О взаимоотношениях растений и животных

Ни в одном уголке земного шара нет в одиночку живущих растений, животных, микроорганизмов. У растений много друзей, но много и врагов помимо грибков и бактерий. Очень важную роль, иногда полезную, а иногда и крайне вредную, играют в жизни растений насекомые. В ходе развития живого мира в течение миллионов лет сложились разнообразные, подчас весьма сложные, взаимоотношения между растениями и насекомыми. Достаточно вспомнить роль насекомых в так называемом перекрестном опылении растений, значение растений для жизни пчел; вспомним насекомых - вредителей лесов, огородов, садов.

В лесу, на лугу, в болоте, в морях - повсюду в природе жизнь растений и насекомых взаимно связана и представляет в некоторых отношениях как бы одно целое. Наука, накапливая все больше и больше фактов о жизни растений и животных, в то же время изучает закономерности в жизни растительных и животных сообществ.

Озеро, река, хвойный лес, дубовые рощи, заросли черемухи, плантации цитрусовых - везде складываются свои, своеобразные отношения между растениями и животными, развивается свое животное население, приуроченное лишь к тем или другим видам растений, характеру почвы и т. д.

Самки падальных мух откладывают яйца в гниющие растительные и животные продукты. Зародыши мух могут развиваться среди кишащих микробов.

Вышедшая из организма рыбы икринка может оказаться в соседстве с различными микробами, растениями и животными.

Каждому типу леса свойственны и свои животные организмы. В буковых лесах встречается от 3 до 4 тысяч видов растений и от 6 до 7 тысяч видов животных (микроскопические одноклеточные животные здесь в расчет не принимаются). Оказывается, что значительная часть животных является строго приуроченной именно к буковым лесам. Около 1800 видов животных и 1170 видов растений населяют только буковые леса.

Ученые высчитали, что под посевом люцерны в Узбекистане одних только насекомых, червей и других на одном гектаре - около 5 миллионов! А микроорганизмов, конечно, и не пересчитать. Почва кишит одноклеточными растениями, микробами.

Приведем еще один пример. Он неприятный, но, пожалуй, полезный, так как заставит чище мыть фрукты и овощи перед тем, как их есть.

В чудесном Петергофском парке под Ленинградом ученые подсчитали, сколько различных насекомых и клещей может быть, например, на ягоде. На 400 граммах земляники оказалось около 600 экземпляров главным образом клещей; на 400 граммах черники - около 1100, на малине - 5000, на рябине - более 7000; в кроне одной большой березы их около 5-10 миллионов.

В природе имеются очень своеобразные взаимоотношения организмов на почве выделения фитонцидов. Так, фитонциды могут оказаться у маленьких растений оружием очень опасного нападения на больших для них животных. Среди паразитов цитрусовых растений есть черви нематоды, похожие по своему строению на аскариды, но только значительно меньшего размера. Эти черви оказываются в плену у двух грибков, называемых артроботрис. Они совместно нападают на червя и побеждают его. Один из грибков, которого ученые прозвали "рыбаком", быстро разрастаясь, образует сети гифов¹, опутывающих червя. Другой гриб, названный "палачом", выбрасывает петли, сжимающиеся вокруг червя. Гифы прорастают в тело нематоды и убивают ее выделяющимися фитонцидами. Червь становится, таким образом, добычей грибков и, разлагаясь, служит им пищей. А вот еще не менее своеобразный случай взаимоотношений организмов в природе на почве выделения фитонцидов.

¹ (Мы знакомились с гифами выше, когда говорили о фитофторном грибке)

Ученые долго не могли понять, каким образом всосанная пиявкой кровь становится для нее пищей. Чужая кровь с ее сложными химическими веществами должна сначала измениться, а потом уже вещества в более простом виде могут быть усвоены клетками пиявки. У животных и у человека в кишечном тракте вырабатываются особые вещества - ферменты, благодаря которым и происходит пищеварение. В кишечнике пиявок этих веществ нет. Что же оказалось? В кишечнике пиявок постоянно живет, сильно размножаясь, бактерия псевдомонас гирудинис. Эта бактерия является благодетелем пиявки. Она помогает переваривать всосанную кровь, выделяя соответствующие вещества, и эта же бактерия, выделяя свои фитонциды, убийственные для других микробов, оказывается единственной полновластной хозяйкой в кишечнике пиявок и не допускает никакого другого бактериального загрязнения. Вот почему кишечник пиявки совершенно чистый, от сосущей кровь пиявки никогда не заболеешь заразной болезнью. Недаром научная медицина пользуется пиявками при лечении многих болезней.

Растения и животные оказывают многообразное влияние друг на друга. О многом науке известно, а еще более пока неизвестного. Не выяснена еще до конца и роль фитонцидов.

Эволюция растений и животных, приобретение или потеря ими каких-либо новых свойств не происходит особняком, изолированно друг от друга. Изменения одного какого-либо явления вызывают изменения других. Между растениями и животными складываются новые и новые отношения "сожительства" (симбиоза) или паразитизма. Устанавливаются новые взаимоотношения в борьбе и взаимопомощи в природе на основе законов, открытых Дарвином. В природе эти процессы совершаются ежесекундно и стихийно.

Человек, являясь частью природы, стал творцом природы, важнейшим фактором ее эволюции.

Осуществляя гигантское строительство, социалистическое государство должно предвидеть и биологические события - какие растительные сообщества сложатся при посадке тех или других древесных пород, какое изменение в животном и растительном мире произойдет при строительстве новых каналов, как изменится жизнь водоемов. Биологи всех специальностей участвуют в этих величественных делах.

Все новые открытия в области взаимоотношений животных и растений используются в интересах человека, ставятся на службу лесной промышленности, медицине, сельскому хозяйству, садоводству, огородничеству.

Хочется думать, что в ближайшие годы удастся кое-что извлечь и из открытия фитонцидов, полезное не только для борьбы с бактериями, простейшими и грибками, но и для регулирования жизни растительных сообществ.

В своих исследованиях мы обнаружили, что фитонциды высших растений токсичны для одних животных и весьма полезны для других, что и для человека небезразличны летучие и нелетучие фитонциды многих растений.

Но вернемся к взаимоотношениям фитонцидов и насекомых.

Невольно напрашивается мысль, не играют ли и фитонциды какую-либо роль в приуроченности определенных видов насекомых к тем или иным растениям и растительным сообществам? Не имеют ли в природе летучие фитонциды какое-либо значение в качестве отпугивающих или, наоборот, привлекающих насекомое веществ? Нельзя ли использовать фитонциды в быту и медицине в качестве инсектицидов - веществ, убивающих вредных насекомых? Нельзя ли научно объяснить народные растительные средства борьбы с вредными насекомыми?

Встает много и других вопросов. Но еще очень мало сделано наукой для их разрешения. Новая область исследований столь заманчива потому, что имеет очень большое практическое значение.

Сообщим некоторые факты. Может быть, они заинтересуют читателей и пробудят интерес к наблюдениям и экспериментам в природе.

Прежде чем заняться насекомыми, совершим небольшую экскурсию в прошлое и сообщим об одном небольшом открытии, которое довелось сделать еще в 1928- 1930 годах. Это открытие впоследствии убедило нас в полезности изучения влияния фитонцидов на многоклеточных животных, в частности на насекомых.

Уже в первые дни открытия фитонцидов, когда стало ясно, что летучие вещества некоторых растений действуют губительно на грибки, встал вопрос: имеем ли мы Дело с ядами, которые вредны протоплазме определенных клеток, или они являются ядами для всякой протоплазмы?

Теперь-то мы хорошо знаем, что фитонциды действуют избирательно: убивают одни клетки и организмы и не убивают, а даже стимулируют другие.

Одними из первых опытов по фитонцидам были опыты с яйцами моллюсков - с теми клетками, от которых начинается развитие этих организмов. Моллюсков, "слизняков", очень много в морях, пресных водоемах и на суше (рис. 24).

Рис. 24. Моллюски и их яйцекладки: А - яйцекладка; внутри общей оболочки (1) 10 яиц; Б - отдельное яйцо с оболочками в сильно увеличенном виде; В - раковина моллюска; Г - моллюск (другого вида) в раковине; Д - яйцекладка этого вида моллюска

Водные моллюски откладывают яйца на листьях и стеблях растений, на камнях и других твердых предметах. Каждый раз их откладывается несколько десятков. Все они находятся в общей прозрачной студенистой массе, играющей важную роль в предохранении зародышей от внешних неблагоприятных воздействий. Каждое яйцо, в свою очередь, одето оболочками. Эти оболочки настолько прозрачны, что сквозь них с помощью лупы легко наблюдать все последовательные этапы развития зародыша, вплоть до формирования микроскопического моллюска, у которого уже отчетливо видна раковина. Освободившись от оболочек, моллюск начинает вести самостоятельное существование как взрослое животное.

Микроскопические зародыши моллюсков совершенно беззащитны на вид. Но впечатление это ошибочное. Оболочки яиц имеют такое строение и состав, что очень многие вещества, ядовитые и для более сложно организованных животных, для яиц моллюсков совершенно безвредны. Раздавить яйцо моллюска, конечно, легко; легко и убить яйцо высокой температурой, но, подобрать для этих нежных, изящных, прозрачных клеток химические яды ученому нелегко,так как очень многие ядовитые для протоплазмы вещества не проникают сквозь оболочку яйца.

Возьмем одну яйцекладку какого-либо моллюска на такой стадии развития, когда сквозь прозрачные оболочки видно движение развивающихся зародышей. Разрежем эту яйцекладку на две половины. Одну половину используем для опыта, а другая останется контрольной.

Опытную половину яйцекладки поместим в капле воды на стекло, а рядом положим только что приготовленную на терке луковую кашицу. В первые же секунды (обычно не позднее чем через 30 секунд) мы заметим резкое ускорение движения зародышей: они приходят в возбужденное состояние; через минуту-другую это состояние сменяется полной остановкой движения. Пройдет некоторое время, и мы увидим при кажущейся сохранности оболочек яиц полный распад зародышей (рис. 25).

Рис. 25. Распад зародышей моллюсков под влиянием летучих фитонцидов почек черемухи (через 40 минут воздействия): А - зародыш был на ранней стадии; Б - развившийся моллюск; он имел раковину и вскоре должен был освободиться от яйцевых оболочек

Яйца контрольной половины яйцекладки, также находящиеся в воде, прекрасно развиваются.

Очень многие растения обладают такими свойствами, например листья, почки, кора черемухи, корневища хрена, листья лавровишни, клена, дуба, иглы пихты и т. д. Особый биологический интерес для понимания взаимоотношений в природе растений и животных представляет действие фитонцидов водных растений на яйца моллюсков, лягушек, рыб и других организмов.

Уже первоначаль ные исследования дали интересные и неожиданные результаты, Одни водные и прибрежно-водные растения (некоторые сине-зеленые водоросли, спирогира, манник) тормозят развитие зародышей моллюсков, а другие стимулируют их развитие.

Всякий раз, когда узнаешь новый факт из жизни природы, возникает мысль: не случайно ли это явление? Имеют ли отношение обнаруженные факты к защитным свойствам водных растений? Безразлично ли для растений, если на них откладывают яйца моллюски и другие водяные животные? Безразлично ли для моллюсков, на каких растениях отложить яйца? Мы снова возвращаемся к вопросу, который затрагивали: о биологической самоочистке водоемов, к вопросу о том, не играют ли фитонциды водных растений некоторую роль и в регулировании состава животного, растительного и микробного населения водоемов.