ζημιά 35 $ δισεκατομμύριων κάθε χρόνο στις Η.Π.Α. Αυτά εκτιμάται ότι εισβάλλουν σε 700.000 εκτάρια φυσικού ενδιαιτήματος των Η.Π.Α. κάθε χρόνο.