Мы убеждаемся таким образом, сколько поучительного можно узнать у этих экзотических созданий, как много ценных мыслей могут они подсказать в деле рационального использования ресурсов нашего оскудевающего мира.
Схема круговорота веществ на коралловых рифах.
Три способа питания коралловых полипов: I — хищничество, II — симбиотический фотосинтез, III — фильтрация. Главные потребители коралловых полипов: 1 — рыба-попугай, 2 — морская звезда. Животные-санитары: 3 — рыба-бабочка, 4 — креветка. 5 — бактерии
На суше к самым продуктивным сообществам относятся дождевые тропические леса. В среднем они производят вдвое больше органического вещества, чем леса умеренного пояса и обычные сельскохозяйственные культуры. Одна из причин такого преимущества очевидна: в тропиках не бывает зимы и деревья могут расти круглый год, оставаясь в зеленом наряде. Однако при сравнении тропических лесов с нашими листопадными лесами и в летнюю пору преимущество все равно остается на стороне джунглей. Оказывается, и здесь на высокую продуктивность "работают" те же принципы, что в коралловом сообществе.
Почвы тропических лесов бедны перегноем. В отличие от нашей средней полосы большая часть питательных органических (и минеральных) веществ находится здесь не в почве, а в самой растительности. Как же возвращаются они из отмершей древесины в ткани живых растений, минуя почвенную стадию минерализации?
Вспомним о микоризе. В тропических лесах она особенно обильна. Недавние исследования, проведенные в бассейне Амазонки, показали, что, по-видимому, именно микориза играет в лесу роль "живой ловушки" питательных веществ. Очевидно, она способна прямо захватывать мертвые органические остатки, переводить их в минеральные соли и через гифы закачивать непосредственно в живые клетки корня. При этом в почву (откуда они были бы очень быстро вымыты дождевыми водами) просачивается очень мало растворимых солей.
Установлено, что микориза тропических деревьев способна также усваивать плохорастворимые формы минеральных элементов (например, извлекать фосфор из апатитов и горных пород), малодоступные растениям нашего климата. В итоге благодаря микоризе ускоряется круговорот питательных веществ, циркулирующих по замкнутой симбиотической системе. Теперь становится понятным, почему урожаи сельскохозяйственных культур, особенно однолетних, выращиваемых на месте сведенного тропического леса, быстро падают и пашни приходится забрасывать. Кто и откуда доставит растениям пищу, если нет больше ни ее источника, ни перерабатывающего и подающего механизма?!
Оголенная земля, становясь жертвой ливней, обрушивающихся на поля с силой Ниагарского водопада, лишается последних остатков перегноя, а нещадно палящее солнце и иссушающие ветры превращают ее в бесплодную латеритную пустыню. Вот и судите: природное высокопродуктивное сообщество уничтожено, а экономический выигрыш от посевов получился более чем скромный. Это не значит, конечно, что от земледелия на месте уже вырубленных лесов надо отказаться. Чем же тогда питаться все увеличивающемуся населению развивающихся стран, расположенных в тропическом поясе? Это указывает только на то, что его бессмысленно вести здесь в "европейском стиле", в котором преобладают монокультуры.
Особые условия, господствующие на землях, занятых симбиотическим сообществом, ставят две настоятельные проблемы. Во-первых, ради сохранения экологического равновесия и исправления печальных последствий неудачного землепользования (многих других соображений мы просто не можем касаться) необходимо оставить в неприкосновенности сохранившиеся массивы тропического леса. Во-вторых, для подъема урожайности во влажных тропиках надо вывести сорта, способные к "дружбе" с микоризными грибами. О том, что надо делать в-третьих, стоит сказать особо.
"Симпатии" и "антипатии" среди растений
У каждого растения свой "характер". Поставьте гвоздику в вазу вместе с розой, и (вероятно, из зависти к красоте "царицы цветов") она погубит розу раньше срока. Теперь соедините ту же гвоздику с гелиотропом — и совместно они проживут дольше, чем порознь. Нежный ландыш совершенно нетерпим ко всем прочим цветам.
Секрет "симпатий" и "антипатий" срезанных цветов прост: их стебли выделяют в воду вещества, которые по-разному действуют на разных соседей. Но, оказывается, и при естественном произра-станин на земле растения не остаются безразличными друг к другу. То, что они в разной степени соперничают между собой из-за пищи, воды, света и места, — это само собой. Помимо этого разные виды, растущие вместе, устанавливают друг с другом "личные" отношения с помощью разных веществ, выделяемых листьями и корнями. Вещества эти для другого вида могут быть благоприятными, вредными или безразличными.
Всем известна оздоровительная сила летучих выделений листвы — фитонцидов. Они обладают замечательным свойством быстро уничтожать болезнетворные микробы. Но заметно влиять друг на друга с помощью фитонцидов растения не могут, потому что эти вещества относит ветер. Другое дело корни. Их выделения остаются в почве и поневоле всасываются корнями соседних растений.
Установлено, что из общего количества веществ, накопленных растением путем фотосинтеза, до 12 процентов выделяется корнями в почву. В среднем за год корневые выделения составляют примерно 7 т на гектар поля. Состоят они как из минеральных солей (например, фосфора, калия, азота), так и из органических соединений (сахаров, органических кислот, аминокислот и др.). С их помощью растение создает вокруг себя собственную биохимическую среду. Однако агентами влияния на соседей выступают только физиологически активные органические вещества — ферменты, витамины, антибиотики, фенолы и др. Действуют они сами или через посредство корневых микробов, которых привлекают корневые выделения.
И вот что получается в результате взаимодействия, скрытого землей. Сирень, клен татарский и роза ругоза, посаженные близко к ели, начинают чахнуть. Их участь разделяют также яблоня и груша. С другой стороны, по соседству с той же елью рябина, лесной орех и малина чувствуют себя превосходно, несмотря на то что их корни сильно переплетаются с корнями ели. Можно было бы ожидать, что в таких условиях растения будут сильно конкурировать за пищу и влагу, но в их взаимоотношениях явно одерживает верх биохимическая "симпатия". В степных посадках саженцы дуба и сосны вечно страдают от угнетающего влияния горькой полыни, вейника, белой мари. По-разному взаимодействуют и сельскохозяйственные растения, посаженные вместе или рядом. Лук старается испортить жизнь фасоли, репа — помидорам. Напротив, тот же лук помогает расти красной свекле. Поддерживают друг друга картофель, кукуруза и фасоль, редиска и кресс-салат, горох и горчица.
На такие факты раньше не обращали внимания, а многих из них просто не знали. Но вот 10–15 лет назад на этих фактах выросла новая научная дисциплина — аллелопатия, важность которой признали экологи. К сожалению, в ее ведение, как показывает само название (в переводе с греческого аллелопатия означает "взаимный вред"), попали только вопросы биохимической "войны" растений. Не менее же важные проявления биохимической взаимопомощи остались в стороне. О них в аллелопатии упоминают разве что из соображений контрастного сопоставления. С не меньшим основанием можно было бы подобрать подходящий термин для положительных взаимодействий и выделить их изучение в отдельную науку, но этого пока не сделано (не называть же ее антиаллелопатией!). Впрочем, дело, конечно, не в названии. Справедливости ради надо сказать, что положительные взаимодействия изучают не меньше, чем отрицательные. Для нас они интересны тем, что представляют собой одну из особых форм симбиоза.
