Эта способность растений разрушать минералы и горные породы играет огромную роль в образовании почвы.
Почва состоит из разрушенных горных пород и органического вещества (перегнивших растений). Но первые растения на земле должны были начать свое развитие на горных породах, разрушенных водой и воздухом. Они должны были поселиться на породах, минералах, разрушая их своими корнями. После гибели этих растений разрушение продолжалось перегноем, который образуется из их остатков. Таким образом создавалась почва.
Таких пионеров растительной жизни и всего органического мира и теперь можно часто видеть на камнях и скалах в виде зарослей лишайников и разнообразных растений, грызущих камни (рис. 15).
Рис. 15. Лишайники на валунной морене в Центральных Альпах.
Как корни «ищут» себе пищу
Разве растения могут что-нибудь искать? Ведь это предполагает сознание или даже предвидение. Разумеется, это выражение лишь образно передает большое внешнее сходство движения корней по направлению к источнику пищи с поисками ее (так же, как мы говорим о том, что растения тянутся к свету и т. д.).
Проделайте такой опыт.
На хорошо разрыхленной площадке с возможно бедной почвой посадите по кругу диаметром 1/2-3/4 метра какие-нибудь семена, а в центре круга заложите в почву на глубину 20–25 сантиметров комок навоза. Дайте хорошо развиться растениям, выпалывая в кругу все сорняки. Если вы осторожно раскопаете землю внутри круга, то увидите, что все растения протянули свои корни к лежащему в центре навозу и густо оплели его корнями.
Подобный опыт можно провести в маленьком масштабе в комнате, где еще отчетливее можно видеть, как корни устремляются к источнику пищи, как бы выискивая его.
Приготовьте обыкновенный раствор желатина в теплой воде, как для приготовления желе (на стакан воды 2–3 листика желатина), вылейте его в тарелку и дайте ему застыть. По краям этого желе посадите в него несколько проросших зерен (рис. 16), вдавив их в желе, а в центре положите кусочек селитры или какого-либо другого удобрения.
Рис. 16. Корни растений направляются к источнику пищи.
Через 3–4 дня можно ясно видеть, как все корни направятся в центр и оплетут селитру — источник пищи.
Растения имеют много таких стремлений к разнообразным источникам. Эти стремления называются в ботанике тропизмами: так, корни как бы их ни поворачивали, устремляются всегда вниз, по направлению силы тяжести, и это называют геотропизмом (стремление к земле); надземные части растений всегда тянутся к солнцу (растения на окне часто искривляются по направлению к свету) — гелиотропизм (от гелиос — солнце) (рис. 17) и так далее.
Рис. 17. Гелиотропизм.
Все эти стремления объясняются влиянием разных причин на рост клеток.
В нашем опыте надо предполагать, что распространение раствора питательных веществ от их источника во все стороны (с постепенным ослаблением его крепости) действует на корни растений, которые и развиваются в направлении увеличивающейся концентрации этого раствора или к источнику пищи. Так просто объясняются эти поиски пищи, кажущиеся на первый взгляд такими таинственными!
Необходимое оборудование: раствор желатины в воде, глубокая тарелка или миска, семена.
Клубеньки на корнях бобовых растений
Выкопайте из земли какое-нибудь хорошо развившееся бобовое растение (горох, бобы, вику, клевер и т. п.), отмойте осторожно корни его от почвы, и вы увидите на корнях клубеньки. Клубеньки у разных растений не одинаковые: у гороха и вики — в виде горошинок, висящих на тонких корешках; у клевера в виде маленьких шариков с булавочную головку, которыми усыпаны все корни; у бобов в виде крупных желваков на главном корне (рис. 18).
Рис. 18. Клубеньки на корнях бобовых растений: 1 — клевер; 2 — душистый горошек; 3 — соя; 4 — полевой горох.
У других растений — небобовых — таких клубеньков нет.
Уж это одно наводит на мысль о каком-то отличии бобовых растений от всех прочих. И действительно, этим клубенькам принадлежит громадная роль в жизни бобовых растений и вообще в жизни на земле. Благодаря им эта небольшая группа растений может питаться азотом прямо из воздуха, тогда как все другие растения требуют азотной пищи в самой почве и без нее, как мы видели, не растут, потому что из воздуха черпать азота не могут.
Если бы мы, приготовив питательный раствор без азота, поместили в него какое-нибудь бобовое растение, например горох, то мы, к своему удивлению, увидели бы, что бобовые развиваются без азота так же хорошо, как при полном питании, как будто им совсем ненужен азот, тогда как другие растения без азота не дают урожая и остаются, как мы видели, карликовыми, предельными растениями. Мы знаем, что продукты из бобовых растений являются особенно питательными благодаря обилию в них белков, богатых азотом.
Азот бобовым нужен так же, как и всем другим растениям, но они могут брать его из воздуха, тогда как все другие растения берут азот из почвы. Бобовые растения, черпая нужный им азот из воздуха, могут расти в почве, не имеющей азотной пищи, при этом благодаря обилию доступного только для них питания в воздухе они накопляют белка больше других.
Попробуйте вырастить в бутылке по описанному раньше способу горох и какое-нибудь другое растение (овес). Каждое из них выращивайте на полной питательной смеси и без азота.
Вы увидите, что тогда как для овса получится очень резкая разница в развитии на полной питательной смеси и без азота, на горохе не обнаружится никакой разницы: растения без азота разовьются так же хорошо, как и на полной смеси, а на корнях у них образуются заметные клубеньки (рис. 19 и 20).
Рис. 19. Развитие бобовых растений без азота (песчаные культуры). Сосуды: 1 и 2 — дан калий и фосфор (КР).
Рис. 19 (продолжение). Сосуды: 3 и 4 — дан калий, фосфор и азот (KPN).
Рис. 20. Развитие злаков без азота (песчаные культуры). Сосуды: 1 и 2 — дан калий и фосфор (КР); 3 и 4 — дан калий фосфор, селитра (KPN).
Но если окажется, что клубеньков на корнях гороха не образовалось, тогда и горох будет вести себя так же, как овес, то есть без азота не даст урожая. Правда, для гороха и других бобовых, которые у нас часто возделываются, довольно трудно избежать появления клубеньков и для этого нужны особые предосторожности. Если же взять бобовое растение, редко или совсем не встречающееся у нас, например сою, люпины, да еще хорошенько промыть семена перед посадкой каким-нибудь антисептиком (например, спиртом или борной кислотой), то можно получить растения без клубеньков, и тогда эти бобовые также будут давать карликовые растения без азота. Но стоит прибавить в питательный раствор капельку болтушки из раздавленного клубенька или даже из почвы (где данное растение раньше произрастало), то очень скоро на корнях появятся клубеньки, растение начнет быстро оправляться и даст нормальный урожай и в растворе без азота. Эти клубеньки образуются на корнях под влиянием деятельности микроорганизмов — бактерий. Эти бактерии питаются азотом воздуха и образуют в клубеньках пищу, содержащую азот, которым и питаются бобовые растения. Бактерии обычных клубеньковых растений, как горох, вика, клевер, настолько распространены в почве и воде, что они всегда поселяются на их корнях, и только при особых предосторожностях можно вырастить эти растения без клубеньков. Но существуют растения, на которых образуются клубеньки только в присутствии свойственных им бактерий. Если эти растения не распространены в данном районе, то они не всегда будут обеспечены нужными бактериями. Их легко вырастить без клубеньков и, наоборот, нужно принимать меры для заражения их бактериями, чтобы вызвать появление клубеньков, а вместе с тем обеспечить питание растений азотом воздуха.
