За порогом вражды - Вадим Иванович Назаров Страница 43

Вся жизнь взрослых фиговых ос проходит внутри плода, исключая перелет самок с одного соцветия на другое. Внутри же цветков-галлов самцы оплодотворяют самок осеннего поколения и тотчас погибают, так и не увидев белого света.

Поскольку мужских деревьев всегда мало, для лучшего опыления цветков на женских деревьях специально развешивают нанизанные на нити каприфиги, т. е. соцветия тычиночных цветков. Этот прием, практиковавшийся еще в Древней Греции, получил название каприфнкации. Следовательно, человек, преследуя собственные интересы, сознательно способствует заражению культурного растения полезным насекомым — опылителем и галлообразователем.

Примеры, когда галлообразование приносит пользу и растению-хозяину, легко можно было бы умножить. К этому надо добавить, что не столь уж редки случаи, когда от традиционного взгляда на галлы как на патологические образования приходится вообще отказаться.

Пожалуй, самый убедительный пример полезных галлов дают нам маленькие узелки на корнях бобовых растений, вызываемые клубеньковыми бактериями и столь ценимые в культуре земледелия. К ним и многим другим деяниям микробов мы сейчас и перейдем, но прежде подведем итог уже сказанному.

Изучение различных новообразований, возникающих у растений под воздействием членистоногих, — одна из увлекательных страниц экологии и биологии развития. Познание интимных сторон взаимоотношений растений и животных на примере галлов и тератоморф дает большой и очень ценный материал для понимания механизмов роста и развития растений. В нашей стране этой проблемой особенно успешно занимаются в лаборатории, возглавляемой Э. И. Слепяном. Однако, несмотря на то что с каждым годом биологи открывают все новые факты и закономерности, в указанной области биологии все еще остается много загадок.

Оса бластофага

Глава седьмая

СОЮЗЫ С НЕВИДИМКАМИ

Незримые союзники в борьбе за урожаи

Всем зеленым растениям необходима минеральная пища. Высасывая из почвы различные соли, они постепенно лишают ее плодородия. Кому не известно, что если из года в год на одном и том же поле высевать только рожь или пшеницу и не вносить никаких удобрений, то в конце концов собранного урожая и на семена не хватит!

Однако из мира зеленых потребителей выделяется группа растений, которые не только берут из почвенных кладовых нужные им вещества, но и обогащают их одним из самых важных для всего живого элементом — азотом. Про азот еще в 1923 г. наш крупнейший микробиолог В. Л. Омелянский сказал, что он «более драгоценен с общебиологической точки зрения, чем самые редкие из благородных металлов». Замечательным свойством черпать азот прямо из воздуха обладают представители семейства бобовых — всем хорошо знакомые клевер, люцерна, люпин, горох, фасоль, соя, накапливающие его в корнях.

По своим возможностям химическая промышленность всех стран мира, вместе взятых, производящая азотистые удобрения, не в силах тягаться с естественными подземными фабриками бобовых. Согласно подсчетам американских ученых, все сельскохозяйственные культуры земного шара изымают из почвы около 100 миллионов тонн азота в год. Из них только 12 миллионов тонн вновь возвращается в почву с минеральными удобрениями. Остальные же 88 миллионов тонн восполняют бобовые растения и некоторые свободноживущие организмы. По мнению крупного американского симбиолога Уильяма Трагера, доля их вклада значительно больше и, возможно, доходит до 90 процентов.

К этому надо добавить, что посев бобовых культур — самый экономичный способ вернуть почве плодородие. Ведь азот, накопленный этими культурами, оказывается по существу даровым. Вот почему во всех странах мира широко практикуют севообороты, при которых посевы основной культуры (скажем, каких-нибудь зерновых) чередуют с посевами бобовых. У нас в стране, например, бобовые занимают по площади второе место после зерновых. При этом они вносят в почву 1,5 миллиона тонн азота.

О свойстве бобовых повышать плодородие почвы знали со времен классической древности. О нем писали Теофраст, Катон, Баррон, а Вергилий и Плиний даже указывали, что бобы, люпин и вика удобряют почву не хуже навоза, и выступали с практическими рекомендациями. Однако они не подозревали, что «утучнению земли» способствуют не сами растения, а бактерии, поселяющиеся на их корнях. Об этом ученые узнали только в конце XIX века.

В почве обитает огромное число разнообразных микробов. Каждый из них осуществляет какие-то важные превращения почвенных веществ путем брожения, окисления, синтеза. Есть среди них группа, способная улавливать атмосферный азот и связывать его в молекулах сложных соединений (в науке этот процесс называют азотфиксацией). Одни из азотфиксаторов, такие, как азотобактер или клостриднум, умеют это делать сами, живя в почве самостоятельно, другие — только в содружестве с высшими растениями. Будущие симбионты активно проникают в корешки бобовых, образуя на них галлы — маленькие клубеньки. Корни, зараженные такими микробами, похожи на клубок ниток с множеством узелков. Поэтому микробы и называют клубеньковыми бактериями. Научное же название их — ризобии.

Знакомясь с разными формами симбиоза, мы всякий раз убеждались, что объединение рождает силу, а сила — залог успеха в жизненной борьбе. Но силе нередко сопутствуют и новые свойства. Так, например, клубеньковые бактерии, объединившись с корнями своих зеленых хозяев, приобрели способность усваивать азот.

Большую часть своей жизни ризобии проводят в почве, ведя совершенно самостоятельный образ жизни. Подобно другим почвенным микроорганизмам, они питаются тогда готовыми органическими веществами и никакого азота не фиксируют. Так могут просуществовать они десятки лет в ожидании встречи с подходящим растением. Но как только подобный счастливый случай представляется, они охотно расстаются со «свободой» и, проникнув в корни, строят на них свои домики-клубеньки. Тут-то они и обретают свое чудесное свойство — начинают фиксировать азот.

Вот уже три четверти века ученые бьются над тем, чтобы разгадать, как они это делают. Овладение великой тайной ризобий нужно не для того, чтобы научиться получать азотистые соединения из воздуха. Эю люди и так умеют. В технике для фиксации азота пользуются методом Габера — Боша. Но обходится такой синтетический азот очень дорого, так как для его получения требуется высокая температура (300 градусов) и давление (300 атмосфер). Задача заключается в том, чтобы сделать его производство возможно более экономичным — в идеале по «технологии» клубеньковых бактерии. Ведь в клетках микроорганизмов этот процесс идет без всякого напряжения, при нормальном давлении и обычной температуре! Надо понять, почему им так легко дается то, ради чего человеку приходится строить громоздкие заводы и расходовать массу энергии.

Слева: клубеньки на корнях сои. Справа: так выглядят под микроскопом клетки клубеньковых бактерий

На пути к этой цели многое уже сделано. Познаны некоторые важные звенья химической «технологии» бактерий,