О любви, ненависти и о равнодушии растений друг к другу

Какое значение имеют летучие фитонциды во взаимной жизни высших растений? Нельзя ли мобилизовать фитонциды на службу сельскому хозяйству?

Утверждают, что дикорастущие растения лугов, лесов, болот менее подвержены болезням, чем представители культурных видов, взращиваемых не в сообществе с другими растениями. Возможно, что в условиях естественных растительных сообществ, когда рядом с лютиком, положим, растет лук, щавель, ромашка и т. д., происходит не только борьба между разными видами, но и взаимное обслуживание растений фитонцидами. Нельзя видеть в природе только борьбу: в ходе развития мира животных и растений на основе борьбы складывались и самые разнообразные формы сожительства, взаимопомощи. Может случиться, что в этой борьбе и взаимопомощи большая роль принадлежит не только обстоятельствам, связанным с питанием и дыханием, с влажностью и температурой, но и фитонцидам.

Много загадок для науки таят разные типы лесов, лугов, степей. Во взаимном влиянии растений друг на друга, особенно в условиях лесов, пока больше неясного, чем выясненного.

Всем известно, что чистые еловые насаждения после достижения известного возраста почти совершенно лишены трав и подлеса. Не замешаны ли и здесь, наряду с другими обстоятельствами, фитонциды, а также вещества, образующиеся в результате отмирания частей растений? Смоченная подстилка из хвои или водная вытяжка из высушенных еловых игл обладает фитонцидными свойствами.

Сообщим о нескольких, пока еще достаточно загадочных, явлениях из жизни растений, заставляющих специалистов в области фитонцидов идти в своих исследованиях в новом, неожиданном направлении.

Ботаник Н. И. Голубинский стал проращивать пыльцу различных растений в атмосфере летучих веществ, выделяемых цветками других растений. В большинстве случаев отмечено ускорение прорастания пыльцевых зерен, увеличилось число проросших зерен. Поставили опыты с летучими фитонцидами лука, Испробовали их влияние на пыльцу 15 видов других растений. На сухую пыльцу летучие фитонциды не подействовали. Пыльца, находившаяся в атмосфере, насыщенной фитонцидами лука, впоследствии нормально прорастала. Если же была достаточная влажность, если опыты ставились так, что действовали фитонцидами на прорастающую пыльцу, то даже 5-минутное воздействие приводило к остановке прорастания и даже к гибели пыльцы.

X. Борр и X. Кролоп проращивали пыльцу растений форзиция и бальзамин в растворе сахарозы. Прорастание проходило плохо. Если же к раствору прибавлять пыльцу некоторых других растений, то в их соседстве прорастание может быть стимулировано (рис. 47).

Рис. 47. Прорастание пыльцы форзиции: - вверху - пыльца форзиции в растворе сахарозы; внизу - с добавлением пыльцы гусиного лука

Ставили опыты и с летучими фитонцидами корневища и листьев хрена. Интересовались, будет ли прорастать пыльца черемухи, жасмина и других растений. Во всех исследованных случаях пыльца не прорастала, если она находилась в атмосфере летучих фитонцидов корневища хрена, а фитонциды листьев хрена, действуя также на растения, наоборот, даже улучшали прорастание пыльцы.

Очень интересную работу провел молодой исследователь Всеволод Соловьев.

В своих опытах он еще ближе подошел к самой природе. В естественных условиях на прорастающую пыльцу могут действовать летучие фитонциды различных органов того же самого растения и всех окружающих растений. Конечно, наибольшее количество фитонцидов, надо думать, дают листья. Соловьев использовал в своих опытах и листья, и верхушечные побеги, и цветы. Исследования не только подтвердили наблюдения Голубинского, но и принесли много нового. Прорастание пыльцы люцерны стимулируют летучие фитонциды овса посевного и житняка; наоборот, фитонциды тимофеевки луговой, полыни понтийской, акации желтой и черемухи обыкновенной явно задерживают прорастание пыльцы люцерны. Фитонциды горчака желтого обыкновенного и осота желтого полевого не оказывают ни стимулирующего, ни тормозящего действия. Летучие фитонциды настурции стимулируют прорастание собственной пыльцы и задерживают прорастание пыльцы другого растения - помидоров. Если заставлять прорастать пыльцу помидоров в атмосфере добавочных летучих фитонцидов этого растения, выделяющихся из раненых листьев, она прорастает быстрее, чем контрольная, а прорастание пыльцы настурции, наоборот, задерживается в парах летучих фитонцидов помидоров. Летучие фитонциды находятся и в самой пыльце. Оказалось, что фитонциды пыльцы рогоза широколистного сильно стимулируют прорастание пыльцы люцерны.

Многое, конечно, еще неизвестно ученым о взаимном влиянии растений при прорастании пыльцевых зерен. Можно ли сомневаться в том, что факты о влиянии фитонцидов на прорастание пыльцевых зерен не случайны, что в природных условиях даже незначительные влияния, тормозящие или стимулирующие, так сказать, умножаясь на сотни и тысячи случаев, могут оказаться важными факторами жизни сообществ. На рыльца цветков может попасть пыльца и от других растений. А опытами установлено, что добавочное чужеопыление может приносить пользу даже самоопылителям. Некоторые ботаники утверждают, что при внутриродственном разведении, например, ржи плодовитость резко снижается, но при добавлении к собственной пыльце чужой пыльцы отдаленного вида, например пыльцы пшеницы или ячменя, неспособная к оплодотворению пыльца ржи приобретает эту способность. Выходит, что и при внутриродственном разведении растения ржи могут сохранить свою плодовитость. Мы еще не знаем, однако, какие химические и иные процессы происходят при этом, и управлять этими явлениями не можем.

Многие ученые придают значение опылению смесью пыльцы. Применение смеси чужой и собственной пыльцы помогает добиться скрещивания двух перекрестноопыляющихся видов. Важно выяснить, как влияет пыльца разных видов растений друг на друга. Опыты по этому поводу ставились. При различном комбинировании пыльцы наблюдалось как стимулирующее, так и угнетающее действие. Будем культивировать пыльцу гамамелиса на растворах сахара, на которых предварительно 1-2 раза проращивали пыльцу. Вначале наблюдается даже повышенный процент прорастания по сравнению с контролем (т. е. по сравнению с пыльцой, проращиваемой на свежем растворе), однако пыльцевые трубки затем растут медленно. Если пыльца морозника прорастает на растворе сахара, в котором до этого дважды культивировали пыльцу лещины, можно наблюдать некоторую стимуляцию роста пыльцевых трубок.

Перед ботаниками встают новые и новые вопросы. Ни одно растение в природе не живет совершенно обособленно от других организмов. Выделение летучих веществ высшими и низшими растениями, наверное, играет очень большую роль в жизни растительных и животных Сообществ.

Помимо важнейших природных факторов - питания, дыхания, света, тепла и др. - имеют значение и фитонциды. Не случайно в природе - в разных типах лесов, лугов складываются свои своеобразные растительные и животные сообщества.

Взаимодействие растений в сообществах далеко не исчерпывается влиянием друг на друга выделений веществ типа фитонцидов. Взаимодействие устанавливается на основе использования растениями света, воды, кислорода (в почве), углекислоты (в воздухе), питательных веществ, электричества и т. п.

Но дыхание растений, их способность строить сахара и крахмал из углекислоты и воды, активность ферментов и т. д. - все эти проявления жизни могут сильно изменяться под влиянием выделений растениями фитонцидов.

Сорвем ландыши и несколько веточек цветущей сирени. Поставим часть ландышей в одну банку с водой, часть веток сирени - в другую банку, а в третьей банке поместим вместе оставшуюся часть ландышей и веточек сирени. Пусть во всех банках будет приблизительно одинаковое количество растений, одинаковое количество воды и все они будут находиться в одинаковых температурных условиях и условиях освещения. Мы убедимся, что сирень и ландыш "ненавидят" друг друга. Цветы сирени гораздо быстрее завянут, находясь в соседстве с ландышами, чем в одиночестве.

Ландыши и нарциссы в разных вазах сохраняются долго, а находясь в одной вазе, скоро увядают. Мак и орхидеи также мешают другим цветам.

Соберем букет разных летних цветов и прибавим к нему резеду. Она вредно подействует на остальные цветы, без нее такой же набор сохранится дольше.

Садовники могут так комбинировать цветы, что они остаются свежими долгое время. Если цветы настурции стоят одни, они остаются свежими в течение лишь одного дня, а вместе с туей они сохраняются в течение 2-3 дней. Тюльпаны остаются свежими вдвое дольше, если в вазу с ними поставить маленькую ветку туи.

Значит ли это, что во всех случаях во взаимовлияниях цветков главную роль играют летучие фитонциды? Может быть, во многих случаях имеют значение вещества, выделяемые растениями в воду и растворимые в ней? Отмечено, что в состоянии цветения растения более энергично выделяют фитонциды.

Утверждают, что дуб и орех в природных условиях взаимно тормозят друг друга. Есть наблюдения о том, что розы и лилии взаимно улучшают существование друг друга, что выделения магнолии задерживают рост некоторых трав, что выделения хвойных деревьев угнетают лиственную поросль.

В нашей лаборатории антоновские яблоки однажды принесли нам серьезную неприятность. Ящики с яблоками принесли в комнату, где стояли в горшках лимонные деревца. Пришлось основательно выругать летучие фитонциды яблок, когда оказалось, что от их воздействия через два дня все листья наших молодых лимонных деревьев опали!

Эти наблюдения нельзя считать новыми и неожиданными. Они подтверждают давно известные факты подобного рода.

Начиная с 1937 года немецкий ботаник Ганс Молиш провел многие очень интересные опыты, в частности с яблоками. При этом он убедился, что яблоки выделяют газ этилен, который влияет на жизнь находящихся рядом растений (рис. 48).

Рис. 48. Опадение листьев у желтой акации под влиянием летучих фитонцидов: слева - контроль; справа - после 4-дневного воздействия фитонцидами

Сорвем с одного и того же экземпляра желтой акации две веточки с 50-100 листочками. Каждую веточку поместим в банку с водой. Будем держать эти банки в одной комнате, в одинаковых условиях. Но рядом с одной банкой положим 1-2 спелых яблока. В обоих случаях банки накроем одинаковыми, достаточно большими стеклянными колпаками. Через несколько суток ветка акации в одной банке будет еще хорошо себя чувствовать, все листочки окажутся целыми, неопавшими. С веточкой же, находившейся по соседству с яблоками, случится нечто странное: все листочки опадут, веточка завянет.

Совершенно очевидно, что вредным для акации началом являются летучие вещества, выделяющиеся из яблок.

Ученым и практикам давно уже было известно множество случаев влияния растений друг на друга на расстоянии. Но лишь в свете учения о фитонцидах многие загадочные факты получили свое частичное объяснение.

Мы говорим "частичное объяснение", так как взаимная жизнь растений - очень сложное явление и фитонциды играют роль лишь одного из многочисленных факторов природы.

Вопросы о взаимном влиянии растений друг на друга очень важны для сельского хозяйства, и хочется думать, что учение о фитонцидах заставит задуматься о более правильном чередовании растений в полях и о смешанных посевах.

Приведем еще примеры влияния растений друг на друга.

Некоторые сорта капусты и фиалки альпийской "ненавидят" друг друга и гибнут, будучи посаженными вместе.

При совместном посеве семян фиалки и ржи прорастает 100 процентов семян фиалки, а при посеве семян фиалки и пшеницы ни одно семя фиалки не прорастает.

Вблизи участка с полынью - даже на расстоянии одного метра - наблюдается резкое угнетение роста льна, тмина, шалфея, гвоздики, георгинов.

Корни осины выделяют летучие фитонциды, угнетающие другие породы деревьев, в том числе дуб.

В некоторых случаях выяснено, какие именно вещества, составляющие фитонциды, действуют угнетающе на другое растение. Так, в упоминавшихся случаях вредного действия яблок на другие растения несомненно играет роль газ этилен.

Вредное влияние может оказать синильная кислота, выделяющаяся из многих растений. Из-за нее происходит задержка прорастания семян в природных условиях, что подтверждают и лабораторные опыты. Например, будем проращивать семена мака на влажной фильтровальной бумаге. В одних опытах прорастание семян будет в присутствии сладкого миндаля, выделяющего очень незначительные количества синильной кислоты, а в других опытах - в присутствии горького миндаля. В нем много амигдалина, т. е. вещества, из которого освобождается синильная кислота. В присутствии горького миндаля прекращается прорастание мака (рис. 49).

Рис. 49. Прорастание семян мака в присутствии миндаля: слева - задержка прорастания в присутствии горького миндаля; справа - хорошее прорастание в присутствии сладкого миндаля