Природа и Человек, XXI век, сентябрьский номер 2017 года: ИДУТ РАСТЕНИЯ В АТАКУ

Печать страницы

Природа и Человек, XXI век, сентябрьский номер 2017 года: ИДУТ РАСТЕНИЯ В АТАКУ

ЧИТАЙТЕ В ЖУРНАЛЕ: Природа и Человек, XXI век, сентябрьский номер 2017 года

МИХАИЛ МИХАЙЛОВ

ИДУТ РАСТЕНИЯ В АТАКУ

Согласно историческим документам, Митридат Шестой Евпатор (II — I в. до н. э.) обладал удивительной невосприимчивостью к различным ядам. Остерегаясь быть отравленным своими придворными, он в молодости тщательно изучил многие ядовитые растения, и, испытывая их на себе, будущий правитель Понтийского и Боспорского царств приобрёл к ним иммунитет.

«Какая же связь между воинственным монархом и устойчивостью растений?» — может спросить читатель. Дело в том, что в процессе эволюции между растением­хозяином и паразитом, продуцирующим свои яды в растительный организм, постоянно происходило противоборство. На это, в частности, указывал ещё известный в своё время генетик Николай Иванович Вавилов, и его точка зрения позднее была взята на вооружение многими специалистами.

Вавилов считал, что иммунитет должен изучаться на чистых линиях и ботанических формах, так как устойчивость растений определяется индивидуальными свойствами вида или формы. Анализируя причины устойчивости растительного организма к болезням, он пришёл к выводу, что иммунитет неразрывно связан с генетической природой растения. Основным положением его теории служил тот факт, что многие из паразитических видов грибков генетически ограничены в выборе растения­ — хозяина.

Что же подразумевают под понятием иммунитет? Этот термин обязан латинскому слову «иммунитас», что в переводе с латинского значит «освобождение, избавление от чего-­нибудь» и означает в широком смысле невосприимчивость организма к действию патогенных микроорганизмов или их токсинов (ядовитых продуктов метаболизма).

Иммунитет — свойство растительного организма, наследственно закреплённое и передающееся из поколения в поколение. Условия жизнедеятельности растений не влияют на это свойство. Устойчивость чаще всего связана с условиями внешней среды, особенностями обмена веществ. Устранение или изменение этих факторов влечёт за собой ослабление или утрату устойчивости.

Таким образом, понятие устойчивости ýже понятия иммунитета. Например, просо ни при каких обстоятельствах не болеет ржавчиной, поражающей практически все зерновые культуры; в свою очередь, злаки имеют иммунитет к корневому раку, в значительной степени поражающему плодовые культуры: свёклу, виноград, клубнику, малину и другие. К устойчивости можно отнести невосприимчивость кукурузы к возбудителю спорыньи, которая наблюдается при 18—22 градусах тепла по Цельсию и оптимальной влажности почвы, но при температуре 8—10 градусов по Цельсию, особенно в весенний период, культура сильно поражается фитопатогеном.

На протяжении многих веков пытались проникнуть учёные в эту тайну растений. Интересовался этими загадочными механизмами защиты и великий русский учёный Илья Ильич Мечников. Основоположник учения о клеточном иммунитете человека и животных, обращаясь к миру растения, писал он о том, что «растения защищаются своими устойчивыми оболочками и выделениями. Выделение клеточных соков у растений, следовательно, играет очень существенную роль как средство защиты».

Много общего между иммунными свойствами животных и растений, но есть и очень важное отличие. Если на пути в животный организм у возбудителя болезни нет преграды, то растительная клетка защищена покровными тканями. Именно здесь происходит первое сражение между растением и патогеном.

В 1931 году академик Александр Иванович Опарин обнаружил, что свекольный сок тормозит развитие дрожжевых клеток. А за три года до этого советский учёный Борис Петрович Токин, исследуя кашицу из чеснока, сделал важное открытие. Оказалось, что в соке содержатся летучие соединения, которые на расстоянии задерживают рост плесневых грибков.

О чудесных свойствах чеснока и лука знали уже в древности и нередко наделяли их волшебной силой, а французы, ведя войну с сарацинами в 1250 году, выменивали одного пленника за восемь луковиц. «Чеснок да лук — от всех недуг» — гласит русская народная поговорка.

Дальнейшие опыты с другими растениями подтвердили важную роль открытых Токиным веществ в защитных свойствах растительного мира.

Эти вещества были названы им фитонцидами (от греческого слова «фитон» («растение») и латинского «цедо» — («убиваю»).

Фитонциды играют важную роль в защите растений от болезнетворных микроорганизмов. Они также влияют на взаимодействие между растениями в природе: в растительных сообществах одни виды растений уживаются рядом, другие избегают друг друга.

Химическая природа фитонцидов различна. Обычно это сложные соединения: гликозиды, терпеноиды, бензойная, кофейная, хлорогеновая кислоты, дубильные вещества и другие. Они находятся в тканях в растворённом состоянии. Летучие соединения и корневые выделения действуют на расстоянии.

Активные фитонциды содержатся в луке и чесноке: пары и вытяжки из них убивают холерный вибрион, дифтерийную палочку, гноеродные микробы. Стоит пожевать несколько минут чеснок, как большинство бактерий, живущих в полости рта, погибают. По родовому названию чеснока — аллиум — его активное начало названо аллицином. Усниновая кислота — фитонцид из лишайника уснеи — угнетает туберкулёзные бактерии.

Горьковатый запах белых кистей цветущей черёмухи, смолистый аромат лопающихся тополиных почек и распускающихся молодых листьев, пряный запах цветущей липы привлекающий множество насекомых, — это и есть фитонциды. Сосна, пихта, кедр, можжевельник и другие их собратья выделяют особенно много этих веществ. Фитонциды сосны губительно действуют на возбудителей туберкулёза, а фитонциды пихты, тополя, дуба — на бациллы дифтерии.

Многие фитонциды выделяются из растений в газообразном состоянии. Листья смородины, грецкого ореха, дуба, ольхи, жёлтой акации выделяют гексенал, в очень малых концентрациях убивающий простейших.
Устойчивость картофеля и моркови к грибковым заболеваниям определяется содержащимся в них фитонцидом — хлорогеновой кислотой. Болезнь «снежную плесень» на злаках, вызываемую грибком фузариумом, уничтожает бензоксазалин, образующийся в тканях злака при повреждениях.

Способность синтезировать фитонциды непостоянна. Она изменяется с развитием организма и зависит от условий произрастания растения. Образование фитонцидов обычно усиливается при его повреждении.

Значительно отличаются по способности продуцировать целебные яды различные части и органы одного и того же растения. Фитонциды из луковицы чеснока убивают грибок фитофтору за несколько минут, а из листьев только через полчаса. На фитонцидную активность растения влияют время суток и возраст, физиологическое состояние и время года. Горчица, например, более опасна для микробов на свету, чем в темноте, а поражённые ткани этого масличного растения выделяют больше фитонцидов, чем здоровые.

Очень удачно охарактеризовал роль фитонцидов в самозащите растений известный ботаник Борис Михайлович Козо­Полянский, назвав летучие молекулы «первой линией обороны», а нелетучие или малолетучие вещества, растворённые в тканях, «второй линией обороны».

Защитники растений использовали для борьбы с головнёвыми и ржавчинными грибками фитонциды из лука и хрена, проводя предпосевную обработку ими семян ячменя и хлопчатника. Обнадёживающие результаты получили ещё в конце 50­х годов прошлого века украинские микробиологи. Обрабатывая семена капусты и помидоров перед посевом адреналином, выделенным из бессмертника песчаного, им удалось не только снизить потери от болезней, но даже значительно ускорить прорастание семян. Оказалось, что этот фитонцид, убивая многие бактерии, действует так же, как и стимулятор роста растений. С успехом применяли этот препарат на посевах кукурузы и пшеницы, сахарной свёклы и фасоли, ржи и люцерны.

А вот ещё одно очень интересное свойство фитонцидов растений, которое с успехом можно применять для защиты урожая. Уже давно подметили земледельцы, что конопля, посеянная рядом с картофелем, предохраняет клубни от фитофтороза, а свёклу и фасоль оберегает от других заболеваний.

То же касается плодовых деревьев и ягодных кустарников. Общеизвестно, как сильно вредят яблоням бабочки­плодожорки, медяница и цветоед. В саду помогают с ними бороться серая горькая полынь и садовая пижма. Полезно посадить эти растения почти под каждой яблоней. Бабочке­плодожорке запах полыни и пижмы не по вкусу. И, как правило, на нижних ветвях яблонь никогда не бывает поражённых вредителями плодов.
А как быть, если крона яблони сильно вытянулась ввысь? Тогда надо опрыскать дерево настоем либо одного из этих растений, либо сразу обоих. Настой можно готовить как из свежих растений, так и из сушёных, заготовленных годом раньше в пору цветения.

Высушенных растений обычно нужно брать 700—800 граммов, свежих — раза в три больше. Растения рубят на мелкие части, кладут в любую посудину, заливают доверху водой и плотно закрывают крышкой. В таком виде вся эта масса стоит сутки­двое. Потом её минут 25—30 кипятят, процеживают и добавляют в раствор примерно такое же количество холодной воды. Как только настой остынет, можно приступать к опрыскиванию. Запах его настолько сильный, что бабочки­плодожорки предпочитают поскорее убраться от плодовых деревьев.

Первое опрыскивание проводится вскоре после цветения яблонь, а последующие три-­четыре опрыскивания проводят через каждые пять­шесть дней, то есть в течение всего периода лёта бабочек.

Этот же настой уничтожает медяниц и цветоедов. Такие же примерно результаты даёт и опрыскивание яблонь настоем тысячелистника.

У чёрной смородины и крыжовника тоже есть верные друзья­защитники. Это в первую очередь красная бузина и пижма, как садовая, так и обыкновенная. Не обязательно кусты бузины сажать в междурядья, достаточно весной воткнуть около ягодников в ещё не просохшую почву по небольшой веточке бузины, чтобы спасти ягоды от бабочки­огнёвки. Рано весной эта бабочка откладывает в цветки смородины и на крыжовнике крохотные яички, из которых вскоре выходят зелёные гусеницы и вгрызаются в нежные завязи плодов, питаясь их мякотью. В конце июня гусеница на паутинке спускается на землю для окукливания.

Но если бабочки­огнёвки почувствуют запах распустившихся листьев бузины, особенно её цветков, они не подлетят к ягодным кустам. Не по вкусу, видимо, им и аромат пижмы.

Растение, которое защищается против насекомых, производя свой собственный инсектицид, безвредный для людей и животных, — это настоящая мечта для сельских жителей и экологов и одновременно шаг к устранению химических пестицидов, зачастую вредных как для людей, так и для окружающей среды.

В сотнях стеклянных банок, расставленных как на параде, зеленеют нежные ростки «чудотворного растения». Речь идёт о самом простом табаке, растении, широко используемом для генетических исследований. Но создатели «самоинсектицидного» растения верят, что скоро они расширят горизонты своего открытия. Ещё немного времени для опытов на табаке, и затем последуют исследования на картофеле, хлопке, овощах — на всех интенсивных культурах. По мнению бельгийской группы учёных, «самоинсектицидные» семена начнут свою жизнь через несколько лет.

Лабораторные исследования начались десять лет назад с изучения «агробактериум тумефациенс» — малоприятной бактерии, возбудителя опухоли, которая развивается между корнем и стеблем растения, сводя до минимума урожайность многих культур. Но для учёных эта бактерия обладает одним интересным свойством: она передаёт часть своих генов растительным клеткам, заражённым ею. Фактически в этом и кроется её опасность: «миграционные» гены приводят к буйному росту клеток, образующих опухоль, служащую пищей для вышеуказанной бактерии.

Некоторые бактерии естественным путём образуют инсектицидные вещества. Так бациллус фурингенсис, производящий смертоносный ядовитый протеин, убивает личинки насекомых. Безвредный для людей и животных, он использовался длительное время посредством пульверизации, как при химических инсектицидах. Но, к сожалению, его очень много распыляется в воздухе.

Бельгийским учёным удалось изолировать ген, образующий ядовитый протеин, и имплантировать его в бактерию, вызывающую опухоль в растении. В результате вредная бактерия превратилась в полезную. Она всё так же передаёт собственные гены растениям, с которыми соприкасается, но вместо разрастания хаотическим путём «заражённые» клетки начинают секретировать ядовитый протеин. Они становятся «самоинсектицидными». Особенность, которая уже перешла в генетическое наследство растения и передаётся семенам на всё его поколение. Так, табак помогает человеку в его борьбе против насекомых, вредителей растений, став первой его ласточкой на этом поприще.

В 70­е годы прошлого века Уильям Тинги и Роберт Плейстед из Корнеллского университета в США отметили, что в Боливии растёт довольно интересный вид дикого картофеля, обладающий весьма ценными свойствами. Листья его выделяют прозрачное вещество, состоящее из фенольных соединений и фермента полифенолоксидазы. На воздухе оно превращается в коричневую клееподобную массу — капкан для различных насекомых­вредителей. Даже колорадский жук не приклеивается к листьям такого картофеля, а соскальзывает на землю, не успевая их повредить.

Целых десять лет учёные пытались перенести ценные качества дикого картофеля на его культурного сородича, приспособленного к условиям Северной Америки. Наконец им это удалось, причём гибриды картофеля проявили высокую устойчивость к насекомым­вредителям. Однако гибриды, как и их дикий сородич, приобрели неприятное свойство — приостанавливать развитие клубней в условиях, когда продолжительность дня превышает двенадцать часов. Но Тинги решил, что в конце концов и этот недостаток будет преодолён и сельское хозяйство получит высокопродуктивный сорт картофеля, опасный для насекомых, и занялся этой проблемой.

В том же Корнеллском университете ещё двое учёных — Н. Монди и Б. Госселин — обнаружили неприятную для человека реакцию картофеля на стрессовую ситуацию, например, при нападении насекомых или при воздействии высокой температуры. В этом случае в кожуре клубней накапливаются токсины, названные гликоалкалоидами. Если картофель варить в мундире, то токсины проникают в глубь его! А в организме человека повышенная концентрация гликоалкалоидов вызывает головную боль, тошноту и расстройство пищеварительной системы.

Такие симптомы, подчёркивает Госселин, редко связывают с употреблением этого продукта, но известны достоверные случаи отравления им, даже со смертельным исходом (хотя и редко). Например, в 1979 году в Великобритании пришлось отправить в больницу 17 школьников, отравленных картофелем. Последний документально подтверждённый случай смертельного исхода зафиксирован в 1983 году в сельской местности на острове Кипр.

Все сорта картофеля склонны именно так реагировать на вышеупомянутые стрессовые ситуации. Вот почему следует устранить причины его «возмущения»: хранить клубни так, как это делали инки (в сухих, прохладных и тёмных помещениях), не использовать в пищу зеленоватые или проросшие клубни и, главное, соблюдать ирландское правило: прежде, чем варить или печь картофель, его нужно обязательно очистить.
Все эти открытия подтверждают версию академика Эдинбургского университета Тони Труэваса, который, исходя из своих исследований, на полном серьёзе отмечает, что не только млекопитающие, но и растения обладают… разумом.

По его мнению, растения поглощают информацию и перерабатывают её почти на таком же сложном уровне, как животные. Они способны предвидеть катаклизмы и помнят о ранее случившихся бедствиях. Они имеют сложную систему памяти, чем­то напоминающую генную систему человека или животного.

Тот факт, что на растения приходится почти 99 процентов всей земной биомассы, позволил исследователю сделать следующий вывод: растения гораздо лучше остальных живых существ могут «договариваться» с природой. Только обладая определёнными и, по всей видимости, огромными навыками в «общении», можно настолько распространяться в сложной живой системе нашей планеты. Труэвас опровергает сложившееся мнение о том, что растения руководствуются лишь своего рода инстинктом, выработавшимся за сотни лет эволюции. И доказывает: растения способны к вычислениям, а следовательно, обладают определённой формой интеллекта.

Одновременно учёный предостерегает, что не стоит искать собрата по разуму в кактусе, выросшем дома, или розе, которая выращивалась в ботаническом саду. Этим своеобразным интеллектом обладают лишь растения, живущие в условиях дикой природы, а лучшими экземплярами являются побеги из девственных лесов Амазонии, куда практически не ступала нога человека.

Затем была выдвинута гипотеза, что растения не хуже нас чувствуют, что вкусно, а что нет. Свои вкусовые качества растения используют для защиты при нападении. Например, когда гусеница начинает жевать лист на помидорном кусте, растение чувствует вкус её слюны, и остальные листья тотчас начинают вырабатывать особые вещества, которые связывают у гусениц пищеварительные ферменты.

А в последнее время учёные вообще заявили, что растения, как по радиотелефону, сообщают друг другу о приближающейся опасности… с помощью запахов. Почуяв врага, они выделяют в листья специальный состав, содержащий металл, который защищает само растение, и сообщает об опасности своим соседям, чтобы те тоже начали выделять химические вещества для защиты.

«А когда растения хотят привлечь полезных насекомых или птиц, помогающих в борьбе с вредителями, то выделяют чрезвычайно приятный запах», — говорит исследователь растений из университета Ромстеда Ричард Пиккет. Значит, растения обладают ещё и обонянием?!

Здоровье , , ,

Последние записи

Оставьте Ваш комментарий

You must be logged in to post a comment.

Архив по датам

Август 2017
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Июл   Сен »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031