За порогом вражды

"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.

В самом деле, именно по принципу взаимной "симпатии", основанной на биологической совместимости, группируются друг с другом деревья, кустарники и травы в лесу, в степи, на лугу во всех естественных сообществах. Зеленые "друзья", благотворно влияющие друг на друга, не только растут рядом, но и тесно соприкасаются корнями. Их взаимная поддержка осуществляется через взаимный обмен корневыми выделениями. И действительно, у союзников — сосны и липы, лиственницы и дуба, дуба и клена — корни сближены, тогда как у враждующих друг с другом сосны и осины или дуба и белой акации ничего подобного нет.

Понятно, как все это важно знать и учитывать при создании искусственных растительных сообществ — агрофитоценозов, полезащитных полос и лесных насаждений, при составлении долголетних травосмесей для лугов и пастбищ. Ведь от того, как будут относиться друг к другу соседние растения, в немалой степени зависит урожай.

В сельскохозяйственной практике прочно утвердилась система, при которой на одном поле сажают какую-то одну культуру: здесь выращивают рожь, там овес, на третьем участке высажен картофель или капуста. Так легче ухаживать за посевами, удобнее собирать урожай, не нужно проводить его сортировку.

Но при монокультуре существуют свои беды, сказывающиеся на урожае. Благодаря обилию одинаковых растений на нолях в массе плодятся различные вредители, сильнее развиваются сорняки; ввиду избирательного поглощения питательных веществ нарушается минеральный баланс почвы, а из-за меньшего числа корней — ее структура. Однородные посадки сильнее страдают от капризов погоды, особенно от засухи. Кроме того, корневые выделения некоторых культур и даже пожнивные остатки действуют на их собственные следующие поколения как яды (явление это называют утомлением почвы). Понятно, что смешанные посевы устранили бы все эти отрицательные моменты.

Мы знаем теперь, что секрет высокой продуктивности естественных сообществ заключается в их сложном составе. Настало время отказаться от чистых посевов — этого изобретения человека, лишившего растения их природных союзников, и перейти к созданию агрофитоценозов по образцу естественных сообществ. Еще в 30-х годах крупнейший советский ботаник В. Л. Комаров отмечал, что максимум растительной массы достигается при наибольшем разнообразии растений, входящих в одни и те же группировки. Какой хозяйственный эффект дало бы применение этого принципа в земледелии в сочетании с правильным подбором растений!

Земледельцы издавна стремились к смешанным посевам. Многовековой опыт научил их, какие культуры можно соединять в пары или группы. На Украине с незапамятных времен принято среди картофеля высевать фасоль или бобы, а вместе с кукурузой сеять фасоль или сою. В Молдавии и Закавказье кукурузу выращивают вместе с картофелем и тыквой. Чуть ли не со средних веков практикуются совместные посевы бобовых со злаками.

Если до сих пор компоненты для смешанных посевов подбирали методом "проб и ошибок", то теперь, когда корневые взаимодействия начали изучать с помощью меченых атомов, стало возможным вести подбор компонентов на научной основе. В этом направлении достигнуты уже немалые положительные результаты. Так, советский исследователь В. П. Иванов экспериментально доказал, что горох биологически несовместим ни с овсом, ни с ячменем и что его целесообразно высевать с белой горчицей (при этом его урожай повышается на 30 процентов). Рекомендованы и другие полезные сочетания.

Установлено также, что биохимически многие культурные растения сильнее сорняков, но исход борьбы между ними помимо всего прочего зависит от того, кто раньше начал расти и успел пустить корни. Следовательно, высевая культурные растения рано, мы создаем основу для их победы над сорняками.

Симбиозы сильны тем, что входящие в них организмы способны процветать в условиях самых скудных источников пищи. Это замечательное свойство симбиозов должно быть использовано при освоении бесплодных земель.

Из-за возросших масштабов хозяйственной деятельности человека на прекрасном лице Земли появилась частая "сыпь" голой породы. Это и горы пустой породы возле каменноугольных шахт — так называемые терриконы, и шлаковые отвалы теплоэлектростанций, и земли, обезображенные после открытой добычи строительных материалов и полезных ископаемых, и т. п. Специалисты разных профессий, особенно в нашей стране, усиленно трудятся над тем, чтобы скорее вернуть эти бросовые земли, бедные органическими и минеральными веществами, к жизни.

Вот для рекультивации таких земель крайне важно подобрать из числа самых выносливых (и потому пионерных) растений такие виды, которые были бы между собой друзьями. Эксперименты уже показали, что на отвалах пустых пород биохимические взаимоотношения растений через их корни выступают почти в чистом виде.

Биохимические "симпатии" и "антипатии" растений — проблема исключительно сложная. Ее можно решать только совместными усилиями растениеводов, физиологов, геоботаников, почвоведов, химиков-биооргаников и специалистов многих других профессий.