ДЭ, том 4 Растения и животные

Жизнь на Земле есть всюду: в лесах, степях и пустынях, в океанах и пресных водах, на высоких горах и в почве. Среди льдов Арктики живут песцы, белые медведи и моржи, тюлени и другие звери и птицы. На берегах далекой Антарктиды живут пингвины. Океаны заселены различными животными, некоторые из них обитают на самых больших глубинах. Ученые, работающие на советском экспедиционном судне «Витязь», установили в Тихом океане наличие животных на глубинах в 10 тыс.м и более.

Там, где не могут жить ни растения, ни животные, живут бактерии, многие из которых не нуждаются в кислороде. Бактерии имеются на дне океана, проникают в толщу Земли на несколько сот метров, населяют воды рек, озер, морей и океанов. Огромное их число находится в почве.

Много замечательного можно узнать, изучая растительный и животный мир нашей Родины и других стран. Мир растений и животных прежде всего поражает нас своим многообразием. Сколько самых различных животных (от амебы до обезьяны), сколько видов водорослей, грибов, цветковых растений населяет различные области и климатические зоны Земли!

Условия жизни на Земле — в глубинах океана, в лесах умеренной зоны и в тропических джунглях, в степи и на высоких горах — различны. Изучая жизнь растений и животных, обитающих в этих условиях, мы познакомимся с замечательными приспособлениями живых организмов к условиям жизни.

Много интересного узнает читатель этого тома также об образе жизни и строении животных и растений, о поведении животных, о значении живых организмов в природе, о пользе и вреде, который они приносят.

Чем же отличаются населяющие Землю живые организмы от тел так называемой неживой природы? Прежде всего особой связью их с окружающей средой. Они или питаются неорганическими веществами (растения), или поедают растения и животных (животные), затем перерабатывают эту пищу в клетках своего тела и усваивают ее, т. е. превращают в органические вещества своего тела. За счет усвоенных веществ происходит развитие и рост организмов.

Кристалл какого-либо минерала, например соли, тоже «растет», если его погрузить в насыщенный раствор соли. Но такой «рост» происходит путем отложения на поверхности кристалла молекул или атомов вещества, из которого он состоит. Живые же организмы растут, перерабатывая в своем теле различные вещества.

Сложные процессы, происходящие в организме, и вся его жизнедеятельность требуют большой затраты энергии. Энергия эта в организме получается в результате постоянного распада органических веществ на более простые. У подавляющего большинства растений и животных этот распад происходит при участии кислорода, который они получают из внешней среды в процессе дыхания. Так непрерывно в живых организмах идет процесс обмена веществ, и это основное, что отличает организм от неживых тел природы.

Итак, живые организмы питаются и дышат, находятся в постоянной взаимной связи с внешней средой. Они развиваются и размножаются, рождая себе подобных. Эта способность рождать себе подобных, называемая наследственностью, и является одним из самых замечательных свойств всех живых организмов.

Науку, изучающую жизнь растений, животных и микроорганизмов, называют биологией, что означает в переводе с греческого наука о жизни.

В настоящее время биология — это не одна наука. Она разделилась на ботанику, зоологию, анатомию, физиологию растений, физиологию животных и человека, микробиологию, генетику, биохимию, биофизику и др. Биологические науки лежат в основе сельского хозяйства, пищевой промышленности и медицины.

Развитие биологии за последние 10—15 лет в содружестве с исследованиями в области биохимии, физики и других наук способствовало ряду крупнейших открытий и вывело биологическую науку на уровень молекулярных исследований, т. е. на непосредственное изучение процессов в макромолекулах белковых веществ и нуклеиновых кислот. В связи с этим в нашем томе много внимания уделяется новым достижениям биологической науки (см. статьи «Наследственность», «Что такое биофизика», «Биохимия — наука о превращениях», «Симметрия в живой природе», «Биология — технике», «Действие радиации на растения», «Растение и магнит» и др.).

В наш век изучения космоса перед биологией возникают новые задачи. Нет сейчас такого человека, который не переживал бы наших успехов в изучении космоса, не следил бы за замечательными полетами советских космонавтов, не интересовался бы их самочувствием во время полета. Для нас обнаружились такие тайны природы, о которых не смели и мечтать предыдущие поколения. Открыла свое лицо обратная сторона Луны, выяснилось, что человек может жить и работать в состоянии невесомости, и др.

Возможна ли жизнь на других планетах, а если возможна, то какая? Ответы на эти вопросы вы также найдете в этом томе.

Для того чтобы могли возникнуть первичные простейшие существа, на планете должно быть определенное сочетание условий: соответствующая температура на ее поверхности, наличие влаги и атмосферы. Например, на Луне жизнь таких растений и животных, какие существуют на Земле, невозможна: Луна не окружена атмосферой, на ее поверхности нет влаги; температура освещенной Солнцем поверхности доходит до +130°, а неосвещенной до -150°. Do -видимому, по тем же причинам и на ряде других планет нашей солнечной системы жизнь вряд ли существует.

Многие ученые считают возможным наличие жизни на Марсе. Атмосфера Марса содержит некоторое количество кислорода, а на поверхности планеты имеется лед, что говорит о наличии воды. Но так как условия жизни на Марсе очень суровы (средняя годовая температура даже на экваторе составляет примерно -20°), то жизнь на этой планете, вероятно, может быть представлена только примитивными организмами типа наших бактерий, сине-зеленых водорослей и лишайников.

На наших глазах рождается новая наука, изучающая жизнь в космосе, — космическая биология. Одна из статей нашего тома посвящена рассказу о задачах и достижениях этой молодой науки.

Из статьи «Возникновение жизни на Земле» читатель узнает, что на Земле не всегда существовала жизнь и что она произошла не в результате единовременного акта творения какого-то несуществующего божества, а зародилась сотни миллионов лет назад естественным путем, когда на Земле сложились необходимые для этого условия. Можно мысленно представить себе, как сначала возникло органическое вещество и как, постепенно изменяясь и преобразуясь, из неживого возникло живое. В лабораториях ученые уже неоднократно получали из неорганического вещества органическое. Так наука подтверждает свои заключения неоспоримыми фактами.

Современная наука признает, что первоначально жизнь возникла в виде простейших существ, еще более простых, чем такие одноклеточные организмы, как, например, амебы. А до XIX в. большинство ученых верили, что животные и растения сотворены богом. Так, в XVIII в. шведский ботаник К. Линней утверждал, что «видов (животных и растений. — Ред.) существует столько, сколько их первоначально было создано» (см. ст. «Карл Линней»). Только отдельные ученые в XVIII и в начале XIX в. высказывали противоположные взгляды. Особенно выделялся своими воззрениями французский биолог Жан Батист Ламарк. Он был уверен, что животные и растения не сотворены, а возникли естественным путем в виде очень простых существ, что затем они изменялись, совершенствовались, превращаясь в более высокоразвитые организмы. Но Ламарк не мог убедительно доказать изменяемость орга низмов, и, главное, он не мог правильно объяснить, каким образом и почему они изменяются (см. ст. «Жан Батист Ламарк»).

Это удалось сделать великому английскому натуралисту Чарлзу Дарвину. Более ста лет назад, в 1859 г., вышла в свет его книга «О происхождении видов», в которой Дарвин доказал изменяемость видов и дал теорию, хорошо объясняющую, каким образом и почему происходило и происходит их изменение (см. ст. «Эволюционное учение Чарлза Дарвина»).

Работы Дарвина произвели переворот в биологической науке. Передовые ученые того времени приняли учение Дарвина об изменчивости видов, оно стало в биологической науке руководящим.

Особенно много сторонников учение Ч. Дарвина нашло среди русских, а затем советских биологов, которые не только приняли это учение, но и развили его, распространили на различные области биологии. Среди них надо назвать таких выдающихся ученых, как К. А. Тимирязев, братья А. О. и В. О. Ковалевские, И. И. Мечников, А. Н. Северцов, Н. И. Вавилов и др. Много труда для пропаганды дарвинизма и его развития, много сил в борьбе за дарвинизм приложили такие ученые, как Томас Гексли в Англии и Эрнст Геккель в Германии.

Изучая теорию Ч. Дарвина, мы поймем, почему в природе существует целесообразность и как она возникла в процессе эволюции за те сотни миллионов лет, в течение которых существует мир живых организмов. Мы узнаем, что эта целесообразность не абсолютна, а относительна и осуществляется только в определенных условиях среды, к которым приспособился и в которых живет данный организм. Изменились условия, и то, что было целесообразным, стало нецелесообразным. Да и вообще в живой природе мы найдем много нецелесообразного.

Почему нас так интересует вопрос о целесообразности в природе? Да потому, что церковники всегда ссылались на нее как на доказательство существования бога. Учение Ч. Дарвина о происхождении видов разрушило и этот последний оплот религии.

Из истории биологической науки мы знаем, что даже первые ее шаги были не только связаны с практикой, но часто и вытекали из нее. Так, например, несомненно, что изучение растений было связано еще в древности с использованием их для питания человека и для врачевания. Строение и функции организма животных также изучались первоначально в связи с лечением болезней человека. Правда, можно привести некоторые примеры, когда крупные научные открытия значительно опережали уровень состояния науки и не могли быть сразу же использованы практикой. Только значительно позже они приобрели практическое значение. Так, например, было с микроскопом. В XVII в., когда появились первые простые микроскопы, ученые рассматривали через них различные мелкие предметы. Был обнаружен и мир живых существ, не видимых простым глазом (см. ст. «Простейшие животные»). Это открытие до XIX в. практически не было применено, но в XIX в. усовершенствование микроскопа привело к открытию клеточного строения растений и животных простейших — возбудителей болезней, и, наконец, возникла особая биологическая наука — микробиология,

успехи которой обусловили победу над многими заразными (инфекционными) болезнями (см. статьи «Микробы» и «Вирусы»).

В наше время связь биологических исследований с практикой приобретает по мере развития биологии все большее значение. Особенно это относится к сельскому хозяйству и медицине.

Требование усилить содружество биологии с практикой настоятельно выдвигается Программой КПСС. Эти указания партии вызывают новый подъем в развитии производства и науки.

Мы надеемся, что в этой книге читатели найдут ответы на многие вопросы о жизни растений и животных, об их развитии и происхождении, о значении биологических знаний для развития народного хозяйства.

Мы надеемся также, что статьи этого тома помогут читателям самостоятельно вести наблюдения и ставить опыты с растениями и животными в кружках юных натуралистов, на школьных учебно-опытных участках и при работе в колхозах и совхозах. С этой целью в конце тома помещен список книг и кинофильмов, которые мы рекомендуем для всех, кого интересует жизнь растений и животных.

НАУКА О ЖИЗНИ

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Много веков существовало мнение, что живые организмы могут зарождаться непосредственно из неживых веществ. Думали, например, что мыши, насекомые и бактерии сами собой, образуются из земли или гниющих нечистот. Однако наука уже давно установила, что грязь и отбросы не рождают сами по себе жизнь. Они только способствуют развитию яичек, отложенных мухами, червями и разнообразными насекомыми. Микроорганизмы также не могут самозарождаться из гниющих пищевых продуктов (см. ст. «Микробы»). В свежие пищевые продукты попадают обычно из воздуха споры микроорганизмов. Споры развиваются в микробы, а они-то и вызывают гниение или брожение. Это открыл еще в середине прошлого века знаменитый французский ученый Л. Пастер. Каждое живое существо произошло от другого подобного ему организма. А тот в свою очередь произошел от такого же организма. Так длинные цепи поколений поддерживают жизнь на Земле со времени ее возникновения.

Все религии, и в частности христианская, учат, что растения, животные и люди при «сотворении мира» были созданы богом примерно такими же, каковы они сейчас. Следовательно, по религиозным представлениям, наша планета была с самого начала заселена одними и теми же видами живых существ.

Утверждение церкви опроверг великий английский ученый Чарлз Дарвин. Он сумел научно доказать, что все современные нам высокоорганизованные существа произошли от организмов, более просто устроенных, путем эволюции, т. е. путем последовательного развития (см. ст. «Эволюционное учение Чарлза Дарвина»).

Исследование ископаемых остатков, сохранившихся в земной коре от некогда населявших нашу планету живых существ, полностью подтвердило учение Дарвина. Земля не всегда была заселена одними и теми же видами живых существ. Ныне живущие существа возникли в результате последовательного развития сравнительно просто устроенных живых организмов.

Чем древнее ископаемые остатки организмов, тем проще устройство этих организмов. Как же возникли тогда первичные организмы — родоначальники всего живого на Земле? Перед

таким вопросом остановился в раздумье и сам Дарвин.

В конце прошлого века Ф. Энгельс высказал предположение, что подобные примитивные живые существа могли возникнуть только в результате развития безжизненной материи. Однако в то время конкретно представить себе последовательные ступени развития неживой материи в живые организмы ученые еще не могли. Это удалось лишь в XX в., когда было накоплено достаточное количество научных сведений.

ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА

Чтобы понять процесс появления жизни, надо прежде всего установить, как образовались на нашей планете углеводороды и возникшие из них другие простейшие органические вещества. Сложные органические вещества, без которых невозможна жизнь, образовались из простейших соединений углерода и водорода. Наиболее характерное для жизни явление — обмен веществ — протекает только на основе превращения органических соединений.

В далекие времена Землю населили существа, непохожие на современных животных.

В начале нашего века многие естествоиспытатели отрицали возможность образования органических веществ из неживой материи. Считалось тогда, что неорганические формы углеродистых соединений (например, углекислый газ воздуха) превращаются в естественных условиях в органические исключительно при посредстве живых существ. Это мнение сложилось потому, что именно так образуется в настоящее время подавляющая масса органических веществ. Зеленые растения поглощают углекислый газ воздуха и создают из него и воды органические вещества, нужные им для жизни и роста. Травоядные животные получают эти вещества, поедая растения, а хищники — питаясь травоядными животными. Таким образом, весь живой мир использует сейчас органические вещества, образовавшиеся при участии живых существ.

Ученые-астрономы установили, однако, что и на всех небесных телах есть углеводороды (см. т. 2 ДЭ, ст. «Звезды и глубины Вселенной»). Но ведь на многих из них нет жизни. Значит, углеводороды возникли там независимо от живых организмов. Надо думать, что углеводороды и на нашей планете могли образоваться до появления живых организмов. Геологи находят иногда в основных, глубоко залегающих породах, в трещинах гранитов углеводородные газы и даже следы жидких углеводородов. Эти газы и жидкости могли появиться там вне какой-либо связи с живыми существами.

История образования Земли показывает, что при формировании нашей планеты и в первые периоды ее существования на поверхности земного шара возникали громадные количества простейших органических веществ. Сейчас в астрономии считается общепринятым, что Земля и другие планеты солнечной системы образовались из гигантского облака газово-пылевой материи (см. т. 2 ДЭ, ст. «Как произошли Земля и другие небесные тела»). Такая газово-пылевая материя есть в межзвездном пространстве и сейчас. Астрономы научились определять ее состав. В ней обнаружен метан (СН₄). Возможно, там имеются и более сложные углеводороды. Когда частички газовопылевого облака объединились в большие планеты (Юпитер, Сатурн), метан и другие газы сохранились в первичной атмосфере формировавшихся планет. Там астрономы обнаруживают эти газы и теперь. А в составе Земли — она ведь сравнительно небольшая планета — углерод остался лишь в виде графита и карбидов (соединений

углерода с металлами). Из карбидов при их взаимодействии с водой образуются углеводороды, а в состав Земли входила и вода — в виде гидратов различных горных пород. Следовательно, углеводороды и их простейшие производные неизбежно должны были образоваться на Земле задолго до появления на ней живых существ.

ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ К БЕЛКАМ

Возраст Земли определяется наукой различными способами в пределах 5 млрд. лет, жизнь на ней существует более 2 млрд. лет. Таким образом, наибольший период своего существования наша планета была безжизненной. А углеводороды и простейшие органические вещества, возникшие из них, стали появляться на земной поверхности с самого начала ее образования. Они послужили исходным звеном той длинной цепи превращений, которые в конце концов привели к возникновению на земной поверхности, в ее водной оболочке и в атмосфере большого числа разнообразных и иногда очень сложных веществ. В самой природе углеводородов уже заложена возможность таких превращений (см. т. 3 ДЭ, ст. «Органические вещества вокруг нас»). Но для того чтобы они происходили, нужен достаточный приток энергии извне. Такая энергия на земной поверхности имелась в нескольких формах: лучистая энергия Солнца, в частности ультрафиолетовый свет, электрические разряды в атмосфере, энергия атомного распада природных радиоактивных веществ.

Возможность возникновения сложных органических соединений в тех условиях, которые были на поверхности Земли в начальные периоды ее существования, можно доказать даже непосредственными лабораторными опытами. Недавно американский исследователь С. Миллер искусственно воспроизвел обстановку первичной атмосферы Земли: он пропускал тихие электрические разряды через смесь метана, водорода, аммиака и паров воды. В результате получились аминокислоты — основные составные части белковой молекулы. Индийский ученый К. Бахадур в подобном же опыте получил аминокислоты воздействием солнечного света. Этот опыт путем применения ультрафиолетовых лучей значительно уточнили наши ученые в Институте биохимии им. А. Н. Баха Академии наук СССР. Опыты японского ученого Ш. Акабори тоже показали, как в условиях первичных периодов существования Земли из

соединения аминокислот — точнее, из их ближайших предшественников — могли образоваться белковоподобные вещества.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ

Когда на Земле возникли такие белковоподобные вещества, начался новый этап в развитии материи — переход от органических соединений к живым существам. Сначала органические вещества находились в морях и океанах в виде растворов. В них не было какого-либо строения, какой-либо структуры. Но когда растворы белков или других подобных органических соединений смешиваются между собой, из растворов выделяются особые полужидкие, студенистые образования — коацерваты. Например, если смешать прозрачные растворы желатина и яичного альбумина, то они замутятся, и под микроскопом в них различимы плавающие в воде маленькие резко очерченные капельки. Это и есть коацерваты. В них концентрируются все находящиеся в растворе белковые вещества.

Хотя коацерватные капельки жидкие, но они обладают определенным внутренним строением. Частицы вещества в них расположены не беспорядочно, как в растворе, а с определенной закономерностью. При образовании коацерватов возникают зачатки организации, правда, еще очень примитивной и неустойчивой. Для самой капельки эта организация имеет большое значение. Любая коацерватная капелька способна улавливать из раствора, в котором плавает, те или иные вещества. Они химически присоединяются к веществам самой капельки. Таким образом в ней протекает процесс созидания, роста. Но в любой капельке наряду с созиданием наблюдается и распад. Тот или иной из этих процессов, в зависимости от со-

Коацерваты. Справа — коацерваты со сложным строением.

става и внутреннего строения капельки, идет быстрее и начинает преобладать.

Представим себе, что в каком-нибудь месте первичного океана смешались растворы белковоподобных веществ и образовались коацерватные капельки. Они плавали не в чистой воде, а в растворе разнообразных веществ. Капельки улавливали эти вещества и росли за их счет.

Скорость роста отдельных капелек неодинакова. Она зависит от внутреннего строения каждой из них.

Если в капельке преобладают процессы разложения, то она скоро распадается. Вещества, ее составляющие, переходят в раствор и поглощаются другими капельками. Более или менее длительно будут существовать лишь те капельки, в которых процессы созидания преобладают над процессами распада.

Таким образом, все случайно возникающие, так сказать «неудачные», формы организации сами собой выпадали из процесса дальнейшей эволюции материи.

Каждая отдельная капелька не может расти беспредельно как одна сплошная масса — она распадается на дочерние капельки. Но каждая капелька в то же время чем-то отлична от своих «сестер» и, отделившись от других, растет и изменяется самостоятельно. В новом поколении все неудачно организованные капельки погибают, разлагаются, а наиболее совершенные участвуют в дальнейшей эволюции материи. Так в процессе возникновения жизни происходил своеобразный естественный отбор коацерватных капелек. Рост коацерватов постепенно ускорялся. Количество организованного вещества на поверхности Земли увеличивалось, усложнялась его организация.

В конечном итоге усовершенствование коацерватов привело к новой форме существования материи — к возникновению на Земле простейших живых существ.

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ЖИЗНИ

Строение этих первичных живых организмов было гораздо совершеннее, чем у коацерватных капелек. Но все же оно было несравненно проще даже самых простых из нынешних живых существ. Естественный отбор, начавшийся в коацерватных капельках, продолжался и с появлением жизни. Проходили века, тысячелетия, и строение живых существ все более улучшалось, приспособлялось к условиям существования.

Вначале пищей для живых существ были только органические вещества, возникшие когда-то из первичных углеводородов. Но с течением времени количество таких веществ уменьшилось. В этих условиях первичные живые организмы должны были либо погибнуть, либо выработать в себе способность строить органические вещества из элементов неорганической природы — из углекислоты и воды. Некоторым живым существам это удалось. В процессе последовательного развития у них появилась способность поглощать энергию солнечного луча, разлагать за счет этой энергии углекислоту и строить в своем теле из ее углерода и воды органические вещества. Так возникли простейшие растения — сине-зеленые водоросли.

Остатки сине-зеленых водорослей обнаруживаются в древнейших отложениях земной коры.

Другие живые существа сохранили прежний способ питания, но пищей им стали служить первичные растения. Так возникли в своем первоначальном виде животные.

На заре жизни и растения, и животные были мельчайшими одноклеточными существами, подобными живущим в наше время бактериям, сине-зеленым водорослям, амебам. Большим событием в истории последовательного развития живой природы стало возникновение многоклеточных организмов, т. е. живых существ, состоящих из многих клеток, объединенных в один организм. Постепенно, но значительно быстрее, чем раньше, живые организмы становились все сложнее и разнообразнее.

ЭВОЛЮЦИОННОЕ УЧЕНИЕ ЧАРЛЗА ДАРВИНА

ДЕТСТВО, ОТРОЧЕСТВО И ЮНОСТЬ

Чарлз Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в небольшом английском городке Шрусбери. Его отец, Роберт Дарвин, был врачом. На высоком берегу реки он построил большой трехэтажный дом. Листва вьющихся растений закрывала часть стен дома, огибая просветы окон (о причудливых движениях этих растений Дарвин впоследствии написал замечательную книгу). С площадки перед домом открывался красивый вид на реку и обширную холмистую равнину. Тихий городок, задумчивая река, живописный пейзаж — все это наводило на размышления. Чарлз рос мечтательным и спокойным мальчиком.

В школе Чарлза мало интересовали преподаваемые предметы: латинский, греческий языки, история и география мира. Он предпочитал бродить по полям и лесам и внимательно вглядываться в окружающую природу, сравнивая свои наблюдения с тем, что им было прочитано в книгах по естествознанию. Мальчик с увлечением собирал коллекции раковин, минералов, птичьих яиц. Но он никогда не разорял гнезд. Для коллекции Чарлз брал из гнезда лишь одно яйцо, остальные оставлял на месте.

В старших классах Чарлза привлекала красота доказательств и строгая ясность выводов геометрических теорем. Но особенно в это

время его занимали химические опыты, которые он производил вместе со старшим братом Эразмом в лаборатории, устроенной в сарае.

Приближалось время окончания школы. Отец решил, что Чарлзу лучше всего стать врачом. Осенью 1825 г. Чарлз поехал в Эдинбург, столицу Шотландии, и поступил там на медицинский факультет университета. Но медицина так же мало увлекала юношу, как и древние языки.

Гораздо больше интересовали его животные. В часы отлива Чарлз собирал различных морских животных среди скал залива, на берегу которого расположен Эдинбург, а затем изучал строение и развитие собранных животных. Уже тогда юноша сделал два небольших открытия, касавшихся личиночных форм пиявок и мшанок. Его сообщения о них на заседании студенческого кружка естествознания заинтересовали членов и председателя кружка — молодого профессора зоологии Гранта, который упомянул об открытиях юного Дарвина в одной из своих опубликованных работ.

Однажды во время экскурсии по берегу залива профессор кратко изложил семнадцатилетнему Чарлзу эволюционную теорию Ламарка. Чарлз слушал Гранта молча. Возможно, он вспоминал рассказы отца о дедушке, Эразме Дарвине, который умер за семь лет до рождения Чарлза. Эразм Дарвин — передовой ученый

XVIII в., восторженный поклонник Великой французской революции — был врачом, натуралистом, философом и поэтом. Учение Ламарка в пересказе Гранта показалось молодому Дарвину похожим на взгляды деда.

Прошло два года. Чарлза по-прежнему не интересовала медицина. Нужно выбирать другую профессию. Но какую? По совету отца Ч. Дарвин решил поступить на теологический (богословский) факультет Кембриджского университета.

Подновив свои знания древних языков, Чарлз сдал вступительные экзамены. С горечью писал он впоследствии, что три года, проведенные им в Кембридже, были бесплодно потеряны: настоящих знаний университетские занятия на богословском факультете ему не могли дать. Раз в год, перед самыми экзаменами, Чарлз добросовестно вызубривал учебники богословия и благополучно переходил на следующий курс. Но истинным его увлечением в Кембридже были энтомология — наука, изучающая насекомых,— и ботаника, а также верховая езда и ружейная охота.

Вскоре Чарлз стал отличным знатоком британских жуков. Он с увлечением собирал их в окрестностях Кембриджа и в имении своего дяди, где обычно проводил часть летних каникул в шумной и многочисленной компании двоюродных братьев и сестер.

Позже, уже став знаменитым ученым, он не раз вспоминал с добродушным смехом, как однажды нашел под корой дерева какого-то редкого жука. Взяв его, он тут же увидел второго, не менее редкого. Схватил его другой рукой. Но в этот миг выполз третий — такого он никогда раньше не встречал. Что делать? Он сунул жука из правой руки в рот, но тот вдруг выпустил ему на язык

струю едкой жидкости. Чарлз выплюнул его, но момент был упущен — третий, самый редкостный жук убежал.

Увлечение Чарлза жуками было вознаграждено. В Лондоне вышла книга известного энтомолога Дж. Стивенса о британских насекомых. Описывая редких жуков, автор в нескольких случаях указал: «Пойман Ч. Дарвином». Этих жуков Чарлз послал в свое время Стивенсу. После изложения его эдинбургских открытий в работе Гранта это было уже вторым упоминанием его имени в печати.

Самым замечательным в кембриджский период жизни Дарвина было его знакомство с профессором Генсло. У него Чарлз получил первые настоящие уроки биологии, усвоил методику собирания и определения растений и животных.

Весной 1831 г. Чарлз сдал выпускные экзамены. Окончив университет, он отказался от профессии священника и, по совету Генсло, решил заняться геологией, в которой был слабее, чем в ботанике и зоологии. В те времена каждый натуралист должен был быть одинаково силен во всех трех, как говорили тогда, царствах природы — минеральном, растительном и животном. В августе 1831 г. отправлялся в Уэльские горы профессор геологии Кембриджского университета А. Седжвик; по просьбе Генсло он взял с собой Дарвина, чтобы обучить его методам геологических исследований.

ПУТЕШЕСТВИЕ ВОКРУГ СВЕТА

Когда Чарлз вернулся домой, ему вручили письмо Генсло. Профессор сообщал, что Британское адмиралтейство отправляет парусное судно к Южной Америке для картографической съемки побережья; судно должно совершить также и кругосветное путешествие. Генсло просили рекомендовать ученого, который мог бы заняться сбором геологических, зоологических и ботанических коллекций. И он рекомендовал Чарлза. «Это счастливый и редкий случай,— писал Генсло Ч. Дарвину,— от которого не следует отказываться».

Чарлзу, разумеется, очень хотелось поехать. Незадолго до того он прочитал замечательное описание путешествия знаменитого немецкого натуралиста Александра Гумбольдта в Южную Америку (см. т. 1 ДЭ, стр. 338—339), и у него появилось страстное желание познакомиться с природой тропиков. В конце декабря

1831 г. двадцатидвухлетний Чарлз Дарвин отправился в кругосветное путешествие на корабле «Бигль» в качестве «натуралиста». Пятилетнее плавание на «Бигле» вошло в историю науки именно потому, что на его борту находился Чарлз Дарвин. Он увлекательно и вместе с тем точно описал это плавание в книге «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». Впервые книга вышла в 1839 г. К настоящему времени она издана на десятках языков и в миллионах экземпляров.

Читая эту книгу, невольно удивляешься, с какой необычайной быстротой скромный юный собиратель горных пород, растений и животных превратился в выдающегося исследователя природы. Дарвин не только собирал и описывал собранный материал, он глубоко вдумывался в явления природы и стремился разгадать ее законы за каждым отдельным явлением.

В северной части Патагонии живет несколько видов броненосцев, ленивцев, муравьедов и других, так называемых неполнозубых животных¹ .

Это сравнительно мелкие животные; нигде, кроме Южной Америки, они не встречаются. Здесь же Дарвин обнаружил в земле гигантские скелеты и черепа (величиной почти со слоновьи) животных, существовавших около миллиона лет назад. По строению скелетов они были очень похожи на живущих сейчас карликовых броненосцев и ленивцев. У Дарвина возник вопрос: не произошли ли современные неполнозубые от этих ископаемых гигантов и не зависят ли их карликовые размеры от постепенных изменений?

На островах близ Южной Америки и на самом континенте живет несколько видов волнообразных лисиц. Не было никакого сомнения в том, что они произошли от одного прародича; затем их потомки, рассеявшись по континенту и островам, постепенно изменились в различных условиях существования.

На Галапагосских островах, расположенных в Тихом океане, примерно в тысяче километров от Южной Америки, все растения и животные удивительно похожи друг на друга и на некоторых представителей южноамериканской флоры и фауны. Дело в том, что Галапагосский архипелаг вулканического происхождения и его острова поднялись со дна сравнительно недавно. Несомненно, что растения и животные этих островов были занесены с Южноамериканского материка. Близость их к американским видам, а еще более друг к другу хорошо прослеживается. Но это совсем не те виды, которые живут на материке. Взять хотя бы в качестве примера маленьких птичек из семейства вьюрков. Почти на каждом ост-

¹ Неполнозубыми эти животные названы потому, что строение коренных зубов у них несовершенно: резцов и клыков они не имеют.

Волкообразные лисицы: с о-ва Чилоэ(вверху) и фолклендская(внизу).

рове архипелага обитает свой вид этих птичек. Попав с материка на архипелаг, они постепенно изменялись, причем на каждом острове изменялись по-особому, хотя острова Галапагосского архипелага лежат совсем рядом.

«Почему так?— спрашивал себя Дарвин.— Образ жизни всех этих птиц, черепах, ящериц одинаковый, но сами животные оказались разными».

Многочисленные наблюдения привели Дарвина к твердому убеждению, что библейский рассказ о «сотворении мира» — наивная сказка, что история развития растений и животных измеряется миллионами лет. Объяснение того, каким образом возникли на Земле различные виды растений и животных, надо искать в самой природе, у нее нужно требовать ответ. А чудесами ничего объяснить нельзя, потому что их не бывает.

Вернувшись в Англию, Дарвин в течение нескольких лет издал пять томов под общим названием «Зоологические результаты путешествия на корабле «Бигль». В них подробно описаны внешний вид, образ жизни и географическое распространение всех животных, собранных Дарвином, а также найденные им скелеты ископаемых животных. Все пять томов снабжены превосходными многоцветными таблицами. Одновременно Дарвин выпустил один за другим три тома о геологических исследованиях во время путешествия. В одном из них с большой тщательностью были описаны коралловые рифы и острова, изложена теория их происхождения.

УЧЕНИЕ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ВИДОВ

Признав, что органический мир произошел путем постепенного развития, Чарлз Дарвин считал, что этого еще недостаточно, надо убедительно объяснить, как, в силу каких естественных законов оно происходило. Только в этом случае будет обеспечен успех эволюционного учения, т. е. учения о постепенном историческом развитии органического мира.

Через полгода после возвращения на родину Дарвин приступил к сбору материалов о происхождении видов растений и животных. Подавляющее большинство ученых относилось к эволюционному учению отрицательно. Духовенство встречало его в штыки, так как это учение подрывало основы религии.

Чарлз Дарвин решил выступить со своей теорией лишь после того, как сам убедится в том, что она неопровержима. Он начал старательно копить факты, свидетельствующие об изменяемости животных и растений. Пусть тогда спорят о частностях, о деталях, но основные положения теории уже никто не сможет подорвать!

Собирая факты, Ч. Дарвин заставил на себя работать всех, в том числе и мальчишек, которые ловили ему ящериц и змей, приносили щенят и кроликов. Он изучал домашних животных, перечитывал сотни книг, делал множество выписок.

Напряженная работа расшатала здоровье Дарвина. На его работоспособности отрицательно сказывалась и жизнь в шумном, душном Лондоне. Он приобрел небольшой дом с садом в деревне Даун, в шестнадцати милях от Лондона, и в 1842 г. переехал туда с женой и детьми. Там ученый прожил до конца своей

жизни, и там же он написал почти все свои труды.

В 1842 г. Дарвин впервые решился кратко изложить свою теорию. В 1844 г. это изложение было значительно расширено. Однако и новый текст Дарвин все еще считал черновым наброском и познакомил с ним только двух самых близких друзей.

1 июля 1858 г. состоялось чрезвычайное собрание членов Линнеевского общества, на котором были заслушаны извлечения из работы Дарвина о его теории. Весь ученый мир с нетерпением ожидал появления книги Дарвина. Первоначальные сроки написания многотомного сочинения были изменены. Дарвин решил закончить его позже, а пока что издать «краткое извлечение» из него под названием «Происхождение видов путем естественного отбора, или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь». В день выхода книги в свет, 24 ноября 1859 г., весь ее тираж — 1250 экземпляров — был распродан. Немедленно приступили к подготовке второго издания.

Книга Дарвина произвела величайшую революцию в науке. Она навсегда разрушила господство религиозного представления о неизменности видов.

И до Дарвина некоторые натуралисты, в том числе Ламарк и Эразм Дарвин, выступали против учения о неизменности видов. Но ни один из предшественников Дарвина не сумел привести убедительных, неопровержимых доказательств эволюционного процесса, объяснить, по каким законам он происходит. Дарвин направил все силы на поиски этих законов. Прежде всего он обратился к практике, к тысячелетнему опыту выведения новых сортов культурных растений и новых пород домашних животных.

Многие растения и животные, используемые человеком в хозяйстве, не существуют в дикой природе. Но несомненно, что они потомки каких-то диких прародичей. Кроме того, каждое из этих растений и животных выведено человеком во множестве сортов и пород: стоит вспомнить, сколько существует разнообразных сортов капусты, яблок, груш, сколько пород собак, овец, коров, лошадей. Нередко эти сорта и породы отличаются друг от друга более резко, чем виды диких растений и животных. Например, разные виды волков не так резко отличаются друг От друга, как различные породы домашней собаки. Как же растениеводы и животноводы достигли такого многообразия?

Дикий кабан (вверху) и боров английской породы (внизу).

Предположим, что нужно вывести породу лошадей, отличающуюся быстротой бега. Из потомства пары быстро бегающих лошадей оставляют на племя особенно резвых жеребят. Скрещивая отобранных племенных лошадей во многих поколениях и отбирая лучших, получают в конце концов породу великолепных бегунов. Если же отбирать на племя самых сильных жеребят, то через несколько поколений может получиться порода тяжеловозов.

Этим же путем выводят яйценосных и мясных кур, высокоудойных коров, различные сорта яблок. Такой метод называется искусственным отбором. Очевидно, растениеводы и животноводы пользуются тем, что у потомства каждого поколения растения или животного одни и те же особенности выражены с различной силой. Например, у яблок, снятых с одного дерева, различный вес и различная

сахаристость; куры одного выводка приносят различное количество яиц.

При отборе человек обращает внимание на те особенности животных и растений, которые для него наиболее полезны, желательны. Повторяя отбор особей с определенным признаком, человек постепенно, из поколения в поколение, усиливает этот признак и в конце концов

Ч. Дарвин в годы создания им «Происхождения видов».

получает породу или сорт, резко отличающиеся от исходной формы.

Человек, производя отбор, преследует свои интересы, а не интересы животного или растения. Он вывел, например, породу свиней, так отягощенных жиром, что они едва могут двигаться. Такая свинья в условиях дикой природы немедленно погибла бы в борьбе за существование.

Так Дарвин нашел решение задачи о происхождении видов. В самом деле, ведь и у диких растений и животных все признаки, все особенности так же изменчивы, как и у домашних. А может быть, и в дикой природе новые виды образуются путем отбора? Но кто производит отбор в дикой природе? Можно ли допустить, что в природе отбор происходит по воле и по плану какого-то существа, сознательно ведущего растения и животных к заранее поставленной им цели?

О борьбе за существование натуралистам было известно давно, но только Дарвин понял значение этой борьбы в эволюции органического мира. Животные и растения могут

приносить чрезвычайно большое потомство. Трудно даже представить себе, какое невероятное количество семян дает ежегодно любое дерево. Но лишь немногие из этих семян попадают в подходящие условия, дают ростки и вырастают во взрослые деревья. Некоторые рыбы откладывают десятки, сотни тысяч и даже миллионы икринок. Луна-рыба, встречающаяся в наших дальневосточных водах, мечет около 300 млн. икринок. Но большая часть икры погибает или поедается другими животными. Только из немногих икринок выводятся мальки, но и они в основном становятся добычей хищников. В конце концов из множества икринок, отложенных одной рыбой, развиваются и доживают до зрелости лишь одиночные особи. Подрастающее поколение да и взрослые особи гибнут от суровых условий природы: от жары, засухи, морозов. Гибнут они и от прямых своих врагов: растения — от травоядных животных, травоядные от хищников. Выживают наиболее приспособленные.

Отдельные особи вида всегда отличаются друг от друга цветом, формой, силой, быстротой и множеством других особенностей. Одни из этих особенностей полезны для вида, другие — вредны, третьи — безразличны. Очевидно, обладатели полезных особенностей будут выживать, обладатели вредных — гибнуть. Таким образом, в природе происходит отбор особей, наиболее приспособленных к определенным условиям жизни. Этот отбор Дарвин назвал естественным в противоположность производимому человеком искусственному отбору.

Путем естественного отбора от общих прародичей возникают разнообразные виды, подобно тому как от общего ствола дерева отходят в разные стороны ветви. Представим себе, что в какой-либо местности волки питаются оленями. Чтобы поймать оленя, требуется особая быстрота. Очевидно, более быстрые волки смогут ловить оленей, а менее быстрые станут охотиться за малоподвижной добычей, например за овцами.

Естественный отбор разделит волков на две разновидности, резко отличающиеся друг от друга. Со временем, все более и более отходя друг от друга, они превратятся в два разных вида.

Так Дарвин нашел основной закон исторического, эволюционного развития организмов. Этот закон превосходно объяснял всю совокупность биологических явлений, просто и убе-

дительно решал самые запутанные загадки живой природы.

Одним из труднейших вопросов биологии была до Дарвина так называемая органическая целесообразность. Еще в глубокой древности люди обратили внимание на то, что все организмы — растения и животные — устроены замечательно целесообразно. Каждый отдельный орган чем-нибудь да полезен всему организму, и строение каждого органа делает организм приспособленным к условиям обитания и к образу жизни животного или растения. До Дарвина ученые объясняли это тем, что бог заранее предусмотрел, как должны быть устроены растения и животные, чтобы жить в предназначенных для них условиях.

Дарвиновское учение о естественном отборе научно, материалистически объясняет происхождение целесообразности в природе. Если в борьбе за существование выживают организмы, приспособленные к определенным условиям существования, а неприспособленные вымирают, то выжившие организмы неизбежно должны оказаться целесообразно устроенными. В другую геологическую эпоху, в других условиях жизни, когда-то целесообразно устроенные организмы могут оказаться нецелесообразно устроенными, неприспособленными. Они вымрут, уступив место организмам, особенности которых более соответствуют новым условиям.

ДРУЗЬЯ И ВРАГИ ДАРВИНА

Маркс, Энгельс и Ленин высоко ценили учение Дарвина. Вскоре после выхода в свет книги Дарвина Маркс писал Энгельсу об этой книге, что она «дает естественноисторическую основу для наших взглядов».

Ленин так определил значение учения Дарвина: «...Дарвин положил конец воззрению на виды животных и растений, как на ничем не связанные, случайные, «богом созданные» и неизменяемые, и впервые поставил биологию на вполне научную почву, установив изменяемость видов и преемственность между ними...»

Со дня выхода в свет первой книги Дарвина вокруг его учения завязалась острая

борьба. Нападали на Дарвина церковники и реакционные ученые. А передовые, прогрессивные ученые стали на его сторону. Борьба за и против дарвинизма продолжается и в наши дни. И в этой борьбе каждое новое открытие в естествознании подтверждает, что учение великого Дарвина незыблемо в своей основе.

Многие выдающиеся ученые применили с блестящим успехом учение Дарвина в специальных областях биологии и тем способствовали окончательному торжеству дарвинизма.

Среди этих ученых особенно замечательны: в Англии — ботаник Дж. Гукер, анатом и палеонтолог Т. Гексли и зоогеограф А. Р. Уоллес; в Америке — ботаник А. Грей; в Германии — зоолог Э. Геккель и биологи Ф. и Г. Мюллеры.

Крупнейшая роль в распространении и дальнейшей разработке дарвинизма принадлежит русским ученым: К. А. Тимирязеву, братьям А. О. и В. О. Ковалевским, И. И. Мечникову, И. М. Сеченову, а в новейшее время И. П. Павлову, А. Н. Северцову, И. В. Мичурину.

Дарвин умер 19 апреля 1882 г. в возрасте семидесяти трех лет. Незадолго до смерти он сказал: «Я совсем не боюсь умирать». Это были его последние слова.

Чарлз Дарвин похоронен в Лондоне, в здании Вестминстерского аббатства. Его могила находится неподалеку от могилы Ньютона.

Со времени выхода книги Дарвина «Происхождение видов» прошло более 100 лет. За это время в биологии сделано много новых открытий, позволяющих глубже понять сущность процесса эволюции живых существ.

Дарвин писал, что в свете теории естественного отбора возрастет в громадной степени значение изучения наших домашних пород. Новая разновидность, выведенная человеком, представится более любопытным и важным предметом изучения, чем добавление еще одного вида неизвестных ранее диких животных или растений к бесконечному числу уже занесенных в списки.

Советские биологи и селекционеры много сделали и еще больше сделают для осуществления этого завета Чарлза Дарвина, высказанного им в книге «Происхождение видов».

В Новой Зеландии, на скалистых островах, где нет людей, живет знаменитая трехглазая ящерица гаттерия, или туатара. Крупная ящерица, больше кошки, и очень древняя — родная «тетушка» динозавров.

Много миллионов лет назад на Земле жили страшные ящеры, похожие на сказочных драконов. Огромные, больше слона, бронтозавры, игуанодоны, диплодоки... А еще раньше, триста миллионов лет назад, не было и динозавров. Только доисторические «лягушки» — стегозавры жили у воды. От стегозавров и произошли динозавры. Но до того как это случилось, от стегозавров произошла гаттерия.

В давние времена у предков позвоночных животных было по три глаза: два больших — по бокам головы, а третий поменьше — на темени.

Он в небо смотрел. Потом этот глаз атрофировался, омертвел и исчез.

Но иногда и сейчас еще рождаются рыбьи мальки с тремя глазами. Когда у животных и человека появляются вдруг ненужные им органы, которые были у прародителей, это называется атавизмом. У людей, например, сохранился еще в мозгу остаток третьего глаза — особая шишковидная железка.

У гаттерии теменной глаз еще вполне в хорошем состоянии, почти как настоящий. Видит он, правда, плохо: едва свет от тьмы отличает.

А гаттерия света не любит, прячется от солнца. Живет она под землей в норах, но норы сама не роет: приходит в гости к буревестникам. На тех же островах, где живут гаттерии, гнездятся тысячи буревестников. А для гнезд буревестники обычно роют норы. Гаттерии залезают в эти норы и весь день в них сидят. Только ночью выходят на охоту за улитками.

Птицы и пресмыкающиеся мирно уживаются. Нередко в одной норе на подстилке из листьев живут две семьи — гаттерия и буревестники. Иногда ящерица, раскопав пол, откладывает здесь свои яйца. А в другом углу норы высиживает птенцов самка буревестника. Гаттерия спит рядом, свернувшись дугой. Птиц и птенцов она никогда не обижает.

Про гаттерию биологи говорят: реликтовая это ящерица, живое ископаемое. И в этих словах нет ни иронии, ни осуждения, в них сдержанный крик восторга перед удивительным явлением природы.

Выходцы из давно минувших эпох. Пережившие свое время древнейшие существа. Они, вернее, очень похожие на них животные, жили еще на заре истории нашей планеты, «когда мир был юным». С тех пор эти закосневшие в своем консерватизме осколки давно исчезнувших миров почти не изменились. Их эволюция словно бы остановилась.

Живые ископаемые обычно обитают в каких-нибудь уединенных и очень небольших по площади районах: на островах, плоскогорьях, в пустынях, озерах, морях, так или иначе отрезанных от мира. Гаттерия, например, обитает на нескольких островах у берегов Новой Зеландии и нигде больше в мире не встречается.

Обычно условия жизни в местах обитания живых ископаемых всегда постоянны, в течение миллионов лет они почти не менялись. В этом и секрет удивительного консерватизма реликтовых животных. Не менялись внешние условия — не было причин, следовательно, приспосабливаться, приобретать новые привычки, органы и обитателям этих затерянных уголков.

Когда мы говорим о небольших районах, то имеем в виду относительно небольшие районы, потому что есть целый материк, населенный сплошь живыми ископаемыми,— Австралия.

Около ста миллионов лет назад Австралия откололась от других стран мира. С тех пор широкие моря окружают ее со всех сторон.

Сумчатые животные (вспомните кенгуру), которые незадолго перед тем расплодились по всей Земле, получили пятый континент в полное свое владение. Животные несумчатые появились на свет уже после того, как материк этот стал островом. Они не смогли пробраться в Австралию. Только дикие собаки динго, крысы и мыши приплыли сюда на корягах, а летучие мыши прилетели по воздуху.

Австралия также единственная страна, в которой сохранились утконосы и ехидны — самые первобытные из млекопитающих животных. Они живут еще по традициям ящероподобных предков: не родят живых детенышей, а откладывают яйца, как птицы. (Правда, приспосабливаясь к внешним условиям, эти животные приобрели целый ряд новых признаков, которых не было у их предков.) Даже растения в Австралии очень своеобразные: около ста видов из них нигде больше не встречается.

Остров Мадагаскар — естественный палеонтологический музей. И тоже остров этот не очень маленький. Он отделился от Африки, когда на Земле обитали очень примитивные, первобытные млекопитающие (правда, уже не сумчатые). Поэтому в его лесах сохранились лучше, чем в других частях света, такие, например, редкостные зверюшки, как лемуры. Из пятидесяти видов лемуров, обитающих на Земле, сорок живут на Мадагаскаре.

ЕЩЕ ОБ ОДНОМ ЖИВОМ ИСКОПАЕМОМ

Мечехвост, полурак-полускорпион, тоже реликтовое существо, очень древнее, но отнюдь не редкое. В силурийский период истории Земли, 350 млн. лет назад, на суше жили только скорпионы. Не было еще ни пауков, ни насекомых. В море тоже скорпионов ползало немало: ракоскорпионы огромные, иные метра в два длиной, бронированные чудовища. Их потомки — мечехвосты дожили до наших дней и почти не изменились. Похожи они... Трудно даже сказать, на кого: на броненосцев? на танки? на фантастические машины марсиан? Рисунок даст вам лучшее представление о внешности этих странных созданий, чем любое описание.

Ныне мечехвосты уцелели только в двух местах земного шара. В прибрежных водах Карибского моря и всего западного побережья США и на мелководьях индонезийских морей. Отсюда распространяются они вдоль берегов Китая до Японии и на запад — к Индии.

Местами мечехвостов еще так много, что их ловят сетями, сушат, толкут и вывозят на поля как удобрение.

БАТИСКАФ, ИЗОБРЕТЕННЫЙ ПРИРОДОЙ

Наутилусы, близкие родственники осьминогов, начали свою историю в одно время с мечехвостами. Шесть видов из этого старейшего рода морских патриархов дожили до наших дней. Наутилусы обитают на юго-западе Тихого океана, у Филиппин, Индонезийских островов и у Северной Австралии. Они похожи на сторуких

улиток и живут в раковинах, разделенных перегородками.

Когда наутилус хочет опуститься на дно, он наполняет раковину водой, она становится тяжелой и легко погружается. Чтобы всплыть на поверхность, наутилус нагнетает в раковину газ. Он вытесняет воду, и раковина всплывает. Все происходит, как в современной глубоководной лодке — батискафе, патент на которую природа получила 500 млн. лет назад.

Жидкость и газ находятся в раковине наутилуса под давлением, поэтому перламутровый домик не лопается даже на глубине в семьсот метров, куда наутилусы иногда заплывают. Стальная трубка здесь сплющилась бы, а стекло превратилось бы в белоснежный порошок.

У наутилуса нет ни присосок, ни чернильного мешка, как у его более совершенных собратьев — осьминогов и каракатиц. Глаза его примитивны, как камера-обскура, они лишены линзы — хрусталика. Реактивный двигатель тоже еще в стадии конструктивных поисков¹. Словом, этот головоногий моллюск хотя и наш современник, но далеко не современный. Он за полмиллиарда лет не приобрел ни одного нового приспособления. Поэтому наутилус и занесен в анналы зоологии под именем живого ископаемого.

А когда-то моря кишели наутилусами. Палеонтологам известны тысячи всевозможных их видов. Были среди них малютки не более горошины. Другие таскали раковины-блиндажи величиной с небольшой танк. <<Родной брат» наутилуса — эндоцерас жил в раковине, похожей на пятиметровую еловую шишку. В ней

свободно могли разместиться три взрослых человека.

Долго плавали по волнам наутилусы. Затем вдруг неожиданно почти все вымерли. Случилось это восемьдесят миллионов лет назад, в конце мезозойской эры.

ЗАМОРСКИЙ ОРИГИНАЛ ИЗ ХОХЛАТКИНОЙ РОДНИ

В Южной Америке живет птица гоацин. Вид у нее хищный, но нрав безобидный. Гоацин сродни курице, а не орлу. Спина у допотопной птицы зеленая, а живот красный. На Голове желтый хохол. Вроде бы птица как птица, но вот что странно: у птенцов гоацина на крыльях... длинные когти! Цепляясь когтями за сучья, птенчики лазают по веткам. Забираются на самую макушку дерева. И ныряют прямо в реку. (Гоацины вьют гнезда на деревьях, нависающих над водой.) Плавают и ныряют молодые гоацины очень ловко. Когда они ловят в воде головастиков или карабкаются по сучьям, то похожи на рептилий, а не на птиц .

Черты родства с пресмыкающимися особенно заметны у молодых гоацинов. А когти на крыльях — очевидное доказательство древности их рода. Ведь первоптицы, археоптериксы, обитавшие на Земле более ста миллионов лет назад, носили на крыльях такие же когти — дар ящероподобных предков.

У взрослых гоацинов на крыльях уже нет когтей: лишь небольшие бугорки там, где в юности были когти. Повзрослев, и плавать они разучились. Всю жизнь прячутся теперь на деревьях и клюют листья. Гоацин — птица несъедобная: как от крокодила, пахнет от него мус-

¹ Головоногие моллюски (осьминоги, кальмары, каракатицы, наутилусы) плавают, подталкивая себя струями воды, выброшенной из особой трубки на животе. Эта их «моторная» система напоминает реактивный двигатель ракеты.

кусом. Гоацин и кричит не по-птичьи: квакает, как лягушка.

От древних эпох сохранились не только реликтовые виды птиц, ящериц, моллюсков, но и целые семейства живых ископаемых (новозеландские бескрылые птицы киви, опоссумы), подклассы (сумчатые, утконосы и ехидны) и даже целые классы: голотурии, морские лилии, панцирные моллюски и кистеперые рыбы.

РЫБЫ, СДЕЛАВШИЕ ИСТОРИЮ

В новогодние дни 1939 г. старый рыболовный траулер ловил рыбу в прибрежных водах Южной Африки, недалеко от города Ист-Лондона. Улов был неважный, и капитан Госен решил попытать счастья на отмелях близ устья реки Чалумна.

Трал вытащили на палубу. Он принес около полутора тонн разной мелочи, две тонны акул и... одну странную рыбу, закованную в панцирь из толстой чешуи. Плавники рыбы напоминали лапы. Лишь первый спинной плавник был такой же, как у других рыб.

И хвост у диковинной рыбы был необычный: не двух, а трехлопастный! Рыбаки поняли, что поймали что-то очень редкостное, и принесли свой трофей в местный краеведческий музей. Что произошло потом, вы можете узнать из интересной книги «Старина четвероног», изданной Географгизом в 1962 г. Ее автору, доктору Дж. Смиту, наука обязана открытием древнейшей кистеперой рыбы, которая жила на заре истории Земли и вымерла (так думали) десятки миллионов лет назад. Имя ее латимерия (см. рис. на стр. 34).

Когда-то очень давно близкие родичи латимерии выползли на сушу, и от этих-то непоседливых «браконьеров», нарушивших законы естества, и ведут свой род все сухопутные позвоночные животные: и лягушки, и пресмыкающиеся, и звери, и птицы, и мы с вами.

Рыбы выползли из воды и стали жить на суше. Лапоподобные плавники на брюхе и груди кистеперых рыб постепенно превратились в настоящие конечности.

Какая же причина побудила рыб, которые, надо полагать, чувствовали себя в воде совсем неплохо, покинуть родную стихию?

Недостаток кислорода? Нет, кислорода хватало. Правда, 300 млн. лет назад некоторые кистеперые рыбы жили уже не в море, а в пресноводных болотах и озерах. Но даже и тут,

если в затхлой воде не хватало кислорода, они могли подняться на поверхность и подышать чистым воздухом. Ведь у кистеперых рыб, кроме жабр, были еще примитивные легкие. Собственно, даже не легкие, а плавательный пузырь, выполнявший роль легких. Он периодически наполнялся атмосферным воздухом, а его стенки были пронизаны многочисленными кровеносными сосудами. Прямо из пузыря кислород попадал в кровь. Итак, недостаток кислорода не мог служить причиной, заставившей рыб переменить свое местожительство. Может быть, их выгнал на сушу голод? Тоже нет, потому что суша в то время была более пустынна и бедна пищей, чем моря и озера.

Нет, и не опасность, так как кистеперые рыбы были самыми крупными и сильными хищниками в первобытных озерах.

Стремление остаться в воде — вот что побудило рыб покинуть воду! Это звучит парадоксально, но именно к такому заключению пришли ученые, внимательно изучив все возможные причины. Дело в том, что в ту далекую эпоху неглубокие сухопутные водоемы часто пересыхали. Озера превращались в болота, болота — в лужи. Наконец, под палящими лучами солнца высыхали и лужи. Кистеперые рыбы, которые на своих удивительных плавниках умели неплохо ползать по дну, чтобы не погибнуть, должны были искать новых убежищ, новых луж, наполненных водой.

В поисках воды рыбам приходилось переползать по берегу значительные расстояния. И выживали те из них, которые хорошо ползали, которые лучше были приспособлены к сухопутному образу жизни. Так постепенно благодаря суровому отбору рыбы, искавшие воду, обрели новую родину. Они стали обитателями двух стихий — и воды, и суши. Произошли земноводные животные, или амфибии, а от них пресмыкающиеся, затем птицы и млекопитающие. И наконец, по планете зашагал человек — далекий потомок непоседливых рыб.

РОЩИ, В КОТОРЫХ БРОДИЛИ ДИНОЗАВРЫ

В Никитском ботаническом саду, в Крыму, растет дерево гинкго. У него листья похожи на веера и торчат пучками из морщинистого побега, как иглы у сосны. И жилки у листьев не сетчатые, как у всех наших деревьев, а тоже

веером разбегаются от черешка, словно лучи от солнца, и нигде друг с другом не переплетаются.

Гинкго — в тенистом парке среди магнолий и кленов! Что бы почувствовали вы, если бы в зоопарке в одной вольере со слоном вдруг увидели... живого динозавра?

Сто и двести миллионов лет назад, когда и суша, и море, и воздух были отданы в полное владение страшным ящерам — динозаврам, всюду по берегам болот и озер, в которых они резвились, росли гинкго. Птеродактили отдыхали на их ветвях. Ящеры-вегетарианцы лениво жевали их листья. Задрав к небу змеиные головы, глотали «орехи» гинкго.

Это чудом дожившее до наших дней изящное дерево росло в ту эпоху во всех странах всех континентов, кроме, по-видимому, только Африки. А теперь... Теперь тоже находим мы его на всех этих континентах и во многих странах, но только везде рядом с человеком: в парках, садах, вдоль дорог и пляжей. Люди вновь рассадили гинкго там, где когда-то зеленели рощи «динозавровых» деревьев, а потом все вымерли.

Уцелели гинкго только в Китае и Японии. Здесь росли они у храмов и гробниц. И здесь увидел их доктор Кемпфер. Он служил врачом при голландском посольстве в Нагасаки. Случилось это в начале XVIII в. Некоторые из священных деревьев, что росли около царских гробниц, были очень почтенного возраста. Одно из них — тридцатиметровое гинкго — посажено было тысячу двести лет назад, когда японский император и его приближенные поменяли религию предков на буддизм. Одна из новообращенных придворных дам, кормилица императора Наихаку-Коджо, умирая, попросила не сооружать на могиле никакого памятника, а посадить гинкго, чтобы душа ее продолжала жить в этом дереве. Говорят, что ее выбор пал на гинкго только потому, что Наихаку-Коджо была кормилицей, а у гинкго растут с ветвей вниз побеги, похожие на соски. У старых деревьев они дорастают до самой земли и, погружаясь в нее, поддерживают тяжелые сучья, словно подпорки. С тех пор, утверждают легенды, гинкго и чтут в Японии как священное дерево храмов и гробниц.

После того как доктор Кемпфер опубликовал в 1712 г. описание удивительного дерева, в научной литературе велись долгие споры, сохранились ли где-нибудь в мире «дикие» гинкго или все деревья, которых немало растет в Японии и Китае, «домашние», т. е. посажены и выращены человеком. Спор этот еще окончательно не решен.

Кемпфер назвал открытое им на Востоке неведомое европейцам дерево странным словом «гинкго». «Гин» — по-китайски серебро. Кемпфер думал, что гинкго означает «серебряный абрикос»: намек на некоторое сходство плода гинкго с абрикосом. Но, как позднее выяснилось, слово «гинкго» ни в Китае, ни в Японии никому не известно. Дерево это называют здесь по-разному, но только не гинкго.

В 1730 г. после долгого отсутствия гинкго вновь вернулось в Европу: семена его посадили

Гинкго росло уже тогда, когда на земле господствовали гигантские ящеры.

в ботаническом саду в Утрехте, в Голландии. Это были первые гинкго, зазеленевшие здесь после того, как на Земле вымерли динозавры.

Позднее гинкго стали выращивать в Англии, а отсюда развезли их по всей Европе и Северной Америке, где и растут они сейчас почти в каждом парке.

Гинкго — растение двудомное. Это значит, что на одном дереве развиваются только женские цветки, а на другом — только мужские, с тычинками и пыльцой. Поэтому у садоводов первое время было много хлопот с гинкго. В Монпелье, во Франции, росло отличное «динозавровое» дерево, стройное, пышное, цветущее, но, увы, бесплодное. Все садоводы Франции мечтали развести в своих парках его потомков, но надежды их были тщетны: гинкго в Монпелье было женского пола, а цветущих мужских деревьев того же вида не было еще во Франции.

И как вышли из положения? Привезли из Англии ветку гинкго с мужскими цветами и привили ее на дереве в Монпелье!

Такая же история случилась и в Германии, в Иене. Здесь к мужскому дереву привили цветущую женскую ветку. В то время поэт Вольфганг Гёте был тайным советником при дворе в Веймаре и управлял Иенским университетом .

Как известно, Гёте увлекался ботаникой. Он еще до Дарвина высказал несколько непонятых его современниками идей об эволюции. Когда, путешествуя по Франции, Гёте увидел в Монпелье зеленеющее в своей первобытной красоте живое ископаемое дерево, он, пораженный, долго стоял перед ним, а позднее написал в честь гинкго поэму, которую в наши дни миллионы немецких школьников учат наизусть.

Гинкго — дерево очень древнее, впервые появилось оно на Земле 350 млн. лет назад, в девонский период. Произошли гинкго от первобытных голосемянных деревьев кордаитов, а те развились из плаунов. В предках сосны и ели тоже числятся кордаиты. Значит, гинкго и хвойные деревья — сосны, пихты, ели — в некотором роде двоюродные братья. Все они голосемянные растения: у них нет цветов и семена не покрыты мякотью плода. И хотя «орех» гинкго похож на морщинистый абрикос, ботаники доказали, что он тоже «голое семя», а не настоящий плод, как у цветковых деревьев: абрикоса, яблони или даже у березы.

Цветковые растения своими совершенными формами венчают растительное царство, как

человек завершает развитие животного мира. Читателям, может быть, интересно будет узнать, что древнейшим из цветковых растений считается тополь. Его ископаемые остатки найдены в Гренландии в слоях земли, образовавшихся 100—130 млн. лет назад. Некоторые ботаники оспаривают, однако, право тополя называться патриархом всех цветковых растений и отдают пальму первенства прекрасной магнолии.

Итак, мы установили, что в растительном царстве, так же как и в животном, есть живые ископаемые. Гинкго — не единственное из них. Чудо света, дерево-мамонт секвойя, украшение заповедных лесов Калифорнии, тоже видело динозавров. Первозданные ящеры бродили в тени древних секвой и терлись бронированной шкурой об их красные стволы. Саговники, полупапоротники-полупальмы, что растут в тропиках, как и гинкго, питали динозавров соками своей листвы. А сами папоротники, хвощи, плауны? Мхи, сине-зеленые водоросли? Все это очень древние растения. Они мало изменились с того времени, как появились на Земле, и потому с полным правом могут претендовать на почетное в науке звание живых ископаемых.

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВИД И ВИДООБРАЗОВАНИЕ

Живая материя существует в форме видов животных, растений и микроорганизмов. Всякий живой организм (животное, растение, бактерия) обязательно принадлежит к тому или иному виду. Исключение составляют гибриды — помеси между разными видами. Но гибриды — редкое явление и в природе встречаются не часто. Они обычно или совсем не имеют потомства, или малоплодовиты. В некоторых случаях существование гибридов, обладающих полезными для человека свойствами, поддерживается искусственно, путем скрещивания, например мул — помесь между лошадью и ослом.

В настоящее время науке известно около 1 млн. 800 тыс. видов животных и растений, из них около 1 млн. 200 тыс. видов животных и более 500 тыс. видов растений. Но это, конечно, далеко не все виды животных и растений, которые населяют нашу планету. Многих мы еще не знаем. Каждый год ученые находят

Разные виды синиц: вверху — московка; внизу — большая.

и описывают несколько новых, ранее неизвестных видов, причем нередко среди таких хорошо изученных групп, как птицы, рыбы или древесные растения.

Что же такое вид, чем он характеризуется? Вид это не выдуманное учеными понятие, виды реально существуют в природе. Всякий вид состоит из особей, отдельных животных, растений или микроорганизмов, обладающих определенными свойствами, характерными для данного вида. Например, большая синица, которая зимой часто появляется в парках и садах наших городов, обладает определенными размерами, желтым брюшком, зеленой спинкой и черной шапочкой на голове. Этими признаками она отличается от другого вида синиц, хотя бы синицы-московки, которая меньше по размерам, спинка у нее серая, а брюшко белое. Отличаются эти синицы друг от друга и тем, какой корм они едят, повадками и другими особенностями.

Признаки, свойства вида не что иное, как приспособление к той среде, в которой живут особи вида. Например, столь характерные для окуня поперечные полосы на теле делают его мало заметным среди зарослей, где он подкарауливает свою добычу. Мелкие зубы на челюстях и короткие жесткие жаберные тычинки позволяют окуню хорошо захватывать мелких рыб, которыми он питается. Но в то же время эти свойства не дают возможности окуню жить в других условиях. Яркая полосатая окраска рыбы делает ее хорошо заметной в чистой, прозрачной воде, где нет зарослей. Здесь менее заметны рыбы с серебристой окраской боков и темной спинкой вроде уклейки, ряпушки и др.

Каждый видовой признак, каждое свойство помогает живому организму существовать в определенных условиях, в то же время они ограничивают его возможности, как бы связывают особи вида с этими условиями.

Всякий вид занимает определенную область распространения ареал, где условия

жизни соответствуют его строению и повадкам. Обыкновенный окунь населяет водоемы Европы, Северной Азии и Северной Америки, но отсутствует в Южной Азии к югу от бассейна Амура, а также в Африке, Австралии и Южной Америке. Обыкновенная береза населяет Северную и Среднюю Европу, Северную Азию и Северную Америку, а в тундрах вместо нее растет другой вид — карликовая береза.

Трехдневный олененок (заповедник Беловежская пуща).

Таким образом, вид — это непрерывно сменяющееся множество особей, характеризующихся определенными признаками и свойствами. Они отличают особи одного вида от особей другого. Характер смены одних особей вида другими, т. е. изменение видового населения (продолжительность жизни, плодовитость и пр.), тоже является его видовым свойством.

В пределах своего ареала каждый вид может жить далеко не всюду, а только в тех местах, где имеются подходящие для него условия. Упомянутый уже обыкновенный окунь населяет равнинные реки и озера, однако отсутствует в горных водоемах. Но у многих видов животных и растений есть формы, приспособленные к жизни в разных местах одного и того же ареала. Есть, например, рыбы озерные и речные (взять хотя бы озерную и речную формы уклейки), несколько отличающиеся по своей форме тела, окраске и другим признакам.

Естественно, что в разных участках ареала условия жизни оказываются различными. В соответствии с ними различаются и особи вида, населяющие эти участки.

Иногда эти различия бывают настолько значительными, что в пределах вида образуются особые географические формы — подвиды. Так, восточносибирский окунь и североамериканский желтый окунь представляют собой подвид, отличающийся рядом признаков, в частности отсутствием черного пятна на спинном плавнике, столь характерного для обыкновенного окуня.

Даже в пределах одного участка у видов могут образовываться различные формы. У разных видов насекомых, например, есть сезонные формы, отличающиеся тем, что их гусеницы могут выкармливаться на разных растениях в зависимости от времени года.

Таким образом, все внутривидовые группировки можно разбить на следующие категории:

1)подвиды, или географические расы, — группировки, связанные с определенной географической территорией, составляющей часть ареала вида;

2) экологические расы — группировки, связанные с определенными местообитаниями в пределах ареала вида или подвида, к условиям жизни в которых они приспособлены;

3)сезонные формы — группировки, отличающиеся друг от друга особенностями хода

Разные виды бабочек рода адмиралов: слева — красный адмирал, справа — розовый адмирал, или репейница.

их жизненного цикла — временем размножения, периодом метаморфоза, т. е. превращением в процессе развития, и т. д.

Все эти внутривидовые группировки — видовые приспособления, позволяющие виду распространяться на большей площади (путем образования подвидов), осваивать более разнообразные местообитания (путем образования экологических форм), более полно в течение года осваивать природные ресурсы (сезонные формы). В целом же внутривидовые группировки обеспечивают виду большую численность и жизнестойкость.

Виды объединяются в роды, роды — в семейства, семейства — в отряды и классы. К одному роду относятся близкие виды, связанные общностью своего происхождения. Например, большая синица и синица московка относятся к роду синиц, бабочка репейница и красный адмирал— к роду адмиралов, обыкновенная и карликовая береза — к роду берез и т. д. Близкие роды объединяются в семейства. Например, род окуней, род судаков, род ершей и ряд других объединяются в семейство окуневых рыб.

Год на год не приходится, поэтому и условия жизни особей вида меняются. Представим себе, что в какой-либо год появилось на свет очень много мышевидных грызунов, а количество корма осталось прежним. Из-за недостатка пищи грызуны будут плохо расти, плодовитость их снизится, и на следующий год количество животных уменьшится. Если же, наоборот, кормов будет больше обычного, то и количество грызунов на следующий год возрастет.

Жизнь вида — это непрерывное приспособление к меняющимся условиям существования. Похолодание или потепление, усыхание водоемов или изменение их солености, сглаживание рельефа, увеличение или уменьшение численности других видов животных и растений, с которыми связан данный вид, появление в пределах ареала вида новых животных и растений

приводят к изменению численности и биомассы¹ вида. Одни внутривидовые формы гибнут, другие выживают, оказавшись приспособленными к новым условиям жизни. Меняется рост, плодовитость, продолжительность жизни особей, но основные характерные свойства вида остаются неизменными.

Как долго может существовать вид, сохраняя свои признаки и свойства? Палеонтология — наука об ископаемых животных и растениях — говорит нам, что одни виды жили долго, иногда в течение нескольких геологических эпох, другие — сравнительно (в геологическом понимании) короткий промежуток времени (см. ст. «Живые ископаемые»). Так, открытая недавно у берегов Африки рыба латимерия дожила до нашего времени, видимо, с мелового периода, т. е. просуществовала более ста миллионов лет. Еще более древний житель Земли — морской моллюск неопилина, тоже недавно открытый учеными (см. статьи «Живые ископаемые», «Животный мир морей и океанов»).

Значительно более короткой была жизнь таких, ныне вымерших, видов, как мамонт, шерстистый носорог, саблезубый тигр и пещерный медведь.

Какие же законы управляют появлением новых видов и вымиранием старых?

Существующие виды приспособлены к определенным условиям среды. Среда вида — это и элементы неорганической природы: воздух, вода, грунты со свойственными им температурой, газовым и солевым составом, плотностью и т. д. Среда вида включает и организмы других видов, которыми питаются и которых опасаются особи данного вида. Особи того же вида являются также элементом среды организмов вида. Они влияют друг на друга. Все эти формы приспособительных связей особей вида со средой не существуют изолированно, они взаимосвязаны и обусловлены. Изменение одной существенной связи неминуемо приводит к перестройке и других связей. Если все видовые признаки и свойства — приспособления к определенным условиям жизни, то изменение этих условий обязательно вызовет перестройку вида. При этом происходит перестройка обмена веществ у его особей. А это в свою очередь вызывает определенные изменения в новых поколениях вида. Если эти изменения в новых условиях окажутся полезными, новая форма выживет; если нет — погибнет. Если изменения лика Земли не нарушают приспособительных связей вида со средой, в которой он живет, вид продолжает существовать, не изменяясь. Так произошло с рыбой латимерией и моллюском неопилиной.

Итак, образование новых видов происходит в процессе взаимодействия особей вида с меняющимися условиями жизни. Видообразование — это освоение новой среды, приспособление к новым элементам внешнего мира: новым температурам, влажности, почвам и т. п. Это приспособление и к новым видам окружающих животных и растений, к новым хищникам, паразитам, к новой пище. Взаимные приспособления, о которых идет речь, могут быть иногда очень сложными, как, например, у насекомых и опыляемых ими растений или у некоторых паразитов и их хозяев. Межвидовые отношения имеют важное значение в процессе видообразования.

Так как процесс видообразования связан с изменением внешних условий, то чем быстрее меняются внешние условия, тем быстрее происходит изменение и органических форм. В различных условиях и у различных организмов этот процесс продолжается неодинаковое время.

Естественно, что изменения под влиянием резкой перемены внешних условий приводят к тому, что часть особей или все они оказываются не приспособленными к новой обстановке и вымирают, т. е. имеет место сохранение приспособленных и отбор и отсеивание неприспособленных.

Мы еще далеко не достаточно знаем те законы, которым подчиняется процесс видообразования. Но недалек тот час, когда, познав эти законы, человек сможет формировать нужные виды, обладающие полезными для него свойствами.

КЛЕТОЧНОЕ СТРОЕНИЕ РАСТЕНИЙ И ЖИВОТНЫХ

В истории каждой науки бывают события, открывающие широкий путь для ее дальнейшего развития. Так, успехи физики и химии привели к овладению атомной энергией, которая при ее мирном использовании открывает широчайшие перспективы для развития науки и техники. В науке о жизни одним из таких великих событий было открытие клеточного строения у растений и животных.

Что растения состоят из клеток, было известно еще во второй половине XVII в., когда для биологических исследований впервые стали применять микроскоп. Крупнейшие ученые того времени — англичане Роберт Гук и Неемия Грю, итальянец Марчелло Мальпиги, рассматривая под микроскопом различные части растений, заметили, что растения состоят из «клеточек», «пузырьков». Однако они видели только оболочки мертвых клеток и не имели представления о том, что находится в живой клетке.

Клеточное строение животных стало известно значительно позже, а к общему заключению о строении клетки и к выводу о том, что тела всех растений и животных состоят из клеток, ученые пришли только в 30-х годах XIX в. Это было связано с усовершенствованием микроскопа и развитием техники микроскопических исследований. Особенно большое значение имели работы чешского ученого Яна Пуркинье и немецких ученых Шванна и Шлейдена.

За последние сто лет изучение клетки продвинулось далеко вперед и привело к ряду крупнейших открытий. Если микроскопы при жизни Шванна увеличивали в сотни раз, то современные оптические микроскопы увеличивают до трех тысяч раз и дают возможность видеть предметы величиной в две десятых микрона (микрон равен 0,001 мм). Это почти предел того, что можно видеть под микроскопом. Однако в последнее время сконструированы особые электронные микроскопы. Они позволяют видеть частицы при увеличении в сотни тысяч раз. Все это дало возможность не только хорошо изучить клеточное строение организмов, но и понять важнейшие процессы, которые происходят в живой клетке (см. ст. «В недрах клетки»).

КЛЕТКИ РАСТЕНИЙ

Что же представляют собой клетки, каково их строение и значение в жизни растений?

Внизу изображена небольшая часть нитчатой водоросли спирогиры, обычной в наших водоемах. Вся водоросль представляет собой длинную нить, состоящую из ряда одинаковых клеток. Перед нами наиболее простое строение многоклеточного растения.

Удлиненные клетки этой водоросли имеют хорошо заметную твердую оболочку, она отделяет их от внешней среды и от соседних клеток. Эта оболочка состоит из органического вещества, называемого целлюлозой или клетчаткой. Целлюлоза относится к органическим веществам, называемым углеводами. К ним же относятся сахар и крахмал, но состав целлюлозы сложнее. От сахара она отличается тем, что не растворяется в воде, от крахмала — что не разбухает в воде.

Внутри клетки находится полужидкая цитоплазма. (Цитоплазмой называется вещество клетки, не считая ядра). У большинства растительных клеток она заполняет не всю клетку, а располагается преимущественно у стенок. В цитоплазме находится округлое или овальное тело — ядро клетки. Цитоплазма и ядро — важнейшие части всякой живой, способной к размножению клетки. И цитоплазма, и ядро состоят из сложного сочетания различных веществ, среди которых главную роль играют сложнейшие органические вещества — белки.

Присмотревшись к клетке водоросли, мы заметим, что цитоплазма движется: она мед-

Клетка водоросли спирогиры: ц — цитоплазма, я — ядро, в — вакуоль с клеточным соком, х — хроматофор.

ленно перетекает в определенном направлении. Особенно хорошо это заметно в тех местах клетки, где цитоплазма прилегает к оболочке.

Между струйками цитоплазмы внутри клетки видны пространства, заполненные прозрачной жидкостью. Это пузырьки, или вакуоли, с клеточным соком. Клеточный

сок состоит из воды и растворенных в ней солей, сахара и других веществ. В клеточном соке сладких плодов много сахара. В клетках почти всех растений растворены органические кислоты: щавелевая, лимонная и др.

На рисунке в клетке спирогиры, кроме цитоплазмы, ядра и клеточного сока, видна также плотная спиральная лента. Это хроматофор, содержащий зеленый пигмент — хлорофилл. При участии хлорофилла происходит воздушное питание растений (см. ст. «Как устроено и питается зеленое растение»). Наконец, в цитоплазме клетки могут быть различные включения: капельки жира, кристаллики и т. п.

У низших растений, подобных водоросли спирогире, строение всех клеток более или менее одинаковое. Но у большинства растений клетки очень разнообразны. Они образуют различные ткани — эпидермис, паренхиму и др.

КЛЕТКИ ЖИВОТНЫХ

Еще более разнообразны формой и строением клетки животного организма. Некоторые из них похожи на растительные клетки, как, например, клетки так называемых эпителиальных тканей. Эти ткани образуют кожные покровы животных или выстилают изнутри их кишечник и другие органы.

Эпителиальные клетки бывают плоские или многогранные. Они отделены друг от друга очень тонкими оболочками, а внутри каждой — цитоплазма с ядром. В цитоплазме могут быть различные включения. В животных клетках нет вакуолей с клеточным соком, нет и оболочек, состоящих из клетчатки. Роль оболочек у них играет уплотненный наружный слой цитоплазмы. Ту prop (состояние напряжения) если и обнаруживается в животных клетках,

то в очень слабой степени. Наконец, в клетках животных нет хлорофилла.

Посмотрите, как разнообразны различные клетки животного организма. Мускульная ткань внутренних органов, например кишечника, состоит из гладких мускульных клеток. Эти клетки имеют форму удлиненных, веретеновидных волокон. Внутри каждой клетки расположены тончайшие волоконца, способные сокращаться. Железистые клетки формой похожи на эпителиальные, но в них образуются и выделяются наружу различные вещества, например слюна из клеток слюнных желез, жир из сальных желез кожи. Поэтому в цитоплазме железистых клеток заметны скопления выделяемого ими вещества — секрета. Нервные клетки чаще имеют звездчатую или грушевидную форму. Их ветвящиеся отростки служат для контакта с другими нервными клетками.

Таким образом, основу строения растений и животных составляют клетки, образующие различные ткани. В этом сущность клеточной теории. Но только ли из клеток состоит весь организм многоклеточного растения или животного? Оказывается, что, кроме клеток, различные ткани содержат еще межклеточные

вещества. Так, например, соединительная ткань животных состоит из вытянутых или звездчатых клеток, не прилегающих одна к другой. Пространство между ними заполнено межклеточным веществом и волокнами, не имеющими клеточного строения. Хрящ животных состоит из округлых клеточек, рассеянно расположенных в эластичном межклеточном веществе. Основная масса сухожилий, которыми мышцы присоединяются к костям, не имеет клеточного строения.

Каждое животное начинает свое существование с одной яйцевой клетки, и на ранних стадиях развития зародыш состоит только из клеток. Все неклеточные и межклеточные образования в организме развиваются позже за счет тех или иных клеток. Клетки тканей в животном организме отделены одна от другой. Клетки растений обычно связаны между собой плазматическими мостиками (плазмодесмами). Связь между клетками осуществляется также диффузией растворенных веществ из клетки в клетку.

Очень любопытно, что в животном организме есть такие ткани, в которых отдельные клетки неразличимы. Замечательным примером может служить мышечная ткань скелетных мышц человека, всех позвоночных животных, некоторых моллюсков и насекомых.

В отличие от гладких мышц поперечнополосатые мышцы состоят из более крупных мускульных волокон. Под микроскопом видно, что на волокне правильно чередуются темные и светлые поперечные полосы, чего нет у гладких мышц. При более подробном изучении видно, что волокно состоит из многих более тонких волоконец, сложенных в пучки. Каждый пучок одет снаружи тонким слоем протоплазмы (в ней находятся многочисленные ядра) и покрыт тончайшей оболочкой. Мускульные волокна пучка могут сокращаться.

Поперечнополосатое мускульное волокно не соответствует одной клетке. Это более сложное образование, оно называется симпластом.

Строение поперечнополосатого мускульного волокна.

В зародышевом развитии такие волокна образуются из особых отдельных клеточек, называемых миобластами.

ОРГАНИЗМ КАК ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ

Итак, тела растений и животных состоят из многих клеток, симпластов межклеточных веществ. Клетки представляют собой основные биологические единицы в строении тела животных и растений. Во всех клетках происходят важнейшие жизненные процессы, и прежде всего процесс обмена веществ. Различные клетки в организме приспособлены к различным видам жизнедеятельности. Однако живой организм не простая совокупность клеток. Все клетки, ткани и органы тесно связаны между собой и составляют единое целое. Именно потому, что различные клетки специализированы в различных направлениях, они не могут жить без других клеток.

Мускульное волокно или нервная клетка, как и многие

другие клетки организма, не могут питаться непосредственно. Пища переваривается в кишечнике, оттуда поступает в кровь и кровью доставляется клеткам мускулов и нервов в усвояемом виде.

Клетки корня и многих других органов зеленого растения не могли бы жить без зеленых клеток мякоти листа. Вот почему клетки многоклеточных животных и растений, выделенные из организма, не могут долго жить и неизбежно погибают. В этом их отличие от одноклеточных и некоторых низших многоклеточных растений и животных (см. ст. «Простейшие животные»).

Однако если кусочек ткани, вырезанной из организма животного или растения, поместить в раствор веществ, обеспечивающих жизнедеятельность клеток, то в такой культуре тканей растительные или животные клетки могут жить довольно долго и даже размножаться.

Мы рассказали о самых основных свойствах клетки. Изобретение электронного мик-

Плазматические мостики (м) растительных клеток.

роскопа дало возможность обнаружить очень сложное строение цитоплазмы и ядра клетки (см. статьи «В недрах клетки» и «Наследственность»).

РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК

Сколько клеток в теле человека или крупного животного? Сколько их у дуба или липы? Многие миллионы. Но и человек, и собака, и дуб начали свое существование с одной оплодотворенной яйцевой клетки. Пока организм растет, развивается, размножаются и его клетки, да и позже, когда организм достигает предельного роста, размножение клеток не останавливается, так как молодые клетки необходимы для замены отмирающих. Многолетние растения обладают, кроме того, неограниченным ростом. Множество клеток сбрасывает дерево в опадающих осенью листьях, но еще больше клеток появляется весной в новой листве.

Это возможно только потому, что клетки размножаются. Однако к размножению способны далеко не все клетки многоклеточного организма. Многие из них приспособлены к определенным ограниченным видам жизнедеятельности и утратили способность размножаться. У животных не размножаются, например, нервные и мускульные клетки, эритроциты крови. Новые же такие клетки образуются из особых неспециализированных клеток.

У красных кровяных телец — эритроцитов — человека нет ядра, и размножаться они не способны. В крови человека они живут всего около 30 дней, а затем погибают. Между тем эритроциты нужны организму в огромном количестве, так как они доставляют кислород из легких во все части тела. Достаточно сказать, что в кубическом миллиметре крови здорового человека около 5 млн. эритроцитов.

Как же пополняется число эритроцитов в крови? Эритроциты образуются в так называемых кроветворных органах, а именно в костном мозгу, в результате размножения особых клеток, имеющих ядра.

У высших растений делящиеся клетки сосредоточены преимущественно в определенных местах растений или в определенных тканях. Так, например, почки и новые побеги образуются размножением клеток только в точке роста растения: корень растет в длину размножением клеток кончика корня, стебель утолщается за счет размножения особой ткани — камбия.

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК

Чтобы понять процесс размножения клеток, необходимо ознакомиться подробнее со строением клеточного ядра, так как его роль в делении клеток особенно велика.

Ядро и цитоплазма есть в каждой живой полноценной клетке. Многочисленные опыты расчленения клеток показали, что ни цитоплазма без ядра, ни ядро без цитоплазмы существовать не могут и погибают. Понятно поэтому, что на строение ядра ученые обращают особое внимание.

Изучение ядра показало, что на различных этапах жизни клетки оно выглядит неодинаково. У ядра неделящейся, но растущей клетки иное строение, чем во время деления. Строение ядер неделящихся клеток довольно разнообразно. В наиболее типичных случаях различают в ядре ядерную оболочку и жидкое содержимое ядра, в котором часто заметны одно или несколько плотных телец — ядрышек. Кроме того, в ядре можно иногда наблюдать тончайшую сеть переплетающихся нитей.

По-другому выглядит строение ядра перед началом деления клетки. В ядре происходит ряд изменений, закономерно следующих одно за другим, и, что особенно важно, эти изменения происходят очень сходно у всех растений и животных (см. рис. на стр. 40).

Под микроскопом в начале деления клетки можно различить в ядре нити, спутанные в плотный клубок (1).

Немного позже клубок становится более рыхлым, и отчетливо видно, что он действительно состоит из отдельных нитей (2). Эти нити получили название хромосом, что в переводе с греческого означает окрашивающиеся тельца. (Следует сказать, что при изучении ядра применяют особые краски, которые по-разному окрашивают разные части ядра.) На следующей стадии деления клетки хромосомы становятся короче и толще (3, 4). При этом обнаружено замечательное явление: оказалось, что в клетке каждого вида растения или животного определенное количество хромосом.

Так, например, в клетке червя аскариды 4 хромосомы, в клетке ржи — 14. В клетке человека — 46 хромосом. В одной и той же клетке хромосомы могут отличаться друг от друга формой и величиной. Но во всех делящихся клетках определенного вида животного или растения набор хромосом одинаков.

Индивидуальные различия между хромосомами дали возможность установить, что для каждой хромосомы есть в клетках парная ей. Например, 14 хромосом клеток ржи образуют семь пар; 46 хромосом клеток человека — 23 пары.

На следующей стадии деления клетки оболочка ядра растворяется. К этому времени в цитоплазме образуется так называемое веретено деления. Оно состоит из тончайших нитей, сходящихся к двум противоположным полюсам клетки. Хромосомы располагаются по экватору веретена (5). В это время становится заметным, что каждая из хромосом начинает расщепляться продольно на две дочерние. Расщепившиеся

хромосомы прикрепляются к нитям веретена и расходятся к полюсам так, что из двух дочерних хромосом одна отходит к одному полюсу, а другая к другому (6). В результате к каждому полюсу отходит столько хромосом, сколько их было в материнской клетке. Если в ней было 46 хромосом, то к каждому полюсу веретена отойдет также 46 хромосом. Другими словами, каждому размножению клетки предшествует закономерное удвоение хромосом. Затем хромосомы удлиняются, становятся более тонкими и собираются в клубок. Одновременно вокруг хромосом формируются ядерные оболочки двух дочерних ядер (7), а там, где был экватор веретена, появляется перетяжка или перегородка (8), делящая материнскую клетку на две дочерние (9).

Так происходит деление подавляющего большинства клеток растений и животных.

1) клеткам каждого вида животных и растений свойственно определенное число хромосом;

2) хромосомы парны, т. е. в одном и том же ядре каждой клетки хромосомы представлены двумя подобными образованиями;

3) перед делением клетки каждая хромосома размножается, расщепляясь продольно, в результате чего ядра дочерних клеток получают то же количество хромосом, какое было в материнской клетке.

Все это приводит к выводу, что хромосомы— очень важная часть клетки. Удвоение хромосом при делении клетки показывает, что в результате этого процесса в клетке формируются хромосомы, подобные существующим.

В последние годы учеными — биологами и биохимиками было детально изучено строение хромосом, при этом было установлено, что каждая хромосома состоит из белка и молекул особой нуклеиновой кислоты, так называемой дезоксирибонуклеиновой. Молекулы этой кислоты, коротко называемой ДНК, обладают способностью воспроизводить точно такие же молекулы (в процессе обмена веществ с веществами ядра). Именно такая ауторепродукция (самовоспроизведение) молекул ДНК и происходит перед делением хромосом.

Молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты, находящиеся в хромосомах, представляют собой те части клеток, которые определяют наследственные свойства организма (см. ст. «Наследственность»).

Пожалуй, самое замечательное в органическом мире то, что всякое живое существо, начиная свою жизнь с одной клетки — опло-

дотворенного яйца, в тысяча тысяч поколений клеток сохраняет определенное количество хромосом и индивидуальность каждой из них.

Чем же объясняется парность хромосом в клетке? Почему каждая хромосома представлена двумя подобными образованиями? Каков биологический смысл этого явления? В живых организмах при образовании половых клеток происходят и такие деления клеток, при которых число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое — из каждой пары остается одна хромосома. Это происходит при созревании половых клеток. Поэтому в обычных условиях в обычном яйце и в зрелом сперматозоиде животного имеется половинное количество хромосом — по одной из каждой пары. При оплодотворении, т. е. при слиянии двух созревших половых клеток, сливаются и их ядра. В результате в оплодотворенном яйце будет снова полное парное количество хромосом.

Двойное и одинарное количество хромосом в клетках растения наяды.

Значит, в оплодотворенном яйце половина хромосом — отцовские, а половина — материнские. Это соотношение сохраняется во всех клетках развивающегося организма, так как при всех делениях клеток хромосомы размножаются.

В НЕДРАХ КЛЕТКИ

Вы, наверно, помните, как после морозной ночи оживала лунная растительность в повести Г. Уэллса «Первые люди на Луне»? Она росла прямо на глазах: поднимались стволы, надувались и лопались почки, распускались цветы. Видно было, что все части растений состоят из полупрозрачных пузырьков, за счет деления которых и происходил фантастический рост растений.

Эти пузырьки — клетки. Они представляют собой комочки полужидкого вещества, способные к делению, только увеличенные до видимости простым глазом. Из таких клеток, как нам известно, состоит все живое (см. ст. «Клеточное строение растений и животных»).

Уже давно ученые мечтали о том, чтобы увидеть тончайшее устройство живого и понять его внутреннюю жизнь.

Но чтобы заглянуть в недра клетки, нужно знать устройство живых организмов — растений и животных. Еще в IV в. до н. э. великий естествоиспытатель древней Греции Аристотель написал сочинение «О частях животных», в котором подробно рассмотрел устройство животных организмов. Так, на протяжении двух с половиной тысяч лет — от Аристотеля до наших

дней — развивалась наука о строении тела человека и животных. (Наука об устройстве тела человека и животных называется анатомия — от греческого слова «анатемно», что значит рассекаю.)

В средние века анатомия пришла в упадок. Вскрытие трупов считалось тогда великим грехом. Да и не только в средние века. Одному из героев известной книги Марка Твена «Приключения Тома Сойера», доктору Робинсону, каких-нибудь сто лет назад пришлось нанимать двух бродяг, чтобы тайком ночью вырыть из могилы труп для своих анатомических занятий.

Однако, несмотря на все препятствия, анатомия все же развивалась и достигла некоторых успехов. Ученые хорошо изучили части тела животных и человека. Но объяснить, из чего в свою очередь состоят эти части, они не могли до тех пор, пока на помощь науке не пришло новое могучее средство для углубления в недра живого — микроскоп.

Микроскоп изобрели еще в XVII в. Клеточное строение растений обнаружил в те времена английский ученый Гук. Замечательный голландский микроскопист-любитель Левенгук

рассмотрел в свои увеличительные стекла кровяные тельца. Но только в XIX в. был сделан следующий шаг в недра живой материи, когда появились современные микроскопы — сложные приборы, состоящие из множества частей. В современных микроскопах предельное увеличение не превышает 3 тыс. раз. Это очень большое увеличение. Правда, и сложные микроскопы Гука, и сильные увеличительные стекла Левенгука увеличивали рассматриваемые предметы уже в 100—200—300 раз.

Но Гук рассматривал изучаемые им объекты в падающем свете, и никаких подробностей строения клетки он не видел, да и не мог увидеть, так как пробка — мертвая ткань, в которой сохранились только клеточные оболочки. Левенгук применил более совершенную технику. «Микроскопиумы» Левенгука представляли собой крохотные, сильно выпуклые, почти шаровидные линзы, вделанные в металлическую пластинку. Но он уже смотрел в свои линзы не в падающем свете, как Гук, а на просвет. Теперь световые лучи проходили через изучаемые им объекты. Благодаря этому Левенгук увидел больше, чем Гук.

На протяжении почти 300 лет развития микроскопической техники¹ строение клетки изучалось в проходящем свете. Чтобы сделать видимой в клетке частицу, которая измеряется тысячными долями миллиметра (микронами), луч света должен пройти через нее и изменить свою силу и окраску. Для этого необходимо расположить клетки очень тонким слоем. А для того чтобы лучше были видны их части, следует выкрасить эти части специальными красками. Самый простой способ увидеть клетки — изготовить мазок крови. С помощью мазков изучают состав кровяных клеток, чтобы врач мог судить о состоянии здоровья человека.

В наше время редкий человек не знает, как делается мазок крови. Специальной иглой укалывается мякоть пальца. Выступившая капля крови захватывается стеклянной пластинкой с гладким отшлифованным краем и переносится на предметное стекло — пластинку размером 76x24 мм. Затем краем отшлифованного стекла с каплей крови проводят по предметному стеклу — и мазок сделан. Клетки крови распластались на стекле в один тонкий слой. Далее их окрашивают. Так как окрашиваются только убитые клетки, мазок погружают на несколько минут в спирт или в специальные растворы, вызывающие гибель клеток без разрушения их составных частей. Через некоторое время краску смывают водой, а стекло высушивают. Микроскопический препарат готов. Теперь его можно положить под объектив микроскопа и изучать.

Гораздо труднее было научиться наблюдать живые клетки, и не только наблюдать, но и заставить клетки жить под микроскопом. Сейчас это уже пройденный этап. Ученые давно умеют обращаться с живыми клетками. Их помещают в питательную среду, где клетки перед глазами наблюдателя двигаются, в некоторых случаях превращаются в покровные или мышечные клетки, размножаются.

Многое из того, что было видно на микроскопических препаратах, где на предметных

стеклах неподвижно застыли убитые и окрашенные клетки, подтверждалось в живых клетках, существовавших в питательной среде. Но от этого работа клеток не становилась более понятной. Дело было в том, что с помощью микроскопа удалось рассмотреть в клетке слишком мало частей, чтобы по устройству клетки судить о том, как она работает.

«Комочком протоплазмы с ядром внутри» назвал клетку 100 лет назад один немецкий ученый. Это определение продержалось в науке вплоть до конца XIX в. Действительно, в клетке было хорошо видно ядро с ядрышком и окружающую его цитоплазму.

Но в цитоплазме не удавалось рассмотреть почти никаких рабочих частей, кроме разнообразных зерен, и никто не мог разгадать их назначения.

К концу XIX в. с помощью самых сильных микроскопов ученые приступили к изучению

¹ Микроскопическая техника — это те средства, с помощью которых изучают микроскопическое строение (микроскопическую анатомию) человека, животных и растительных организмов.

зернышек, видимых в цитоплазме. Не вызывало сомнений, что это самые настоящие органы клетки. Ведь в цитоплазме образуются вещества, отделяемые клетками (например, капельки секрета), сокращаются волоконца, с помощью которых происходят движения мышц, накапливаются жир и другие необходимые организму запасные вещества.

Удалось выяснить, что среди зерен, находимых в цитоплазме, всегда присутствуют особые зерна, очевидно, жизненно необходимые клетке. Их причислили к постоянным рабочим частям клетки — органоидам — и назвали митохондриями (от греческих слов «митос» — нить, «хондрос» — зерно). Но как изучать строение этих крошек, если их поперечник не превышает полумикрона и в микроскоп они почти не видны?

Нашли и другой органоид — сеточку, которая находится около ядра и особенно четко видна после специальной обработки. Ей дали название внутриклеточного сетчатого аппарата Гольджи. Но что она делает в клетке — можно было только догадываться. Советский ученый Д. Н. Насонов обосновал гипотезу, что это выделительный аппарат клетки. Однако сомнения не покидали ученых.

Стало ясно, что штурм клеточных недр учеными-микроскопистами зашел в тупик. Виной этому была природа света. Дело в том, что свет распространяется волнообразно. Чтобы предмет был виден в микроскоп, волна света должна изменить свое движение, а это возможно лишь тогда, когда она соразмерна предмету. Если же предмет очень маленький, волна пройдет сквозь него, никак не изменившись. Вот почему в микроскоп видны только такие предметы, которые больше хотя бы половины длины световой волны. А это уже не такая малая величина — средняя световая волна не менее четырех десятых микрона (см. т. 3 ДЭ, ст. «Свет»).

Конечно, ядро, имеющее в диаметре до десяти микрон, ядрышко — до двух микрон и хромосомы — до одного микрона в толщину прекрасно видны в микроскоп. А как быть с более мелкими частями клетки?

Шли годы... Минуло 10, 20, 30 лет после открытия органоидов. Загадочно мерцали перед глазами исследователей неясные тени в ядре и цитоплазме, но увидеть что-либо за пределами уже известного никому не удавалось.

И вдруг — неожиданная, потрясающая возможность для нового броска вперед! Такую возможность представил ученым поток электронов. Если пучок света в микроскопе заме-

нить потоком частиц электричества — электронов, пропустить этот поток через очень тонкий объектив, а потом с помощью электромагнитов разбросать его веером и направить на экран, то тогда не будет предела увеличению. В самом деле, что может помешать расширять веер потока электронов до каких угодно пределов? Ничто. Поэтому и увеличивать рассматриваемые части клетки можно в 10 тыс. раз, в 100 тыс., а может быть, и в миллион раз! Можно понять волнение первого исследователя, увидевшего сокровенные недра клетки на экране электронного микроскопа.

Ученый наших дней сидит перед пультом электронного микроскопа. Над пультом возвышается гигантский тубус, сверкающий металлом рычагов, которые заменяют винты микроскопа. В верхней части тубуса вставлен патрон с тончайшим срезом через клетку, наклеенным на мелкую проволочную сетку. Выше объекта пылает вольфрамовая нить, посылающая сквозь срез поток электронов. Ниже объекта два электромагнита — «объектив» и «окуляр», которые

Внешний вид отечественного электронного микроскопа УЭМВ-100. Слева в рамке — схема движения потока электронов между электромагнитными линзами электронного микроскопа; внизу — на экране в виде овала дано увеличенное изображение.

разбрасывают электроны, промчавшиеся через срез, на широкое пространство экрана. Наблюдатель смотрит на него через увеличительные стекла.

Возникающее здесь увеличение может достигать 3 —10 тыс. раз и больше. Но ведь теперь изображение можно сфотографировать и увеличить еще раз в десять!

Мы в ультрамикромире. Здесь меряют не на микроны, а на десятитысячные их доли — ангстремы. Тут главными консультантами микроскописта становятся биохимики — ученые, изучающие химический состав клеток и химические реакции, протекающие в недрах живого вещества. Это и понятно. Здесь начинаются дела, в которых участвуют молекулы живой материи. Мера, используемая в работе с электронным микроскопом, — ангстрем — это диаметр атома водорода. В электронный микроскоп различают частицы клеток, измеряемые, напри-

мер, десятью ангстремами, т. е. имеющими в поперечнике всего 10 атомов. Вот почему электронная микроскопия развивается рука об руку с биохимией. Изучение клеточных недр ведут обе науки — каждая со своей стороны.

Примерно в те же годы, когда ученые с помощью электронного микроскопа распахнули ворота в ультрамикромир, был открыт новый

Изготовление тончайшего среза для электронного микроскопа: вверху — общий вид прибора; внизу — стеклянный нож (Н) срезает пластинку в 400 ангстрем толщиной с пластмассового блока ( Б), в котором заключен объект наблюдения.

способ внедрения в глубины клетки — центрифугирование измельченных тканей.

О том, чтобы выделить рабочие части клеток— ядра и органоиды — и изучать их работу по отдельности, мечтали многие ученые. Трудность заключалась в следующем: измельчение тканей с целью выделения изолированных клеточных частиц всегда приводило к их разрушению. Но вот однажды в качестве среды, в которой разрушали ткани, применили раствор сахара. И что же! Оказалось, что клеточные части, ядро и митохондрии, в сильно измельченных до полной однородности тканях, не разрушаясь, сохраняются в растворе сахара.

Теперь в ход пускается специальный аппарат — ультрацентрифуга, в которой клеточные частицы отделяются одни от других с помощью вращения при очень высоких скоростях. Через некоторое время в одном слое оказываются ядра, в другом — митохондрии, в третьем... но что может быть в третьем слое, кроме свободной от частиц цитоплазмы? Оказывается, есть кое-что. Это новые, невидимые ранее при световой микроскопии, клеточные частицы. Ученые назвали их рибосомами.

Итак, клеточные частицы выделены и собраны в количествах, которые можно исследовать.

Здесь важнейшие органы клетки — ее пищеварительная, дыхательная, выделительная и другие системы. Они хорошо видны наблюдателю.

Так вот она какая, клетка, эта единица жизни, атом живой материи! Животная клетка покрыта тонкой оболочкой. Сквозь нее идет постоянный ток веществ из крови в клетку и из клетки в кровь.

Наконец, стало различимо внутреннее строение клетки — то, о чем столько лет мечтали ученые-микроскописты. Мы видим органы дыхания, выделения и самое главное чудо клетки — органы, производящие белок (вещество, составляющее клетку).

Представим себе, что мы находимся внутри клетки, увеличенной электронным микроскопом до миллиона раз. Что же кругом нас? В центре клетки висит огромный прозрачный шар с оболочкой. Это — ядро. Вокруг ядра, между ядерной и клеточной оболочками, — толстые прозрачные трубы, разделенные перегородками на отсеки, точно в подводной лодке. Это — митохондрии.

Митохондрии — своеобразные теплоцентрали клеток, вырабатывающие энергию для всей ее жизнедеятельности. Здесь, на этих перегородках, как на колосниках печей тепловых электростанций, кислород, поступающий из крови в клетку, соединяется с питательными веществами, в первую очередь с сахаром, в результате происходит процесс окисления, или сгорания, питательных веществ. Этот неугасимый костер жизни беспрерывно поставляет энергию, которая вызывает химическую, механическую и электрическую работу клетки. А вот и сама эта работа! Мы видим, как происходит синтез живой материи, синтез белка.

Молекулы белка формируются из аминокислот, постоянно пробирающихся сквозь оболочку внутрь клетки из крови. Аминокислоты связываются друг с другом в цепи, образуя длинные нити белковых молекул.

Какие аппараты живой клетки помогают образовываться этим нитям?

Оглянемся вокруг. Повсюду близ ядра, в цитоплазме, вокруг митохондрий мы заметим тучи небольших шаровидных телец.

Это рибосомы. Подобно веретенам, они прядут нити белковых молекул.

Рибосомы в цитоплазме не просто свободно плавают. Они, как пуговицы, покрывают оболочки каналов и полостей, образующих в клетке сложную сеть — ее называют внутриклеточной или эндоплазматической сетью. Теперь уже известно, что из обрывков этих оболочек при измельчении тканей и образуются упомянутые уже нами рибосомы.

Небольшая часть канальцев внутриклеточной сети (к ним рибосомы не прилипают) образует плотные скопления. Это — канализационное устройство клетки, органы выделения.

Вот мы стоим внутри клетки, ошеломленные открывшимся перед нами зрелищем. Вокруг нас, заполняя все свободное пространство цитоплазмы, плавают рибосомы. Могучая энергия, рождаемая окислением питательных веществ на колосниках митохондрий, приводит в движение гигантскую прядильную фабрику, и миллионы веретен — рибосом — наматывают звено за звеном на молекулы рибонуклеиновой кислоты молекулы белка. А уже из белков строится все остальное: каждая клетка и весь организм в целом.

Кровяные клетки — лимфоциты — образуют защитные белки, в этом заключается одна из их функций. Вот лимфоцит медленно про-

Строение клетки при наблюдении в световом (А) и электронном (Б) микроскопах: 1 — цитоплазма; 2 — центросомы; 3 — ядрышко; 4 — ядро; 5 — хроматин; 6 — вакуоль; 7 — митохондрии; 8 — эндоплазматическая сеть; 9 — аппарат Гольджи. Слева ( В) показаны также некоторые клеточные частицы: вверху — кусочек эргастоплазмы (эндоплазматической сети); внизу — митохондрия.

Рибосомы ( Р) лимфоцита строят защитные белки — антитела ( Б), которые разрушают болезнетворных микробов ( М).

двигается по стенке капилляра, готовый выступить против любого врага, прорвавшегося в живой организм. И едва-едва чужеродный белок (белок микроба или введенной в организм белок чужой крови) покажется вблизи лимфоцита, как немедленно приходит в движение фабрика жизни, начинают работать миллионы веретен и в недрах клетки рождается защитный белок — антитело. Оно свяжет и обезвредит молекулы чужого вещества.

Около трехсот лет развивается наука о клетке, если начать счет с того дня, когда английский микроскопист Гук впервые увидел срез пробки под микроскопом.

Огромный путь прошла за эти годы наука о клетке. Путешественники в недра клетки, ученые-микроскописты, получали все более и более совершенные средства передвижения. Сначала в 100 раз, потом в 1000 и, наконец, в 1 000 000 раз раздвинулись границы видимости в недрах клетки. Современные исследователи подошли к последнему рубежу, за которым кончается область науки о жизни и начинается мир химии. По-видимому, рибосома— это не последняя, простейшая и мельчайшая частица, входящая в состав клетки.

Может быть, дальнейший прогресс техники откроет дорогу к новым завоеваниям клеточных недр и то, что нам сегодня кажется последним рубежом, станет плацдармом наступления на еще скрытые сокровенные. тайны живой материи.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

Что такое наследственность? От чего она зависит, чем она определяется? Такой вопрос задает себе каждый человек. Почему дети похожи на своих родителей, братья на сестер и т. д.? Почему каждый вид животного или растения на протяжении многих лет сохраняет свои особенности, а каждая порода сельскохозяйственных животных или сорт растений передают свои ценные особенности потомству?

Наука, изучающая наследственность, называется генетикой. Это сравнительно молодая наука, хотя вопросами наследственности люди интересовались уже давно.

В середине XIX в. Дарвин, разрабатывая теорию естественного отбора, уделял большое внимание вопросам изменчивости и наследственности и использовал опыт животноводов и растениеводов, разрешая проблему происхождения животных и растений. К этому же времени относится и ряд других работ, посвященных изучению явлений наследственности.

Хотя генетика как определенная научная дисциплина оформилась значительно позже, первые попытки разрешения проблемы наследственности относятся именно к середине и отчасти к началу XIX в., когда эти вопросы ставятся в работах Найта, Дарвина, Гертнера, Нодена, Вихура и др. Правда, в этот период удалось достигнуть немногого: был лишь накоплен некоторый материал. Законы наследования еще не были открыты.

Однако уже в этот период было выяснено, что оба родителя в равной мере принимают участие в передаче наследственных особенностей детям, что при скрещивании различных форм в первом поколении получается однородное потомство, а в дальнейших поколениях происходит расщепление.

Еще в конце XIX в. многие ученые-биологи обратили внимание на хромосомы, помещающиеся в ядре клетки (см. ст. «Клеточное строение растений и животных»). Казалось порази-

Хромосомы семи различных видов растений из рода традесканция.

тельным, что каждому виду животных или растений свойственно определенное число хромосом, что при делении клетки хромосомы раздваиваются и каждая дочерняя клетка получает опять полное число хромосом.

Еще в 80-х годах XIX в. крупнейшие ученые того времени, изучавшие клетку (Флеминг, Страсбургер, Ван-Бенеден, Ру и др.), пришли к заключению, что с хромосомами связана передача потомству наследственных признаков. Современная наука подтвердила их выводы. Для этого потребовались упорная работа ученых и разработка новых методов исследований.

Первые эксперименты с изучением наследственности были проведены и опубликованы еще в 1865 г. выдающимся чешским ученым Грегором Менделем, но широкому кругу ученых эти опыты стали известны только в начале XX в., после того как многие биологи провели подобные опыты на самых различных животных и растениях. Приведем для примера результат опыта, проведенного австрийским ученым Корренсом с садовым растением ночная красавица. Он скрестил растение с красным цветом венчика с растением, имеющим белый венчик. В первом поколении, полученном от этого скрещивания, все растения имели только розовые цветки. Эти растения в свою очередь были скрещены между собой. Во втором поколении наблюдалась на первый взгляд неожиданная картина: здесь были растения с красными, с розовыми и с белыми цветками. Причем когда подсчитали

количество расцветок венчиков этого второго, внучатого, поколения, то оказалось, что одна четверть растений имела красные цветки, две четверти — розовые и одна четверть — белые (см. рис.).

Однако следует заметить, что в опытах с другими растениями получались не совсем такие результаты: в первом поколении наблюдались не промежуточные по данному признаку особи, а полностью похожие на одного из родителей. Так, при скрещивании гороха с желтыми и зелеными семенами в первом поколении получались растения только с желтыми семенами, а во втором поколении три четверти было желтых семян и одна четверть зеленых. В этом случае можно сказать, что желтая окраска семян полностью преобладает (доминирует) над зеленой (рецессивной, т. е. уступающей) окраской. У растения ночная красавица, о котором говорилось выше, красная окраска венчика доминирует не полностью (розовые венчики). Во втором же поколении наблюдается расщепление в отношении: три к одному или один к двум, к одному, в зависимости от степени доминирования. Эту

Наследование окраски венчиков у растения ночная красавица.

Схема распределения хромосом при наследовании окраска венчиков у растения ночная красавица.

закономерность в наследовании называют законом расщепления Менделя.

Приняв за основу хромосомную теорию наследственности, т. е. учение о том, что наследственный признак определяется хромосомами, можно без труда объяснить этот закон. Схема, приведенная здесь, показывает, что красная окраска венчика зависит от парных хромосом одного растения, которые окрашены для наглядности черной краской, а белая — от такой же пары хромосом другого растения (на схеме они белого цвета). При образовании половых клеток (гамет) число хромосом уменьшается вдвое и каждая зрелая половая клетка получает от каждой пары одну хромосому. После оплодотворения число хромосом снова становится парным. На этой же схеме с хромосомами показано, что особи первого поколения (розовые) образуют два типа гамет: одни с хромосомой, несущей ген красного цвета, другие — ген белого цвета. Далее, при скрещивании между собой особей первого поколения равновозможны различные сочетания этих гамет. В итоге получается, что во втором поколении на одну красную особь приходится две розовые и одна белая. Произошло расщепление признаков.

При постановке подобных опытов необходимо во втором поколении получать возможно большее потомство, так как половые клетки, образуемые особями первого поколения, различны (красные и белые), и чем больше произойдет оплодотворений между этими клетками, тем более вероятно ожидаемое экспериментаторами соотношение в потомстве.

Мы разобрали пример скрещивания у растений, отличающихся одной парой признаков (красный и белый). Но ученые проводили опыты с растениями и животными, в которых скрещиваемые организмы отличались двумя парами или большим количеством признаков. Эти опыты показали, что каждая пара признаков (красный — розовый, высокий — низкий) наследуется независимо одна от другой. Впоследствии, как мы увидим ниже, обнаружилось, что такой результат получается лишь в том случае, если различные пары признаков зависят от генов, расположенных в разных парах хромосом.

Развитие генетических исследований привело к целому ряду важнейших открытий, доказавших правильность хромосомной теории. С 20-х годов XX в. было проведено большое количество исследований экспериментального характера генетиками зарубежных стран, а также генетиками СССР.

На разных объектах, и прежде всего на плодовой мушке дрозофиле, изучался процесс возникновения мутаций. Мутациями в генетике называют наследственные изменения. До этого времени мутации были известны в сравнительно небольшом числе; причины их возникновения оставались неясными. Но в эти годы уже широко ставились работы по искусственному вызыванию мутаций при помощи внешних воздействий. Зародилась новая ветвь в биологии — радиобиология. Лучи рентгена, ультрафиолетовые лучи и другие виды лучистой энергии стали использоваться для искусственного вызывания мутаций (см. ст. «Действие радиации на растение»). Было применено воздействие на организм различных химических факторов и т. п. В результате этих исследований было выяснено, что различные мутации связаны с различными изменениями в хромосомах. Назовем важнейшие из них:

1. Мутации могут заключаться в изменении числа хромосом. Например, вместо 14 хромосом, характерных для данного вида животного или растения, их может быть в полтора, в два раза больше — 21, 28, или их число благодаря отсутствию или присутствию отдельных хромосом может быть любым (12, 13, 15 и т. п.). Такие мутации, при которых число хромосом удваивается (28) или увеличивается в полтора раза (21), называются полиплоидными (диплоидным числом хромосом называют в генетике обычное, или парное, число хромосом).

2. Мутации, заключающиеся в изменении структуры отдельных хромосом. Например, от какой-нибудь хромосомы А отделяется ее часть и прикрепляется к другой, парной ей хромосоме Б или к хромосоме другой пары. Иногда часть хромосомы вовсе теряется (этот вид мутаций часто ведет к нежизнеспособности особи).

3. Самыми интересными мутациями оказались такие, когда никаких видимых изменений ни в числе хромосом, ни в их строении не на-

Сцепление наследования двух генов (черный цвет тела— b, укороченные крылья — v ) у мухи дрозофилы, расположенных в одной и той же хромосоме. В первом поколении доминируют нормальный цвет тела (В) и нормальные крылья ( V). После скрещивания особи 1-го поколения с черной короткокрылой дрозофилой (на схеме она показана справа) получается во 2-м поколении равное количество как черных короткокрылых, так и нормальных дрозофил. Это значит, что гены (6, ч), локализованные в одной и той же хромосоме, передаются сцеплено. (На схеме дрозофилы сильно увеличены.)

блюдается. Ученые правильно предположили, что такие мутации связаны с химическими изменениями в самих генах.

Мутации возникают, как правило, в половых клетках и обнаруживаются поэтому в потомстве особей, подвергшихся влиянию тех или иных внешних факторов. Кроме того, надо иметь в виду, что хромосомы есть почти во всех способных к размножению клетках организма. Поэтому внешние факторы, химические и физические, могут вызывать изменения в хромосомах этих клеток, а затем и изменения в тканях, развивающихся из пораженных клеток. Такие мутации называются соматическими (от слова «сома» — тело).

Выдающимся советским генетиком Н. И. Вавиловым было установлено, что у родственных видов растений часто возникают сходные мутационные изменения, например, в таких признаках, как окраска колоса и остистость у злаков. Открытие Н. И. Вавилова получило название закона гомологических рядов. Эта закономерность объясняется сходным составом генов в хромосомах различных видов. На основании закона гомологических рядов можно предвидеть появление тех или иных полезных изменений у культурных растений (см. т. 7 ДЭ, ст. «Николай Иванович Вавилов»).

Работами ученых — Моргана, Меллера, Пайнтера, Дубинина, Астаурова и др.— было доказано, что наследственные факторы — гены — размещаются (локализуются) в хромосомах и что они расположены линейно, т. е. в один ряд. Тем самым был установлен факт сцепления генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Это значит, что если предварительно не произойдет разрыва хромосомы (а это иногда бывает), то гены наследуются зависимо друг от друга.

Путем очень сложных и тонких экспериментов удалось для некоторых животных и растений (дрозофила, куры, кукуруза) установить порядок расположения мутировавших генов. Появились в печати планы и карты хромосом этих организмов.

В 30-х годах генетик Пайнтер предложил новый метод исследования строения хромосом. Дело в том, что у некоторых насекомых в клетках слюнных желез (например, в слюнных железах личинок мухи дрозофилы) были обнаружены «гигантские хромосомы», которые представляли собой, по сути дела, целый пучок вытянутых хромосом, хорошо видимых в световой микроскоп. Наличие пучков объясняется тем, что при росте клеток слюнных желез хромосомы расщеплялись по длине (так же как они расщепля-

Гигантские хромосомы из клеток слюнных желез личинки дрозофилы после их окрашивания. А — четвертая хромосома (все хромосомы в клетке имеют свои номера). Б — часть другой хромосомы; пунктиром показано расположение некоторых генов.

ются при обычном делении клеток), но ядро и клетка при этом не делились. На препаратах из «гигантских хромосом» гораздо лучше можно было видеть малейшие изменения в хромосомах при изучении тех или иных мутаций.

Очень интересной иллюстрацией роли хромосом в наследственности может служить наследование пола, т. е. вопрос о том, почему у животных и человека рождаются особи мужского или женского пола. Оказалось, что это зависит от того, что одна пара хромосом неодинакова у особей мужского и женского пола. Рисунок внизу страницы изображает хромосомные комплексы самки и самца мухи дрозофилы. У самки одна из пар хромосом представлена двумя одинаковыми хромосомами, обозначенными на рисунке хх, а у самца соответствующая пара хромосом обозначена ху. У самца одна хромосома такая же, как у самки, а другая особая, отличающаяся даже по форме. Вспомните, что при образовании половых клеток парные хромосомы расходятся.

Хромосомы дрозофилы: самца (А) и самки (Б). У самки хромосомы одинаковые (хх), у самца — разные (ху).

Отсюда следует, что у самок все яйцевые клетки будут иметь одну х-хромосому, а у самца сперматозоиды будут иметь одну х-хромосому или одну у-хромосому. Если яйцо оплодотворено х-хромосомой, то получится самка, а если у-хромосомой — самец (см. схему наследования пола). В х-хромосомах также расположены гены, которых нет в у-хромосомах. Если в этих генах произойдет мутация, то они будут наследоваться зависимо от пола. Так наследуются некоторые болезни человека, например гемофилия (кровоточивость), дальтонизм — неразличение некоторых цветов спектра и др.

К началу второй мировой войны огромное количество исследований доказало правильность хромосомной теории наследственности. Было ясно, что именно хромосомы, а не какие-либо другие части клетки регулируют передачу потомству наследственных качеств. Но оставалось выяснить самое главное — химическую структуру хромосом. Какие вещества, входящие в состав хромосом, определяют наследственность и как это происходит? Исследование этих вопросов сопровождалось дальнейшим развитием генетики, ее новыми большими успехами.

Эти успехи зависели от многих причин, и прежде всего от совершенствований методов исследований. Изобретение и применение электронного микроскопа позволило проникнуть в изучение таких деталей в строении клетки, которые ранее не были известны (см. ст. «В недрах клетки»). Большое значение имело и то, что возникло крайне полезное содружество ге-

нетики с другими науками: микробиологией, биохимией, физикой, математикой, кибернетикой. Кроме того, совершенствовались одни и применялись другие, новые методы исследований: использование различных форм лучистой энергии, фотографирование в ультрафиолетовом свете, применение меченых атомов и др. Особое внимание было обращено на строение ядра и хромосом. Посмотрим, каковы же важнейшие открытия последних лет и к каким выводам они привели.

Выяснено, что и в цитоплазме, и в ядре в том или ином количестве всегда находятся так называемые нуклеиновые кислоты. Среди них различают дезоксирибонуклеиновую кислоту, кратко называемую ДНК, и рибонуклеиновые кислоты — РНК. При этом установлено, что ДНК встречается почти только в хромосомах ядра клетки, а РНК — как в ядре, так и в цитоплазме. Замечательно, что еще в 1910 г. учеными был обнаружен интересный факт: в сухом весе сперматозоидов животных, состоящих в основном из ядер, 60%составляет ДНК, 35% — белки и 5% — прочие вещества. А это доказывает, что ДНК помещается почти исключительно в ядре клетки.

Исследования показали, что хромосомы состоят из белка и молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты. Молекулы ДНК в хромосомах — это довольно крупные полимерные молекулы, состоящие из закономерно повторяющихся звеньев (см. т. 3 ДЭ, ст. «Полимеры»). Замечательной особенностью молекул ДНК в хромосомах является их способность к самовоспроизведению (ауторепродукции). Перед каждым делением клетки эти молекулы удваиваются, благодаря чему дальнейшие поколения клеток получают такие же молекулы ДНК. Расщепление хромосом при делении клетки неразрывно связано с ауторепродукцией молекул ДНК. Такое самовоспроизведение объясняется тем, что определенные звенья этих молекул как бы притягивают к себе находящиеся в цитоплазме и проникающие в ядро «обломки» других молекул.

Далее было выяснено и доказано, что именно молекулы ДНК определяют направление развития наследственных качеств организма, или, говоря языком современной науки, заключают в себе всю наследственную информацию.

Основой жизни животного или растения и их клеток являются белки — сложнейшие органические соединения, состоящие из большего или меньшего количества аминокислот. В организме животного и растения много

всевозможных белков, имеющих различное функциональное значение. Так, например, в мышечных волокнах заключается белок миозин, в эритроцитах — гемоглобин, в поджелудочной железе — инсулин и т. п. В процессах обмена веществ огромное значение имеют также разнообразные белки — ферменты (см. ст. «Биохимия — наука о превращениях веществ»).

Синтез, т. е. образование белков, происходит в цитоплазме клетки, а специфические особенности белков определяются генетической информацией, заключающейся в ДНК хромосом. Если удваивание молекул ДНК происходит за счет других соединений, получаемых из цитоплазмы, то и синтез белков в цитоплазме происходит под контролем ДНК. В процессе синтеза белков принимают участие также молекулы трех различных видов рибонуклеиновых кислот.

Рибонуклеиновые кислоты отличаются от ДНК тем, что они меньше по размерам и состоят из меньшего количества звеньев, именуемых нуклеотидами (в молекуле ДНК от 15 до 30 тыс. нуклеотидов, в молекуле РНК — лишь 4—6 тыс.). Если посмотреть химический состав названных кислот, то молекула ДНК содержит остатки сахара —дезоксирибозы, а молекула РНК содержит остатки другого сахара — рибозы. Отсюда и название этих кислот.

В процессе синтеза белков одна из рибонуклеиновых кислот активирует аминокислоты, используя энергию, которую вырабатывают в цитоплазме митохондрии (см. ст. «В недрах клетки»). Другая РНК, которую называют информационной, передает от молекул ДНК, находящихся в хромосомах, генетическую информацию в рибосомы цитоплазмы. А здесь под влиянием третьего типа РНК завершается синтез белка.

Процесс синтеза белков как нельзя лучше показывает теснейшую взаимосвязь между биохимическими процессами, происходящими в цитоплазме и в ядре.

Много важнейших открытий за последние годы было сделано исследователями, работающими с микроорганизмами: вирусами, бактериями, низшими грибами. Для примера приведем некоторые факты особо важного значения, открытые при исследовании жизнедеятельности так называемых фагов (см. ст. «Микробы»).

На странице 52 показано строение одного из фагов. Он имеет тело грушевидной формы, заканчивающееся небольшим «хвостиком». Стенка тела и хвостик состоят из белка. Внутри тела помещается молекула ДНК. Когда фаг нападает

на бактерию, он растворяет концом хвостика оболочку бактерии и сокращением своего тела как бы впрыскивает внутрь бактерии молекулу ДНК, причем белки, составляющие тело фага, почти не попадают внутрь бактерии.

ДНК фага путем ауторепродукции размножается, и под влиянием ее распадаются и разрушаются белки и нуклеиновые кислоты бактерии. Допустим, что ДНК фага в результате повторной ауторепродукции в теле бактерии образовала несколько молекул. Эти молекулы начинают синтезировать

белки за счет «осколков» разрушенных частей тела бактерии, причем синтезируется не бактериальный белок, а специфичный для данного фага. Образуются молодые фаги, из синтезированного белка они строят свое тело соответственно числу молекул ДНК. Тело бактерии разрушается, а молодые фаги готовы для нападения на другие бактерии.

Открытие биологией размножения фага имеет двоякое значение: 1. Блестяще подтверждает исключительную роль ДНК в наследственности. 2. Подчеркивает единство основных жизненных процессов, и прежде всего синтеза специфических белков на всех ступенях органической жизни — от вирусов до человека включительно.

Теперь еще несколько слов о генах. Исследования последних лет выяснили материальную природу генов. Оказалось, что гены представляют собой небольшие участки в длинной молекуле ДНК, причем в одной молекуле могут заключаться тысячи таких генов. Каждый из

генов определяет тот или иной вид наследственной информации, заключающийся в молекуле ДНК. Так, можно себе представить ген, вызывающий гемофилию — кровоточивость у человека; ген, от которого зависит устойчивость или неустойчивость к антибиотикам у бактерий; гены, повышающие или понижающие эффективность антибиотиков, и т. п.

Кстати, о генах бактерий. Благодаря возможности получения у бактерий под влиянием различных условий разных мутаций, нам известны не только мутировавшие гены, но и порядок их расположения в хромосомах. Они расположены линейно, так же как располагаются гены в хромосомах кукурузы, дрозофилы и других высших животных и растений.

Успехи генетики как в довоенный период, так и за последние годы имеют огромное практическое значение. В сельском хозяйстве генетика помогает получить более продуктивный скот и более устойчивые к различным неблагоприятным условиям сорта сельскохозяйственных растений. В медицине она помогает найти более эффективно действующие антибиотики, выяснить причины наследственных заболеваний и разработать методы профилактики и лечения их.

Рассмотрим некоторые примеры, показывающие значение генетической науки для практики. Известными селекционерами Сапегиным, Делоне и др. путем воздействия рентгеновых и ультрафиолетовых лучей были получены сорта пшеницы, устойчивые к засухе, с неполегающими стеблями и более крупным зерном. В. В. Сахаров, М. Е. Лобашев и др. разработали методы получения мутаций путем воздействия различных химических веществ. Воздействуя колхицином, В. В. Сахаров получил полиплоидную гречиху, отличающуюся более крупными зернами. Лутков (Новосибирск), Турбин (Белоруссия) получили триплоидную свеклу, дающую на 20% больше сахара. Американские генетики разработали более эффективный способ

Схема расположения изученных генов (А, В, С, D и т. д.) в хромосоме бактерии кишечная палочка. Гены на схеме обозначены черным.

получения гибридных семян кукурузы, что значительно повысило ее урожайность. Этот метод в последние годы применяется и в Советском Союзе. Под руководством Д. К. Беляева (Институт генетики Сибирского отделения Академии наук СССР) выведены новые породы норок с различной окраской меха (коричневых, голубых, бежевых).

Особенно интересны достижения в области получения наиболее эффективных антибиотиков и их продуцентов. (Продуцентом пенициллина,

например, является плесневый грибок пеницилл.) Под влиянием различных воздействий на культуру грибка удалось повысить его продуктивность в 500 раз.

Недавно получен антибиотик эритромицин, действующий на устойчивые к пенициллину формы возбудителей болезней.

Дальнейшее развитие работ по использованию данных современной генетики в селекции и медицине несомненно приведет к еще более значительным успехам.

ЧТО ТАКОЕ БИОФИЗИКА

В науке и технике за последние десятилетия появилось много новых дисциплин, изучающих различные области человеческой жизни. Эти научные дисциплины охватывают широкий круг знаний, проникают в самые сложные и загадочные процессы, происходящие в природе. Об одной такой новой области знания, биофизике, и будет рассказано в этой статье.

КАК ВОЗНИКАЮТ НОВЫЕ НАУКИ

Развитие человеческого знания, познание человеком тайн природы идет сегодня так стремительно, приводит к таким неожиданным выводам и результатам, что они не укладываются в рамки уже известных наук. Возьмем для примера физику.

Физика — наука о природе и всех природных явлениях — развилась так широко, полученные ею данные были настолько глубокими, что возникла потребность выделить новые, самостоятельные области науки — квантовую, ядерную, атомную физику, радиофизику и др. Но в связи со стремительным прогрессом человеческих знаний рамки вновь созданных наук тоже стали тесными. Это привело к появлению разделов науки, которые изучают процессы и явления, относящиеся одновременно к различным областям знаний. Эти разделы называют пограничными, поскольку они возникают на стыке, на соединении отдельных наук. Такова, например, физическая химия, изучающая физические явления в химических реакциях, химическая физиология, исследующая химические реакции и

вещества, связанные с физиологическими функциями организма.

Такой же пограничной наукой, возникшей на основе физики и химии, является биологическая физика, сокращенно биофизика. Эта наука изучает сложные физические и физико-химические процессы, которые происходят в живом организме, в его клетках.

От биофизики в свою очередь отпочковываются все новые и новые науки, расширяющие горизонты человеческих знаний. Так, уже сегодня мы сделались свидетелями рождения новых наук: космической биологии-науки о жизни в космосе, бионики, изучающей живые организмы с целью использовать принципы их работы для создания особых приборов (см. статьи «Космическая биология» и «Биология — технике»).

ЧТО ИЗУЧАЕТ МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

Тесное содружество физиков, химиков, биологов и математиков привело к бурному развитию биофизических исследований. Ученым удалось взглянуть на недоступные непосредственному наблюдению процессы, происходящие в глубине живых организмов. Совместные усилия ученых увенчались крупнейшими открытиями, пролившими свет на многие загадочные явления в природе живого организма.

Так, например, обстоит дело с синтезом белка и сохранением специфических особенностей организма (см. ст. «Наследственность»).

Сейчас в решении этого вопроса сделан большой шаг. Оказалось, что сохранение специфичности (т. е. внешнего вида и функций) тех или иных клеток зависит от особых веществ — нуклеиновых кислот, непременно входящих в состав клеток. Название кислот происходит от латинского слова «нуклео», что означает «ядро».

От свойства нуклеиновых кислот в ядре клетки зависит специфичность создаваемых в ней белков. А белки, как известно, главнейший материал, из которого построено все живое. Процесс образования белка в клетке отдаленно напоминает детскую игру с песком. При этом нуклеиновая кислота (в особенности одна из них, называемая рибонуклеиновой кислотой, сокращенно РНК) играет роль формочки с рисунком, а аминокислоты, составные элементы белка, выполняют роль песка, который в нее насыпают. После снятия формочки в том месте, где ее дно соприкасалось с песком, остается четкий обратный рисунок. Примерно так же действует механизм образования специфических белков в клетках различных тканей (см. схему).

Конечно, синтез белка, осуществляемый под контролем и с помощью нуклеиновых кислот, на самом деле значительно сложнее. Далеко не все детали этого процесса еще известны ученым. Выяснено, например, что сама рибонуклеиновая кислота находится под контролем другой нуклеиновой кислоты, носящей очень сложное название — дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДНК).

Рибонуклеиновая кислота существует в клетке в трех видах. Один из них передает наследственную информацию от ДНК ядра к рибосомам цитоплазмы. Другой способствует переносу в рибосомы и активированию там аминокислот. Третий завершает синтез белка в

рибосомах. Порядок построения аминокислот в цепь соответствует строению поверхности молекулы РНК. Молекулярная биофизика как раз и занимается изучением строения поверхности молекул РНК и ДНК. Стремится она также познать структуру молекулы белка. Ведь если это будет известно, то станет понятным очень многое, и в частности механизм сокращения мышц.

Решение проблемы сокращения мышц, которой занимается молекулярная биофизика, таит в себе много заманчивого. Дело в том, что сократительные белки мышц обладают необычайной особенностью.

Схема строения мышечного волокна. Внизу в кружке — вид мышечного волокна в электронном микроскопе.

Они превращают химическую энергию, которая образуется в них, непосредственно в механическую! До сих пор человек не создал еще машину, способную делать что-нибудь подобное. Обычно химическая энергия угля, нефти или энергия падающей

воды сначала переводится в тепловую или электрическую энергию, а затем уже направляется совершать механическую работу — вращать роторы электромоторов, колеса машин или турбины. А тем временем в микроскопическом мышечном волокне, диаметром всего лишь в 0,001 мм, химическая энергия, минуя промежуточные виды энергии (тепловую, электрическую), переходит в механическую! Это преобразование проходит так экономично, что коэффициент полезного действия (к.п.д.) мышцы составляет около 30%. Даже в самых лучших современных двигателях к. п. д. почти в два раза меньше.

СУЩЕСТВУЮТ ЛИ ЖИВЫЕ АВТОМАТЫ

Решение многих проблем в современной биологии зависит от совместной работы людей разных специальностей и, как это ни кажется сначала странным, от математиков. Сейчас ученые не столько описывают внешние черты организма, как это было в прошлом, сколько исследуют их. Они выясняют, как работает клетка, как идет управление процессами, происходящими в ее составных частях, в чем секрет удивительной согласованности этих частей. И оказывается, что даже самая простая клеточка устроена так, что для описания всего, что в ней происходит, требуется знание многих отделов высшей математики и автоматики.

Ученые интересовались этими вопросами и раньше, но только теперь развитие техники дало возможность заняться ими вплотную. В наши дни на помощь биологам пришли изумительные и необычайные приборы, например электронный микроскоп, увеличивающий клетку в 100—300 тыс. раз. В руки ученым даны

осциллографы и киноаппараты, регистрирующие явления, протекающие в ничтожно малые промежутки времени, вплоть до миллионных долей секунды.

Простая клетка корня, листа, печени или почки впервые начала теперь раскрывать свои тайны людям. Оказывается, что бесформенная цитоплазма, заполняющая клетку, состоит из определенной формы трубочек, канальцев, перегородок, находящихся в непрестанном изменении. Биофизика клетки изучает эти образования, которые называют ультраструктурами клетки, т. е. самыми малыми образованиями. В особых ультраструктурах микросомах

(рибосомах) — происходит образование белка, в других, более крупных, митохондриях,— образование энергии, необходимой для всей жизнедеятельности клетки (см. ст.«В недрах клетки»).

Каждая предельно малая клеточка работает с удивительной правильностью. Клетки, как лучшие автоматы, сами устанавливаются на наиболее благоприятный режим работы. Например, при недостаточном освещении клетки листа «располагают» зеленые хлорофилловые зернышки, или хлоропласты, так, что они максимально используют падающий свет, а при избыточном освещении, наоборот, «собирают» хлоропласта к краям

Митохондрии — энергетические силовые «станции» клетки: 1 — внешний вид митохондрии, увеличенной во много тысяч раз; часть ее удалена, чтобы показать внутренние перегородки; 2 — вид тончайшего среза митохондрии, рассматриваемого в электронном микроскопе.

ного также «стараются» наиболее экономично выполнять свои функции. Одни из них выделяют в нужном количестве слюну, другие — желчь, третьи — особые вещества — гормоны, управляющие многими процессами в организме. Причем при перегрузке клетки моментально сигнализируют о нарушении в центральную нервную систему. Так, головная боль — это свидетельство нарушенной работы клеток головного мозга; появление жажды сигнализирует о том, что нарушен солевой баланс в крови. Животное или растение, состоящее из многих миллиардов клеток,— очень сложно устроенный, автоматически регулируемый организм. Всякое нарушение работы клеток заставляет его принимать экстренные меры. Например, как только организм примет сигнал о переохлаждении клеток тела, самопроизвольно, автоматически возникает дрожь. Это означает, что начинают сокращаться мышцы, они вырабатывают дополнительное тепло, необходимое для нормализации работы клеток тела. Нередко можно наблюдать, как некоторые бабочки перед полетом несколько раз взмахивают крыльями. Происходит это потому, что для работы их мышечных волокон — клеток — необходима температура +37°. Работая крыльями, бабочки и создают это дополнительное тепло.

ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСТВЕ В ЖИВОМ ОРГАНИЗМЕ

В биофизике есть еще один интересный раздел, который называется биофизикой органов чувств. Органы чувств (глаза, уши, нос, кожа) недаром получили название анализаторов. Они помогают человеку определить свое собственное состояние, а также анализировать окружающие нас предметы и явления. С их помощью мы различаем звуки, судим о том, как окрашены предметы, какова температура вокруг нас. Благодаря биофизике за последнее время человек узнал много новых, очень важных подробностей о работе этих органов и о происходящих в них процессах.

Все клетки тела животного или растения обладают возбудимостью, или раздражимостью. Это означает, что клетки организма реагируют на действие окружающей среды — изменение света,

температуры, давления и т. д. Раздражимость, как теперь установлено, проявляется в электрической активности органов, тканей и клеток. Если к любому органу животного или растения подвести два электрода и от них провода на прибор гальванометр, чувствительный к прохождению тока, то можно убедиться, что по проводам потечет электрический ток. Напряжение на концах электродов в таких случаях бывает самое различное. У одних клеток всего лишь в 0,1 вольта, а у некоторых органов электрических рыб (угрей, скатов) напряжение достигает 80 и даже 400 вольт.

Как же все-таки работают клетки организма? Мы уже знаем, что они реагируют на действие окружающей среды. Реакция клеток по сотне миллионов нервных волокон передается в виде сложного электрохимического процесса, называющегося нервным импульсом, в кору головного мозга. Следовательно, работа каждого органа в организме связана с возникновением электрического тока. Возникающие в организме токи называют биологическими или сокращенно биотоками. Они могут записываться особыми приборами — осциллографами. По характеру такой записи судят о состоянии и работе исследуемого органа. Запись биотоков, возникающих в головном мозгу, получила в науке название электроэнцефалограммы, биотоков работающего сердца — электрокардиограммы.

То, что работа каждого органа сопровождается электрической активностью, используется сейчас в космических полетах. Колебания биотоков, характеризующие работу какого-либо органа космонавта, усиливались особыми приборами и передавались на Землю. Таким образом врачи контролировали состояние организма космонавта в невесомости, могли судить

Расположение нервных окончаний в коре головного мозга человека.

Электроэнцефалограммы человека при различных состояниях. На верхней линии указано время в секундах.

о том, как переносят они перегрузки при взлете и посадке космического корабля, и т. д.

Особое место занимает изучение работы центральной нервной системы. Опыты показали, что воздействие электрического тока на определенные участки головного мозга животного вызывает ту или иную реакцию в зависимости от того, в какую область мозга введены электроды, вызывающие раздражение. Один французский ученый проделал удивительный опыт. В определенные области головы кошки он вводил небольшие проволочки-электроды, соединенные с крошечным радиоприемником, который находился на шее животного. Затем по желанию ученого, находившегося далеко от подопытного животного и передававшего свои распоряжения по радио, кошка пила воду, хотя до этого ее специально напоили вдоволь, чесала лапкой за ухом и проделывала еще многое другое. Таким образом, радиоволны воспринимались приемником на шее кошки, преобразовывались в импульс электрического тока и по электродам передавались в определенные участки головного мозга.

Все это свидетельствует о сложных электрических процессах, которые происходят в головном мозгу. Процессы эти столь сложны, что в них порой не только трудно разобраться, но поверить. Совсем недавно учительница Роза Кулешова из Нижнего Тагила, обучавшая читать и писать слепых, сделала поразительное открытие. В результате длительной тренировки она выработала способность видеть... кончиками пальцев! С глазами, закрытыми темной повязкой, только ощупав предмет, Роза Кулешова определяет его цвет, читает пальцами

набранный типографским шрифтом текст. Ученые, работающие в области биофизики зрения, после ряда исследований установили, что в кончиках пальцев у Розы Кулешовой находятся светочувствительные элементы. Они во всем подобны палочкам и колбочкам в глазу.

НЕВИДИМЫЕ КОМПАСЫ

В биологии долгое время оставались загадкой сезонные перелеты птиц и передвижение некоторых рыб. Всем известно, что ласточки, скворцы, журавли и другие птицы с наступлением зимы улетают из Европы в Африку, а весной возвращаются обратно (см. ст. «Перелеты птиц»). Причем кольцевание птиц показало, что, проделав тысячекилометровый путь, пернатые путешественники возвращаются точно на место своего прошлогоднего гнездовья. Также известны и далекие путешествия различных рыб, предпринимаемые всегда по одному и тому же маршруту (см. ст. «Рыбы-путешественницы»). В поисках корма птицы и насекомые удаляются на большие расстояния, но к вечеру возвращаются точно на прежнее место.

Выяснить все детали, связанные с ориентацией птиц, рыб и насекомых, науке окончательно пока еще не удалось. После многочис-

Кошки, получив команду по радио, затеяли драку, хотя до этого они мирно дремали.

ленных и остроумных опытов уже в наши дни ученые установили, что основное значение для ориентации животных имеет положение солнца. При этом животные учитывают длительность дня и высоту солнцестояния. Но как это конкретно у них происходит, какие невидимые часы и компас они имеют в своем распоряжении, так и остается тайной.

Уже известно, что по солнцу ориентируются черепахи, ящерицы, пчелы, муравьи, рыбы, саранча. Для проверки этого ученые проводили различные опыты. Например, солнце закрывалось каким-нибудь экраном, и животные видели в большом зеркале только отражение солнца. Двигаясь, животные ориентировались не по истинному солнцу, а по его отражению. В результате они шли в противоположную сторону.

А вот еще один простой опыт, проделать который может каждый из вас. Если муравья перенести куда-нибудь от муравейника, то, не встречая на своем пути особых преград, он вернется к себе домой кратчайшей дорогой. В том же случае, когда муравей будет перенесен в темной коробочке, а потом выпущен, он пойдет уже по ошибочному направлению. Ошибка муравья в угле направления, как показывает опыт, точно соответствует углу, на который переместилось солнце за время, пока насекомое находилось в темной коробке.

Очень многое можно рассказать об электромагнитной активности живых организмов и сложных связях, возникающих в них при взаимодействии с окружающей средой. Взять хотя бы таинственную рыбку мормирус, которая никогда не попадает в сети. А разве не интересно узнать, почему сова видит в полной темноте и безошибочно находит свою жертву? Но, пожалуй, самым интересным из области биофизики органов чувств будет использование биотоков мозга для управления машиной на расстоянии. Уже сейчас учеными изобретены механические «руки», которые по сигналам мозга выполняют определенные задания. Для этого биотоки, которые управляют движениями разных групп мышц руки, усиливаются особыми электронными усилителями и передаются по проводам к механической «руке». Сама «рука», хотя и имеет форму человеческой руки, состоит из небольших электромоторов и электромагнитов. Получив усиленные биотоки, электрические моторы и магниты поворачивают, сгибают и поднимают «руку», шевелят пальцами и даже могут брать очень мелкие предметы, скажем иголку.

АТОМЫ, КОТОРЫЕ МОЖНО ВИДЕТЬ

XX век ознаменовался колоссальным открытием — энергия атома покорилась человеку!

Советский Союз первым стал работать над мирным использованием атома. Уже давно дает промышленный ток первая в мире советская электростанция на атомной энергии, а наши ученые и инженеры работают с радиоактивными изотопами. Для того чтобы получить радиоизотоп какого-нибудь вещества, надо это вещество поместить в поток частиц, излучаемых при реакции распада. Так можно получить радиоактивные изотопы серы, фосфора, углерода, азота и других элементов.

Одной из основных характеристик радиоизотопа служит время его полураспада, т. е. время, за которое он распадается наполовину от первоначального количества. Время полураспада неодинаково для различных элементов: так, радиоизотоп углерода С¹⁴ распадается наполовину за 5900 лет, а другой изотоп углерода С¹¹ — за 20,5 минуты. Имеются особые приборы — счетчики Гейгера — Мюллера, фиксирующие распад радиоизотопов. Кроме того, если какие-нибудь радиоактивные веще ства положить на обычную фотопленку, то она окажется засвеченной в том месте, где находилось радиоактивное вещество.

Этими способами пользуются в биофизике для определения путей, по которым проходят радиоактивные изотопы, введенные в организм или в отдельную клеточку. А нужно это для того, чтобы «видеть» радиоактивный атом, а точнее говоря, распознавать то место, где происходит его распад. Многие открытия, о которых мы рассказывали раньше, стали возможны только благодаря применению радиоактивных изотопов.

Теперь биофизика имеет специальный раздел — радиационную биофизику, или радиобиологию,— который изучает действие радиоизотопов и различных видов излучения на живые организмы. Насколько важно это знать, можно судить хотя бы по тому, что мощные потоки космической радиации, непрерывно поступающие из глубин Вселенной на Землю, оказывают огромное воздействие на живые организмы (см. ст. «Действие радиации на растение»). Скорость частиц, летящих из космоса, так велика, что они пронизывают всю нашу Землю и даже не меняют направления своего пути. Таковы, например, частицы, называемые нейтрино.

Следует заметить, что от большинства частиц нас в известной степени защищает атмосфера и магнитное поле Земли, которые служат как бы барьером, перехватывающим космическую радиацию. Основная задача радиационной биофизики состоит в том, чтобы изучить процессы, происходящие в облученном организме, и способы защиты живых организмов от действия радиации.

В нашей статье мы смогли коснуться только некоторых вопросов, которые изучает биофизика. Сейчас биофизики ведут огромную напряженную работу. В результате их каждодневных усилий мы узнаем все больше и больше об окружающей нас природе и о самых необычайных и загадочных ее созданиях — живых организмах, населяющих нашу планету.

Живой радар¹

Живет в Ниле рыба. Она очень редко попадается в сети. Издали чувствует приближение человека. Поймать ее почти невозможно.

Рыба эта — мормирус. Называют ее и «водяным слоном» из-за вытянутых челюстей, похожих на хобот. До недавнего времени была непонятна способность этой рыбы замечать невидимое. Изобретение радиолокатора помогло раскрыть тайну. Оказывается, природа наделила «водяного слона» чувствительным радаром.

В хвосте у мормируса помещается небольшая «карманная батарейка» — электрический орган. Напряжение тока, который он вырабатывает, невелико: всего несколько вольт. Но этого достаточно. Возникающие от разрядов «батарейки» электромагнитные колебания отражаются от окружающих предметов и в виде радиоэха вновь возвращаются к мормирусу. «Приемник», улавливающий эхо, расположен в основании спинного плавника рыбы.

БИОХИМИЯ - НАУКА О ПРЕВРАЩЕНИЯХ ВЕЩЕСТВ

На всем протяжении жизни любого из организмов, населяющих нашу планету, в его органах и тканях осуществляется бесконечно сложная и разнообразная цепь химических превращений. Ни один организм не может существовать без тесного взаимодействия с окружающей его внешней средой, из которой он получает необходимые питательные вещества, перерабатывает их и выделяет те, которые ему больше не нужны.

Не остаются постоянными и вещества, входящие в состав тела организма. В каждой клетке организма непрестанно происходит сложный комплекс химических процессов, именуемый обменом веществ. Воспринимаемые организмом из окружающей среды вещества подвергаются внутри его клеток сложным изменениям, в результате которых они превращаются в вещества самого организма. Эта группа

процессов называется ассимиляцией. Одновременно в организме непрерывно осуществляются процессы разложения веществ, входящих в состав его клеток. Эти процессы именуются диссимиляцией.

Несмотря на то что две названные группы процессов прямо противоположны по своему характеру и кажутся направленными в разные стороны, каждый организм в течение жизни сохраняет достаточно постоянными присущие ему форму, химический состав и свойства. Такое постоянство достигается тем, что процессы синтеза и распада протекают не хаотически, а в определенной, строго отрегулированной последовательности: на смену каждой распавшейся составной части клетки приходит новая частица, выполняющая ту же роль, ту же функцию.

Вся эта сложная сумма превращений, протекающих в тканях живого организма, и лежит в основе процессов его жизнедеятельности, таких, как питание, рост, развитие, размноже-

¹ Этот и другие занимательные факты заимствованы из журналов «Наука и жизнь», «Вокруг света» и др.

ние, движение, поглощение и выделение веществ, дыхание и брожение. Сущность перечисленных выше процессов изучает наука, которая называется биологической химией или, как часто говорят, биохимией.

Происходящие в живом организме процессы характеризуются не только необыкновенной сложностью, но и чрезвычайно большой скоростью. Эта скорость во много раз больше той, с которой те же превращения совершаются вне живой среды, в лабораторной пробирке или стакане. Например, при дыхании в тканях растений происходит интенсивное разложение сахара, окисление его до степени образования углекислого газа и воды. Этот процесс происходит в каждой клеточке растения и не прекращается даже при низкой температуре. Вместе с тем хорошо известно, как сильно нужно нагреть тот же сахар, чтобы заставить его сгореть вне организма с образованием тех же конечных продуктов реакции.

Такая громадная разница обусловлена тем, что превращениям веществ в живом организме способствуют особые вещества, вырабатываемые протоплазмой живых клеток,— ферменты. Эти вещества обладают замечательной способностью: находясь в клетке в ничтожно малых количествах, они увеличивают скорость определенных биохимических реакций в десятки миллионов раз. В отсутствие ферментов эти реакции шли бы настолько медленно, что не могли бы обеспечить бурное течение процессов жизнедеятельности организма.

Коренным образом изменяется картина жизни организма, если деятельность находящихся в его клетках ферментов затруднена по той или иной причине. Например, процесс дыхания в сухих семенах идет очень слабо, так как для активной деятельности ферментов здесь не хватает воды. В тех же семенах уже через несколько часов после увлажнения активность ферментов и дыхание увеличиваются в сотни и тысячи раз.

Как уже говорилось, процесс дыхания растений заключается в окислении сахара или других сложных органических веществ кислородом воздуха до воды и углекислого газа. Но это только внешняя сторона очень сложного процесса, состоящего из большого числа отдельных реакций, происходящих при участии многих различных ферментов. Сложное органическое вещество распадается на более простые неорганические соединения, выделяющиеся в атмосферу.

Зачем же нужен этот процесс растению? Биохимики показали, что для нормального роста и развития растению, как и всякому другому организму, требуется большое количество энергии. Вот эта-то энергия и выделяется в процессе дыхания. Число промежуточных реакций в дыхательном процессе может быть различным, однако очень важно, что оно всегда достаточно велико. Это позволяет клетке «управлять» скоростью реакций окисления и лучше использовать выделяющуюся энергию.

Когда мы сжигаем сахар, заключенная в нем энергия выделяется в виде теплоты и рассеивается в воздухе. Если бы вся энергия, заключенная в дыхательном материале, выделилась сразу, в живой клетке произошел бы своего рода «взрыв», который неминуемо вызвал бы гибель клетки. Или, во всяком случае, клетки не смогли бы сколько-нибудь эффективно использовать такое большое количество энергии, выделившейся одновременно. Большая часть ее была бы безвозвратно потеряна. В организме же идет постепенный, строго регулируемый процесс. На каждом участке сложной цепи химически выделяется лишь небольшое количество энергии, которую клетка тотчас же запасает, чаще всего в виде особых соединений,

Солнце — универсальный источник энергии для всего живого.

содержащих фосфорную кислоту. Наиболее распространенным из них является аденозинтрифосфорная кислота.

Эти вещества представляют собой своеобразное «горючее», которое клетка затем расходует, производя различные виды «работы». Например, энергия этого горючего используется при поглощении воды и минеральных веществ корневыми системами, она двигатель веществ по растению и т. д.

Большое значение для жизнедеятельности организма имеют разнообразные промежуточные продукты, которые образуются в процессе дыхания. Многие из них при помощи соответствующих ферментов становятся участниками различных биохимических реакций, в ходе которых клетка строит свою протоплазму, заменяет отработанные части, создает материалы для построения новых клеток и органов.

За счет какой же энергии образуются сложные органические вещества, используемые организмами в качестве источника пищи? Биохимия ответит вам и на этот вопрос. Универсальный, основной источник энергии, за счет которой осуществляется жизнь,— это Солнце. Посредником между Солнцем и жизнью всего населения Земли служат зеленые растения. В зеленом листе совершается процесс, связывающий, по словам Тимирязева, существование всего органического мира с Солнцем. Процесс этот носит название фотосинтеза (см. ст. «Как устроено и питается зеленое растение»).

Ученые стремятся глубоко проникнуть в «тайны» фотосинтеза, для того чтобы научиться воспроизводить процессы образования органического вещества из неорганических искусственно, в лаборатории, без участия листа. Нет сомнений, что эта задача будет разрешена.

Из сказанного выше ясно, что улучшение свойств растения, его способность использовать питательные вещества, солнечную энергию и другие факторы роста, способность накапливать определенные количества различных веществ в тканях теснейшим образом связаны с деятельностью ферментов.

Благодаря растениям образуется атмосферный кислород, которым мы дышим.

Повышение продуктивности, подъем урожайности растения во многом зависят от совершенствования его ферментной системы. Ученые установили, что степень богатства углеводами запасных органов растений — корнеплодов, луковиц, клубней — зависит от свойств ферментов, управляющих превращениями Сахаров. Чем выше способность ферментов в картофеле ускорять превращение простых Сахаров в крахмал, тем больше накопится его в клубне.

Зимостойкость и засухоустойчивость растения зависят от обмена веществ в условиях сильного обезвоживания ткани или сильного охлаждения. У растений устойчивых форм ферменты сохраняют способность ускорять синтетические процессы даже в неблагоприятных условиях. У неустойчивых форм работа ферментов и весь обмен веществ резко нарушаются даже

Ферменты превращают простые сахара в крахмал.

Плоды арбуза и сахарной свеклы содержат много сахара.

при слабом, незначительном воздействии на ткани.

Плоды современных культурных сортов столового арбуза содержат 8—10% сахара, а плоды дикого предка арбуза — лишь 1%. Свекла, перерабатываемая на сахарных заводах, имеет сахаристость 18—22%, тогда как ее прародитель содержит сахара только 3—4%. Исследования биохимиков показали, что это результат вполне определенных изменений в обмене веществ у дикорастущих растений, от которых произошли современные культурные формы. Изучив эти процессы, ученые могут направленно изменять свойства растений. Советским ученым, например, удалось создать сорта подсолнечника, содержащие до 60% масла, сорта табака, устойчивые к заражению вирусом табачной мозаики и корневой гнили, сорта пшеницы, которые не поражаются ржавчиной и другими болезнями.

пищи наряду с белками, жирами и углеводами являются витамины. Главный источник витаминов в пище человека и животных — растения, и в первую очередь разнообразные овощи и плоды (см. ст. «Витамины»). Поэтому так важно выявить сорт плодов и овощей, наиболее богатых витаминами, найти в растительном мире новые источники витаминов. Важно также разработать такие способы хранения плодов и овощей, при которых содержащиеся в их тканях витамины сохранялись бы в течение длительного времени.

Многое сделала в этом направлении советская биохимия. Теоретические исследования, посвященные выяснению биологической роли витамина С, позволили обнаружить большую витаминную ценность высокогорных растений. Было установлено также, что очень богаты этим витамином плоды шиповника, на этой базе возникла специальная отрасль пищевой промышленности.

Исключительно велика роль биохимии в развитии других отраслей пищевой промышленности, перерабатывающей растительное сырье. Яркие примеры тому — чайное и табачное производство. Из зеленого листа табака или чая получаются продукты с новыми свойствами, которых не было в исходном сырье. Эти свойства возникают в результате биохимических реакций, в ходе которых вещества листьев превращаются в другие вещества, нужные производству. Управляя этими реакциями, можно улучшить свойства вырабатываемых продуктов, повысить их качество, например окраску и аромат чая.

Виноделие и пивоварение известны человеку уже в течение многих тысячелетий. Но лишь недавно стало известно, что они связаны с деятельностью ферментов. В основе процессов

Главный источник витаминов — овощи и плоды.

Пивоварение связано с деятельностью ферментов.

старения вина, в результате которого напиток приобретает особый вкус, цвет и аромат, лежат главным образом окислительные превращения дубильных веществ. Окислительные ферменты в ягодах винограда малоактивны, поэтому старение вина протекает медленно. Путем прибавления препарата фермента пероксидазы в некоторых случаях удается ускорить этот процесс с нескольких лет до нескольких месяцев.

Биохимические знания позволяют направленно влиять на процессы обмена веществ у сельскохозяйственных животных, повышать их продуктивность.

Многообразна роль биохимии в области медицины. Болезненные нарушения в организме всегда или вызываются, или сопровождаются значительными изменениями в обмене веществ и сказываются на составе и свойствах крови, желчи и других секретов организма. Биохимический анализ крови отражает течение биохимических процессов в органах и тканях, помогает правильно установить диагноз, правильно использовать необходимую дозу лекарственных препаратов. После открытия желез внутренней секреции были проведены многочисленные биохимические исследования вырабатываемых этими железами гормонов. Подробно изучены гормоны надпочечников, щитовидной железы, разработаны пути их выделения и широкого использования в медицине. Гормон поджелудочной железы — инсулин, являющийся единственным средством лечения тяжелого заболевания сахарной болезни (диабета), не только детально изучен, но и синтезирован искусственно, в лаборатории.

Сейчас все большее значение в медицине приобретают антибиотики — вещества, вырабатываемые определенными видами микроорганизмов. Эти вещества, изученные и выделенные из микроорганизмов или полученные синтетически, принадлежат к числу наиболее могучих и эффективных средств борьбы с заразными (инфекционными) заболеваниями, вызываемыми вирусами и болезнетворными бактериями (см. статьи «Микробы» и «Вирусы»). Поэтому отыскание новых, еще более активных антибиотиков является важной проблемой, стоящей перед биохимиками и врачами. Данные биохимии, знание и управление процессами обмена веществ не только помогают распознавать природу заболеваний и лечить их, но и открывают пути к созданию надежных мер по предупреждению болезней.

Наиболее важной составной частью протоплазмы, основой ее химической структуры являются белки. Роль белков в жизни клетки состоит прежде всего в том, что они участвуют в построении молекул всех содержащихся в ней ферментов. Многие ферменты — чистые белки, в других ферментах белки связаны с какими-либо другими химическими соединениями, называемыми коферментами. Все замечательные свойства, которыми обладают ферменты, определяются именно природой входящего в состав каждого из этих катализаторов белка.

Молекула каждого белка построена из аминокислот, которых в настоящее время известно 20. Различные белки состоят из неодинаковых аминокислот. Кроме того, резко различаются отдельные белки по общему количеству аминокислот, из которых состоят их молекулы, а также по тому порядку, в котором они расположены в белковой частице. Именно этим и объясняется громадное разнообразие свойств

Ученые научились синтезировать инсулин — гормон поджелудочной железы, единственное средство лечения диабета.

природных белков, размеров их молекул. (Молекулы белков очень крупные, их молекулярный вес колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов.)

Исключительно большую и разностороннюю роль в жизни всех организмов играют нуклеиновые кислоты, которые также представляют собой соединения очень сложной химической природы. Биохимики установили, что нуклеиновые кислоты сосредоточены в основном в молодых тканях, где идут активные процессы роста и новообразования клеток, синтеза белка и других соединений протоплазмы.

Доказано также, что процессы синтеза белков непосредственно регулируются нуклеиновыми кислотами, содержащимися в клеточном ядре и протоплазме, причем состав аминокислот и порядок их расположения в белковой молекуле также зависят от особенностей нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты в сочетании с белками участвуют в построении многих очень важных ферментов, которые управляют процессами дыхания клетки (см. статьи «Что такое биофизика» и «В недрах клетки»).

Особенности строения белков и нуклеиновых кислот обусловливают их чрезвычайно высокую химическую активность, способность вступать в реакции друг с другом и с бесконечным множеством других составных частей протоплазмы. Благодаря этому в протоплазме белки и нуклеиновые кислоты никогда не встречаются в свободном состоянии. Они всегда образуют очень сложные соединения, состоящие из нескольких различных веществ и обладающие высокой биологической активностью. Наличие этих соединений в протоплазме сообщает ей необычайную подвижность. Они основной двигатель и регулятор протекающих в живой клетке процессов обмена веществ.

КОСМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯ

Развитие астронавтики поставило перед различными областями науки большие и сложные проблемы. В связи с этим возникли новые отрасли знания и среди них — космическая биология.

Космическая биология изучает влияние условий полета в космос и факторов космического пространства на живые организмы Земли. Она исследует вопрос о том, как обеспечить жизнь в условиях космических полетов и на внеземных и планетных станциях. Кроме того, космическая биология разыскивает живую материю

и органические вещества в мировом пространстве и изучает особенности и формы внеземной жизни.

Необходимость проводить специальные биологические исследования при освоении космического пространства предвидел еще в 1908 г. К. Э. Циолковский. Он говорил, что после создания искусственного спутника Земли, который будет без повреждения возвращаться на Землю, надо решать биологические проблемы, связанные с обеспечением жизни экипажей космических кораблей.

Герметическая кабина животных в катапультируемом контейнере на борту корабля-спутника: 1 —баллон системы воздухоснабжения; 2 — механизм катапультирования; 3 — блок радиопеленгаторного устройства; 4 — аккумуляторная батарея для подогрева пробирок с микробами; 5 — аккумуляторная батарея; 6 — блоки специальной научной аппаратуры; 7 — катапультируемый контейнер; 8 — датчик движения; 9 — гермокабина животного; 10 — микрофон; 11 — антенна радиопеленгаторного устройства; 12 — клапаны вдоха и выдоха; 13 — телевизионная камера; 14 — зеркало; 15 — вентиляционная установка; 16 — автомат комбинированного питания.

Прежде чем первый человек — Юрий Алексеевич Гагарин — отправился в космический полет, ученые провели обширные биологические исследования. В 1949 г. в СССР были начаты вертикальные запуски на высоту от 100 до 400 км геофизических ракет с собаками. На втором искусственном спутнике Земли находилась собака Лайка, на третьем, четвертом и пятом советских космических кораблях-спутниках совершили полет собаки Белка, Стрелка, Пчелка, Мушка, Чернушка, Звездочка. Вместе с ними путешествовали подопытные мыши, морские свинки и крысы, растения (традесканция), водоросли (хлорелла), семена и проростки растений, культуры тканей человека и кролика, вирусы, многочисленные микроорганизмы и др. Различные земные организмы имелись и на кораблях «Восток-1» и «Восток-2». Тщательное изучение земных организмов во время полета и после возвращения на Землю позволило сделать вывод, что жизнь в условиях космического полета возможна. Это подтвердили и успешные полеты экипажей кораблей «Восход-1» и «Восход-2». Выход космонавта А. Леонова в свободное космическое пространство показал, что жизнь и работа человека возможна также и вне космического корабля.

Подобные опыты были поставлены также и американскими учеными на искусственном спутнике «Дискаверер» и др.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Методы исследования, применяемые космической биологией, не такие, как у давно сложившихся биологических дисциплин. Для этих

После космического полета белые мыши чувствуют себя отлично.

Подопытным животным — кролику и собаке надевают высотное снаряжение.

методов характерна органическая связь с самыми различными областями естествознания и техники. Космическая биология широко использует достижения физики, химии, астрономии, геофизики, радиоэлектроники и многих других наук.

При проведении биологических экспериментов в космосе исследователь находится вдалеке от изучаемых животных, растений, микроорганизмов. Между ученым и космическим аппаратом с земными организмами лежат сотни, тысячи (а иногда и миллионы) километров. В связи с этим все необходимое для опыта в полете делают автоматические устройства, действие которых заранее программируется. Результаты опытов передаются на Землю с помощью особых приборов, которые все вместе называются радиотелеметрической системой (см. т. 5 ДЭ, ст. «Электроника в космосе»).

Для того чтобы эти результаты можно было бы передавать по радиотелеметрическим линиям, соответствующие приборы преобразуют физиологические и биологические показатели (частоту дыхания, работу сердца, нервное воз-

буждение, скорость роста, интенсивность фотосинтеза растений, скорость размножения водорослей или бактерий и др.) в электрические сигналы, которые в виде специальных кодов передаются на Землю. Полученная таким образом «закодированная» информация о жизнедеятельности организмов в космосе направляется в быстродействующие счетно-решающие вычислительные машины. Здесь результаты опытов расшифровываются и обрабатываются. Затем ученые их тщательно изучают.

ВЛИЯНИЕ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ ЗЕМЛИ УСЛОВИЙ ПОЛЕТА В КОСМОС И КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

При полете в космическое пространство живые организмы сталкиваются с условиями и явлениями, по своим свойствам отличающимися от того, с чем встречаются они на Земле.

Во время космического полета встречаются факторы, которые способны оказать влияние на живые организмы. Их делят на три группы.

Факторы, связанные с динамикой полета космического корабля. При старте ракеты и с возрастанием скорости ее движения возникают и быстро увеличиваются перегрузки. Вес всех тел, в том числе и размещенных в кабине космического корабля живых организмов, быстро растет, увеличиваясь в пять — десять, а иногда и в большее число раз по сравнению с их весом на Земле.

Собака Отважная и кролик вернулись из космического полета.

Если не предусмотреть определенных мер, то живые организмы могут оказаться раздавленными собственным весом. Кроме того, во время работы мощных двигателей ракеты возникают сильные шумы, появляются вибрации. Вслед за этим, с выходом космического корабля на орбиту или траекторию свободного полета, в корабле наступает состояние невесомости. Тела «теряют» свой вес и могут свободно «парить» в пространстве.

Изучение воздействия на живые организмы всех этих явлений: перегрузок, вибраций, шумов, невесомости — важная задача космической биологии.

Особенно необходимо изучить воздействие на живые организмы длительного состояния невесомости, столь характерного для космического полета. Данные, полученные при проведении биологических опытов на кораблях-спутниках в результате полетов советских космонавтов, показывают, что состояние невесомости не отражается плохо на жизнедеятельности организмов, координации движений и ориентировке человека в пространстве. Однако еще не ясно, как скажется на земных организмах длительное пребывание в состоянии невесомости, допустим, при полете вокруг Марса или Венеры. Не получится ли так, что возвращение земных организмов в условия нормального (земного) притяжения будет для них чрезмерной нагрузкой.

Кроме того, еще неизвестно, насколько глубокое воздействие оказывает земное притяжение на физиологию клетки, на образование и развитие зародышей. Ученые полагают, что на первых стадиях дробления оплодотворенного яйца оси тела должны быть определенным образом ориентированы по отношению к силе тяжести. Очень важно знать, как будут протекать эти процессы в условиях отсутствия силы тяжести.

Правда, невесомость можно устранить путем создания на корабле искусственной силы тяжести. Но прежде чем привлекать к этой работе конструкторов космических кораблей, ученые должны проделать много опытов, чтобы выяс-

Собаки Стрелка и Белка во время космического полета. Снимки переданы на Землю с помощью радиотелевизионной системы, установленной на борту корабля.

нить, какой величины должна быть эта искусственная тяжесть.

Факторы космического пространства. Космическое пространство имеет много особенностей и свойств, губительных для земных организмов: чрезвычайно низкие концентрации газов, отсутствие молекулярного кислорода, высокая интенсивность ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, ослепляющая яркость Солнца, смертельные дозы ионизирующих (проникающих) излучений (космические и гамма-лучи, рентгеновское излучение и др.), своеобразный тепловой режим и др.

На Земле живые организмы защищены от всего этого толстым слоем атмосферы. Она поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, «гасит» ионизирующее излучение. А как будут влиять эти излучения на земных жителей? Какие дозы допустимы для их жизни? Какие средства защиты от них необходимо применить? Все эти вопросы изучает космическая биология.

Факторы, связанные с изоляцией организмов в искусственных условиях космического корабля. Во время полета в космическом пространстве организмы будут надолго изолированы в сравнительно небольших герметизированных кабинах космических кораблей. Ограниченность пространства и свободы движения, монотонность и однообразие обстановки, отсутствие многих привычных для жизни на Земле условий — все это необычно для земных организмов. Поэтому ученые должны провести специальные исследования высшей нервной деятельности, выяснить, насколько приспособлены высокоорганизованные существа, в том числе и человек, к длительной изоляции, может ли он сохранить в этих условиях работоспособность.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЗНИ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ПОЛЕТОВ II НА ВНЕЗЕМНЫХ СТАНЦИЯХ. РАЗРАБОТКА ЗАМКНУТЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Одна из главных и чрезвычайно сложных проблем, которую предстоит решить космической биологии,— это создание на борту космических кораблей замкнутых экологических комплексов. Что это такое? Зачем они нужны?

Прежде чем будут осуществлены полеты к другим планетам, которые продлятся многие месяцы и, возможно, годы, инженеры, врачи, биологи должны разработать и создать особые системы, которые неограниченно долго могли бы обеспечивать жизнь людей в космическом корабле, а в случае высадки на другие планеты снабдили бы их всем необходимым для нормальной жизни.

В условиях космического полета человек неизбежно оказывается в сравнительно небольшом герметичном пространстве кабины косми-

ческого корабля. В то же время известно, что при нормальной работе организма человек потребляет в сутки около 900 г кислорода, 2200 г воды (для питья), около 500 г сухой пищи и примерно 1900 г воды для санитарных нужд. Вес суточной потребности человека в кислороде, пище и воде составляет примерно 5,5 кг. Значит, годовой запас этих веществ для одного только космонавта будет весить около двух тонн. Если предположить, что экипаж космического корабля состоит из пяти человек и летать ему предстоит три года, то только запасы воздуха, еды и питья будут весить около 30 т. Ясно, что стартовый вес такого корабля будет слишком большим. Кроме того, время полета и пребывания космонавтов на других планетах будет строго ограничено совершенно определенным сроком времени, так как запасы, взятые с Земли, истощатся и люди могут погибнуть. Ученые полагают, что снабжение космонавтов кислородом, пищей и водой и удаление накапливающихся в результате жизнедеятельности углекислоты и различных отходов можно осуществить, если на борту корабля и на планетных станциях разместятся и рационально скомпонуются сообщества различных организмов. Только таким образом возможно обеспечить полный биологический круговорот веществ, подобный земному.

Действительно, на нашей планете в течение многих миллионов лет протекают процессы дыхания, горения и другие окислительные процессы, в результате которых непрерывно тратятся органические вещества, потребляется кислород, рассеивается энергия. Казалось бы, что уже давно должны были иссякнуть запасы пищевых продуктов, топлива, кислорода и прекратиться жизнь. Однако этого не происходит, потому что на Земле, помимо потребления органических веществ, кислорода и траты энергии, протекает грандиозный процесс созидания. В результате этого процесса, происходящего в зеленых листьях растений и называемого фотосинтезом, создаются сложные и многообразные органические продукты и выделяется кислород. Благодаря фотосинтезу за счет даровой энергии солнечного света ежегодно связывается около 175 млрд. т углерода, образуется примерно 400 млрд. т органических веществ, выделяется 460 млрд. т кислорода и накапливается столько энергии, сколько могли бы дать 200 тыс. гигантов энергетики, подобных Куйбышевской ГЭС.

Таким образом, листья зеленых растений и есть та лаборатория, благодаря которой осуществляется непрерывный круговорот веществ и обеспечивается жизнь на нашей планете. Выдающийся русский ученый К. А. Тимирязев

Круговорот веществ в замкнутом экологическом комплексе: 1 — человек; 2 — кислород; 3 — вода; 4 — пища; 5 — отходы; 6 — минерализация отходов; 7— минеральные соли; 8 — питательная среда; 9 — высшие растения; 10 — одноклеточные водоросли; 11 — животные; 12 — углекислый газ; 13 — солнечный свет.

писал о «космической роли растения», имея в виду именно эту его функцию.

В настоящее время, когда человечество получает возможность путешествовать в космосе, фотосинтез приобретает космическую роль и как средство, обеспечивающее жизнь людей в длительных межпланетных полетах при освоении космического пространства. Именно поэтому, предвидя эру межпланетных полетов и предвосхищая решение ряда возникающих при этом проблем, К. Э. Циолковский говорил о необходимости создания на межпланетных станциях специальных «оранжерей».

Наличие на борту корабля зеленых растений при неограниченных количествах солнечного света позволит создать такие замкнутые системы (космонавт станет их составной частью), в которых будет находиться в непрерывном круговороте одно и то же взятое с Земли количество веществ. Эти системы и названы замкнутыми экологическими комплексами. Человек, поглощая кислород, будет выдыхать углекислоту, растения же, поглощая углекислоту, создадут из нее пищевые вещества и выделят кислород. Движущей силой этого процесса явится солнечный свет. Использование в качестве минерального питания растений твердых и жидких отходов человека в свою очередь обеспечит ликвидацию этих отходов.

Таким образом, создание на борту космического корабля замкнутой экологической системы позволит непрерывно воспроизводить все необходимые для жизни человека условия. Вес такого корабля будет один и тот же независимо от того, отправляется он в полет на один год или на 10 лет.

Все сказанное не означает, конечно, что на борту космических кораблей появятся привычные для нашего глаза плантации сельскохозяйственных растений.

Современные знания о физиологии растений позволяют ученым создать такие инженерно-биологические системы, в которых процесс культивирования растений, по-видимому, сведется к автоматической работе определенных аппаратов. Недаром уже сейчас все шире начинают применяться способы промышленного выращивания растений без почвы.

Особенный интерес в этой связи представляют одноклеточные зеленые водоросли, например хлорелла, культивирование которой можно осуществить в самонастраивающихся, автоматически действующих аппаратах. Она быстро размножается и имеет высокую активность фотосинтеза. Эта водоросль может культивироваться в питательных средах, поглощая за короткий срок большое количество углекислоты, выделяя кислород и накапливая значительные количества разнообразных органических веществ (биомассы). При этом биомасса хлореллы, которая может использоваться как пища, содержит до 50% белков, до 20% жиров, углеводы, витамин С и другие ценные вещества. Существенный интерес представляет то, что хлорелла с успехом может выращиваться на сточных водах и применяться, таким образом, для их очистки.

Кроме растений, в экологическую систему должны быть включены и определенные животные. Они смогут обеспечить человека животными белками (мясом) и жирами.

Работа по созданию замкнутого экологического комплекса связана с большими трудностями, так как все звенья такого биологического сообщества необходимо очень строго согласовать друг с другом. При этом надо учитывать воздействие космической радиации на различные организмы, действие рентгеновских излучений, перегрузок, невесомости и всех тех явлений, с которыми неизбежно столкнется живой организм в условиях космического полета.

ПОИСКИ И ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ВНЕЗЕМНЫХ ФОРМ ЖИЗНИ

Имеется ли жизнь на других планетах? Каковы ее формы и свойства? Может ли жизнь быть занесенной с одного небесного тела на другое? Все эти вопросы издавна интересуют людей.

Крупнейшие ученые в различные эпохи высказывали глубокую уверенность в том, что жизнь существует не только на нашей планете. Но строго научного, неопровержимого доказательства этих предположений пока еще нет.

Попытки решить вопрос о существовании жизни, например, на Марсе путем наблюдений с Земли при помощи оптических инструментов встречают большие трудности. Они связаны с огромным расстоянием и с тем, что на пути исследователей стоят две атмосферы: земная и марсианская. С помощью точных приборов ученым-астроботаникам удалось обнаружить в темных областях (их называют морями) Марса спектры поглощения, которые характерны для органических веществ биологического проис-

хождения. Но это служит лишь косвенным указанием, что на этой планете возможна жизнь.

В некоторых метеоритах, например в Муррейском, обнаружены органические вещества внеземного происхождения, близкие к веществам земных организмов. Это также может указать на то, что в космическом пространстве за пределами Земли имеется органическое вещество и что оно может быть перенесено вместе с метеоритами с одной планеты на другую.

В последние годы благодаря полетам в космическое пространство с помощью ракетных аппаратов стало возможно изучать вопросы существования жизни вне Земли опытным путем. Часть космической биологии — экзобиология — занимается поисками и изучением простейших форм жизни в космическом пространстве, а также изучением жизни на других планетах.

Ученые устанавливают на ракетах и искусственных спутниках специальные приборы и направляют их за пределы земной атмосферы. Благодаря этому они изучают поверхность других планет, исключая помехи, вносимые атмосферой Земли. С помощью автоматических устройств, размещенных на искусственных спутниках, ракетах и автоматических межпланетных станциях, имеется возможность брать пробы в космическом пространстве, для того чтобы обнаружить органические вещества, микроорганизмы и споры внеземного происхождения. Наконец, посылка межпланетных автоматических станций к различным планетам и в особенности посадка аппаратов на другие планеты позволят брать пробы непосредственно с их поверхности. Эти исследования помогут решить вопрос о существовании жизни вне Земли.

Экзобиология призвана также выполнять функции биологического кордона. Она контролирует возможность заноса на Землю внеземных микроорганизмов вместе с возвращающимися космическими летательными аппаратами и случайным перенесением земных организмов на другие планеты и в космическое пространство.

Исследования экзобиологов имеют чрезвычайно большое значение, так как земные организмы, случайно перенесенные с космическими летательными аппаратами на другие небесные тела, могут развиться в новых условиях и подавить существовавшую там до этого жизнь. Они могут на других планетах сохраниться в «земном» или в измененном виде, и человек, когда-либо попав на эти планеты, может быть введен в заблуждение, приняв эти организмы за внеземные формы.

Неконтролируемый (случайный) занос на Землю вместе с возвращающимися кораблями микроорганизмов с других планет или из межпланетного пространства также очень опасен. Внеземные микроорганизмы могут оказаться болезнетворными по отношению к земным организмам, и, попав в земные условия, они могут дать неожиданные вспышки новых заболеваний, эпидемий и т. д.

СИММЕТРИЯ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Взгляните на лица окружающих вас людей: один глаз чуточку больше прищурен, другой меньше, одна бровь изогнута более, другая — менее; одно ухо выше, другое ниже. К сказанному добавим, что человек больше пользуется правым глазом, чем левым. Понаблюдайте-ка, например, за людьми, которые стреляют из ружья или лука.

Из приведенных примеров видно, что в строении тела человека, его привычках ясно выражено стремление резко выделить какое-либо направление — правое или левое. Это не случайность. Подобные явления можно отметить также и у растений, животных и микроорганизмов.

Ученые давно обратили на это внимание. Еще в XVIII в. ученый и писатель Бернарден де Сен Пьер указывал, что все моря наполнены одностворчатыми брюхоногими моллюсками бесчисленного множества видов, у которых все завитки направлены слева направо, подобно движению Земли, если поставить их отверстиями к северу и острыми концами к Земле.

Но прежде чем приступить к рассмотрению явлений подобной асимметрии, мы выясним сначала, что такое симметрия.

Рис. 1. Равенство: вверху — совместимое, в середине — зеркальное, внизу — совместимо-зеркальное.

Для того чтобы разобраться хотя бы в главных результатах, достигнутых при изучении симметрии организмов, нужно начать с основных понятий самой теории симметрии. Вспомните, какие тела в быту обычно считают равными. Только такие, которые совершенно одинаковы или, точнее, которые при взаимном наложении совмещаются друг с другом во всех своих деталях, как, например, два верхних лепестка на рисунке 1. Однако в теории симметрии, помимо совместимого равенства, выделяют еще два вида равенства — зеркальное и совместимо-зеркальное. При зеркальном равенстве левый лепесток из среднего ряда рисунка 1 можно точно совместить с правым лепестком лишь после предварительного отражения в зеркале. А при совместимо-зеркальном равенстве двух тел их можно совместить друг с другом как до, так и после отражения в зеркале. Лепестки нижнего ряда на рисунке 1 равны друг другу и совместимо, и зеркально.

Из рисунка 2 видно, что наличия одних равных частей в фигуре еще недостаточно, чтобы признать фигуру симметричной: слева они расположены незакономерно и мы имеем несимметричную фигуру, справа — однообразно и мы имеем симметричный венчик. Такое закономерное, однообразное расположение равных частей фигуры относительно друг друга и называют симметрией.

Равенство и одинаковость расположения частей фигуры выявляют посредством операций симметрии. Операциями симметрии называют повороты, переносы, отражения. Для нас наиболее важны здесь повороты и отражения. Под поворотами

Рис. 2. Слева — несимметричная фигура, справа — симметричная.

понимают обычные повороты вокруг оси на 360°, в результате которых равные части симметричной фигуры обмениваются местами, а фигура в целом совмещается с собой. При этом ось, вокруг которой происходит поворот, называется простой осью симметрии. (Это название не случайно, так как в теории симметрии различают еще и различного рода сложные оси.) Число совмещений фигуры с самой собой при одном полном обороте вокруг оси называется порядком оси. Так, изображение морской звезды на рисунке 3 обладает одной простой осью пятого порядка, проходящей через его центр.

Это означает, что, поворачивая изображение звезды вокруг ее оси на 360°, мы сумеем наложить равные части ее фигуры друг на друга пять раз.

Под отражениями понимают любые зеркальные отражения — в точке, линии, плоскости. Воображаемая плоскость, которая делит фигуры на две зеркально равные половины, называется плоскостью симметрии. Рассмотрим на рисунке 3 цветок с пятью лепестками. Он обладает пятью плоскостями симметрии, пересекающимися на оси пятого порядка. Симметрию этого цветка можно обозначить так: 5· m. Цифра 5 здесь означает одну ось симметрии пятого порядка, а m — плоскость, точка — знак пересечения пяти плоскостей на этой оси. Общая формула симметрии подобных фигур записывается в виде n · m, где n — символ оси. Причем он может иметь значения от 1 до бесконечности ( ¥).

При изучении симметрии организмов было установлено, что в живой природе наиболее часто встречается симметрия вида n · m. Симметрию этого вида биологи называют радиальной (лучевой). Помимо показанных на рисунке 3 цветка и морской звезды, радиальная симметрия присуща медузам и полипам, поперечным разрезам плодов яблок, лимонов, апельсинов, хурмы (рис. 3) и т. д.

С возникновением на нашей планете живой природы возникли и развились новые виды

симметрии, которых до этого либо совсем не было, либо было немного. Это особенно хорошо видно на примере частного случая симметрии вида n · m, который характеризуется лишь одной плоскостью симметрии, делящей фигуру на две зеркально равные половины. В биологии этот случай называется билатеральной (двусторонней) симметрией. В неживой природе этот вид симметрии не имеет преобладающего значения, но зато чрезвычайно богато представлен в живой природе (рис. 4). Он характерен для внешнего строения тела человека, млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, земноводных, рыб, многих моллюсков, ракообразных, насекомых, червей, а также многих растений, например цветков львиного зева.

Полагают, что такая симметрия связана с различиями движения организмов вверх— вниз, вперед — назад, тогда как их движения направо — налево совершенно одинаковы. Нарушение билатеральной симметрии неизбежно приводит к торможению движения одной из сторон и изменению поступательного движения в круговое. Поэтому не случайно активно подвижные животные двусторонне симметричны.

Билатеральность же неподвижных организмов и их органов возникает вследствие неодинаковости условий прикрепленной и свободной сторон. По-видимому, так обстоит дело у некоторых листьев, цветков и лучей коралловых полипов.

Здесь уместно отметить, что среди организмов до сих пор не встречалась симметрия, которая исчерпывается наличием только центра симметрии. В природе этот случай симметрии распространен, пожалуй, только среди кристаллов; сюда относятся, между прочем, и синие, великолепно вырастающие из раствора кристаллы медного купороса.

Другой основной вид симметрии характеризуется лишь одной осью симметрии n -го порядка и называется аксиальным или осевым (от греческого слова «аксон» — ось). До самого последнего времени организмы, форме которых присуща аксиальная симметрия (за исключением простейшего, частного случая, когда n = 1), биологам известны не были. Однако недавно обнаружено, что эта симметрия широко распространена в растительном мире. Она присуща венчикам всех тех растений (жасмина, мальвы, флоксов, фуксии, хлопчатника, желтой горечавки, золототысячника, олеандра и др.), края лепестков которых лежат друг на друге веерообразно по ходу часовой стрелки или против нее (рис. 5). Эта симметрия присуща и некоторым животным, например медузе аурелиа инсулинда (рис. 6). Все эти факты привели к установлению существования нового класса симметрии в живой природе.

Рис. 5. Аксиальная симметрия. Цветки хлопчатника.

Рис. 6. Аксиальная симметрия. Медуза аурелиа инсулинда.

Объекты аксиальной симметрии — это особые случаи тел диссимметрической, т. е. расстроенной, симметрии. От всех остальных объектов они отличаются, в частности, своеобразным отношением к зеркальному отражению. Если яйцо птицы и тело речного рака после зеркального отражения совсем не изменяют своей формы, то (рис. 7)

аксиальный цветок анютиных глазок ( а), асимметрическая винтовая раковина моллюска ( б) и для сравнения часы ( в), кристалл кварца ( г), асимметричная молекула ( д) после зеркального отражения изменяют свою фигуру, приобретая ряд противоположных признаков. Стрелки действительных часов и зеркальных движутся в противоположных направлениях; строки на странице журнала написаны слева направо, а зеркальные — справа налево, все буквы как будто вывернуты наизнанку; стебель вьющегося растения и винтовая раковина брюхоногого моллюска перед зеркалом идут слева вверх направо, а зеркальных — справа вверх налево и т. д.

Что касается простейшего, частного случая осевой симметрии ( n =1),о котором упоминается выше, то биологам он известен давно и называется асимметрическим. Для примера достаточно сослаться на картину внутреннего строения подавляющего большинства видов животных, включая и человека.

Уже из приведенных примеров нетрудно заметить, что диссимметрические объекты могут существовать в двух разновидностях: в виде оригинала и зеркального отражения (руки человека, раковины моллюсков, венчики анютиных глазок, кристаллы кварца). При этом одна из форм (не важно, какая) называется правой П, а другая левой — Л. Здесь очень важно уяснить себе, что правыми и левыми могут называться и называются не только известные в этом отношении руки или ноги человека, но и любые диссимметрические тела — продукты производства людей (винты с правой и левой резьбой), организмы, неживые тела.

Обнаружение и в живой природе П-Л-форм поставило перед биологией сразу ряд новых и очень глубоких вопросов, многие из которых сейчас решаются сложными математическими и физико-химическими методами.

Первый вопрос — это вопрос о закономерностях формы и строения П- и Л-биологических объектов.

Совсем недавно ученые установили глубокое структурное единство диссимметрических объектов живой и неживой природы. Дело в том, что правизна-левизна свойство, одинаково присущее живым и неживым телам. Общими для них оказались и связанные с правизной-левизной различные явления. Укажем лишь на одно такое явление — диссимметрическую изомерию. Она показывает, что в мире существует множество объектов различного строения, но при одном и том же наборе составляющих эти объекты частей. На рисунке 8 показаны предсказанные,

Рис. 8. Диссимметрическая изомерия. Формы венчиков лютика.

а затем и обнаруженные 32 формы венчиков лютика. Здесь в каждом случае число частей (лепестков) одно и то же — по пяти; различно лишь их взаимное расположение. Стало быть, здесь перед нами пример диссимметрической изомерии венчиков.

В качестве другого примера могут служить объекты совершенно иной природы молекулы глюкозы. Их мы можем рассматривать наряду с венчиками лютика как раз из-за одинаковости законов их строения. Состав глюкозы следующий: 6 атомов углерода, 12 атомов водорода, 6 атомов кислорода. Этот набор атомов может быть распределен в пространстве весьма различно. Ученые считают, что молекулы глюкозы могут существовать по крайней мере в 320 различных видах.

Второй вопрос: насколько часто встречаются в природе П- и Л-формы живых организмов?

Самое важное в этом отношении открытие было сделано при изучении молекулярного строения организмов. Оказалось, что протоплазма всех растений, животных и микроорганизмов усваивает в основном только П-сахара. Таким образом, каждый день мы питаемся правым сахаром. Зато аминокислоты встречаются главным образом в Л-форме, а построенные из них белки — в основном в П-форме.

Возьмем для примера два белковых продукта: яичный белок и овечью шерсть. Оба они — «правши». Шерсть и яичный белок «левши» в природе до сих пор не найдены. Если бы удалось каким-либо образом создать Л-шерсть, т. е. такую шерсть, аминокислоты в которой были бы расположены по стенкам вьющегося влево винта, то проблема борьбы с молью была бы решена: моль может питаться только П-шерстью, точно так же, как люди усваивают только П-белок мяса, молока, яиц. И это нетрудно понять. Моль переваривает шерсть, а человек — мясо посредством особых белков — ферментов, по своей конфигурации тоже правых. И подобно тому как Л-винт нельзя ввернуть в гайки с П-резьбой, посредством П-ферментов невозможно переварить Л-шерсть и Л-мясо, если таковые были бы найдены.

Возможно, в этом же кроется загадка и болезни, известной под названием рака: есть сведения, что в ряде случаев раковые клетки строят себя не из правых, а из левых, не перевариваемых нашими ферментами белков.

Широко известный антибиотик пенициллин вырабатывается плесневым грибком только в П-форме; искусственно приготовленная Л-фор ма его антибиотически не активна. В аптеках продается антибиотик левомицетин, а не его антипод — правомицетин, так как последний по своим лечебным свойствам значительно уступает первому.

В табаке содержится Л-никотин. Он в несколько раз более ядовит, чем П-никотин.

Если рассматривать внешнее строение организмов, то и здесь мы увидим то же самое. В подавляющем большинстве случаев целые организмы и их органы встречаются в П- или Л-форме. Задняя часть тела волков и собак при беге несколько заносится вбок, поэтому их разделяют на право- и левобегающих. Птицы-левши складывают крылья так, что левое крыло накладывается на правое, а правши — наоборот. Некоторые голуби при полете предпочитают кружиться вправо, а другие влево. За это голубей издавна

в народе делят на «правухов» и «левухов». Раковина моллюска фрутицикола лантци встречается главным образом в П-закрученной форме. Замечательно, что при питании морковью преобладающие П-формы этого моллюска прекрасно растут, а их антиподы — Л-моллюски — резко теряют в весе. Инфузория туфелька из-за спирального расположения на ее теле ресничек передвигается в капельке воды, как и многие другие простейшие, по лево завивающемуся штопору. Инфузории, вбуравливающиеся в среду по правому штопору, встречаются редко. Нарцисс, ячмень, рогоз и др.— правши: их листья встречаются только в П-винтовой форме (рис. 9). Зато фасоль — левша: листья первого яруса чаще бывают Л-формы. Замечательно, что по сравнению с П-листьями Л-листья больше весят, имеют большую площадь, объем, осмотическое давление клеточного сока, скорость роста.

Рис. 9. Проросток растения с листьями, закрученными по П-винту.

наука симметрии и о человеке. Как известно, в среднем на земном шаре примерно 3% левшей (99 млн.) и 97% правшей (3 млрд. 201 млн.). По некоторым сведениям, в США и на Африканском континенте левшей значительно больше, чем, например, в СССР.

Интересно отметить, что центры речи в головном мозгу у правшей расположены слева, а у левшей — справа (по другим данным —

в обоих полушариях). Правая половина тела управляется левым, а левая — правым полушарием, и в большинстве случаев правая половина тела и левое полушарие развиты лучше. У людей, как известно, сердце на левой стороне, печень — на правой. Но на каждые 7—12 тыс. человек встречаются люди, у которых все или часть внутренних органов расположены зеркально, т. е. наоборот.

Третий вопрос — это вопрос о свойствах П- и Л-форм. Уже приведенные примеры дают понять, что в живой природе целый ряд свойств у П- и Л-форм неодинаковы. Так, на примерах с моллюсками, фасолью и антибиотиками была показана разница в питании, скорости роста и антибиотической активности у их П- и Л-форм.

Такая черта П- и Л-форм живой природы имеет очень большое значение: она позволяет с совершенно новой стороны резко отличить живые организмы от всех тех П- и Л-тел неживой природы, которые по своим свойствам так или иначе равны, например, от элементарных частиц.

В чем же причина всех этих особенностей диссимметрических тел живой природы?

Было установлено, что, выращивая микроорганизмы бациллюс микоидес на агар-агаре с П- и Л-соединениями (сахарозой, винной кислотой, аминокислотами), Л-колонии его можно превратить в П-, а П- в Л-формы. В ряде случаев эти изменения носили длительный, возможно, наследственный характер. Эти опыты говорят о том, что внешняя П- или Л-форма организмов зависит от обмена веществ и участвующих в этом обмене П- и Л-молекул.

Иногда превращения П- в Л-формы и наоборот происходят без вмешательства человека.

Академик В. И. Вернадский отмечает, что все раковины ископаемых моллюсков фузус антиквуус, найденные в Англии, левые, а современные раковины правые. Очевидно, причины, вызывавшие такие перемены, менялись в течение геологических эпох.

Конечно, смена видов симметрии по мере эволюции жизни происходила не только у диссимметрических организмов. Так, некоторые иглокожие когда-то были двустороннесимметричными подвижными формами. Затем они перешли к сидячему образу жизни и у них выработалась радиальная симметрия (правда, личинки их до сих пор сохранили двустороннюю симметрию). У части иглокожих, вторично перешедших к активному образу жизни, радиальная симметрия вновь заменилась билатеральной (неправильные ежи, голотурии).

До сих пор мы говорили о причинах, определяющих форму П- и Л-организмов и их органов. А почему эти формы встречаются не в равных количествах? Как правило, бывает больше либо П-, либо Л-форм. Причины этого не известны. Согласно одной очень правдоподобной гипотезе причинами могут быть диссимметрические элементарные частицы, например преобладающие в нашем мире правые нейтрино, а также правый свет, который в небольшом избытке всегда существует в рассеянном солнечном свете. Все это первоначально могло создать неодинаковую встречаемость правых и левых форм диссимметрических органических молекул, а затем привести к неодинаковой встречаемости П- и Л-организмов и их частей.

Таковы лишь некоторые вопросы биосимметрики — науки о процессах симметризации и диссимметризации в живой природе.

БИОЛОГИЯ — ТЕХНИКЕ

НЕОБЫЧАЙНОЕ В ОБЫЧНОМ

Отдыхая летом в пионерском лагере или в деревне, вы не могли не любоваться природой. Вас привлекало пение птиц, громкий всплеск рыбы в озере, трудолюбивая и дружная работа муравьев и пчел. Но даже сидя у себя дома можно увидеть немало любопытного, а порой и загадочного. Действительно, вот по потолку ползет муха, а почему она не падает? Все видели моль, но вряд ли кто из вас знает, что она вооружена чувствительнейшим микроскопическим прибором, который позволяет улавливать ультразвуки, излучаемые летучей мышью во время полета? Стоит лишь моли услышать эти звуки, как она тотчас же складывает крылышки и пикирует на землю, стремясь скрыться от прожорливого хищника. Обыкновенная

Не исключена возможность, что в ближайшем будущем первыми разведчиками Вселенной окажутся не только сложнейшие кибернетические автоматы — роботы, но и различные живые существа, населяющие Землю.

моль — и обладает таким замечательным прибором!

Многое из того, что нас окружает, кажется нам иногда обыденным и неинтересным, совершенно незаслуживающим внимания. И в самом деле, стоит ли заниматься всеми этими жучками-паучками? Оказывается, стоит! И прежде всего потому, что сейчас прогресс науки и техники немыслим без серьезного изучения животных и растений. Более того, можно с уверенностью сказать, что без глубоких знаний биологии вряд ли можно рассчитывать на существенные успехи в деле завоевания космического пространства.

Многие процессы, происходящие в живых организмах, протекают настолько ритмично, что по ним можно проверять часы. Раз в семь лет гигантские морские черепахи приплывают к островам Полинезии, чтобы откладывать яйца.

Обыкновенная муха — и полет на Марс? Какая тут может быть связь, скажете вы? Однако не стоит торопиться. Давайте сначала разберемся — такая ли уж она обыкновенная муха?

На земном шаре живет бесчисленное множество всевозможных насекомых. Ученые-энтомологи насчитывают сегодня более миллиона видов! И оказывается, что муха среди этого самого многочисленного класса живых существ занимает одно из первых мест по чувствительности своего органа обоняния.

Именно эта способность мухи и заинтересовала ученых и инженеров. А нельзя ли живую муху использовать в качестве высокочувствительного газоанализатора в кабине космического корабля? Муха миниатюрна, вес ее ничтожен, питания ей нужно очень немного. Исследования показали, что возможность использования мухи в области космонавтики вполне реальна. А как узнать, чувствует муха данное вещество или нет? Как она сможет сказать человеку о том, что углекислого газа, например, в кабине скопилось гораздо больше допустимого количества? Объяснить это нетрудно. Как только чувствительные элементы, расположенные в хоботке мухи, обнаружат наличие какого-то вещества в воздухе, они тотчас же сообщают об этом нервной системе мухи. Эти сообщения идут в виде очень слабых электрических импульсов, причем о каждом веществе сообщают «свои» сигналы. С помощью тончайших, в полном смысле слова ювелирных, экспериментов ученым удалось не только уловить эти сигналы, но и использовать их для нужд техники.

Таракан также имеет чувствительные органы, но они, в отличие от органов мухи, способны измерять не концентрацию веществ в воздухе, а температуру. Оказывается, глаза таракана способны видеть в инфракрасном свете, т. е. отличать нагретые по-разному тела друг от друга. Точность измерения температуры при этом достигает сотых долей градуса.

А кузнечик не имеет себе равных по остроте слуха. Его «уши», расположенные на передних лапках, позволяют улавливать звуки, амплитуда колебаний которых не превышает половины диаметра атома водорода. Это значит, что кузнечик, находясь в Московской области, способен «услышать» колебания почвы, вызванные землетрясением, происходящим где-нибудь на островах Тихого океана.

МИЛЛИОНЫ ЗАГАДОК И НЕРАСКРЫТЫХ ТАЙН

Еще не успеет зима снять свое белоснежное покрывало с лесов и полей нашей необъятной Родины, как воздух городов и деревень наполняется веселым гомоном перелетных птиц. Они несут весть о наступлении весны. Тысячи километров пролетают птицы над морями, океанами и материками, прежде чем возвратятся на родину. Но как они находят путь? Что служит для них ориентиром? Луна? Солнце? Звезды? А может быть, магнитное поле Земли? В последние годы этому вопросу уделяется особо пристальное внимание, так как раскрытие тайн и загадок природы имеет огромное значение для науки и техники.

В самом деле, разве не заманчиво получить новые технические устройства, которые по своим минимальным размерам и ничтожной затрате энергии, по способности к быстрому саморегулированию в различных условиях приближались бы к характеристикам, которыми обладают живые существа?

Разве не достойны исследования и использования в технике принципы, на которых основаны системы наблюдения, связи, обнаружения и ориентации насекомых и рыб или механизмы реактивного движения и сверхдальней навигации обитателей морских глубин?

Нужно сказать, что человек очень давно начал использовать в своих интересах живую природу. Он приручал животных, совершенствовал сельское хозяйство. Многое из своих творений он заимствовал у природы. Однако с годами такое заимствование стало приобретать все более целеустремленный характер. Это объясняется тем, что в развитии и дальнейшем совершенствовании современной техники возникли большие трудности, преодоление которых обычными инженерными путями оказалось невозможно.

Если окинуть взглядом достижения науки и техники только за последние два-три десятилетия, то даже самый неполный список созданного человеком займет многие страницы увесистого тома. Здесь и атомные электростанции, и космические корабли, и электронно-вычислительные машины, станки с программным управлением и приборы, позволяющие наблюдать самые скрытые процессы, происходящие в мозгу человека...

Каждый день приносит новую весть о создании замечательных машин, которые помогают человеку не только в области физического, но

Ученые установили, что многие перелетные птицы ориентируются по звездам.

и в области умственного труда. Сегодня машины переводят книги с одного языка на другой, регулируют движение транспорта на улицах, помогают врачам ставить диагноз. С их помощью геологи отыскивают полезные ископаемые, астрономы определяют состав атмосферы на Марсе, Венере и других планетах...

Однако всем этим достижениям человека далеко до совершенства, и по многим своим характеристикам они сильно отстают от «конструкций» и «техники», созданной живой природой. Как правило, достижения современной техники имеют большие габариты и вес, потребляют значительное количество энергии и недо-

С незапамятных времен известна способность голубей находить правильный и самый короткий путь к своему дому. Советские ученые установили, что эта способность в значительной степени объясняется «умением» голубей ориентироваться в магнитном поле Земли.

Мир звуков, издаваемых различными насекомыми, очень разнообразен. Каждый из этих звуков имеет определенный смысл. Ученые подслушали и записали многие из сигналов, научились их понимать и использовать в интересах людей. На полях, например, в целях борьбы с насекомыми-вредителями устанавливают громкоговорители, которые передают записанный на магнитофон сигнал опасности. В результате ни один из непрошеных прожорливых гостей не посещает радиофицированного поля.

статочно надежны. Именно это несоответствие живых «машин» и машин, созданных самим человеком, поставило перед учеными и инженерами вопрос: а нельзя ли попытаться, исследовав живые конструкции, скопировать их в технике и создать новые приборы и устройства, которые бы обладали характеристиками, в значительной мере близкими к их живым прототипам, или даже превосходили бы их?

Исследования показали, что этот путь возможен. Более того, он открывает необычайно широкие перспективы и возможности в деле создания новой техники, новых приемов и методов производства.

Так появилось новое направление в науке и технике — бионика (от древнегреческого слова «бион», что означает ячейка жизни), она ставит своей задачей изучение живой природы с целью использования полученных знаний в человеческой практике — в науке, технике, производстве. Начало этому направлению, которое на наших глазах оформляется в новую самостоятельную науку, было положено осенью 1960 г.

Бионика объединила исследования, направленные на изучение явлений в живой природе, знания о которых могут быть использованы для построения новой техники. В настоящее время это имеет большое значение для техники связи, вычислительной техники и радиоэлектроники.

Однако уже сейчас специалисты подчеркивают значение бионических исследований для технического прогресса во всеобъемлющем масштабе.

Бионика явилась своеобразным мостом, связующим биологию, математику, физику, химию и технику вместе.

САМАЯ ВАЖНАЯ ТАЙНА

Тысячи тысяч тайн предстоит раскрыть биологам и инженерам, работающим бок о бок в лабораториях бионики. Каждая из них представляет определенный интерес для той или иной области техники. Но есть одна, пожалуй, самая захватывающая и самая важная тайна — это мозг человека и высших животных. Как он устроен и как работает? Сегодня этот вопрос интересует не только биолога и врача, но и инженера. Последний хочет овладеть тайнами удивительных способностей живых организмов и использовать их в технике. Он хочет строить машины, которые были бы «знающими и умными», могли бы помогать человеку не только своей физической силой, но и силами своих знаний. А для того чтобы строить такие «думающие» машины, необходимо не только хорошо знать физику и математику, необходимо любить и знать биологию.

Мы уже говорили о том, что даже насекомые обладают способностями, оставляющими далеко позади совершенства человеческой техники. Самые лучшие электронные машины, в том числе и собранные на полупроводниковых элементах, громоздки и весьма капризны в эксплуатации. Они не выносят жары, мороза, сырости, тряски и прочих внешних воздействий, которые живые организмы, а следовательно, и их мозг легко преодолевают.

Мозг — очень экономичная и исключительно надежная система. Каждый из многих миллиардов элементов этого самого совершенного устройства работает точно и без перебоев в течение всей жизни. При этом мозг, перерабатывая в сжатые сроки огромную по объему и содержанию информацию, без особого труда управляет всеми многообразными процессами, происходящими в живом организме.

Изучение мозга поможет раскрыть принципы восприятия, преобразования, передачи, накопления и использования информации в живых организмах и даст возможность воплотить их в радиоэлектронных системах автоматического управления.

Научить электронные устройства самостоятельно, без помощи человека, учитывать, подобно мозгу, изменения в окружающей среде и сообразно этому действовать — значит найти путь к автоматизации процессов, подверженных случайным воздействиям, которые невозможно учесть при конструировании системы управления или программировании ее работы.

Рациональное копирование живой природы стало возможно лишь в наши дни, когда достигли высокого совершенства научные методы исследования, создана мощная экспериментальная база и инженерам под силу конструктивное решение самых, казалось бы, неразрешимых технических проблем.

Но копирование на научной основе удивительных механизмов и приспособлений живого автоматизма не единственное направление бионики. Теперь ученые ставят перед собо й более сложную и дерзновенную задачу — непосредственно использовать в технических устройствах живые нервные клетки и волокна, живые ткани и даже целые организмы. Это позволит создать биологические быстродействующие вычислительные машины, разнообразные живые регуляторы, биоэлектрические системы управления — приборы, аппараты и устройства, основанные на использовании биотоков, т. е. электрических импульсов, генерируемых тканями живого тела. Биотоки в этом случае, служащие сейчас лишь объектом исследования, начинают выполнять роль командных сигналов.

Первой биоэлектрической системой управления была система, созданная для нужд медицины. Это был прибор, который включал рентгеновский аппарат для получения рентгеновского снимка сердца в любой его фазе (сжатие или расширение). Этот прибор управлялся электрокардиограммой — кривой записи электрической активности сердца.

Следующий шаг по этому пути — создание активного протеза кисти руки, воспринимающего электрические сигналы, получаемые с предплечья. Такой протез, снабженный электромеханическим хватательным устройством, позволяет человеку, потерявшему руку, не только совершать простейшие движения — брать ложку, снимать пиджак,— но даже писать, бриться, застегивать пуговицы.

Различные биоэлектрические системы управления, разрабатываемые инженерами-биониками, позволят человеку в недалеком будущем увеличить или уменьшить силу и величину своих рук в любое нужное ему количество раз.

Нельзя ли прочитать мысли человека? Оказывается, можно. Но при одном условии: все мысли надо повторять про себя, т. е. думать словами. В этом случае поток биотоков устремляется к органам, воспроизводящим звуки (гортани, языку, голосовым связкам). Эти биотоки можно записать и расшифровать.

Бионика находится еще на заре своего развития. Однако уже сейчас видно, какие необозримые горизонты она открывает. Изучение созданных живой природой чрезвычайно экономичных и надежных двигателей, энергетических источников, строительных конструкций и управляющих систем каждый раз дает новый мощный толчок для дальнейшего прогресса техники. В исследованиях бионического характера принимают участие крупные ученые и талантливые молодые специалисты Москвы, Ленинграда, Киева и многих других городов Советского Союза.

Свой вклад в развитие новой науки может внести каждый, кто знает и любит живую природу,— юный натуралист, рыбак, лесничий и труженик сельского хозяйства. Наблюдая и исследуя живую природу во всем ее удивительном многообразии, каждый может внести свою посильную лепту в раскрытие ее тайн.

НЕ ХРАМ, А МАСТЕРСКАЯ

Когда-то еще древние греки пытались путем отвлеченных умозрительных рассуждений ответить на вопрос, почему природа не изобрела колеса. Еще и сейчас есть попытки разобраться в причинах такого «недосмотра». Но важно уже другое.

Человек когда-то изобрел колесо и, привязавшись к собственному детищу, надолго отка-

Способность к быстрому передвижению по исключительно сложной пересеченной местности у некоторых насекомых давно уже вызывает зависть у инженеров-конструкторов, разрабатывающих транспортные средства.

зался от попыток сделать шагающую машину. А между тем потребность в мощных и небольших шагающих механизмах становится все ощутимей. Правда, сделать удобную, быструю и прочную шагающую машину оказалось невероятно трудно. За «уточнением деталей конструкции» инженерам пришлось обратиться к природе.

Безвозвратно ушло то время, когда человек был в состоянии лишь восхищаться «мудростью творца». Суеверный страх и праздное удивление сменились трезвой оценкой «инженерности» созданий природы. Природа — не храм, куда приходят воздать хвалу творцу, а мастерская, где работают сейчас инженеры — разведчики тайн.

Эволюция создавала живые механизмы жестоким методом проб и ошибок, причем плата за ошибку была необычайно высокой — иногда жизнь целого вида. Так, погибли когда-то гигантские пресмыкающиеся, «механическая» конструкция которых зашла в тупик, не удовлетворяя требованиям естественного отбора.

Изобретения человека тоже проходили длительный путь с таким же отсеиванием временных или ошибочных решений. Кто вспоминает сейчас о проектах кораблей с механическими веслами, об угольных лампочках накаливания? И разве случайно неуклюжие когда-то попытки взлететь, слепо копируя крылья птицы, заменились тщательным изучением устройства и аэродинамики машущего крыла? В природе создавались «конструкции», в которых после многовекового отсеивания ошибок эволюция нашла очень совершенное инженерное решение. Вот такие решения человек и может перенять, пропустив этап долгих промежуточных проб.

...Длинная вереница инженеров-биоников движется сейчас по залам необыкновенной «выставки». На ней экспонируются работы мастерской природы. И в каждом из залов очередной специалист отстает от общей группы, чтобы с линейкой и блокнотом неторопливо подумать, чего он еще не нашел и в чем он уже обогнал творения природы, не оставившей после себя, к сожалению, ни чертежей, ни пояснений.

Технические установки в природе

В Атлантическом океане живет рыба из рода Astroscopus. Большую часть времени она проводит неподвижно, лежа на дне.

Когда в поле зрения рыбы попадает небольшой малек, глаза ее становятся на некоторое время неподвижными и пристально следят за проплывающей жертвой. Но вдруг тело малька вздрагивает, теряет равновесие и падает в раскрытый рот хищника.

Оказывается, как только в глазу этой рыбы возникает четкое изображение от проплывающего над ней малька, из глаза автоматически поступает сигнал на «электрические батарейки», расположенные около глаз. Они тотчас же посылают в сторону малька электрический разряд. Не так ли действует хорошо известная всем система зенитной противовоздушной обороны, состоящая из зенитных пушек и радаров?

РАСТЕНИЯ

КАК УСТРОЕНО И ПИТАЕТСЯ ЗЕЛЕНОЕ РАСТЕНИЕ

На первый взгляд растение кажется неподвижным, но, только внимательно присмотревшись к нему, можно убедиться, что это не так. Похожее на корзинку соцветие одуванчика раскрывается днем и закрывается к вечеру. В хмурый пасмурный день это соцветие оказывается сложенным так же, как и вечером. Еще большую чувствительность (раздражимость) проявляют листья лесного растения кислицы. К вечеру они складываются подобно корзинке одуванчика. Проведите несколько раз карандашом или пальцем по листьям кислицы, и вы заметите, что в течение нескольких минут листики послушно сложатся. Кислица - тенелюбивое растение и не выносит яркого света. Выставите кислицу на прямой солнечный свет, и через 3-5 минут вы застанете ее листья сложенными.

Из этих простых наблюдений можно сделать одно важное заключение. Как и всякий живой организм, растения характеризуются раздражимостью. Они отвечают на изме-

1 - Кислица с раскрытыми листьями; 2 - кислица со сложенными листьями.

нения, происходящие в окружающей их природе. Уменьшение или увеличение интенсивности света, повышение температуры вызывают у растения сложные ответные действия (реакции). Даже у тех растений, которые внешне не проявляют никаких изменений, они все же совершаются. Возьмем листья водного растения водяной чумы (элодеи), часто разводимой в аквариуме, и посмотрим на них в микроскоп. Протоплазма - внутреннее содержимое клеток - медленно движется. Выставим ту же элодею на свет и опять посмотрим в микроскоп. Движение протоплазмы усилилось. Еще быстрее она будет двигаться, если мы повысим температуру до 30°.

Способность отвечать на раздражения отличает живое растение от тел мертвой природы. В растениях, тесно связанных с окружающей их неживой природой, всегда происходят сложные процессы. Растение растет и развивается. Оно усваивает из воздуха и почвы необходимые для своей жизни вещества, перерабатывает их в своем теле и одновременно выделяет ненужные ему вещества.

Посмотрим же, как устроено зеленое растение и как оно питается.

КАК УСТРОЕНО РАСТЕНИЕ

Сделаем острой бритвой тонкий, тоньше папиросной бумаги, срез с корня, стебля или листа

растения. Срез поместим между двумя стеклышками и рассмотрим его в микроскоп. Мы увидим, что весь срез, а значит и любая его часть, состоит из маленьких ячеек - клеток.

Самая важная часть клетки - протоплазма. Именно здесь и происходят дыхание растения и превращения питательных веществ. Протоплазма - сложное химическое вещество, основную роль в нем играют белки.

Внутри клетки видна под микроскопом и вторая ее существенная часть - ядро.

В растениях много воды. Клубни картофеля на четыре пятых состоят из нее, а морковь - на девять десятых. В жидкой протоплазме наибольшее количество воды сосредоточено в вакуолях, отделенных от остальной протоплазмы особым слоем. В клеточном соке вакуолей растворены яблочная, лимонная, щавелевая и другие органические кислоты. Не следует, однако, думать, что яблочная кислота находится только в яблоках, а лимонная - только в плодах лимона. Эти кислоты растворены в клеточном соке почти всех растений, но в разных количествах.

В клеточном соке растворены также сахар, соли, красящие вещества - пигменты. В клеточном соке плодов - арбуза, груши, винограда - много сахару. Незрелые плоды обычно очень кислы либо имеют вяжущий вкус, потому что в них преобладают кислоты и дубильные вещества. У столовой свеклы корень красный, так как в его клеточном соке растворен особый пигмент - антоциан.

Клетки растения прочно склеены между собой особым пектиновым веществом. Они соединены друг с другом, как кирпичи в стене: каждая клетка примыкает к половинкам двух клеток смежного ряда. Таким расположением клеток достигается наибольшая прочность растительных тканей.

СТРОЕНИЕ И ПРОРАСТАНИЕ СЕМЕНИ

Семя представляет собой маленькое растение, образовавшееся в материнском организме. Оно возникает из семязачатка (семяпочки), находящегося внутри завязи - части пестика цветка. В семени накоплены содержащие азот соединения (белки), безазотистые соединения-углеводы (крахмал).

Пшеничная мука состоит преимущественно из крахмала. Если щепотку муки положить в марлю и промыть водой, на марле останется клейковина - растительный белок. Зерно пше-

ницы, раздавленное на чистой белой бумаге, оставляет жирное пятно, так как в семени накоплены и жиры.

Семена растений можно разделить на два типа. К первому из них относятся, например, семена бобовых растений. Каждое семя этого типа состоит из зародыша и покрывающих его оболочек. Зародыш в свою очередь состоит из нескольких частей: почечки (зачаток стебля и листьев), корешка и семядолей. Подобные семена довольно крупны (горох, фасоль), в их семядолях откладываются запасы питательных веществ.

В семенах второго типа - их называют плодами-зерновками,- кроме зародыша, оболочек и одной семядоли (щитка), есть еще запасная ткань - эндосперм. Зародыш у таких семян невелик, например у пшеницы. Щиток играет иную роль, чем семядоли семян первого типа: в нем находятся вещества, способствующие растворению крахмала, накопленного в эндосперме.

Большинство семян прорастает не сразу после своего образования, а только весной. Они должны пройти так называемое послеуборочное дозревание (состояние покоя). У наших хлебных злаков подобное состояние длится всего 20-30 дней, а то и меньше.

У других растений, например у косточковых (слива, вишня, черешня) и семячковых (яблоня, груша), период дозревания продолжительнее. Чтобы весной вызвать дружное прорастание этих семян, их еще зимой подвергают стратификации: закладывают в ящик слоями, пересыпанными влажным песком, и выдерживают несколько месяцев при температуре от 2 до 4° тепла. У семян растений, не подвергнутых стратификации, всхожесть понижена, а проростки хилые.

В сухих зернах пшеницы при хранении влажность не должна превышать 14%. В семенах некоторых других растений влажность еще меньше. (Сравни: в листьях количество воды достигает 85% .) Все жизненные процессы в семенах поэтому протекают крайне медленно. Когда содержание воды в зернах пшеницы увеличивается на 5-10%, в них начинается интенсивное дыхание и при этом выделяется тепло. Зерно нагревается, и если оно лежит в кучах, то его температура может подняться так высоко, что оно даже обуглится.

В сухом семени протоплазма густая, твердая, и жизнь в нем как бы замирает. По виду не отличишь мертвое семя от живого. Но различие между ними быстро обнаружится, если дать семенам воду, повысить температуру до

Стратификация семян улучшает рост растений. На фотографии два проростка яблони одного возраста: налево - из семени, подвергнутого стратификации; направо - из семени, не подвергнутого стратификации.

+20° и открыть доступ кислороду. Тогда живое семя прорастет, а мертвое покроется плесенью и сгниет. Таким способом и проверяют всхожесть семян перед посевом.

У семян различных растений всхожесть сохраняется по-разному. Например, семена тополя, ивы и кофе теряют всхожесть за несколько недель, а семена тыквенных и некоторых бобовых сохраняют ее несколько лет, хотя с каждым годом она становится все меньше и меньше. Объясняется это тем, что жизненные процессы в сухом семени хотя и замедленны, но все же существуют: семена живут, старятся без прорастания и постепенно умирают.

Что же происходит в семенах при прорастании? Проникшая в клетки вода вызывает на-

бухание протоплазмы, ядра, оболочки и других частей клетки. Протоплазма клеток состоит из коллоидов, способных набухать. (К коллоидам, или клееобразующим веществам, относятся, например, желатин, гуммиарабик.) В семенах много коллоидов; впитывая воду, они набухают, увеличиваются в объеме. Протоплазма становится жидкой, и в ней начинается интенсивное дыхание - окисление, выделение углекислого газа и воды, а также образование необходимых растению новых органических веществ.

Чтобы дыхание не прекращалось, семенам нужны органические вещества - углеводы или жиры, состоящие из трех химических элементов: углерода, водорода и кислорода. Сахар растворяется в воде, крахмал же только набухает. А в семенах растений чаще всего отложены запасы крахмальных зерен.

Как же растение использует эти запасы? В протоплазме образуются особые сложные вещества - ферменты. Это катализаторы, ускоряющие ход химических процессов в клетке. Сами ферменты при превращении вещества не растрачиваются, и потому их небольшое количество способствует превращению огромной массы вещества (см. ст. «Биохимия - наука о превращениях»).

В клетках растений много различных ферментов, так как каждый фермент способствует только одной какой-нибудь биохимической реакции. Протоплазма зародыша в семени образует фермент диастазу. Этот фермент проникает в клетки эндосперма и превращает отложенный там крахмал в растворимый сахар. Таким же образом, с помощью ферментов, зародыш переводит запасенные в семени белки и другие вещества в растворимую форму и образует новые массы протоплазмы. Начинается деление клеток и увеличение их размеров. Растение растет.

Пройдет несколько дней, зазеленеют листья, и растение начнет питаться уже не за счет запасов, отложенных в семени, а самостоятельно усваивая нужные ему вещества из почвы и воздуха.

КАКУЮ РОЛЬ ИГРАЕТ ЗЕЛЕНЫЙ ЛИСТ

Почти двести лет назад шведский ученый Шееле открыл газ кислород, а затем, независимо от него, этот газ открыл английский химик

Джозеф Пристли. Французский ученый Лавуазье установил, что этого газа в атмосферном воздухе 21 %. Пристли заинтересовался, откуда же поступает кислород в атмосферу, если он постоянно тратится при дыхании животных, человека и при горении? Ответ он нашел в зеленом листе.

В 1771 г. Пристли доказал с помощью простого опыта, что животные делают воздух непригодным для дыхания, а растения его «очищают». На окне, освещенном солнцем, ученый накрыл стеклянным колпаком живую мышь. Через несколько часов мышь сдохла от недостатка кислорода. Но когда Пристли поместил под колпак вместе с мышью веточку мяты, мышь чувствовала себя как обычно и не испытывала недостатка в кислороде. Открытие Пристли произвело на современников громадное впечатление. Однако вскоре оказалось, что опыт удавался далеко не всегда даже у самого Пристли.

В 1779 г. голландец Ян Ингенхуз уточнил опыт Пристли. Он выяснил, что зеленое растение «очищает» воздух только на солнечном свету. Еще большую ясность внес в этот загадочный опыт швейцарский ботаник Жан Сенебье. В 1782 г. он окончательно установил, что днем при солнечном свете зеленое растение выделяет кислород. Сенебье доказал, что зеленое растение «очищает» воздух не потому, что оно дышит, а в связи с его углеродным питанием. Впоследствии этот процесс был назван фотосинтезом («образованием вещества на свету»). Фотосинтез может совершаться только на свету и только в зеленых частях растения.

Чтобы узнать подробнее, как происходит фотосинтез, надо заглянуть в зеленую лабораторию растения - в клетку. Зеленый цвет листа зависит от особых зеленых хлорофилловых зернышек, или хлоропластов. Почти у всех растений хлоропласты шаровидные или слегка вытянутые. Они такие же живые образования клетки, как протоплазма и ядро. В каждой клетке несколько десятков, а иногда и свыше сотни хлоропластов. Они состоят из бесцветной протоплазматической основы и зеленого пигмента - хлорофилла. Кроме хлорофилла, в хлоропластах есть и жел-

тые пигменты. Понижение температуры разрушает хлорофилл, но не действует на желтый пигмент. Поэтому осенью, когда воздух становится холоднее, листья начинают желтеть.

Как всякое окрашенное тело, хлорофилл поглощает световые лучи. Знаменитый русский ученый К. А. Тимирязев доказал, что зерна хлорофилла поглощают не все видимые лучи спектра, а лишь красные и сине-фиолетовые.

Водяные растения выделяют на свету пузырьки газа. В том, что этот газ кислород, можно убедиться на простом опыте. В банке с водой покрывают опрокинутой воронкой ветки водяного растения элодеи. На узкий конец воронки надевают пробирку, наполненную водой. Ветки элодеи начнут выделять пузырьки газа, которые пройдут в пробирку и вытеснят из нее воду. Если в этот газ внести тлеющую лучинку, она сразу же вспыхнет ярким пламенем,

Из атмосферы проникает в растение углекислый газ. Он состоит из углерода и кислорода. В зеленом хлоропласте под влиянием солнечного света, поглощенного хлорофиллом, углекислый газ соединяется с водой и из этого соединения образуются частицы крахмала или сахар. При такой химической реакции часть кислорода освобождается и выделяется в атмосферу.

Крахмал в хлоропластах легко обнаружить, так как он окрашивается йодом в синий цвет. Если на разрез картофельного клубня капнуть слабым раствором йода, белая поверхность разреза станет синей. Такой же опыт можно провести и с зеленым листом. Комнатное растение - герань или бальзамин - ставят на 2-3 дня в темноту. За это время весь крахмал в листьях растворится и перейдет в сахар. Чтобы убедиться в этом, один из листьев опускают в спирт, лист обесцвечивается, а затем его кладут в слабый раствор йода. Если лист не посинеет, значит, весь крахмал в нем уже растворился. С выдержанного в темноте растения срезают несколько листьев и ставят их черешками в стакан с водой. Часть каждого листа закрывают черной бумагой или фольгой (металлической оберткой конфет). Стакан с листьями помещают на несколько часов под непрерывный солнечный свет. Затем листья обесцвечивают спиртом и проявляют в растворе йода. На места, которые при освещении были покрыты бумагой, йод не действует; те же части листа, которые были освещены, посинеют, так как в них образовался крахмал.

Лист хорошо приспособлен для поглощения углекислого газа. С обеих сторон он одет покровной тканью, или эпидермисом. Клетки этой ткани плотно прилегают друг к другу. Сверху эпидермис защищен слоем жирового вещества - кутикулой, которая почти не пропускает в растение паров воды и газов. В эпидермисе есть отверстия - устьица, состоящие из двух замыкающих клеток. Клетки эти могут отходить друг от друга, открывая находящуюся между ними щель, сквозь которую и проникает в растение углекислый газ. Днем устьица под влиянием света обычно открыты, а на ночь закрываются. Смыкаясь и размыкаясь, устьица регулируют вход в растение углекислого газа и выход парообразной воды.

Под эпидермисом в листе залегает ткань, содержащая хлорофилловые зерна. Она названа столбчатой или палисадной паренхимой, потому что состоит из вытянутых столбиками клеток. Под ней находится ткань с более рыхло расположенными клетками- губчатая паренхима. В хлоропластах столбчатой и губчатой паренхимы и осуществляется фотосинтез.

Кроме того, весь лист пронизывают жилки (ботаники называют их «сосудисто-волокнистыми пучками»). Каждая жилка состоит из не-

Поперечный разрез сосудисто-волокнистого пучка.

скольких трубчатых сосудов. По одним трубкам - сосудам, которые лишены живого содержимого, от корней через стебель поступает к листьям вода, по другим - живым клеткам (ситовидным трубкам) - передвигаются от листьев к стеблю и корням растворы сахара и других органических веществ, образовавшихся при фотосинтезе. Ситовидными трубками они названы потому, что поперечные перегородки у них напоминают сито.

Ситовидная трубка (а) в продольном разрезе; ситовидные трубки (б) в поперечном разрезе. 1 - клетка-спутник, 2 - поперечная перегородка.

Для образования крахмала из углекислого газа и воды нужна световая энергия, и хлоропласты получают ее в виде энергии солнечного луча. Эта энергия переходит в крахмал.

Бросьте растение в костер - оно сгорит, выделяя тепловую и световую энергию.

Эта энергия используется растением на дыхание, рост и другие процессы его жизнедеятельности. Дыхание, т. е. окисление органического вещества, идет в зеленом листе круглые сутки, а фотосинтез - только днем на свету, но зато намного интенсивнее, чем дыхание. Окисляясь, органическое вещество выделяет ту энергию, которую оно получило в момент его образования от солнечного луча. Энергия не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую: световая - в химическую, химическая - в механическую или тепловую. Так осуществляется в жизни растения один из основных законов природы - закон сохранения энергии.

Зеленый лист - источник жизни на нашей планете. Он питает растения, а растениями питаются животные. Хлорофилловое зерно - это единственная в мире лаборатория, в которой из простых неорганических веществ создаются с помощью энергии солнечного луча сложные органические вещества - крахмал и сахар. По этому поводу К. А. Тимирязев говорил: «Дайте самому лучшему повару сколько угодно солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил вам сахар, крахмал, жиры и зерно - он решит, что вы над ним смеетесь, Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрестанно совершается в зеленых листьях растений».

К. А. Тимирязев установил, что фотосинтез представляет собой процесс усвоения и консервирования солнечной энергии и что растение усваивает при фотосинтезе всего лишь от одного до двух процентов энергии солнечных лучей, падающих на него. Однако и этого вполне достаточно, чтобы растения могли прокормить весь животный мир.

Чем больше солнечных лучей усвоят растения, тем полнее энергия Солнца будет использована для жизни на Земле, Поэтому важнейшая задача - как можно полнее уловить солнечные лучи. Чем обширнее посевные площади, тем лучше распределены растения на полях, чем урожайнее сорта этих растений, тем больше уловлено солнечной энергии.

Человек использует не только тот солнечный луч, который падает на Землю сейчас, но

и тот, который упал на нее десятки и сотни миллионов лет назад. В те далекие времена на Земле росли на обширных болотах гигантские древовидные папоротники, хвощи и плауны. Стволы отмерших древесных растений сваливались в болота. Тысячелетиями они разлагались бактериями без доступа кислорода, слои земли засыпали их, давили и прессовали своей тяжестью. Так в недрах Земли накапливались большие залежи каменного угля. Нефть тоже представляет собой, по-видимому, химически измененные остатки растений, живших на планете в отдаленные времена. В более поздние периоды жизни Земли из сфагнового мха начал образовываться торф. Образуется он и в наше время.

Изобретатель паровоза Стефенсон спросил однажды своего приятеля:

- Конечно. Твое изобретение,- ответил его собеседник.

- Нет. Его двигает солнечный луч, поглощенный зеленым растением сотни миллионов лет назад.

ЗНАЧЕНИЕ И СТРОЕНИЕ КОРНЯ

Корень закрепляет растение в земле, поглощает из почвы воду и минеральные вещества и снабжает ими все остальные органы растения. У большинства растений корневая система простирается в почве на большую глубину. Даже корни трав углубляются в почву больше чем на метр, а на черноземах - до 2 м. Большая часть корневой системы - очень тонкие корни. Когда растение выкапывают из земли, почти вся

Продольный разрез через корень ячменя: 1 - зона корневых волосков (зона всасывания); 2 - зона разрастания клеток; 3 - зона деления клеток; 4 - корневой чехлик; 5 - эпидермис, или кожица.

его корневая система остается в почве. Общая длина корней у растения чрезвычайно велика. Корневая система одного растения озимой ржи, например, достигает 600 км. Если же учесть длину корневых волосков, покрывающих корни, то общая длина корневой системы ржи достигает примерно 10 тыс.км.

Корневой волосок представляет собой вырост клетки поверхностной ткани корня (кожицы), в сущности это одна длинная клетка. Очень нежные и недолговечные корневые волоски имеют огромное значение в жизни растения: они-то и извлекают из почвы воду и питательные вещества.

По мере роста корня волоски появляются на его молодых, концевых частях и сравнительно быстро отмирают. Более старые части корня покрыты особой пробковой тканью, не пропускающей воду, и не имеют волосков. Старые части корня не участвуют в питании растения.

У растений размножаются делением преимущественно клетки так называемых образовательных тканей - на концах корней и стеблей. Корень растет кончиком - самой молодой своей частью. Он состоит из клеток одинакового размера и формы.

Клетки, лежащие выше кончика, не делятся, а лишь растягиваются. Клетки, лежащие еще выше, приобрели определенное постоянное строение.

Часть клеток с толстыми оболочками образует в совокупности своеобразный скелет растения (механическая ткань); другие клетки вытягиваются, образуя полые трубки, через которые передвигаются вода и питательные вещества (проводящая ткань); в некоторых клетках откладываются в запас органические питательные вещества (запасная ткань).

Проникая сквозь плотную почву, корень преодолевает значительные препятствия, но нежные молодые клетки на его кончике не повреждаются, так как он покрыт особым корневым чехликом. Клетки чехлика при продвижении корня в глубину постепенно разрушаются, как бы шелушатся, но они предохраняют от разрушения делящиеся клетки на кончике корня.

У некоторых двулетних и многолетних растений корень служит вместилищем запасных питательных веществ - таковы, например, корнеплоды моркови.

ЧТО ИЗВЛЕКАЕТ КОРЕНЬ ИЗ ПОЧВЫ

Много ученых упорно работали десятки лет, чтобы узнать, что корень извлекает из почвы. Понять это удалось в результате опытов выращивания растений в воде (метод водных культур). В дистиллированной воде растворяют определенные минеральные соли, кроме солей того химического элемента, значение которого для жизни растения хотят выяснить. Растение выращивают на этом растворе в стеклянной банке. Опыты показали, что растение хорошо развивается лишь в том случае, если в растворе солей есть калий, кальций, железо, магний, сера, фосфор и азот. Если из питательного раствора исключить калий, рост растения останавливается.

Водные культуры растений. В левом и среднем сосудах - питательная смесь

без фосфора; растению, выращенному в среднем сосуде, фосфор дан через листья.

В правом сосуде - полная питательная смесь.

Без кальция не разовьется корневая система. Магний и железо необходимы растению для образования хлорофилла. Без азота, серы и фосфора не образуются белки, входящие в состав протоплазмы и ядра.

Долгое время думали, что только эти элементы необходимы для нормального развития растений. Но потом выяснилось, что растению также нужны и очень небольшие количества некоторых других элементов, которые поэтому и назвали микроэлементами. При обычных опытах эти элементы находились в минеральном растворе в виде ничтожных примесей или попадали в него с пылью из воздуха. Но для некоторых растений такое количество какого-нибудь микроэлемента оказалось недостаточным. Например, для сахарной свеклы совершенно необходим бор: без него растение заболеет гнилью сердечка. На плодородных торфяных почвах пшеница и рожь часто не образуют зерна, но, если в такую почву внести вместе с удобрениями медь, растения развиваются нормально. К наиболее важным в жизни растений микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден.

Если растение сжечь, в его золе останутся те минеральные вещества, которые оно поглотило из почвы. У разных растений количество золы неодинаково, в среднем зола составляет 5% от веса высушенного растения. Следует учесть, что в золе лишь незначительная часть минеральных веществ действительно необходима растению. Например, у ряда растений зола на 80 % состоит из ненужного в таком количестве для растения кремния.

Кальций поглощается корнями из почвы в значительно большем количестве, чем это необходимо растению. Азот тоже поглощается из почвы и входит в состав важнейших для жизни белковых веществ. В общем весе растения количество азота достигает 1,5%. Но в золе растения азота нет. При сгорании он соединяется с кислородом и в виде окислов азота улетает в атмосферу.

Если в водной культуре исключить из питательной смеси азот, то растение перестает расти. У растения, испытывающего недостаток азота,

светло-зеленая окраска. В листьях такого растения мало хлорофилла, в состав которого входит азот.

Азот поглощается растением из почвы в виде аммиачных или азотнокислых солей. Но в почве много и органических соединений азота в виде белковых веществ, оставшихся от умерших растений и животных. В большинстве случаев растения не могут усвоить непосредственно эти сложные органические соединения азота.

НЕВИДИМЫЕ РАБОТНИКИ В ПОЧВЕ

Органический азот не остается в почве без изменений. Он может превратиться и в минеральные соединения. Огромное количество бактерий и грибов, населяющих почву, питается органическими веществами. Они разлагают белок в остатках умерших растений и животных.

Роль микроэлементов в питании растений. В первом сосуде - полное удобрение, но без бора; во втором сосуде - полное удобрение и бор; в третьем сосуде - полное удобрение без молибдена.

При таком разложении в почве образуется аммиак. Размер бактерий очень мал. Он не превышает обычно двух микрон (двух тысячных миллиметра). Но в каждом грамме почвы со средней плодородностью несколько сот миллионов таких бактерий, а в одном грамме чернозема - до трех миллиардов. Несмотря на малые размеры, эти бактерии и грибы перерабатывают в почве огромные массы органического вещества.

Большая часть аммиака, образовавшегося в почве при разложении бактериями органических остатков, окисляется особыми микробами-нитрификаторами - сначала до азотистой, а затем и до азотной кислоты. Часть этой азотной кислоты разрушается другими микроорганизмами - бактериями-денитрификаторами.

Азотобактер (слева) и клостридиум (справа) в поле зрения микроскопа.

Освободившийся при этом газообразный азот уходит из почвы в атмосферу. В мировом круговороте веществ улетучивающийся из почвы азот может снова вернуться в почву и стать пищей для растений. Электрические разряды при грозе образуют в воздухе окислы азота. Полученные таким образом окислы растворяются в воде и превращаются в азотную и азотистую кислоты. Но таким путем в почву возвращается лишь очень небольшое количество азота. Значительно большее количество атмосферного азота связывается в почве особыми микроорганизмами - бактериями-азотофиксаторами.

Один из таких микроорганизмов - азотобактер. Он представляет собой сравнительно крупную (от 3 до 5 микрон в поперечнике) бактерию. Азотобактер широко распространен в различных почвах, кроме кислых подзолистых. Плохо растут на такой почве и культурные растения. Если в нее внести известь, она перестанет быть кислой, азотобактер начинает в ней активно размножаться и обогащает ее связанным атмосферным азотом.

Другая бактерия - клостридиум также связывает в почве атмосферный азот, но способна к этому лишь при отсутствии в окружающей среде атмосферного кислорода. Микроб этот встречается и в кислых почвах.

Третий вид азотфиксирующих микробов - так называемые клубеньковые бактерии - имеет для нас, пожалуй, самое большое значение. На корнях любого бобового растения (вики, люцерны, клевера, гороха, фасоли) можно рассмотреть маленькие вздутые клубеньки. В них-то и живут клубеньковые бактерии. Эти бактерии проникают в корни из почвы через корневые волоски и вызывают интенсивное деление клеток. На корнях образуются наросты - клубеньки. Клубеньковые бактерии получают от растения углеводы и снабжают его азотом.

ЗНАЧЕНИЕ ВОДЫ В ЖИЗНИ РАСТЕНИЯ

Вода поступает в растение из почвы через корневые волоски и по сосудам разносится по всей его надземной части. В вакуолях растительных клеток растворены различные вещества. Частицы этих веществ давят на протоплазму, которая хорошо пропускает воду, но препятствует прохождению через нее растворенных в воде частиц. Давление растворенных веществ на протоплазму называется осмотическим давлением. Вода, поглощенная растворенными веществами, растягивает до известного предела эластичную оболочку клетки. Как только растворенных веществ становится меньше в растворе, содержание воды уменьшается, оболочка сокращается и принимает минимальный размер. Осмотическое давление постоянно поддерживает растительную ткань в напряженном состоянии, и лишь при большой потере воды, при завядании, это напряжение - тургор - в растении прекращается.

Когда осмотическое давление уравновешено растянувшейся оболочкой, вода не может поступать в клетку. Но стоит клетке потерять часть воды, как оболочка сокращается, находящийся в клетке клеточный сок становится более концентрированным, а вода начинает поступать в клетку, пока оболочка снова не растянется и не уравновесит осмотическое давление. Чем больше воды потеряло растение, тем с большей силой вода поступает в клетки. Осмотическое давление в растительных клетках довольно велико, и его измеряют, подобно давлению в паровых котлах, атмосферами. Силу, с которой растение всасывает воду,- сосущую силу - также выражают в атмосферах. Сосущая сила у растений часто достигает 15 атмосфер и выше.

Растение непрерывно испаряет воду через находящиеся в листьях устьица. Устьица могут раскрываться и закрываться, образовывать то широкую, то узкую щель. На свету устьица раскрываются, а в темноте и при слишком большой потере воды закрываются. В зависимости от этого испарение воды идет то - интенсивно, то почти совсем прекращается.

Если срезать растение под корень, из пенька начинает сочиться сок. Это показывает, что корень и сам нагнетает воду в стебель. Следовательно, поступление воды в растение зависит не только от испарения воды через листья, но и от корневого давления. Оно перегоняет воду из живых клеток корня в полые трубки омертвевших сосудов. Так как в клетках этих сосудов нет живой протоплазмы, вода беспрепятственно движется по ним к листьям, где испаряется через устьица.

Испарение очень важно для растения. С передвигающейся водой разносятся по всему растению поглощенные корнем минеральные вещества.

Испарение снижает температуру тела растения и тем самым предохраняет его от перегрева. Растение усваивает лишь 2-3 части поглощенной им из почвы воды, остальные 997 - 998 частей испаряются в атмосферу. Чтобы образовать один грамм сухого вещества, растение в нашем климате испаряет от 300 г до килограмма воды.

Пока в почве есть влага, растение чувствует себя хорошо. Но вот перестали выпадать дожди, наступает засуха, и растение испытывает недостаток воды и растворимых в ней минеральных веществ: в нем перестает образовываться новое вещество, рост и развитие прекращаются.

Кроме того, растение начинает страдать от перегрева: на листьях и стебле появляются пятна ожогов. Особенно сильно повреждается

растение от ожогов при суховее - сухом горячем ветре. Растение увядает и, если погода не изменится к лучшему, гибнет.

Наше механизированное социалистическое сельское хозяйство дает в руки оружие для борьбы с засухой. Глубокая вспашка, сохранение влаги в почве, своевременное уничтожение сорняков, севообороты, применение минеральных удобрений и ряд других агротехнических мероприятий позволяют успешно преодолевать вредное действие засухи. Не менее важны правильное семеноводство и создание более устойчивых к засухе сортов, а также использование засухоустойчивых культур.

Основная мера борьбы с засухой (там, где это возможно) - орошение полей. Наш народ строит каналы и создает в песках пустыни цветущие оазисы. Так активно преодолевает человек стихийные силы природы. Наука, мощная техника и самоотверженный труд помогают ему добиваться высоких урожаев всех сельскохозяйственных культур.

Сколько на Земле растений

В конце XVII в. выдающийся шведский ученый К. Линней писал, что существует 7 тыс. видов растений.

А сейчас известно 320 тыс. видов только высших цветковых растений, из которых человеком используется 30 тыс. видов, а возделывается не более 12 тыс. видов.

Растения грызут камни

Положите кусочек мрамора на дно цветочного горшка. Если находящаяся в нем почва бедна известью, то растение, развиваясь, начнет «грызть» камень, содержащий известь. Вынув мрамор через 2-3 месяца, можно будет увидеть, что он весь оплетен сетью корней, «изъеден» ими.

Оказывается, минералы и горные породы разрушаются не только под воздействием температуры, воды и микроорганизмов, но и растениями, которые, выделяя углекислоту и органические кислоты, постепенно растворяют камни, вгрызаются в них, добывая таким образом необходимые им минеральные питательные вещества.

РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

Многие из нас часто говорят: как хорошо растет или как хорошо развивается стоящее на окне растение. В слова «растет» и «развивается» мы часто в обиходе вкладываем один а тот же смысл. А правильно ли это? Нет, неправильно. «Рост» и «развитие» растений - это разные понятия.

Само слово «рост» говорит нам о каком-то увеличении. В самом деле, если мы будем время от времени измерять одно и то же растение,

то обнаружим, что оно в течение своей жизни увеличивается в высоту, молодые листья его и побеги становятся все больше и больше. Время от времени взвешивая растение, начиная от его всходов и до плодоношения, мы можем обнаружить увеличение его и в весе.

Это увеличение растения в высоту, в объеме, в весе и называют ростом растения. В это же время у растения появляются новые побеги и новые листья.

Как же растет растение? Возьмем с верхушки растения или с кончика какого-либо из его побегов верхушечную почечку. Развернем ее покровы - чешуйки. Под ними окажется небольшой зеленоватый бугорок - это конус роста (нарастания) верхушечной почки побега. Под микроскопом видно, что он состоит из одинаковых, почти округлых клеток с очень крупными ядрами. В этих клетках интенсивно идут процессы обмена веществ, в результате которых увеличивается количество плазмы. Поэтому клетки конуса роста усиленно делятся, количество их увеличивается. Конус нарастания побега за счет их размножения увеличивается в объеме, растет. Эта стадия роста называется эмбриональной.

Разрежем вдоль молодой побег несколько ниже конуса нарастания. Обнаружим, что размножившиеся в эмбриональной стадии роста клетки изменились в своем внешнем облике. Они вытянулись вдоль своей оси, а в протоплазме клеток появились большие вакуоли. Это тоже стадия роста. Она называется стадией растяжения. В ней не происходит увеличения числа клеток. В этой стадии идет увеличение в объеме каждой из клеток за счет роста клеточных оболочек, которые как бы растягиваются. Клетки поглощают много воды, поэтому в их протоплазме образуются большие вакуоли. Количество же протоплазмы при этом не увеличивается.

Из этих вытянувшихся в длину клеток впоследствии благодаря неравномерному их росту образуются различные ткани побега.

В самом стебле, в образующихся листьях, а также в корне закладываются особые образовательные ткани (их называют меристемами). За счет размножения (деления) клеток этих тканей стебли и корни не только растут в длину, но и утолщаются, а листья разрастаются.

В связи с ростом идет в растении усиленный обмен веществ. Образующиеся при этом белки, углеводы, жиры и другие органические вещества участвуют в построении новой протоплазмы и других частей клеток и тканей растения. Нам известно уже, что зеленое растение может в процессе фотосинтеза строить из минеральных веществ (углекислого газа, воды и минеральных элементов, поступающих через корни из почвы) сложные органические вещества.

Однако полученные при фотосинтезе органические вещества не могут идти непосредственно на построение тела растения. Они перестраиваются еще раз, прежде чем будут употреблены

на построение клеток и тканей растущего организма. Поэтому в каждом живом организме (будь то растение или животное) усиленный рост его тесно связан с усиленным обменом веществ и усиленным дыханием. Причем в процессе дыхания образуется необходимая для этих сложных превращений энергия. Таким образом, усиленный обмен веществ и дыхание - важные жизненные процессы растущего организма.

В явлениях роста принимают участие разнообразные сложные органические вещества. Особое значение при этом имеют ростовые вещества, которые стимулируют рост растений.

Ростовые вещества - сложные органические соединения. Они вырабатываются в очень малых количествах растущими клетками и в свою очередь стимулируют рост их. Некоторые из них относятся к витаминам, другие - к спиртам или к слабым органическим кислотам.

В первой, эмбриональной, стадии роста деление и размножение клеток стимулируются группой веществ, которая в свое время получила название «биос». В настоящее время ученым стали известны вещества, которые входят в эту группу. К этой группе стимуляторов роста относится, в частности, и витамин В₁

Во второй стадии роста, стадии растяжения, ростовые вещества стимулируют рост клеточных оболочек. Ростовые вещества, действующие во второй стадии роста, называются ауксинами (от греческого слова «ауксо» - расту). В настоящее время ауксины синтезируются искусственно и широко применяются в практике с целью укоренения черенков растений, ускорения роста, созревания плодов, например, у томатов.

Рост растений в большой степени зависит от внешних условий: температуры, света, наличия кислорода и питательных веществ.

Большое значение имеет температура окружающей среды. При очень низких и очень высоких температурах рост задерживается и даже прекращается совсем. Для всех растений существует оптимум температуры (наилучшая температура), при которой рост их идет лучше всего.

В качестве примера можно привести влияние температуры на прорастание семян. Зерновки озимой ржи и озимой пшеницы могут прорастать при температурах близких к 0°. Быстрее всего они прорастают при температурах +20, +25°. А вот зерновки кукурузы начинают прорастать только при температуре около +8°

а оптимальная температура для их прорастания лежит около +30°. Из приведенного примера видно, что это зависит от происхождения растений. Южные растения (кукуруза) приспособились к более высоким температурам, северные (озимая рожь, пшеница) - к более низким; Однако при этом нужно помнить, что температура, оптимальная для прорастания семян, не всегда может оказаться оптимальной для дальнейшего роста и развития выросших из них растений.

Во время усиленного роста растения мало устойчивы к низким температурам. В особенности они мало устойчивы в стадии растяжения клеток. В клетках растений в этой стадии роста много воды (большие вакуоли), которая легко замерзает. Образующийся при этом лед повреждает клетки и ткани растений.

Летом древесные растения, например, легко повреждаются низкими температурами, так как они в это время усиленно растут. Зимой же они легко переносят даже сильные морозы. Это объясняется тем, что осенью рост постепенно прекращается и растения начинают приспосабливаться к наступающим низким температурам зимы. При постепенном снижении температуры происходит так называемое закаливание растений (см. ст. «Как зимует растение»).

Устойчивость растений к низким температурам, к замерзанию - вопрос важный для нашей страны с ее суровыми зимами. Особенно важно знать причины вымерзания озимых хлебов в различных районах нашей страны.

Если наблюдать внимательно за тем, как ведут себя растения в нашем климате в естественных условиях, можно обнаружить, что осенью однолетние растения после их обсеменения отмирают, а двулетники и многолетники переходят в состояние покоя.

У травянистых двулетников отмирает их надземная часть, а подземная сохраняется. От нее весной начинают снова отрастать надземные побеги.

У наших кустарников и деревьев осенью опадает листва, жизнь их зимой как бы замирает. Они переходят в состояние покоя.

Период покоя у растений умеренных широт является приспособлением к смене времен года, к наступлению неблагоприятных для роста и развития растений условий зимовки.

«Разбудить» растение в это время, т. е. заставить растение раскрыть свои почки и даже зацвести, очень трудно. Это можно сделать лишь при помощи сильных воздействий: опуская ветки на ряд часов в теплую воду (теплые ванны), или окуривая их под стеклянным колпаком дымом, или обрабатывая парами эфира.

Лишь в конце зимы можно обнаружить, что нормальный обмен веществ между клетками восстановился.

У многих растений период покоя заканчивается рано, когда зима не прошла и стоят еще низкие температуры. Ветки растений, внесенные в теплую комнату и поставленные в воду уже в конце февраля, недели через две-три начинают раскрывать свои почки и цвести. В естественных же условиях они не трогаются в рост потому, что еще холодно, а низкие температуры не способствуют началу роста.

Что же такое развитие растений? Рассмотрим это на примере наших хлебных злаков (пшеница, ячмень). Когда их зерно посеяно в почву, при благоприятных внешних условиях (влажности, температуре, доступе кислорода воздуха) появляются всходы. Затем отрастают боковые побеги, наступает кущение. У раскустившегося растения через некоторое время стебли начинают усиленно расти, образуя длинные соломины. Это называют выходом в трубку. Затем наступает колошение. Вышедший из соломины колос цветет и после опыления дает зерно, которое проходит молочную, восковую спелость и, наконец, полностью созревает (полная спелость). Эти изменения называются фазами развития, а весь цикл изменений в течение жизни этих растений - развитием растения. Этим фазам развития соответствуют и изменения в обмене веществ.

Внимательно с помощью микроскопа и лупы посмотрим, что происходит в течение развития растений с кончиками стебля соломины. Можно обнаружить, что соломина заканчивается маленькой почечкой. В этой почечке, из ее образовательной ткани, последовательно формируются листья и колос, а в его колосках цветки с тычинками и пестиками.

Такие же изменения последовательно происходят и у двудольных растений. У фасоли, например, сначала на поверхность почвы выносятся две семядоли (всходы); затем развертываются настоящие листья, формируется стебель, несущий в пазухах листьев бутоны; бутоны раскрываются, и растение цветет. После опыления и оплодотворения образуются плоды (бобы) с семенами, проходящие те же фазы созревания, что и у злаков (молочная, восковая и полная спелость).

Слева - озимая пшеница, прошедшая стадию яровизации, справа - не прошедшая стадию яровизации.

Итак, на своем жизненном пути, в своем развитии растение формирует органы размножения, цветет и плодоносит.

И. В. Мичурин на основе своих многочисленных наблюдений показал, что у древесных растений развитие идет по определенным этапам, качественно отличным друг от друга. Этим этапам Мичурин дал соответствующие названия: «молодой возраст», «юношеский возраст», «возраст возмужалости» и «период старости». В каждом этапе развития у растения имеются свои особенности.

В дальнейшем было показано, что однолетние и двулетние высшие растения в цикле своего развития также проходят несколько этапов, или стадий, развития, для прохождения которых необходимы определенные условия внешней среды. При прохождении этих стадий в растении, его клетках, тканях протекают такие процессы обмена веществ, в результате которых растение цветет и плодоносит. Если этих благоприятных для прохождения той или иной стадии развития внешних условий не будет, то соответствующие стадии развития не пройдут, растение не будет цвести и плодоносить.

В настоящее время выделяют четыре стадии развития растений. Из них хорошо изучены лишь две: стадия яровизации и световая.

Стадия яровизации протекает под влиянием определенных температур и начинается с момента наклевывания семени, когда растение только что тронулось в рост. Наши озимые злаки проходят стадию яровизации при пониженных температурах от 0 до +5°. Будучи высеваемы всегда с осени, они приспособились

к пониженным температурам осенне-зимнего периода. Продолжительность стадии яровизации у них равна 35-60 дням. Яровые злаки, высеваемые весной, приспособились проходить свою стадию яровизации при более высокой температуре ранней весной, т. е. около +10°. Стадия яровизации при этой температуре проходит у яровых злаков быстрее, чем у озимых (от 5 до 14 дней). Для типичных южных растений, которые высеваются на юге при более высокой температуре (хлопчатник), а в умеренном климате поздней весной (просо), для прохождения стадии яровизации необходима еще более высокая температура (около +25°). Таким образом, для прохождения стадии яровизации необходимы определенные условия внешней среды, в частности температурные условия, к которым приспособились многие поколения данного вида растений в том или ином климате.

Слева - хризантема, выращенная При длинном дне. Справа- хризантема, выращенная при коротком дне.

По окончании стадии яровизации растение вступает в следующую стадию развития световую стадию. Эта стадия протекает у разных растений в различных условиях соотношения длины дня и ночи. Опыты показали, что озимая пшеница после прохождения стадии яровизации не зацветает в условиях короткого дня. Она колосится, цветет и плодя носит лишь тогда, когда после окончания

стадии яровизации ей будет дан длинный день. Другие растения, например просо, соя, хризантема (растения южного происхождения), не цветут и не плодоносят на длинном дне. Цветение и плодоношение наступают у них после окончания стадии яровизации лишь на коротком дне (примерно 12 часов).

Так было выяснено, что у одних растений световая стадия протекает на длинном дне (длиннодневные растения), у других - на коротком дне (короткодневные растения). Таким образом, изменяя при прохождении стадии яровизации температуру окружающей среды, а при прохождении стадии световой - соотношение длины дня и ночи, можно управлять развитием растений, наступлением его цветения и плодоношения.

Световая стадия, в отличие от стадии яровизации, проходит лишь в зеленом растении, так как питательные вещества, необходимые для того, чтобы она проходила, образуются в зеленых листьях.

Стадии развития идут в строгой последовательности одна за другой. Световая стадия начинается только тогда, когда закончилось прохождение стадии яровизации.

В последние годы были установлены у ряда растений третья и четвертая стадии развития, без последовательного прохождения которых растение нормально не плодоносит. Было показано, например, что четвертая стадия развития проходит лишь при определенной интенсивности освещения. Если при прохождении этой стадии даже слегка затенить растение, то впоследствии окажется, что зерен в колосе такого

Четыре растения озимой пшеницы одинакового возраста выращены в разных условиях: растения в двух левых горшках - при коротком дне, в двух правых горшках - при непрерывном освещении. Растения во втором и четвертом горшках прошли стадию яровизации. Опыт показывает последовательность прохождения стадий развития.

растения образуется мало, колос будет почти пустым (череззерница) или даже совсем пустым (пустоколосье).

Так советскими учеными была создана теория стадийного развития растений, которая дает возможность управлять их развитием.

Ледяной дом

Некоторые растения имеют температуру на несколько градусов выше окружающей. Снежный колокольчик сольданелла выделяет столько тепла, что весной своим «дыханием» растапливает снег и прокладывает путь к свету. Когда ему не удается пробить снежный панцирь, он цветет и опыляется в сделанном им ледяном доме.

Растения слушают музыку

Индийские ученые нашли, что звуковые волны влияют на клетки растений. Они стимулируют обмен веществ в них и способствуют ускоренному росту растения. Если сахарный тростник, рис, лук, чеснок, бататы ежедневно в течение 20-30 минут «слушают» музыку, они дают повышенный сравнительно с контрольными растениями урожай.

КАК ЗИМУЕТ РАСТЕНИЕ

Сделаем такой опыт. Возьмем летом ветку ели или сосны и начнем ее замораживать в холодильной камере. Даже при самом небольшом охлаждении (-3 или -4°) ветка погибнет. Но повторим этот опыт зимой, и мы увидим, что те же растения легко перенесут мороз в -40 или даже -50°. Чем же вызвана столь различная чувствительность растения к холоду летом и зимой?

Осенью, когда температура воздуха постепенно падает, а продолжительность дня уменьшается, происходит сложный процесс приспособления (закаливания) растения к суровой зиме. В процессе закаливания еще осенью при температуре до +4° в клетках растения накапливаются сахара и другие вещества (крахмал, жиры, белки), растение подготавливает себе запасы питательных веществ, которые оно медленно будет тратить в течение зимы. Затем при понижении температуры примерно до -4 или -5° происходят изменения в протоплазме клеток, при которых растение теряет много воды. В процессе закаливания растение становится крайне устойчивым к действию низких отрицательных температур. Почему же все-таки происходит повреждение и гибель растений от мороза?

Еще более сорока лет назад акад. Н. А. Максимов открыл, что лед, образующийся на морозе в межклеточных пространствах растительных тканей, давит на потерявшую часть своей воды протоплазму и повреждает ее. Казалось бы, что протоплазма клеток растений должна из-за этого разрушаться, а само растение - погибнуть. Но деревья, прошедшие процесс закаливания, выносят самые лютые морозы, и только некоторые из них погибают.

Клетки растительных тканей связаны друг с другом особыми тяжами протоплазмы - плазмодесмам и, которые проходят сквозь поры из одной клетки в другую. В настоящее время выяснено, что при осеннем закаливании растений плазмодесмы втягиваются внутрь клетки. В некоторых случаях протоплазма даже отстает от клеточной оболочки. На поверхности обособившейся протоплазмы скапливаются жировые вещества, которые предохраняют протоплазму как от насыщения водой, так и от излишней потери воды.

Благодаря обособлению протоплазмы кристаллы льда, которые возникают зимой в межклеточных пространствах растительной ткани, не причиняют вреда растению. Ведь чтобы разрушить протоплазму, кристаллы льда должны были бы образоваться внутри нее. Но это может произойти только при очень большом морозе, при температуре намного ниже обычной зимней, к которой местные растения приспособились. Наличие процесса обособления протоплазмы характеризует переход растения в состояние покоя. В покоящемся состоянии рост растения приостанавливается, но физиологические процессы полностью не прекращаются, они становятся только очень замедленными. Так установлено, что в зимнее время дыхание у древесных и кустарниковых пород составляет всего лишь¹ /₂₀₀ - ¹/₄₀₀ летнего дыхания. Большое значение для перезимовки растения имеют запасенные на зиму вещества. Зимой у древесных пород крахмал переходит в сахар, в частности образуется тростниковый сахар (сахароза) и более простые сахара, например глюкоза. Образуется много жиров. Отмечено, что самые устойчивые к морозу древесные породы

Слева - клетка паренхимы стебля сирени летом. В стенках клетки видны плазмодесмы. Справа - та же клетка в период зимнего покоя. Плазмодесмы втянулись внутрь клетки.

Ткань почки вишни Владимирская: слева - в январе (протоплазма в клетке обособлена); справа - в апреле (протоплазма в клетках не обособлена), в верхней клетке начинается деление ядра.

образуют в протоплазме своих клеток много жировых веществ.

К весне же в растениях вновь появляется крахмал, а количество жиров и Сахаров несколько снижается.

Мы уже отмечали вредную роль образующихся зимой в растении кристаллов льда. Можно ли, однако, добиться того, чтобы кристаллы льда вообще не образовывались в растении? Оказывается, что в лабораторных условиях можно сделать растение совершенно нечувствительным к замораживанию. Такое растение может выносить без повреждения температуру жидкого азота -195°.

Если заморозить растение очень быстро при температуре -150, -200°, в протоплазме образуется не кристаллический, а аморфный лед. Такое состояние протоплазмы называется стекловидным состоянием. Стекловидным оно называется потому, что обыкновенное стекло представляет собой твердое, но некристаллическое, аморфное тело.

До недавнего времени процесс остекления протоплазмы мог быть вызван только у организмов, содержащих сравнительно мало воды, у некоторых мхов, у чешуи обыкновенного лука и у отдельных клеток животного организма.

Но вот опытами, проведенными в Институте физиологии растений им. К. А. Тимирязева Академии наук СССР, было установлено, что растение, прошедшее процесс закаливания и ступенчатое снижение температуры последовательно с -5°, потом -10° и так до -60°, затем уже безболезненно переносит дальнейшее понижение температуры. Ветки смородины при таком опыте легко выносили понижение температуры до -195° и после быстрого оттаивания оставались живыми.

Таким образом, исследователь может, пока что в лабораторных условиях, почти безгранично повышать морозоустойчивость растений. Несомненно, дальнейшее изучение этого явления поможет повысить морозоустойчивость растений и на полях наших совхозов и колхозов.

При очень суровых зимах наше сельское хозяйство несет большие потери от гибели и повреждения озимых зерновых культур и плодовых насаждений. Так, например, зимой 1939/40 г. и 1940/41 г., когда морозы в средней полосе нашей страны достигали -50° и ниже, почти полностью вымерзли и были повреждены плодовые насаждения на значительных площадях.

Можно ли бороться с зимними повреждениями растений и в какой-то мере предупреждать вымерзание растений? Да, несомненно. Наши ученые создавали и создают морозоустойчивые сорта плодовых и озимых культур. Большое значение имеют также агротехнические мероприятия: своевременная обрезка деревьев, обработка почвы, внесение удобрений, а также осенние поливы плодовых садов.

Порой растения гибнут от возврата холодов весной, когда они уже вышли из состояния покоя и легко повреждаются небольшими морозами. В этом случае применяют дымление садов. Дым, окутав растение, предохраняет его от ночного холода. Для ценных цитрусовых культур (мандарины, лимоны, апельсины) на нашем Черноморском побережье применяют отепление воздуха особыми грелками. Виноградники на юге прикапывают землей, а деревья лимонов укрывают на зиму марлевыми покрышками, которые предохраняют растение от резких колебаний температуры и препятствуют выходу растений из состояния покоя. Для этой же

цели на Дальнем Востоке производят побелку стволов деревьев известью. Здесь зимой очень много солнечных дней, и, нагреваясь с южной стороны, стволы начинают выходить из состояния покоя. Поэтому нередко растения легко гибнут уже при небольших морозах.

Однако зимой растения гибнут не только от мороза, но и от других неблагоприятных условий. Так, озимые культуры часто повреждаются и даже гибнут от выпревания. Если снег падает на незамерзшую почву или образует слишком густой покров, то растения не вступают в состояние покоя, интенсивно дышат, тратят запасы питательных веществ и погибают к весне от истощения.

Особенно вредно влияет на озимые растения ледяная корка. Кристаллическая ледяная корка ускоряет гибель растений. В Западной Сибири и в некоторых других районах озимые культуры страдают от выпирания: образовавшийся на некоторой глубине в почве лед вспучивает ее и при этом разрывает корневую систему растения. В некоторых случаях происходит гибель от вымокания, когда под снегом застаивается вода. Хорошая обработка почвы и прокладка борозд, отводящих воду с осени, способствуют сохранению растений.

Малина и некоторые плодовые культуры иногда повреждаются от зимней засухи. Испарение зимой у них происходит довольно сильно, а ее подача корнями очень замедлена.

Растения южного происхождения (огурцы, томаты, хлопчатник, дыни и др.) повреждаются не только низкими отрицательными температурами, но и низкими положительными. Растения огурца при температуре + 3 ° начинают погибать через три-четыре дня от нарушения обмена веществ. Под влиянием низкой температуры нарушаются физиолого-биохимические процессы, в частности процесс дыхания.

Для повышения устойчивости южных растений к холоду производят предпосевное закаливание их семян действием переменной температуры в течение нескольких дней. Сначала их подвергают действию температуры + 12 °, потом + 3° или в некоторых случаях -1°.

Закаленные переменными температурами растения становятся более холодостойкими, лучше переносят низкие положительные температуры и даже небольшие заморозки, повышают урожайность.

Так человек учится повышать морозоустойчивость и холодоустойчивость растения, для того чтобы увеличивать урожаи сельскохозяйственных культур.

ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ РАСТЕНИЙ

Жизнедеятельность живого организма невозможна без размножения. Посредством размножения происходит увеличение числа особей в растительном мире. Существует три способа размножения растений - вегетативное, бесполое и половое.

При вегетативном способе размножения новая особь растения образуется из части вегетативных органов растений, т. е. листа, стебля или корня.

Иногда новая особь возникает даже из отдельной клетки того или иного вегетативного органа растения.

При бесполом размножении растений образуются специальные клетки (споры), из которых непосредственно вырастают новые самостоятельно живущие особи, сходные с материнской. Подобное размножение свойственно некоторым водорослям и грибам (см. ст. «Грибы»).

Изогамия у хламидомонады: 1 - образование гамет; 2 - гаметы; 3 - слияние гамет; 4 - зигота (видны жгутики); 5 - зигота со сброшенными жгутиками; 6, 7, 8 - прорастание зиготы и образование четырех новых особей хламидомонады.

Половое размножение принципиально отличается от вегетативного и бесполого. Половой процесс в растительном мире крайне разнообразен и часто очень сложен, но по существу сводится к слиянию двух половых клеток (гамет) - мужской и женской.

Гаметы возникают в определенных клетках или органах растений. В некоторых случаях гаметы одинаковы по размерам и форме и обе обладают подвижностью благодаря наличию жгутиков (изогамия); иногда они несколько отличаются друг от друга по размерам (гетерогамия). Но чаще - при так называемой оогамии - размеры гамет резко различны: мужская гамета, называемая сперматозоидом, небольшая, подвижная, а женская - яйцеклетка - неподвижная и крупная.

Гетерогамия у хламидомонады. Обе гаметы подвижны, но отличаются размерами.

Процесс слияния гамет называется оплодотворением. Гаметы имеют в своем ядре по одному набору хромосом, а в образовавшейся после слияния гамет клетке, которая называется зиготой, число хромосом удваивается. Зигота прорастает и дает начало новой особи растения.

Половой процесс осуществляется у растений в определенное время и на определенном этапе его развития, на протяжении которого растение может размножаться также и бесполым путем (с образованием спор), и вегетативно .

Половое размножение возникло в растительном мире в процессе эволюции. У бактерий и сине-зеленых водорослей его еще нет. У большинства водорослей и грибов, а также у всех высших наземных растений половой процесс отчетливо выражен.

Половое размножение очень важно для организма тем, что благодаря слиянию отцовской и материнской клеток создается новый организм. Он имеет большую изменчивость, лучше приспособлен к условиям окружающей среды.

Наиболее просто процесс полового размножения можно наблюдать у одноклеточных водорослей, например у хламидомонад.

Хламидомонада размножается как бесполым, так и половым путем. При бесполом размножении хламидомонада теряет жгутики и делится на 2, 4 или 8 гамет. Каждая из них снабжена двумя жгутиками.

При половом размножении содержимое клетки хламидомонады делится с образованием значительно большего числа (32 или даже 64) гамет. Потом оболочка

Половой процесс у спирогиры: 1 - мужская нить; 2 - женская нить; 3 - зигота.

материнской клетки прорывается и гаметы, имеющие по два жгутика, выходят в воду, плавают, слипаются попарно своими носиками, где расположены жгутики, и, наконец, полностью сливаются друг с другом. У большинства хламидомонад трудно отличить, какие гаметы мужские, какие женские. Они одинаковы и по форме, и по своей подвижности. Однако есть некоторые виды хламидомонад, которые образуют неподвижные крупные женские гаметы (яйцеклетки), а другие особи - мелкие подвижные мужские гаметы (сперматозоиды). После слияния гамет жгутики исчезают, образуется зигота, которая сразу же покрывается оболочкой.

После некоторого покоя зигота прорастает. Первое деление ее ядра является редукционным (редукционное деление - особое деление ядра, при котором число хромосом в клетке уменьшается вдвое).

В результате второго деления каждого из ядер образуются 4 клетки с одним набором хромосом в их ядрах. Оболочка зиготы лопается, и новые клетки выходят в воду, плавают, пользуясь для этого своими двумя жгутиками. Достигая размеров материнской клетки, они могут снова размножаться бесполым и половым путем. Период от появления гаметы и до образования новых гамет называют циклом развития растения.

У некоторых многоклеточных водорослей обе половые клетки неподвижны. Так, у спирогиры при половом процессе содержимое одной клетки переливается в другую, где и происходит слияние их протоплазмы, ядер и образуется зигота. У других многоклеточных водорослей, особенно бурых и красных, процесс полового размножения более сложен.

Этот процесс очень разнообразен у наземных растений и имеет свои особые черты у мхов, папоротников, голосемянных, например у хвойных, а также у цветковых растений.

В связи с выходом из воды на сушу у мхов, папоротников, хвощей, плаунов и у семенных растений сильно усложнилось строение, а также процесс размножения. У них, как и у многих водорослей, наблюдается правильное чередование бесполого и полового поколения.

Зигота прорастает без редукционного деления, и развивающаяся из нее особь имеет двойной набор хромосом. Это будет бесполое поколение, так как на ней образуются споры. При формировании их происходит редукционное деление, в результате которого споры получат один набор хромосом. При прорастании споры образуется уже половое поколение - организм, который имеет половые клетки - гаметы. Все клетки этой особи несут один набор хромосом. Образующаяся в результате оплодотворения зигота снова прорастает и дает бесполое поколение (с двойным набором хромосом). В цикле развития может преобладать половое (мхи) или бесполое поколение (остальные высшие растения).

Рассмотрим цикл развития мха кукушкина льна. Стебли этого мха небольшие, крепкие, с многочисленными мелкими узкими жесткими листьями. На верхушке некоторых из этих стеблей развиваются коробочки, сидя-

Схема цикла развития мхов: 1 - мох со спорогоном; 2 - коробочка спорогона; 3 - споры; 4 - прорастающая спора; 5 - предросток и почка, образующаяся на нем; 6 - развитие гаметофитов и ризоидов на предростке; 7 - женское половое поколение мха с архегониями; 8 - мужское половое поколение мха с антеридиями; 9 - антеридии; 10 - сперматозоид; 11 - архегонии с яйцеклетками; 12, 13, 14 - зигота в архегонии и образование спорогона; 15 - ножка спорогона; 16 - коробочка спорогона.

щие на удлиненной ножке и покрытые колпачком, как капюшоном. Коробочка на ножке называется спорогоном. В самой коробочке, покрытой крышечкой, образуется масса спор. Они мелкие, как пыль. При их образовании происходит редукционное деление и споры получают по одному набору хромосом. После их созревания волосистый колпачок сбрасывается, коробочка вскрывается благодаря отскакиванию крышечки, и мелкие споры высыпаются наружу.

Споры попадают на почву и при влажной погоде прорастают. При этом образуется зеленая ветвистая многоклеточная нить, стелющаяся по влажной поверхности почвы. Такая нить называется предростком. На предростке образуются почечки и корневидные ветвистые нити (ризоиды), прикрепляющие его к почве и выполняющие роль корней. Нити всасывают почвенные растворы, а из почечек развиваются новые стебли растения кукушкина льна.

На верхушке одних стеблей располагаются многоклеточные, но однослойные небольшие кувшинообразные выросты, сидящие на небольшой ножке,- это женские половые органы, или архегонии. В их нижней, расширенной части помещается одна неподвижная яйцеклетка. На верхушке других стеблей мха кукушкина льна вырастает многоклеточный, но одностенный удлиненный мешочек - антеридии. Внутри него образуются многочисленные мелкие мужские гаметы - сперматозоиды. Во время дождя или обильной росы мешочки лопаются вверху и из них выступает в слизистой массе множество сперматозоидов, снабженных двумя жгутиками, с помощью которых они двигаются в дождевой воде или росе. Они подплывают к верхушке тех стеблей кукушкина льна, где находятся архегонии. Проникнув через шейку архегония внутрь, сперматозоид сливается с яйцеклеткой.

В результате образуется зигота, которая прорастает без редукции хромосом здесь же, на верхушке стебля кукушкина льна, образуя бесполое поколение - спорогон, состоящий из коробочки и ножки. Ножка спорогона внедряется в ткани стебля и высасывает из него питательные вещества. Таков цикл развития мхов. Нетрудно видеть, что у мхов сильно развито (преобладает) половое поколение.

Рассмотрим цикл развития у папоротника щитовника, распространенного по тенистым местам в лиственных лесах. Из верхушки его подземного корневища ежегодно вырастает пучок перистосложных листьев.

Папоротник: 1 - внешний вид папоротника (бесполое поколение) ; 2 - долька листа с нижней стороны (видны сорусы, одетые покрывалом); 3 - разрез соруса (с - спорангии, п - покрывало); 4 - отдельный спорангий, из которого высыпаются споры.

На нижней поверхности листьев вдоль средней жилки легко заметить кучки спорангиев - так называемые сорусы, закрытые покрывалом, напоминающим в поперечном разрезе раскрытый зонтик. Спорангий имеет вид двояковыпуклой чечевицы и расположен на ножке. Внутри спорангия имеется масса мелких спор, возникших в результате редукционного деления.

В сухую погоду, когда споры уже созрели, спорангий вскрывается. Высыпавшиеся от резкого толчка споры рассеиваются и попадают на поверхность почвы. Попав в благоприятные условия тепла и влаги, спора прорастает и образует очень маленькую (2-5 мм в диаметре)

Заросток папоротника (половое поколение): 1 - архегонии; 2 - антеридии; 3 - ризоиды.

тонкую зеленую пластинку сердцевидной формы - заросток.

Своей нижней поверхностью заросток плотно прижимается к земле благодаря ризоидам, всасывающим из почвы растворы минеральных солей, Заросток папоротника обоеполый: на его нижней поверхности расположены женские (архегонии) и мужские (антеридии) половые органы. Заросток и представляет собой половое поколение папоротника.

Во время дождя или обильной росы многожгутиковые сперматозоиды выходят из антеридия в воду и направляются к архегонию. Так происходит процесс оплодотворения, после чего получается зигота - клетка с двойным набором хромосом.

Архегонии и антеридии папоротника: 1 - архегонии, я - яйцеклетка; 2 - антеридии во время выхода сперматозоидов ( с).

Она прорастает здесь же, на заростке, и образует зародыш. Разрастаясь все больше и больше, он образует все части взрослого растения: стебель, лист, корни. Затем на нижней поверхности листа взрослого растения снова образуются сорусы со спорангиями.

Таким образом, в цикле развития папоротника преобладает бесполое поколение, формирующее спорангии со спорами (сам папоротник). Половое поколение (заросток) имеет незначительные размеры и существует недолго. Оба поколения существуют раздельно, самостоятельно.

Подобным же образом осуществляется размножение хвощей и плаунов, которые вместе с папоротниками объединяют в класс папоротникообразных.

По-другому идет размножение у семенных растений. У них рассеиваются не споры, а семена. Однако и у этих растений тоже образуются споры, а также двоякого рода клетки полового размножения: мужские и женские.

У голосемянных, например у сосны, ели, образуются мужские и женские шишки. Мужские шишки собраны в тесные группы у основания побегов, развивающихся в этом году. Женские шишки сидят поодиночке сначала на верхушке побега, а затем вследствие роста побега оказываются у его основания.

Мужская шишка состоит из чешуек, тесно сидящих на оси шишки. На нижней поверхности чешуек расположены два спорангия. Внутри спорангия путем редукционного деления развивается огромное количество спор (пылинок). Содержимое каждой пылинки состоит из густой плазмы и ядра. Пылинка одета оболочкой, образующей два пузырчатых сетчатых воздушных мешка. Подобное приспособление способствует разносу ветром пылинок, высыпавшихся из лопнувшего пыльника.

Пылинка прорастает в мужской заросток, первоначально заключенный внутри пылинки. При этом ядро ее делится и образуются две быстро разрушающиеся клетки и две сохраняющиеся дольше клетки - более крупная вегетативная и более мелкая антеридиальная. В таком двуклеточном состоянии пылинка переносится ветром и попадает на поверхность женской шишки, где и происходит процесс оплодотворения.

Женская шишка состоит из мелких кроющих чешуи, в пазухах которых развиваются крупные мясистые семенные чешуи. У основа-

ния последних на их внутренней (верхней) стороне расположены по две овальные семяпочки. Вверху семяпочки имеется маленькое отверстие - семявход.

В семяпочке одна из клеток, выделяющаяся крупными размерами, приступает к редукционному делению, в результате которого образуются 4 споры. Одна из них в свою очередь приступает к делению. В результате многократного деления образующихся при этом клеток формируется женский заросток, занимающий середину семяпочки.

А. Ветка сосны с мужскими и женскими шишками: 1 - собрание мужских шишек; 2 - молодая женская шишка на верхушке побега; 3 - прошлогодняя женская шишка; 4 - чешуйки мужской шишки (вид сбоку и снизу); 5 - чешуйки женской шишки (вид с внутренней и наружной стороны); 6 - чешуйка зрелой женской шишки с двумя крылатыми семенами, справа отдельно изображены крылышко и семя. Б. Мужская шишка сосны: 1 - продольный разрез мужской шишки, на оси расположены чешуйки со спорангиями; 2 - отдельный спорангий со спорами (пылинками).

Пылинка (спора) и развитие мужского заростка сосны: 1 - зрелая спора: а, - воздушные мешки; 2 - 5 - прорастание споры и образование мужского заростка: б, в - рано исчезающие клетки заростка, г - антеридиальная клетка, в. я.- вегетативное ядро (ядро клетки пыльцевой трубки), с. к. - сестринская клетка, г. к. - генеративная клетка (при дальнейшем ее делении образуются два спермия - мужские гаметы).

Остальные три споры отмирают. На заростке образуются два небольших архегония очень упрощенного строения с маленькими шейками, в каждом из которых находится по одной яйцеклетке.

Если теперь разрезать семяпочку вдоль, то можно увидеть, что заросток окружен содержимым семяпочки (нуцеллусом), который в свою очередь одет покровом семяпочки. Наверху осталось всего лишь маленькое отверстие - пыльцевход. Через него и попадает перенесенная ветром на верхушку семяпочки пылинка. Она втягивается внутрь семяпочки, где и прорастает на следующее лето. Пылинка образует длинную пыльцевую трубку, внедряющуюся в нуцеллус и растущую но направлению к шейке одного из архегониев. В это же время антеридиальная клетка делится на две. Одна из образовавшихся клеток в дальнейшем разрушается, а другая (генеративная клетка) увеличивается в размере, делится и образует две половые клетки - мужские гаметы, или спермии, не имеющие жгутиков.

Семяпочка сосны: 1 - продольный разрез семяпочки: а - женский заросток, б - архегонии, в - нуцеллус, г - покров; 2 - верхняя часть семяпочки в продольном разрезе: а - женский заросток, б - яйцеклетка архегония, в - нуцеллус, г - покров, д - пыльцевход, е - пыльцевая трубка, проросшая через нуцеллус и достигшая женского заростка. В пыльцевой трубке видны 4 ядра - два спермия, вегетативное ядро и ядро сестринской клетки.

Следует, однако, отметить, что у более древних голосемянных растений (гинкго и саговники) имеются подвижные сперматозоиды, что Свидетельствует об их происхождении от папоротникообразных растений.

Достигнув архегония, пыльцевая трубка лопается и один из спермиев попадает в архегонии и сливается с яйцеклеткой. Происходит

Размножение у покрытосемянных (цветковых) растений. Продольный разрез цветка (чашелистики и лепестки удалены) : б - тычинка с пыльцой в пыльнике, а, в, г - завязь, столбик и рыльце пестика, д - семяпочка, е - зародышевый мешок (женский заросток).

процесс оплодотворения. Образуется зигота. Другой спермий вскоре отмирает. Из зиготы формируется зародыш нового растения, питающийся за счет запасных веществ клеток женского заростка. Сформировавшийся зародыш состоит из первичных листьев, или семядолей, из находящейся между ними почечки, подсемядольного колена и покрытого чехликом первичного корня. Зародыш окружен кожурой, в которую превратился покров семяпочки. Семяпочка становится теперь семенем.

Семена созревают к осени. Они сидят в основании чешуи шишки. К осени на второй год своего существования шишка разрастается. Из зеленой она становится бурой, чешуи подсыхают, расходятся, семена выпадают и рассеиваются. Попав в благоприятные условия, семена прорастают и развиваются в новые растения.

В цикле развития сосны также преобладает бесполое поколение. Но по сравнению с папоротникообразными половое поколение здесь еще более упрощено. При этом оно потеряло способность к самостоятельной жизни и развивается внутри тканей бесполого поколения (женский заросток внутри семяпочки, а мужской заросток внутри пылинки).

Особенностью размножения у покрытoсемянных (или цветковых) растений является образование цветка как специализированного органа, приспособленного к половому размножению. Внешняя часть цветка состоит из околоцветника обычно в виде лепестков и чашелистиков. Но главную часть цветка составляют находящиеся в его центре пестик (или пестики) и тычинки, расположенные вокруг пестика. Тычинки состоят из тычиночных нитей и пыльников, а пестик - из одного или нескольких сросшихся между собой завернутыми внутрь краями плодолистиков. В образующейся при этом срастании полости скрыты расположенные обычно по краям плодолистиков одна или несколько семяпочек.

В нижней части завязи пестик расширен. По направлению кверху пестик утончается и образует столбик, который заканчивается по-разному устроенным рыльцем, служащим для улавливания и восприятия пыльцы. Плодолистики затем изменяются и принимают большое участие в образовании плода.

Как и у голосемянных, здесь центральную часть семяпочки занимает однородная ткань

Фотография к статье «Половое размножение растений».

Большинство цветковых растений опыляются насекомыми.

Рисунок к статье >«Как растения борются с засухой и засолением почвы».

Кактусы - самые жароустойчивые цветковые растения на Земле. В период дождей они запасают воду, которую очень экономно расходуют.

из живых клеток - нуцеллус. С внешней стороны нуцеллус прикрыт двумя, реже одним покровом. Внутренний покров прикрывает нуцеллус, но не смыкается над его верхушкой, а внешний - короче внутреннего. Поэтому на верху семяпочки имеется отверстие - пыльцевход.

Вскоре после образования нуцеллуса одна из его верхних клеток путем редукционного деления образует четыре споры. Одна из них сильно разрастается и приступает к делению, в результате образует женский заросток -зародышевый мешок. Остальные три споры отмирают.

Женский заросток у покрытосемянных еще более упрощен по сравнению с голосемянными и состоит всего из восьми клеток. Образование его идет следующим образом. Ядро споры делится на два. Расходясь к полюсам зародышевого мешка, они снова двукратно делятся. Теперь на полюсах уже по четыре ядра.

Вскоре от каждой из этих четверок по направлению к центру мешка отделяется по одному ядру. Это - полярные ядра. Здесь они сближаются, затем, сливаясь, образуют центральное ядро зародышевого мешка.

Ядра, оставшиеся на полюсах, облекаются протоплазмой. Образуется по три клетки на каждом из полюсов. Противоположные от семявхода клетки называются антиподами. Три клетки, расположенные близ верхнего конца зародышевого мешка, неодинаковы. Средняя из них представляет собой яйцеклетку, а расположенные по бокам возле нее две меньшие клетки называются вспомогательными. Середина зародышевого мешка заполнена протоплазмой и вакуолями со вторичным ядром в центре.

В пыльнике тычинки, в каждом из четырех его гнезд, образуются споры (пылинки). Они происходят из особых (материнских) клеток пыльника в результате редукционного деления их. Содержимое пылинки состоит из одного крупного ядра и густой протоплазмы. Пылинка окружена двумя оболочками: внутренней и внешней. Во внешней оболочке имеются отверстия или утонченные места. Еще в гнезде пыльника в каждой пылинке начинается формирование мужского заростка. Он еще более упрощен в сравнении с голосемянными.

Ядро пылинки делится, и образуются две клетки: более крупная - вегетативная и более мелкая - генеративная. После этого пыльник вскрывается, пыльца из него высыпается и с-

Пыльца покрытосемянного (цветкового) растения и ее прорастание: 1 - пылинка, внутри видны округлое вегетативное ядро (ядро клетки пыльцевой трубки) и изогнутая генеративная клетка; 2 - через пору в наружной оболочке пылинки вытягивается пыльцевая трубка; 3 - вегетативное ядро опустилось в пыльцевую трубку; 4, 5 - генеративная клетка поделилась, образовались два спермия. Впереди спермиев - вегетативное ядро.

помощью ветра, насекомых, воды, а у некоторых тропических растений при помощи птиц попадает на рыльце пестика.

Цветки ветроопыляемых растений невзрачны. Они имеют околоцветник в виде пленок, чешуек; нередко он совсем отсутствует (злаки, осоки, дуб, береза, осина, ольха и др.). Пыльца этих растений очень мелкая, округлая, с сухой, гладкой наружной оболочкой. Пыльцы образуется очень много, ведь ветер - ненадежный опылитель. Лишь неболь-

Зародышевый мешок (женский заросток) покрытосемянного (цветкового) растения и двойное оплодотворение: 1 - яйцеклетка; 2 - клетки-помощницы; 3 - вскрывшаяся пыльцевая трубка. Один из спермиев (4а) сливается с яйцеклеткой; 5 - полярные ядра, сливающиеся со вторым спермием (4б); 6 - три клетки в нижней части зародышевого мешка (антиподы).

шая часть пылинок попадает на рыльце пестика. Среди цветковых растений около 10% являются ветроопыляемыми.

Большинство цветковых растений опыляется насекомыми: пчелами, осами, шмелями, бабочками, мухами. Насекомые посещают цветки ради сладкого сока (нектара), который выделяется особыми нектарными железками, расположенными на лепестках, тычинках или на цветоложе.

У насекомоопыляемых растений цветки имеют ярко окрашенный венчик, хорошо заметный издали. Пыльца у них более крупная, наружная оболочка пылинок имеет выросты в виде шипов, бугорков, что позволяет ей легко задерживаться на рыльце.

Очень важно, чтобы пыльца не попадала на рыльце того же цветка (самоопыление). В этом случае, как заметил еще Ч. Дарвин, получается более слабое потомство. Лучшие результаты получаются в том случае, если пыльца попадает на рыльце другого цветка или на цветки других экземпляров растения (перекрестное опыление).

У растений имеются различные приспособления, обеспечивающие перекрестное опыление, позволяющие избежать самоопыления. Так, у ветроопыляемых растений цветки большей частью раздельнополые: одни цветки содержат ·только тычинки (тычиночные цветки), другие - только пестики (пестичные цветки).

У насекомоопыляемых растений цветки, как правило, обоеполые, имеющие тычинки и пестики. Перекрестное опыление здесь обеспечивается различными способами. Например, очень часто тычинки созревают и начинают высыпать пыльцу значительно раньше, чем полностью сформируется пестик. Только после того, как пыльца высыплется из тычинок и будет унесена насекомыми, рыльца пестика развертываются и могут воспринимать пыльцу. У многих растений пестики созревают раньше тычинок.

У ряда растений, например у примулы, медуницы, незабудки цветки имеют неодинаковые по длине тычинки и пестики. У одних имеются цветки с короткими тычинками и длинными столбиками пестиков, у других тычинки в цветке высоко приподняты над короткими столбиками.

Наиболее здоровое и сильное потомство образуется из семян, образовавшихся в результате перенесения пыльцы из цветков с длинными тычинками на рыльце пестиков с длинными столбиками.

Развитие цветковых растений и насекомых-опылителей шло параллельно. В процессе эволюции приспособления цветков к перекрестному, опылению насекомыми постоянно совершенствовались и наибольшей сложности достигли у таких высокоорганизованных цветковых растений, как губоцветные (шалфей и др.), сложноцветные, орхидеи и др.

Перенесенная тем или иным способом на рыльце пестика пыльца продолжает свое развитие - начинает прорастать. Вегетативная клетка, находящаяся внутри пылинки, разрастается и вытягивается в пыльцевую трубку, которая выходит через отверстие во внешней оболочке пылинки и продвигается в виде тонкой нити сквозь рыхлую ткань рыльца и стенок пестика к семяпочке. Через пыльцевход она направляется к зародышевому мешку.

Во время роста пыльцевой трубки в нее проникает генеративная клетка. Здесь она делится и образует две оплодотворяющие мужские гаметы (спермии). Достигнув зародышевого мешка, пыльцевая трубка, в которой находятся вегетативное ядро и два спермия, лопается, и содержимое ее изливается в зародышевый мешок. Один из спермиев сливается с яйцеклеткой. Образуется зигота. Второй спермий направляется в середину зародышевого мешка и сливается там со вторичным ядром.

Происходит составляющее особенность цветковых, или покрытосемянных, растений так называемое двойное оплодотворение. Честь его открытия в конце XIX столетия принадлежит нашему русскому ученому С. Г. Навашину.

Оплодотворенное вторичное ядро начинает быстро делиться. В результате зародышевый мешок заполняется массой клеток, содержащих питательные вещества (крахмал, масло). Эту использующуюся для питания зародыша ткань называют эндоспермом.

Оплодотворенная яйцеклетка зигота начинает расти и делиться, в результате чего формируется зародыш, представляющий собой маленькое растение, состоящее из семядолей (двух или одной), подсемядольного колена и корня.

Семяпочка тем временем превращается в семя, ее покровы твердеют и образуют кожуру семени. Стенки завязи (плодолистики) разрастаются, становятся сочными или твердыми, кожистыми или деревянистыми. Теперь завязь превращается в плод, надежно защищающий семена. Плоды разносятся животными или ветром, и после разрушения стенок (околоплодника) се-

мена освобождаются. Семя в благоприятных условиях прорастает и дает новое бесполое поколение цветкового растения. Таким образом, в цикле развития покрытосемянных, или цветковых, растений также преобладает бесполое поколение.

Половой процесс у семенных и особенно у цветковых растений не связан со свободной капельножидкой водой, недостаток которой так остро ощущается при жизни на суше. Мужские гаметы (спермии) у них доставляются к яйцеклеткам при помощи пыльцевой трубки. У низших растений, а также у мхов и у папоротникообразных половой процесс связан с водой, в которой сперматозоиды активно движутся к яйцеклеткам. Эти растения произрастают или в воде (водоросли), или же связаны в распространении с влажными, тенистыми, болотистыми местами (мхи, папоротники, хвощи, плауны).

Освободившись в половом процессе от потребности в воде и образовав семя, надежно защищающее зародыш, семенные и особенно покрытосемянные (цветковые) растения смогли по-настоящему завоевать сушу. Они в настоящее время господствуют на Земле.

Прошли сотни миллионов лет, прежде чем из одноклеточных организмов образовались цветковые растения с их очень сложными приспособлениями для опыления и оплодотворения. Однако мы можем проследить отдельные этапы этого процесса, начиная от одноклеточной хламидомонады, через группы мхов, папоротникообразных и голосемянных растений.

ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАСТЕНИЙ - АЛЛЕЛОПАТИЯ

Поверхность суши земного шара покрыта растениями. Даже в безводных пустынях и высоко в горах, в Арктике и Антарктике встречаются высшие растения и бактерии. Произрастая совместно, растения образуют своеобразные сообщества. Жизнь каждого растения в них тесно связана с жизнедеятельностью остальных. Более того, лесные, степные, пустынные или другие сообщества такого рода - далеко не случайные явления. Они всегда имеют определенный состав растений и развиваются по определенным законам. Эти законы изучает особая наука - геоботаника.

В сообществах бывают полезные или просто не мешающие друг другу растения. Однако, когда в сообщество попадает «чужое» растение, начинается борьба не на жизнь, а на смерть. Семена такого растения с трудом прорастают. Они могут много лет лежать, не прорастая, а потом, дав всходы, погибнуть, так как молодые растения не выдерживают влияния непривычных для них соседей.

Если же чужой вид все-таки уцелеет и окрепнет, то он начнет изменять растительность вокруг себя. Возле него появятся привычные для такого вида соседи. Вскоре здесь образуется небольшой островок нового сообщества, все разрастаясь и разрастаясь, оно в конце концов вытеснит старое сообщество с его собственной

территории. Итак, не только отдельные растения взаимодействуют между собой, но и целые растительные сообщества сменяют друг друга, наступают или отступают. Так, степь сменяется лесом, который затем снова может стать степью.

Вот таким образом и происходит взаимодействие между сообществами, так с переменным успехом побеждают то одни, то другие растения. Этот процесс продолжается миллионы лет, длится он и теперь, но только среди дикой растительности.

На просторы Земли давно уже вышел человек-земледелец. Огромные площади заняли культурные сообщества - посевы. Развитие их теперь происходит не в результате капризной игры законов природы, не стихийно, а направляется человеком. Тем не менее взаимоотношения растений существуют и здесь. Достаточно вспомнить вред, который приносят посевам сорняки, или, напротив, преимущества совместного выращивания растений.

В нашей статье мы рассмотрим один из многих способов взаимовлияния растений - химический способ, или аллелопатию. Этот термин происходит от греческих слов «аллелон» - взаимный и «пато» - влияние, что вместе означает взаимовлияние, взаимодействие.

С самого начала своего существования растение еще в виде семени выделяет во внешнюю среду продукты своей жизнедеятельности. С момента прорастания семени количество выделений резко возрастает и достигает максимума, когда организм начинает отмирать. Некоторые вещества растение выделяет активно. Так, через специальные водные устьица - гидатоды, расположенные на кончиках листьев, просачиваются излишняя вода и ненужные растению вещества. Другие вещества могут смываться с листьев дождем или росой. В растительных выделениях содержатся очень активные вещества - ферменты, витамины, алкалоиды, эфирные масла, органические кислоты, фитонциды (см. статьи «Витамины» и «Химическая защита растений»). Некоторые из этих соединений по своим свойствам напоминают гербициды, применяющиеся для уничтожения сорняков. Эти вещества, получившие название тормозителей, убивают растения или задерживают их рост, подавляют прорастание семян, снижают интенсивность физиологических процессов и жизнедеятельности растений. Важно, однако, заметить, что эти вещества, подобно гербицидам, действуют отрицательно лишь в довольно большом количестве. Если же их растворить в воде, то они будут действовать уже как ускорители физиологических процессов, т. е. как стимуляторы. Очень важно также, что растения могут поглощать

Схема действия корневых выделений: а - вода, омывающая корни одного растения, не попадает на корни другого, б - попадает.

выделения других растений. В опытах с мечеными атомами наблюдалось, что усвоенный кукурузой в процессе фотосинтеза углерод уже через несколько часов обнаруживался в соседних бобовых растениях.

Очень оживленно обмениваются растения многими органическими веществами. Это означает, что совместно растущие растения, переплетаясь корнями, имеют общий обмен веществ, питаются и живут как одна сложная система. Путем такого обмена растения влияют друг на друга химически и изменяют свой химический состав. Например, кукуруза, растущая вместе с бобами, обогащается белком, что очень важно для кормления сельскохозяйственных животных. Иногда эти изменения химических свойств бывают и нежелательными. Так, культурные растения могут стать невкусными или даже вредными, если они поглотят какие-то ядовитые вещества, выделенные другими растениями. Как показывают многочисленные исследования, физиологически активные вещества встречаются в выделениях каждого растения. По качеству эти вещества различны, к тому же у одного растения их больше, у другого - меньше. Таким образом, каждое растение в течение своей жизни создает вокруг себя химическую защиту. Выделяющиеся вещества привлекают определенные виды растений, которые находят себе защиту под их сенью. Для других подобные выделения - сильный яд, и они не могут расти в этом месте. Мы хорошо знаем, например, запах соснового бора, дубового леса, луга, степи. Было замечено, что летучие и водорастворимые органические вещества, содержащиеся в лесу, вредны для произрастания степных растений. В свою очередь древесные растения отчасти из-за влияния степных растений, отчасти из-за засухи не в состоянии проникнуть в степь и т. д.

Надо сказать также, что выделения растений представляют собой пищу для многочисленных и необычайно разнообразных микроорганизмов. Поэтому возле каждого растения формируется своя* микрофлора. Бактерии и микроскопические грибки, питаясь органическими выделениями растений, в свою очередь выделяют в окружающую среду множество своих физиологически активных веществ. Это антибиотики, витамины, органические кислоты, летучие и водорастворимые соединения. Все они очень сильно действуют на живые организмы, в том числе и на высшие растения. Следовательно, к физиологически активным выделениям высших растений добавляются вы-

деления их специфической микрофлоры. В результате всего этого создается общее защитное пространство вокруг растения.

Между собой растения взаимодействуют и иначе. Они перехватывают друг у друга пищу, воду, свет, но и в этом случае химические выделения способствуют преимуществу одних видов над другими. Вода и питательные вещества, которые растения поглощают корнями из почвы, всегда смешаны с корневыми выделениями соседних растений. Эти выделения могут ускорять или замедлять физиологические процессы. Вот как действуют, например, выделения тополя на посеянный рядом овес. Ближайшие растения совершенно угнетены, находятся на краю гибели; немного дальше - растения выше, еще дальше - достигают нормальной величины, вслед за ними идет полоса, где растения стимулированы - они выше, зеленее, чем на остальном поле. Такое явление часто наблюдается по краям лесополос из дуба, тополя, ивы, лоха - их выделения угнетают рост не только овса, но и подсолнечника, кукурузы, свеклы, фасоли, сои, древесных саженцев и т. д. Особенно большое количество веществ-тормозителей выделяется сорняками. Так, например, пырей выделяет чрезвычайно ядовитый для растений агропирен, а горькая полынь - множество различных соединений (абсинтин, артеметин и др.). Грецкий орех выделяет листьями вещество юглон, которое, смываясь каплями росы и дождя, угнетает все, что всходит под этим деревом.

Тормозители выделяются не только живыми растениями. Их очень много имеется в мертвых послеуборочных остатках. Не всегда пожнивные остатки, которые запахиваются в почву, служат удобрением. Нередко могут они повредить всходам последующей культуры. Бывает это главным образом тогда, когда послеуборочные остатки не успели еще разложиться и попадают в сухую песчаную почву. Никогда нельзя

поэтому запахивать срезанные лозы на виноградниках или срезанные ветви в садах.

Однако, как мы уже знаем, небольшое количество указанных веществ полезно для растений - усиливает их рост, повышает накопление хлорофилла и интенсивность фотосинтеза и т. д. Все это в целом положительно сказывается на урожайности. Следовательно, регулируя количество веществ-тормозителей в почве, можно достичь значительного повышения урожайности.

Регулировать содержание тормозителей в почве не так сложно. Для того чтобы тормозителей было больше, надо высевать растения, которые выделяют их много, или вносить в почву органические остатки. А если мы хотим уменьшить количество тормозителей, то для этого следует усилить микробиологические процессы - провести рыхление почвы, внести удобрения и пр.

Так изучение химического взаимодействия - аллелопатии,- раскрывая перед человеком законы жизни растительных сообществ, помогает управлять ими, дает возможность получать высокие и устойчивые урожаи на полях и на пастбищах.

ВИТАМИНЫ

С давних времен люди страдали от вызываемых неправильным питанием многочисленных тяжелых болезней. Одной из них - цингой обычно болеют люди Крайнего Севера. Бери-бери - бич южных стран, где население питается почти одним рисом. Пеллагра поражала

людей, питавшихся по преимуществу одной кукурузой. Часто встречалась и так называемая куриная слепота. Заболевший ею человек перестает видеть в сумерках, а иногда совсем слепнет. Родившиеся нормальными дети нередко становились рахитичными. У них размягчались

кости, искривлялись ноги, задерживалось появление зубов.

Все эти болезни очень долго оставались совершенно непонятными врачам. Одни считали их заразными и объясняли действием микробов; другие видели причину заболевания в недостатке в пище белков, углеводов и жиров. Однако факты опровергали и то и другое мнение. Цингой, например, страдали люди, регулярно употреблявшие в пищу много мяса и жиров. Те же,

кто в основном питался овощами, вовсе не болели этой болезнью.

Общую причину всех таких заболеваний в 1880 г. впервые открыл русский ученый Н. И. Лунин. Своими замечательными опытами он доказал, что в естественных пищевых продуктах, кроме белков, жиров, углеводов и минеральных веществ, содержатся еще и другие вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных и человека. При отсутствии или недостаточности их как раз и возникают тяжелые заболевания. Впоследствии такие вещества назвали витаминами (от латинского слова «вита» - жизнь и научного обозначения соединения азота - «амин»). Позднее, правда, было обнаружено, что азот входит не во все витамины, но ученые оставили за ними это название.

Витамины - органические соединения разнообразной химической природы. Хотя по сравнению с основными питательными веществами витамины нужны организму в ничтожных количествах, они имеют огромное значение для

нормальной жизнедеятельности человека и животного.

Ученые уже давно научились получать некоторые витамины в чистом виде. Например, еще в 1831 г. из моркови было получено вещество каротин (по-латыни «карота» - морковь). Однако никто тогда и даже долгие годы спустя не подозревал, что это вещество - чудесное средство для лечения тяжелых заболеваний. Только в начале XX в. было установлено, что в животном организме каротин превращается в витамин А. Отсутствие каротина в организме вызывает заболевание роговицы глаза, а также куриную слепоту. Применение каротина восстанавливает зрение.

В наше время известно около 30 витаминов. Большинство из них хорошо изучено. Оказалось, что многие витамины входят в состав биологических катализаторов - ферментов, регулирующих в организме важнейшие процессы обмена веществ. При недостатке в организме витаминов задерживается образование ферментов. Зная роль каждого витамина в обмене веществ и последствия, возникающие из-за их отсутствия, врач может рекомендовать нужное лекарство или диету и ликвидировать заболевание.

Ученые определили нормы потребности в витаминах у человека и животных. Эти нормы зависят от физиологического состояния организма, а также условий внешней среды. Интересно, что для работников некоторых профессий - паровозных машинистов, летчиков, шоферов, - труд которых требует особой остроты зрения, необходимы повышенные дозы витамина А, а жители Севера нуждаются в больших дозах витамина B₁. Если в пище нет витамина В₁, человек сначала теряет аппетит, затем у него появляется воспаление нервных стволов и нарушается деятельность сердца.

У животных потребность в витаминах повышена зимой и весной, особенно у беременных и кормящих детенышей самок. Если они в это время получают в пище недостаточно витаминов А и Д, детеныши рождаются слепыми, слабыми, болезненными, а иногда и мертвыми.

Не всегда получаемая человеком пища содержит нужное количество витаминов. Отсутствие пищевых продуктов, богатых витаминами, приводит к заболеваниям и даже к смерти. Борясь за здоровье человека, ученые предприняли поиски богатой витаминами растительной и животной пищи. Наукой были также разработаны способы получения витаминов в чистом и концентрированном виде. В наши дни существуют специальные заводы, на которых из ра-

Каротин моркови предотвращает заболевание роговицы глаза.

стительного и животного сырья извлекают все основные витамины. Из плодов шиповника получают витамин С, из печени кита и некоторых рыб добывают витамин А. В одном центнере китовой печени около 100 г этого витамина, а такого количества достаточно на день для 50 тыс. человек. Из специальных сортов моркови на заводах извлекают каротин. Для получения витамина Д, излечивающего рахит, используют дрожжи и мицелий грибов.

Кроме того, теперь разработаны очень эффективные и выгодные в экономическом отношении способы получения витаминов химическим путем. Концентраты и кристаллические витамины помогают врачам не только лечить, но и предупреждать авитаминозы - болезни, вызванные недостатком витаминов.

Так же как и животным для регулирования обмена веществ, витамины необходимы бактериям и грибкам. Правда, многие микроорганизмы в достаточном количестве сами создают в своем теле витамины и не нуждаются в их получении из окружающей среды. Есть также бактерии, дрожжи и грибки, забирающие витамины из той среды, в которой они обитают. Так, почвенные бактерии добывают их из почвы, а микробы, находящиеся в теле животных и растений,- из тканей тела своих «хозяев». Известны и такие случаи, когда микроорганизмы разных видов взаимно обеспечивают друг друга витаминами. Например, гриб ашбия госипи производит в своем теле витамин В₁, но не способен создать витамин Н. Гриб полиспорус адусхис, наоборот, создает только витамин Н и не производит витамина В₁. Если посеять такие грибы на питательной среде врозь и не добавлять к ней витаминов, грибы

погибают. Посеянные вместе грибы снабжают друг друга недостающими витаминами и прекрасно развиваются.

На семенах некоторых орхидей поселяется гриб, который получает из них необходимые ему питательные вещества и в свою очередь дает прорастающим семенам витамин. Получают витамины от почвенных бактерий и многие высшие растения. Выделяемые этими бактериями витамины поглощаются корневой системой растения, от которых также поступают в почву необходимые для развития микроорганизмов витамины.

Жители Севера нуждаются в больших дозах витамина B₁ .

Если в растении задержано образование нормального количества витаминов, то нарушается обмен веществ и задерживается рост растения. Например, если обработать семена кукурузы белым стрептоцидом, разрушающим в них один из необходимых витаминов, развитие проростков резко подавляется и они погибают. Белый стрептоцид губит также микроорганизмы, живущие в теле человека, уничтожая нужные им витамины.

Витамины образуются главным образом в надземных частях растений. Отсюда витамины поступают к корням. В лаборатории нетрудно проследить, как у обработанных витаминами черенков некоторых трудно укореняемых растений - чая, лимона, казанлыкской розы, кокаинового дерева, карельской березы - усиливает-,ся образование и дальнейшее увеличение корней. Эти растения начинают энергично расти.

В некоторые периоды жизнедеятельности растения не могут обеспечивать себя витаминами и потому нуждаются в дополнительном витаминном питании. Например, тунговое дерево, получавшее через каждые два дня по 0,5 мг витамина В₁, выросло за 70 дней вдвое больше, чем контрольные деревья, не получавшие витамина. Опрыскивание снотворного мака раствором витамина В₁ ускоряет его рост и увеличивает вес коробочек.

Некоторые витамины непосредственно участвуют в процессах оплодотворения животных и растений. Если в пыльце недостаточно каротина, она плохо прорастает и оплодотворение задерживается.

Все эти примеры показывают, что микроорганизмы и зеленые растения, дающие витамины человеку и животным, сами также нуждаются в витаминах.

ХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ

Уже давно ученым было известно, что некоторые микроорганизмы выделяют вещества, губительно действующие на другие микроорганизмы. В 1871 - 1872 гг. вышли исследования русских врачей В. А. Манассеина и А. Г. Полотебнова о веществах, выделяемых зеленой плесенью пенициллиум, которые имеют лечебные свойства - убивают вредных микробов. Эти вещества, названные антибиотиками, за последние два десятилетия стали широко применяться в медицине, сельском хозяйстве и в пищевой промышленности.

Советский ученый Б. П. Токин своими исследованиями показал, что антибиотики выделяются не только микроорганизмами, но и растениями. Эти антибиотики, названные им фитонцидами (от греческого слова «фитон»- растение и латинского «цедере» - убивать), обнаружены почти во всех растениях. Но у некоторых из них они очень активны, а у других- слабы. Опытами установлено, что отдельные фитонциды убивают микроорганизмы за пять минут. Особенно активные фитонциды обнаружены в чесноке и луке.

В тканях растения фитонциды распределены неравномерно. Например, у томата они встречаются больше всего в листьях, меньше - в корнях и совсем мало - в плодах и стеблях.

В луке и чесноке фитонциды накапливаются преимущественно в луковицах. Горчица содержит большое количество их в листьях и семенах. Уже более 60 лет назад было установлено, что листья горчицы предохраняют яблочный сок от порчи.

Фитонциды - продукты жизнедеятельности растения. Они образуются в нем в результате обмена веществ и предохраняют растения от заражения бактериями или грибками. Если, например, заразить растение бактериями, то оно начнет выделять фитонциды, смертельные для микроорганизмов. Больное растение всегда увеличивает выработку фитонцидов.

Не случайно поэтому ученые решили использовать фитонциды для борьбы с возбудителями заболеваний различных растений. Доказано, например, что фитонциды лука и листьев черемухи убивают грибок фитофтору, которая поражает картофель. Фитонциды горчицы, хрена и эвкалипта губительно действуют на бактерию, вызывающую заболевание (гоммоз) хлопчатника. Интересно, что на возбудителей заболеваний человека и животных фитонциды действуют значительно сильнее, чем на возбудителей заболеваний у растений, которые уже приспособились к их прямому действию. Так, фитонциды апельсина и лимона в 40-50

раз скорее убивают дизентерийную палочку, вызывающую заболевание у человека, чем бактерию цитрипутеале, поражающую деревья лимона, апельсина и мандарина. Давно известно народное средство, способствующее заживлению ран, - лук. Древние лекари рекомендовали в период эпидемий для очистки воздуха в помещениях развешивать длинные связки головок лука и чеснока. Оказалось, что фитонциды этих растений убивают болезнетворных бактерий.

Влияние перечной мяты на растущий рядом фенхель: А - фенхель без перечной мяты; В - фенхель в присутствии перечной мяты.

Фитонциды применяются и для хранения плодов, овощей, плодоовощных соков. Когда в герметически закупоренный сосуд с плодами или ягодами помещают кашицу из натертого хрена, они могут сохраняться несколько месяцев. Высокой активностью обладает и фитонцид горчицы - аллиловое масло. Если на литр виноградного сока добавить 25 мг этого масла, сок долго сохраняет свои свойства и не портится.

Фитонциды оказывают существенное влияние на жизнедеятельность растений. Например, выделяемый некоторыми плодами газ этилен стимулирует созревание плодов помидоров, лимонов, апельсинов и др. и усиливает опадение листьев, а фитонциды луковиц черемши оказывают тормозящее действие на рост и развитие соседних растений (см. ст. «Химическое взаимодействие растений - аллелопатия»). Действием фитонцидов можно объяснить и более продолжительное сохранение срезанных цветов. Так, цветы тюльпанов и настурции остаются свежими вдвое дольше, когда в вазу с ними помещают ветку туи. Наоборот, если с тюльпанами поставить ландыши, то тюльпаны быстро завянут.

Воспламенение выделяющихся эфирных масел у ясенца.

Что же представляют собой фитонциды? Многие из них были выделены в чистом виде, и их химическую природу удалось установить. Оказалось, что у одних растений фитонциды - органические кислоты, у других - эфирные масла, аминокислоты, алкалоиды. Прошло немного времени с тех пор, как были открыты фитонциды, но уже многое стало известно об их природе: как они образуются, как действуют на различные организмы и как их можно использовать в медицине и для практических нужд.

Польза чеснока

В одной старинной летописи рассказывается, как жители большого города спаслись от чумы, намазавшись чесноком. Больше четырех тысяч лет назад древние египтяне лечили луком и чесноком многие болезни.

ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА РАСТЕНИЯ

Наша планета постоянно подвергается бомбардировке неисчислимым количеством не видимых глазом частиц, идущих из глубин Вселенной. При попадании в какое-либо вещество эти частицы вызывают в нем образование ионов ¹, поэтому их называют ионизирующими, а весь поток таких падающих на Землю частиц - ионизирующей радиацией (излучением). В искусственных условиях ионизирующая радиация получается при работе всем известного рентгеновского аппарата, а также в атомных реакторах, где происходит бомбардировка атомов нейтронами.

Схема образования пути ионизирующей частицы в камере Вильсона.

В окружающей нас Вселенной находятся колоссальные источники ионизирующей радиации. Это так называемые «горячие звезды». Примером подобной звезды может служить наше Солнце, представляющее собой природный атомный реактор. В нем постоянно идут процессы распада с выделением громадных количеств энергии в виде альфа-, бета-, гамма-, икс-лучей ², нейтронных и протонных частиц. Ученые придумали интересные способы обнаружения пути, по которому пролетают ионизирующие частицы. Один из них состоит в том, что в камеру Вильсона - небольшую металлическую коробку со стеклянной крышкой и дном - нагнетается сильно увлажненный воздух. Пролетающая через камеру ионизирующая частица вызывает на своем пути образование капелек воды, поскольку ионизированные частицей атомы воздуха становятся центрами конденсации. Благодаря этому путь частицы становится видимым и его можно сфотографировать.

Эмульсионный способ обнаружения пути ионизирующих частиц.

Другой способ еще проще. Пролетающие частицы оставляют след на фотопластинке, покрытой толстым слоем специальной эмульсии. Таким образом, частицы как бы сами фотографируют свой путь или место столкновения с другими частицами. Число образующихся ионов на 1 микрон пробега частицы, так же как и та энергия, которую теряет частица на своем пути, служит важным показателем для каждого вида ионизирующих частиц.

Различие в действии нейтронов (а) и рентгеновских лучей (б) на проростки ячменя: в рамках - необлученные растения, вне рамок - проростки при постепенном увеличении дозы радиации.

Многочисленные опыты показали, что плотность ионизации имеет большое значение для определения биологической реакции при облучении животных и растений. Например, бета-

¹ Ион - часть молекулы, несущая электрический заряд.
² Альфа-, бета-, гамма-, икс-лучи - различные виды излучений. («Икс-лучи» - устаревшее название рентгеновских лучей.)

частицы стимулируют рост растений, а альфа-частицы такого действия не оказывают. Посмотрите на рисунок, где показано действие на проростки ячменя двух видов радиации - рентгеновских лучей и нейтронов. Если при действии нейтронов высота проростков равномерно уменьшается с увеличением дозы облучения, то при действии рентгеновских лучей проростки реагируют по-разному. Сейчас уже выяснено, что, несмотря на многие общие черты, присущие ионизирующим частицам, характер вызываемых ими изменений во многом зависит от вида ионизирующей радиации, длительности облучения, от количества частиц в секунду, попадающих в растение, и, наконец, от фазы развития растения.

Количество ионизирующей радиации измеряется в особых единицах, называемых в честь известного ученого Рентгена рентгенами, сокращенно обозначаемых буквой р.

ОХОТНИКИ ЗА... ОДНИМ ПРОЦЕНТОМ

После открытия ионизирующей радиации ученые-радиобиологи обнаружили, что облучение вызывает различные изменения в клетках и тканях растения. Так, под действием больших доз радиации изменяется форма и цвет листьев, цветков, подавляется рост. Вместе с тем отмечалось, что средние и малые дозы радиации, наоборот, способствуют ускорению роста растений. Такая стимуляция повышает урожайность многих культур, сокращает сроки созревания, повышает сахаристость плодов и т. д.

Каждое растение по-своему чувствительно к ионизирующей радиации. Эта чувствительность изменяется в зависимости от фазы развития. Например, для повышения урожайности и усиления роста пшеницы и ячменя их проростки облучают рентгеновскими лучами в 400-750 р. Если же мы возьмем сухие семена этих культур, то они требуют в 10-30 раз большей дозы облучения. При облучении сухих семян пшеницы наряду с растениями-гигантами появились и маленькие, карликовые. При этом колос у гигантов был большой, но рыхлый, а у карликов очень ценный для селекционных целей - плотный и компактный.

Таким образом, изменения, возникающие в растениях при облучении их семян или проростков, могут оказаться полезными для селекционеров. Можно отобрать формы, отличающиеся высокой урожайностью, прочностью соломины, повышенным содержанием белка в семенах, величиной зерен, плодов. При скрещивании между собой этих новых форм получатся растения, которые будут обладать многими ценными свойствами и признаками. Правда, из ста процентов возникающих в растениях изменений ценным для селекционеров оказывается всего лишь один процент. Сотни исследователей в различных странах мира облучают растения в надежде получить этот заветный один процент. Когда же приходит удача, наградой исследователю служат сорта и формы растений с необычайно ценными свойствами.

Радиобиология дала в руки исследователей новый метод расшатывания наследственных свойств, получения резко измененных растений,

Разнообразные формы колосьев у озимой пшеницы, появившиеся после облучения семян гамма-лучами и быстрыми нейтронами: 1 - исходный сорт; 2- 18 - наследственно измененные колосья. (Из работы В. Ф. Можаевой, В. В. Хвостовой и Г. Д. Лапченко.)

начиная от бесполезных уродств и кончая растениями с такими изумительными свойствами, что другим способом их нельзя было бы получить вовсе. Правда, для этого пришлось немало поработать.

Тот, кто думает, что селекционная работа растениевода - всего-навсего опыление цветков, сильно ошибается.

НУЖНА ЛИ БЕТОННАЯ СТЕНА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ГОРОХА И ЯБЛОК

Если задать подобный вопрос человеку, незнакомому с успехами и достижениями радиобиологии, то он, возможно, недоуменно пожмет плечами.

А ведь в наши дни такие удивительные поля существуют. Мало того, они не только ограждены подчас высокой бетонной стеной, но опоясаны двумя рядами колючей проволоки и снабжены щитами с грозной надписью: «Опасно для жизни! Радиоактивность!» Это гамма-поле. Оно получило такое название потому, что на нем находится источник, излучающий гамма-лучи.

Как же устроено это поле? В середине большого огороженного участка устанавливается радиоактивный источник. Он представляет собой двухметровый столб, на вершине которого в специальной трубке находится излучающий гамма-лучи радиоактивный кобальт - Со⁶⁰. На поле в радиальном направлении, начиная от проростков и кончая взрослыми растениями, высаживают различные культуры: пшеницу, рожь, ячмень, горох, вику, черную смородину и другие кустарниковые, а также яблони, груши различных возрастов. Все эти растения в течение длительного времени облучаются, получая различные дозы радиации. Именно на таком гамма-поле ученым удалось, например, получить высокоурожайные, с прочной соломиной и устойчивые к заболеваниям ячмени. У облученных на поле яблонь изменялась величина и окраска плодов и т. п.

Ионизирующее излучение применяется теперь и в цветоводстве. Облучение тюльпанов и гиацинтов дало очень интересные результаты- появились цветы с необычными расцветками, с измененными лепестками.

Но для чего бетонная стена, колючая проволока и щиты с грозными надписями? Дело в том, что радиоактивное облучение опасно для жизни человека, и поэтому на гамма-поле принимаются все меры безопасности. Когда в конце года на поле приходят исследователи для сбора растительного материала, плодов и семян, кобальтовый источник автоматически закрывается свинцовыми экранами-щитами и с помощью особого устройства опускается в глубокий подземный колодец - стальную трубу, заполненную минеральным маслом. В таком виде он не страшен исследователям.

ЧТО ТАКОЕ РАДИОСТИМУЛЯЦИЯ

Сразу же после открытия ионизирующих частиц ученые обнаружили, что большие дозы радиации вредны растениям, а малые, напротив, стимулируют их. Стимулирующее действие ионизирующей радиации (радиостимуляция) сказывается в том, что растения лучше

А - схематический план гамма-поля; Б - вид облучаемых растений на делянках гамма-поля.

развиваются, в них накапливается больше хлорофилла - основного пигмента, необходимого для фотосинтеза. Они становятся крепкими, лучше противостоят неблагоприятным климатическим условиям. Стимуляция влияет не только на растения, но и на их семена. Например, под воздействием малых доз радиации повысился урожай растений. Если взять с этих растений семена и высеять их в следующем году, то они также дадут повышенный урожай. В настоящее время проводятся большие работы для выяснения тех причин, которые приводят к радиостимуляции. Есть основания предполагать, что главная причина радиостимуляции состоит в том, что в тканях облученных растений происходит очень быстрое деление клеток, связанное с ускоренным образованием в клеточных ядрах дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Правда, некоторые ученые объясняют радиостимуляцию просто химическим действием радиоактивных веществ или находящихся в них примесей. Другие исследователи в своих опытах вовсе не получили радиостимуляции. Таким образом, предстоит еще очень большая работа по выяснению всех тех изменений, которые вызывает ионизирующая радиация при воздействии на живой организм.

В связи с опытами по облучению растений были обнаружены интересные явления. В одних и тех же горшках ученые выращивали облученные и необлученные проростки огурцов и редиса. Оказалось, что при совместном выращивании не только облученные, но и необлученные растения замедляют свой рост! Значит, облученные растения воздействуют на необлученные.

Торможение роста необлученных растений при совместном выращивании с облученными наблюдается при воздействии на последние дозами в 150 р (для бобов), 2-5 тыс.р (для огурцов и редиса). При облучении растений большими дозами (в 50 тыс.р) они уже не тормозят роста выращиваемых рядом с ними необлученных растений. Почему это происходит, ученые пока еще не знают. Но нет сомнения, что разгадка тайны близка.

Интересным оказалось исследование влияния ионизирующего облучения на движения, совершаемые листьями растений. Наверное, немногие знают, что листья растений совершают определенные движения - они то поднимаются, то опускаются и даже могут поворачиваться вокруг своей оси, как бы закручиваясь. Правда, увидеть это довольно трудно, потому что движения очень медленные. Но если растения

Схематическое изображение положения листьев растения в различное время суток: а - движение листьев в нормальных условиях; б - движение листьев после облучения.

фотографировать с течение дня через определенные промежутки времени, а затем просмотреть снятую кинопленку, движение листьев делается видимым отчетливо. Растение периллу масличную облучали гамма-лучами. При дозах в 5 тыс.р движение ее листьев ослаблялось, при дозах в 50 тыс.р становилось еле-еле заметным, а при дозах в 100 тыс.р остановилось окончательно. Рост растений при этом прекращается, но никаких других внешних признаков повреждения нет. Они остаются зелеными, жизнеспособными.

Любые данные, полученные в результате кропотливой исследовательской работы, ученые сразу же стараются поставить на службу человеку. Мы говорили уже о том, что облуче-

Схема промышленной установки для облучения пищевых продуктов радиоактивным кобальтом: 1 - бассейн для загрузки излучателя; 2 - траншея, по которой источник излучения передается в рабочий бассейн; 3 - бассейн для хранения источника излучения в нерабочем состоянии; 4 - кассеты с радиоактивным кобальтом; 5 - корзина с облучаемыми продуктами, передвигающаяся на цепном транспортере; 6 - цепной транспортер; 7 - поворотные звездочки; 8 - место загрузки корзин продуктами. Внизу слева - картофель необлученный, справа - облученный.

ние приостанавливает рост растений. Это свойство сейчас используется при хранении сельскохозяйственных продуктов: лука, картофеля и др. У картофельных клубней, как известно, после 5-6-месячного периода покоя начинается процесс прорастания. Если не принять своевременно мер, то клубень пропадет. И вот тут на помощь хозяйственникам приходит радиобиология, умело использующая биологическое действие ионизирующей радиации. В хранилищах картофеля устанавливают источник гамма-лучей - стальную трубку, содержащую радиоактивный кобальт (подобно тому, как это описано для гамма-поля, только с меньшей интенсивностью излучения). Облучение приводит к тому, что клубни картофеля не прорастают, сохраняются длительное время, причем они не теряют своих вкусовых и питательных свойств.

Есть еще одна важная область применения ионизирующей радиации. Очень важно, чтобы поступающие к нам продукты в значительной мере были бы свободны от микробов. С этой целью продукты с помощью ионизирующей радиации стерилизуют. При этом фрукты, например, меньше портятся и поступают в продажу свежие, как будто только что сорванные с ветки.

Так достижения науки служат человеку, облегчают его труд.

РАСТЕНИЯ И МАГНИТ

Более 100 лет назад известный английский ученый М. Фарадей показал, что все вещества обладают магнитными свойствами, только выражены они у них в разной степени.

Наиболее сильно эти свойства проявляются у железа, кобальта, никеля и некоторых сплавов; у других же веществ они настолько слабы, что их устанавливают и измеряют лишь с помощью особого прибора, названного магнитными крутильными весами.

В том, что магнитное поле действует и на растение, довольно легко убедиться. Возьмем сухой лист барбариса и подвесим его между полюсами сильного электромагнита, ближе к одному из них. Когда мы потом включим или выключим ток, идущий через катушку электромагнита, то увидим, как лист вздрагивает и втягивается в зазор либо, наоборот, выталкивается из него (см. рис. на стр. 119).

Если какие-либо вещества притягиваются к области наиболее сильного магнитного поля, они называются парамагнитными; если выталкиваются, они называются диамагнитными.

Оказалось, что магнитные свойства растительного объекта во многом зависят от того, сколько в нем содержится воды. Сухое яблоко, например, всегда диамагнитно, а сырое - может быть как диамагнитным, так и парамагнитным.

Магнитное поле бывает однородным и неоднородным. В первом случае напряженность не меняется в пределах изучаемого объема поля, а во втором - в разных точках этого

При включении очень сильного магнитного поля лист барбариса вздрагивает и втягивается в зазор между полюсами.

поля она различна. В неоднородном поле парамагнитные вещества притягиваются в точку наибольшей напряженности поля, а диамагнитные - отталкиваются. Эта реакция веществ на неоднородное магнитное поле - реакция магнито-механическая. Английские ученые изучали такую реакцию в кончиках корней проростков кресс-салата, помещенных в сильное неоднородное магнитное поле. Под микроскопом они увидели, как зерна крахмала, которые имеются в клетке, под действием магнитного поля смещались в протоплазме клетки в области наименьшей неравномерности и напряженности поля. Под действием раздражения, вызванного их давлением, эта часть клетки замедляла свой рост. Больше того, кончик корня, как бы стараясь уйти из магнитного поля, начал изгибаться в том же направлении.

Описанную нами реакцию на неоднородное магнитное поле ученые назвали магнитотропической, а самое явление - магнитотропизмом.

Ну, а что происходит, если магнитное поле однородно в границах исследуемого объекта? Этим вопросом заинтересовались русские ученые. Они показали, что постоянное магнитное поле действует на биотоки и биохимические реакции в клетке.

Многостороннее действие магнитного поля на растительную клетку выражается в том, что при различной ориентации клетки в магнитном поле в ней по-разному изменяется скорость движения протоплазмы и находящихся в ней частиц и органелл клетки. (Органеллы - части клетки, выполняющие различные жизненные функции.) Теоретически подсчитано, что в 75 случаях магнитное поле должно тормозить движение протоплазмы; практически ученые установили, что оно тормозится в 79 случаях.

Особенно чувствительна клетка к действию магнитного поля во время деления и роста. Поэтому самыми восприимчивыми к магнитному полю оказываются молодые, интенсивно растущие части растений - кончик корня и первый лист злаков, так называемый колеоптиле.

Наиболее хорошо изучено сейчас действие постоянного магнитного поля на рост корневой системы у растений. Известно, что кончик корня многих растений, например гороха, при росте совершает небольшие колебательные движения относительно своей оси. Как показывают опыты, в сильном магнитном поле (в 10 тыс. эрстед¹) эти движения в значительной мере расстраиваются: появляются вращательные движения, возрастают углы отклонения кончика корня от оси. На протяжении длительного времени ученые в своих опытах наблюдали, как рост корешка в таком поле замедлялся и в длину, и в толщину. Большие магнитные поля оказывали воздействие также и на дыхание растений, например: проростки гороха, помещенные в магнитное поле 10 тыс. эрстед, снижали выделение углекислоты почти на 25%.

Но все же неправильно думать, что только сильное магнитное поле оказывает заметное действие на растение. Часто все происходит совсем наоборот. Например, наблюдая с помощью горизонтального микроскопа² за корнем проростка пшеницы при напряженности магнитного поля в 60 и в 1600 эрстед, можно видеть, что в первом случае действие поля стимулирует рост корня, а во втором - не влияет на него совсем. Вполне естественно возникает вопрос: каков же нижний предел напряженности магнитного поля, способный вызвать реакцию со стороны растения?

Долгое время в науке имелось предположение, что земное магнитное поле небезразлично для роста растений. И вот совсем недавно, в 1960 г., советские физиологи растений А. В. Крылов и Г. А. Тараканова сумели показать, как прорастающие семена кукурузы и пшеницы определенных сортов реагируют на ориентировку относительно полюсов магнитного поля Земли. Так, ими было установлено, что обращенное при посадке зародышем к южному

¹ Эрстед - единица напряженности магнитного поля. Один эрстед - это такая напряженность поля, которая примерно в 2 раза сильнее напряженности земного магнитного поля в районе Москвы.

² Микроскоп называется горизонтальным, потому что его тубус и вся увеличительная система расположены в горизонтальной плоскости. Он применяется для изучения, скорости роста кончиков стеблей или корней.

Схематическое изображение корневой системы пшеницы сорта Харьков, ориентирующейся по земному магнитному меридиану (он не совпадает с географическим меридианом) в направлении север - юг: 1 - вид сбоку; 2 - вид сверху.

магнитному полюсу Земли семя прорастает быстрее. Корневая система такого проростка развивается значительно интенсивнее, чем у семени, которое при посадке было обращено к северному магнитному полюсу Земли. Таким образом, можно считать доказанным, что растение не только реагирует на магнитное поле Земли, напряженность которого в наших широтах 0,5 эрстеда, но и различает направление силовых линий земного магнитного поля.

Канадские ученые установили, что взрослые растения пшеницы сорта Харьков свою корневую систему располагают в почве по линии север - юг. По данным других авторов, корни сахарной свеклы некоторых сортов располагаются по линии запад - восток. Это означает, что растения по-разному реагируют на земное магнитное поле и что характер подобной реакции является генетическим признаком. Сейчас еще рано говорить, чем объясняется такая реакция и каково ее значение для растительного мира. Ученые только начали работать в этом направлении. В некоторых случаях реакцию выбора определенного направления или преимущественный рост в сторону какого-нибудь одного полюса наблюдали также и в искусственном магнитном поле. В 1958 г. были опубликованы результаты работы ученых, которые наблюдали за ростом корня бобов в магнитном поле. Если кончик корешка этого растения направлялся в сторону северного конца магнитного поля, то на его рост поле не оказывало никакого влияния. Наоборот, ориентировка верхушки корня к южному магнитному полюсу тормозила рост корня.

Эти наблюдения лишний раз подтвердили всю важность дальнейшего изучения реакции растений на полюса магнита, которая, по-видимому, у разных растений различна.

Для чего же нужно изучать действие магнитного поля на растения?

Магнитное поле - один из постоянно присутствующих факторов внешней среды. Однако можно с уверенностью сказать, что это и один из наименее изученных факторов в смысле влияния его на растения, животных и человека. Когда при дальнейшем освоении космического пространства и развитии техники жизнь человека будет в какой-то промежуток времени проходить в магнитных полях в тысячи раз сильнее земного, он уже должен знать, как действует поле на биологические объекты, в том числе и на растения (см. ст. «Космическая биология»). Но и «маленькое», земное магнитное поле может представить для него практический интерес в области сельскохозяйственного

Корни сахарной свеклы некоторых сортов располагаются по линии запад - восток: 1 - вид сверху, 2 - вид сбоку.

производства. Если окажется, что расположение корневых систем некоторых сельскохозяйственных растений в значительной мере определяется магнитным полем Земли, то, видимо, придется считаться с этим фактором как при внесении удобрений, так и при выведении новых сортов.

КАК РАСТЕНИЯ БОРЮТСЯ С ЗАСУХОЙ И ЗАСОЛЕНИЕМ ПОЧВЫ

Климат на необъятной территории нашей Родины весьма разнообразен. На Севере зимой морозы достигают 60° и более, а в пустынях Средней Азии летом в тени бывает свыше 50° тепла. В районе г. Батуми на Черноморском побережье выпадает около 2000 мм осадков в год, а в пустынях Туркмении их выпадает немногим больше 100 мм, т. е. в 20 раз меньше.

В большинстве районов Средней Азии земледелие невозможно без орошения. Сельскохозяйственные растения здесь страдают от засухи, т. е. повреждаются от недостатка воды в почве и от слишком сухого и горячего воздуха.

В то же время в пустынях есть много дикорастущих растений, которые приспособились к этим суровым условиям, хорошо растут и развиваются. Им помогает переносить жестокую засуху и успешно бороться с ней целый

Многие растения степей добывают воду глубоко уходящей В почву корневой системой: слева - корень фалькарии; справа - корень шалфея.

ряд свойств, или, как говорят биологи, приспособлений. Эти свойства у растений пустыни возникли не сразу, а за очень длительное время.

Сменились многие тысячи поколений, многие из возникших видов погибли. Выжили лишь те виды растений, у которых под влиянием окружающих условий в процессе естественного отбора появились свойства, помогавшие им бороться с засухой.

Растения, хорошо переносящие засуху, есть не только в пустынях, но И в степях. В степях осадков больше (300-350 мм в год), но летом почти всегда, хотя бы и на короткий срок, бывает засуха. Растения, хорошо переносящие засуху, получили название ксерофитов (от греческих слов«ксерос»-сухой и «фитон» - растение). Какими же путями борются ксерофиты с засухой?

Наиболее интересные ксерофиты - кактусы, жители пустынь Северной и Центральной Америки. Кактусы хорошо нам известны, их разводят любители комнатных цветов. Акад. Н. А. Максимов удачно назвал кактусы растениями-«скопидомами». Действительно, в период дождей кактусы запасают воду в стеблях, поглощая ее сильно разветвленной, но лежащей в почве неглубоко корневой системой. Листья у них изменились и стали колючками. Кактусы покрыты толстой кутикулой и очень экономно расходуют воду. В то же время они устойчивы к действию высоких температур. Многие кактусы без особого вреда выносят нагревание своих тканей до 62° и даже несколько выше. Это наиболее жароустойчивые цветковые растения на Земле.

Кроме кактусов, запасающих воду в стеблях, существуют растения, запасающие воду в листьях. К ним относится всем известное комнатное растение алоэ. В диком виде оно растет в южноафриканских пустынях. В средней полосе нашей страны на песчаной почве растет небольшое цветущее золотисто-желтыми цветками растение очиток едкий.

Листья очитка мясистые, с запасами воды, которые растение расходует при отсутствии дождей.

Многие кустарники и небольшие деревья в пустынях Средней Азии добывают воду при помощи глубоко уходящей в почву корневой системы.

Среди побуревшей растительности выжженной солнцем глинистой среднеазиатской пустыни выделяются яркие зеленые кусты с очень мелкими листьями и массой колючек. Это - верблюжья колючка, или янтак, как его называет местное население. В тканях верблюжьей колючки много сахару, но питается ею только неприхотливый верблюд. Даже осел отказывается есть ее. Почему же верблюжья колючка чувствует себя хорошо, когда большинство других растений пустыни погибает от засухи? Дело в том, что длинный корень колючки доходит до грунтовой воды - на глубину

10-20 м. Когда рыли Суэцкий канал, то в одном месте обнаружили корень верблюжьей колючки на глубине 33 м. Поэтому-то колючка и не испытывает недостатка в воде. Испаряя воду, она охлаждает свои ткани и может перенести высокую температуру воздуха.

В наших степях встречается небольшое растение из семейства зонтичных - фалькария (резак). Так же как верблюжья колючка, фалькария снабжается водой при помощи корневой системы, проникающей в почву на 5-6 м.

У растений существуют и другие способы борьбы с засухой. В песчаных пустынях Сред-

ней Азии встречаются прутообразные кусты джузгуна (каллигонума). Его листья срослись со стеблями. Листовая поверхность у джузгуна меньше, чем у других растений, а поэтому и испарение воды небольшое.

В западносибирской степи обращает на себя внимание маленькое сизое растение - вероника инкана. Стебель и листья у нее опушены волосками. Волоски эти быстро отмирают и заполняются воздухом. Воздух плохо

пропускает тепло, и потому вероника инкана не так сильно нагревается солнечными лучами. Кроме того, вероника сравнительно легко переносит высыхание. Она может потерять до 60% содержащейся в ней воды и все же пережить засуху. Такими же свойствами отличается и полынь сизая.

В степях во время и после дождя можно заметить на поверхности почвы небольшие темно-зеленые комочки сине-зеленой водоросли носток. Когда нет дождей, носток высыхает, становится маленькой сухой буровато-серой корочкой, которую трудно заметить. В таком виде носток переносит засуху, а растет и развивается после выпавшего дождя и осенью.

В глинистых пустынях Средней Азии ранней весной почва почти сплошь покрыта эфемерами (от греческого слова «эфемерос» - однодневный) - растениями из различных семейств: злаковых, крестоцветных, макоцветных и др. Эти растения борются с засухой, как

бы обгоняя ее: у них очень быстрое развитие. Весной в почве пустыни есть влага, и температура воздуха умеренная. Эфемеры используют это и быстро заканчивают свой рост и раз-питие. За 5-6 недель они успевают зацвести и принести семена, которые пролежат в сухой почве до следующей весны.

Кроме однолетних эфемеров, в пустыне есть и многолетние эфемероиды. К эфемероидам относятся растущие в степях и пустынях тюльпаны, песчаная осока и ряд других растений. Они переживают засуху, образуя корневища, клубни и луковицы. Все эти части растений находятся в почве и защищены от потери воды специальными покровами. Эфемероиды, как и эфемеры, успевают принести потомство (семена) весной. Когда приходит засуха, она им уже не страшна.

Не надо думать, что ксерофиты встречаются только в степях и пустынях. Есть они и в средней полосе, и даже в северной части нашего Союза. В сосновом бору-беломошнике в жаркий летний день под ногами хрустят высохшие кустики лишайника - так называемого оленьего мха, или ягеля. Как почти все лишайники, ягель хорошо переносит высыхание, а после дождя вновь начинает расти.

Не менее интересна, чем ксерофиты, группа растений галофитов (от греческого слова «гальс» - соль). Они растут на засоленной почве: по берегам морей или в засушливом климате (в зоне степей, полупустынь и пустынь). В засушливом климате с поверхности почвы сильно испаряется вода, а растворенные в ней соли (поваренная соль, сернокислый натрий, сода и др.) поднимаются с водой наверх и остаются в почве. Так образуются солончаки, на которых могут расти только одни галофиты. Обычно в самом центре солончака, где засоление наиболее сильно, растений совсем нет, а только белеют «выцветы» солей. Вокруг ли-

Галофит солерос: 1 - общий вид; 2 - веточка; 3 - поперечный разрез веточки.

Солерос лучше развивается на засоленной почве. В сосуде слева почва незасоленная; в сосуде справа - засоленная. Посажены растения одновременно.

Растения, не приспособленные к засолению, развиваются на соленой почве плохо. В обоих сосудах хлопчатник посеян одновременно: в сосуде слева почва незасоленная, в сосуде справа - засоленная.

шейного растительности пятна, там, где солей уже меньше, поселяется самое солелюбивое на свете растение - солерос. Вид у солероса необычный. Это небольшое однолетнее травянистое растение, высотой от 10 до 30 см. Оно состоит из отдельных члеников, толстых и мясистых. Каждый такой членик представляет сросшийся с листом стебель. Внутри своих тканей солерос накапливает соли. Когда в ткани оказывается слишком много солей, отдельные членики отпадают. Так солерос защищается от избытка солей внутри своего организма. Бок о бок с солеросом растет сведа, имеющая стебель и толстые мясистые листья. Она хуже, чем солерос, выдерживает засоление почвы. Несколько иным образом борется с засолением кермек, обладающий прикорневой розеткой

листьев. В жаркий солнечный день листья кермека покрывает похожий на муку белый налет. Попробуйте лизнуть этот налет языком, и вы почувствуете солено-горький вкус. Через особые железки кермек выделяет избыток солей на поверхность листа, а отсюда их смывает дождь. Так же выделяет соли и среднеазиатский кустарник тамарикс.

По самому краю солончака растет особый вид полыни - полынь солончаковая. Она может расти на засоленной почве, но отличается от солероса и кермека тем, что поглощает из почвы очень мало солей.

Галофиты, несомненно, произошли в далеком прошлом от глюкофитов, т. е. растений, растущих на незасоленной почве (от греческого слова «глюкос» - сладкий). Постепенно у глюкофитов, поселявшихся на засоленной почве, выработалась способность переносить засоление. Теперь многие галофиты уже не могут жить в ином месте и лучше развиваются при сравнительно высоком содержании солей в почве. Их происхождение от глюкофитов подтверждается и тем, что семена многих галофитов лучше прорастают на мало засоленной почве.

Обычно осенью, зимой и ранней весной солончак отмывается от солей, вернее, соли уходят вместе с дождевой водой в более глубокие слои почвы. Семена солероса прорастают, когда

в почве почти совсем нет солей. Затем понемногу соли поднимаются с испаряющейся водой наверх, где их поглощают корни проросшего растения.

Своеобразно приспособилась к засолению мангровая растительность. Мангровые растут по побережьям тропических морей - в заливах, проливах или в устьях рек, там, куда не доходит морской прибой. Очень часто покрыты мангровой растительностью внутренние берега коралловых атоллов.

В тропической части Китая, на о-ве Хайнань, мангровые представляют собой кустарники значительно выше человеческого роста. В Индонезии некоторые растения мангров достигают двадцати и более метров.

Большинство мангровых - деревья с гладкими кожистыми листьями, они напоминают комнатные фикусы, но стоят как бы на огромных подпорках. Это - ходульные корни, они помогают мангровым вынести крону выше уровня прилива. С поверхности почвы поднимаются вверх искривленные дыхательные корни. С их помощью многие мангровые поглощают из атмосферы кислород. В почве мангровым его не хватает, так как она затопляется приливом.

Самое удивительное у многих мангровых то, что это растения живородящие: их семена прорастают на материнском растении. Плоды с проросшими семенами свешиваются с деревьев

Мангровое растение канделия: 1 - ветка; 2 и 3 - проростки, отрывающиеся от материнского растения и после падения укореняющиеся в почве.

в виде длинных образований, достигающих у некоторых пород до 30-50 см. На поверхности почвы, где растут мангровые, обычно лежит большое количество таких проростков, отпавших от материнского растения. У многих из проростков на нижнем конце можно заметить корни, идущие в грунт. Все исследователи, изучавшие жизнь мангровых растений, утверждают, что корни на этих проростках образуются очень быстро - за несколько часов - и проросток легко укореняется в илистом либо песчаном грунте.

Если бы мангровое семя упало в морскую воду непроросшим, оно быстро отравилось бы солями. Однако этого не происходит, потому что семя прорастает на материнском растении. Получая от него питательные вещества и соли, оно приспосабливается к засолению. Оторвавшемуся от материнского растения проростку уже не страшно сильное засоление, так как он к этому приспособился.

Ни засуха, ни засоление почвы не останавливают распространение растений. В процессе эволюции растения выработали приспособления, которые позволили им заселить и знойную пустыню, и холодную тундру, и богатые солями солончаки.

растений помогает человеку расширять посевы культурных растений за счет пустынь и солончаков. Зная, как дикорастущее растение защищается от засухи и избытка солей, можно повысить устойчивость растений к засухе и высокому содержанию солей в почве, т. е. увеличить их засухоустойчивость и солеустойчивость.

Для этого путем отбора выводят сорта различных культурных растений, которые смогут противостоять вредному влиянию засухи или засолению почвы. Кроме того, в известной мере к засухе и засолению почвы можно заставить растение приспособиться. В этом случае хорошо помогает способ предпосевного закаливания растений против засухи и солевое закаливание, повышающее устойчивость растения к избытку солей в почве. Принцип обоих способов один, а именно использование высокой пластичности (приспособляемости) растения в молодом возрасте.

Для повышения засухоустойчивости намачивают семена молодых растений в определенном неодинаковом для разных растений количестве воды, а затем подсушивают их в течение нескольких дней на воздухе. Во время подсу-

Повышение устойчивости растения к засухе. Оба растения испытывают влияние почвенной засухи. Справа - томаты выращенные из семян, прошедших предпосевное закаливание; слева - контрольное растение, завядшее под влиянием недостатка воды.

шивания семена испытывают своеобразную засуху и сравнительно легко приспособляются к ней. Выросшие из таких семян растения отличаются значительной засухоустойчивостью и приносят в засушливых условиях повышенный урожай. Так, например, в одном из опытов незакаленное просо на площади в 100 га дало урожай зерна 15 ц с гектара, в то время как закаленные против засухи растения дали 20 ц с гектара на той же площади.

При солевом закаливании семена растений выдерживаются перед посевом несколько часов в солевых растворах. После этого они приобретают повышенную солеустойчивость и приносят больший урожай на засоленной почве,

так как поглощают меньше вредных солей из почвы и проявляют пониженную чувствительность к ядовитому действию солей.

В одном из опытов незакаленный хлопчатник на засоленной почве в Азербайджане принес урожай 14 ц волокна хлопка-сырца с гектара, а семена этого же хлопчатника, прошедшие солевое закаливание, повысили урожай на 4 ц с гектара.

Так, используя природную способность растительного организма приспосабливаться к неблагоприятным условиям существования, можно существенно изменить свойства культурных растений и значительно повысить их урожай.

Много ли воды «выпивают» растения

Подсчитано, что одно растение подсолнечника за лето «выпивает» бочонок воды емкостью в 200-250 л. А если всю воду, «выпиваемую» за лето гектаром пшеницы, равномерно разместить на этом гектаре, то она покроет поле слоем в 30-40 см. На каждый грамм образовавшегося сухого вещества растение расходует от 300 до 1000 г воды.

СИМБИОЗ В РАСТИТЕЛЬНОМ МИРЕ

Симбиоз - это длительное сожительство организмов двух или нескольких разных видов растений или животных, а также растений с животными, когда их отношения друг с другом очень тесны и взаимно выгодны. Симбиоз обеспечивает этим организмам лучшее преодоление неблагоприятных воздействий окружающей среды и особенно лучшее питание. В этой статье рассказывается о симбиозе в растительном мире.

В тропических странах встречается очень интересное растение - мирмекодия. Это растение муравейник. Живет оно на ветках или стволах других растений. Нижняя часть его стебля сильно расширена и представляет собой как бы большую луковицу. Вся луковица пронизана каналами, сообщающимися друг с другом. В них и поселяются муравьи. Каналы возникают в процессе развития утолщенного стебля, а не прогрызаются муравьями. Следовательно, муравьи получают от растения готовое жилище. Но и растению приносят пользу живущие в нем муравьи.

Дело в том, что в тропиках водятся муравьи-листорезы. Они приносят большой вред растениям. В мирмекодии поселяются муравьи другого вида, враждующие с муравьями-листорезами. Постояльцы мирмекодии не допускают листорезов к ее вершине и не дают им объесть ее нежные листья. Таким образом, ра-

Растение муравейник - мирмекодия: 1 - общий вид двух растений, поселившихся на ветке дерева; 2 - разрез стебля мирмекодии.

Водоросли в теле животных. 1 - в амебе: а - водоросли зоохлореллы, б - ядро амебы, в - сократительная вакуоль амебы; 2 - в корненожке паулинелла: а - ядро корненожки, б - зеленые водоросли, в - псевдоподии корненожки.

стение предоставляет животному помещение, а животное защищает растение от его врагов. Кроме мирмекодии, в тропиках растет немало и других растений, находящихся в содружестве с муравьями.

Встречаются еще более тесные формы симбиоза растений и животных. Таков, например, симбиоз одноклеточных водорослей с амебами, солнечниками, инфузориями и другими простейшими животными. В клетках этих животных поселяются зеленые водоросли, например зоохлорелла. Долгое время зеленые тельца в клетках простейших животных считались органоидами самого животного, и лишь в 1871 г. известный русский ботаник Л. С. Ценковский установил, что это не что иное, как сожительство простейших организмов, впоследствии названное симбиозом.

Зоохлорелла, живущая в клетке амебы, лучше защищена от неблагоприятных внешних воздействий. Прежде чем ее съест какое-либо другое животное, оно должно преодолеть сопротивление амебы. Тело простейшего животного прозрачно, поэтому процесс фотосинтеза протекает у водоросли нормально. А животное получает от водоросли растворимые продукты фотосинтеза (главным образом углеводы - сахар) и питается ими. Кроме того, при фотосинтезе водоросль выделяет кислород, и животное использует его для дыхания. В свою очередь животное обеспечивает водоросль необходимыми для ее питания азотистыми соединениями. Взаимная выгода для животного и растения от симбиоза очевидна.

К симбиозу с водорослями приспособились не только простейшие одноклеточные животные, но и некоторые многоклеточные. Водоросли встречаются в клетках гидр, губок, червей, иглокожих и моллюсков. Для некоторых животных симбиоз с водорослями стал настолько необходим, что их организм не может развиваться нормально, если в его клетках нет водорослей.

Особенно интересен симбиоз, когда оба его участника - растения. Пожалуй, самый разительный пример симбиоза двух растительных организмов - это лишайники. Лишайник всеми воспринимается как единый организм. На самом же деле он состоит из гриба и водоросли. Основу его составляют переплетающиеся гифы (нити) гриба. На поверхности лишайника эти гифы переплетены плотно, а в рыхлом слое под поверхностью среди гиф гнездятся водоросли. Чаще всего это одноклеточные зеленые водоросли.

Реже встречаются лишайники с многоклеточными сине-зелеными водорослями. Клетки водорослей оплетены гифами гриба. Иногда на гифах образуются даже присоски, которые проникают внутрь водорослевых клеток.

Сожительство выгодно и грибу, и водоросли. Водоросль получает от гриба воду с растворенными минеральными солями и защиту от высыхания. А гриб получает от водоросли органические соединения, вырабатываемые ею в процессе фотосинтеза, главным образом углеводы.

Симбиоз так хорошо помогает лишайникам в борьбе за существование, что они способны поселяться на песчаных почвах, на голых, бесплодных скалах, на стекле, на листовом железе, т. е. там, где никакое другое растение существовать не может. Встречаются лишайники на Крайнем Севере, на высоких горах, в пустынях - лишь бы был свет: без света водоросль в лишайнике не может усваивать углекислоту и отмирает.

Гриб и водоросль настолько сжились в лишайнике, настолько представляют собой единый организм, что даже и размножаются они чаще всего совместно.

Долгое время лишайники принимали за обычные растения и относили их к мхам. Зеленые клетки в лишайнике принимались за хлорофилловые зерна зеленого растения.

Лишь в 1867 г. такой взгляд был поколеблен исследованиями русских ученых А. С. Фаминцына и О. В. Баранецкого. Им удалось выделить зеленые клетки из лишайника ксантории и установить, что они могут не только жить вне тела лишайника, но и размножаться делением и спорами. Следовательно, зеленые клетки лишайника - самостоятельные водоросли.

Каждый знает, например, что подосиновики нужно искать там, где растут осины, подберезовики - в березовых лесах. Оказывается, что шляпочные грибы растут вблизи определенных деревьев не случайно. Те «грибы», которые мы собираем в лесу - только плодовые тела. Само же тело гриба -грибница, или мицелий, живет под землей и представляет собой нитевидные гифы, пронизывающие почву (см. ст. «Грибы»). От поверхности почвы они тянутся к кончикам древесных корней. Под микроскопом видно, как гифы, словно войлоком, оплетают кончик корня. Симбиоз гриба с корнями высших растений называют микоризой, что в переводе с греческого означает «грибокорень».

Подавляющее большинство деревьев в наших широтах и очень много травянистых растений (в том числе и пшеница) образуют с грибами микоризу. Ученые установили, что нормальный рост многих деревьев невозможен без участия гриба, хотя есть деревья, которые могут развиваться и без них, например береза, липа. Симбиоз гриба с высшим растением существовал еще на заре наземной флоры. Первые высшие растения - псилофитовые - уже имели подземные органы, тесно связанные с гифами грибов.

Чаще всего гриб лишь оплетает корень своими гифами и образует чехол, как бы наружную ткань корня. Реже встречаются формы симбиоза, когда гриб поселяется в самих клетках корня. Особенно ярко такой симбиоз выражен у орхидей, которые вообще не могут развиваться без участия гриба.

Наука еще не выяснила полностью, чем симбиоз выгоден грибу и растению. Можно предполагать, что гриб использует для своего питания, по-видимому, углеводы (сахар), выделяемые корнями растения, а высшее растение получает от гриба продукты разложения азотистых органических веществ в почве. Сам древесный корень получить эти продукты не может. Предполагают также, что грибы вырабатывают витаминоподобные вещества, усиливающие рост высшего растения. Кроме того, несомненно, что грибной чехол, облекающий корень дерева и имеющий многочисленные разветвления в почве, намного увеличивает поверхность корневой системы, поглощающей воду, что очень существенно в жизни растения.

Симбиоз гриба и высшего растения следует учитывать во многих практических мероприятиях. Так, например, при разведении леса, при закладке полезащитных лесных полос обязательно надо «заразить» почву грибами, вступающими в симбиоз с той породой деревьев, которую сажают.

Огромное практическое значение имеет симбиоз между азотоусваивающими бактериями и высшими растениями из семейства бобовых (бобы, горох, фасоль, люцерна и многие другие).

На корнях бобового растения обычно возникают опухоли - клубеньки, в клетках которых и находятся бактерии. Существование таких клубеньковых бактерий открыл в 1866 г. русский ботаник М. С. Воронин. Роль же этих бактерий в жизни бобового растения установили в 1886 г. немецкие ученые Г. Гельригель и Г. Вильфарт. Эти ученые доказали, что клу-

Таблица к статье "СИМБИОЗ В РАСТИТЕЛЬНОМ МИРЕ".

Вверху - симбиоз в жизни низших растений. Лишайники: 1 - кладония; 2 - пармелия; 3 - ксантория; 4 - цепочки и шарообразные клетки водорослей, видимые в микроскоп в срезе слоевищ различных лишайников. Внизу - растения из семейства орхидейных. Большинство тропических орхидей - эпифиты, т. е. растения, живущие на других растениях: 1 - эпифитные тропические орхидеи с воздушными (а) и лентовидными (б) корнями, присасывающимися к растению-хозяину; 2 - наземная орхидея умеренного пояса - венерин башмачок; 3 - поперечный разрез проростка орхидеи венерин башмачок.

Насекомоядные растения: 1 - непентес, растет в тропиках и субтропиках Азии, Индонезии и Австралии; 2 - саррацения, растет на болотах в приатлантических штатах Сев. Америки; 3 - жирянка, болотное растение умеренной зоны, встречается в СССР.

беньковые бактерии усваивают из атмосферы газообразный азот и используют его при создании органических веществ. Затем было установлено, что эти бактерии способны усваивать атмосферный азот, только живя в клетке бобового растения. Бобовое же растение получает возможность дополнительного азотного питания, так как лишь незначительная часть поглощенного и связанного бактериями азота идет на построение белковых веществ самих бактерий, большая же часть азотистых веществ выделяется бактериями в клетки корня. Из корня эти питательные вещества переходят в клетки стебля и листьев и используются растением для синтеза белковых веществ.

После сбора урожая бобовых растений клубеньки с бактериями, улавливающими азот, остаются на корнях. Корни разлагаются в почве и обогащают ее связанным и хорошо усваиваемым растениями азотом. Плодородие почвы повышается, и почти любое растение, посеянное на следующий год на этом участке, даст более высокий урожай.

Клубеньковые бактерии в симбиозе с бобовыми растениями ежегодно усваивают из атмосферы чистого азота от 100 до 300 кг на гектар. Если учесть всю посевную площадь, занятую бобовыми культурами, легко понять, как велико количество улавливаемого клубеньковыми бактериями атмосферного азота.

РАСТЕНИЯ-ПАРАЗИТЫ

В Индонезии, в дремучих джунглях о-ва Суматра можно встретить растения с цветками диаметром почти в метр. Вес одного цветка, похожего окраской на сырое мясо и распространяющего запах гнили, около 5 кг. Над цветком вьются мухи, привлеченные его «ароматом». Они помогают растению в перекрестном опылении. Называется необычайное растение раффлезией Арнольди. Его цветки - самые крупные из всех известных в мире. Короткая толстая цветоножка раффлезии сидит непосредственно на корнях лианы циссуса (близкого родича виноградной лозы). Толстые корни лианы тянутся по поверхности почвы. На них, кроме распустившихся цветков, видны и многочисленные бутоны. Легко принять эти цветки за цветки самой лианы. Но ведь цветки никогда не возникают на корнях. Где же тогда тело растения, которому принадлежит цветок? Где его побеги с листьями, где корни? Их нет. В корнях циссуса, отчасти в его древесине и между корой и древесиной залегают тяжи чуждых лиане клеток. Это клетки раффлезии. Ими она высасывает из циссуса питательные вещества. На верхних концах тяжей развивается цветок раффлезии. Раффлезия - растение-паразит. Оно кормится за счет циссуса. Понятно, что для растения-хозяина такое сожительство с паразитом не проходит даром: корни, на которых поселился паразит, в конце концов отмирают.

В мясистых плодах раффлезии созревает огромное количество семян. Слон или другое крупное животное, проходя по джунглям, может наступить на эти плоды, тогда семена раффлезии прилипают к его ногам. Если животное потом где-либо снова наступит на корень циссуса, то семена растения-паразита попадут на него и прорастут. Росток из семени проделает отверстие в коре циссуса и даст начало клеточным тяжам, которые будут развиваться между живыми клетками растения-хозяина и высасывать из них питательные вещества.

Раффлезия Арнольди встречается только на Суматре. Другие виды этого растения, с цветками меньшего размера, встречаются на Яве и на других островах Малайского архипелага. Удивительный цветок раффлезии настолько необычен, что порождает суеверия среди местного населения. На о-ве Ява до недавнего времени считали его священным и поклонялись ему.

Паразитическую жизнь ведет не только раффлезия Арнольди. Встречаются растения-паразиты, приносящие большой вред сельскому хозяйству, и у нас в СССР. Особенно вредны среди них различные заразихи и повилики.

Заразиху можно увидеть на посевах подсолнечника, конопли, табака, клевера и огородных культур. Ее легко отличить по бледно-бурой окраске стебля и чешуйчатых листьев. Эти листья никогда не бывают зелеными: в них нет хлорофилла. На верхней части стебля сидят

Заразиха присосалась к корню растения-хозяина.

многочисленные довольно крупные цветки, чаще всего голубовато-лиловые. Значительная часть заразихи находится в почве. Своим расширенным основанием ее стебель прирастает к корням растения-хозяина.

Заразихи размножаются семенами, прорастающими на поверхности почвы. У нитевидного проростка нет обычных семядолей, на нем нельзя различить ни стебля, ни корня: весь он состоит из одинаковых нежных клеточек. На одном конце ниточки проростка остается семенная кожура в виде шапочки. Это и есть вершина стебля. Его противоположный конец врастает в почву так, что кончик проростка описывает винтовую линию. Как только ему встретится корень растения-хозяина, проросток заразихи перестает расти. Он плотно прикладывается к этому корню и начинает утолщаться. На поверхности утолщения появляются выросты, похожие на бородавки. Остальная часть проростка, несущая «шапочку», отмирает. Бородавчатое тельце выпускает сосочек, который врастает в ткани корня растения-хозяина, и начинает высасывать из него питательные вещества. Вскоре на поверхности бородавчатого тельца образуется почка, из которой вырастает стебель паразита, и на нем впоследствии рас-

пускаются цветки. Часть корня растения-хозяина ниже места поселения паразита отмирает, тогда со стороны начинает казаться, будто тело паразита непосредственно продолжается из корня хозяина. Заразиха приводит к гибели растения-хозяина. Бороться с ней очень трудно. Самый верный способ - выводить устойчивые против заразихи сорта культурных растений.

Из заразих, обитающих в Советском Союзе, особенно интересна гигантская пустынная заразиха. Она паразитирует на кустарниках, главным образом на джузгуне, в песчаной пустыне Каракумы. Толстый, мясистый ствол пустынной заразихи вырастает за лето на метр, а иногда даже выше человеческого роста. На корне джузгуна заразиха образует гнездо почек. В первый же год из одной-двух наиболее крупных из них вырастают стебли, на верхней части которых развиваются многочисленные крупные цветки. В плодах-коробочках образуется огромное количество мелких семян. На следующий год стебли вырастают уже и из других почек. Так продолжается до тех пор, пока растение-хозяин совсем не зачахнет.

Широко известно другое растение-паразит - повилика. Уже само ее название говорит, что она обвивает растение-хозяина. Повилик много видов, и паразитируют они на различных растениях, преимущественно травянистых, как диких, так и культурных. Особенно страдают от повилики клевер, люцерна, лен и хмель. Присоски на концах ее побегов врастают в ткани растения-хозяина и высасывают из него воду и питательные соки. У повилики нет ни корней, ни зеленых листьев. На ее побегах развиваются лишь собранные в клубочки многочисленные бледно-розовые цветки. Все виды повилики, встречающиеся в наших широтах, - однолетние растения. Осенью их побеги отмирают. Новые растения вырастают на следующий год из семян. Семена, упавшие на землю и пролежавшие зиму, прорастают в конце весны, когда другие растения уже бо-

Куст омелы на груше (на разрезе ветви груши видны гребневидные присоски омелы).

лее или менее развились, - иначе для паразита не оказалось бы подходящей пищи.

Проросток повилики не похож на проростки других растений: у его нитевидного тельца, так же как и у заразихи, нет семядолей, нижний конец проростка не врастает в почву, растет лишь верхний его конец. Если проросток повилики встречается с подходящим для него растением-хозяином, он быстро обвивает его, образует присоски и продолжает расти. Если же проросток паразита не встретит растения-хозяина, он погибает, так как самостоятельно питаться не может. Повилики наносят большой вред сельскому хозяйству, с ними ведут упорную борьбу. Семена, предназначенные для посева, очищаются от семян повилики или протравливаются химическими веществами.

В лесах наших широт нередко встречается паразит петров крест. Он развивается так же, как заразиха, и паразитирует на корнях широколиственных деревьев - липы, ясеня, орешника. Но увидеть его можно только ранней весной, когда он на короткий срок показывается из-под земли. В тенистом лесу на поверхность земли выходит невысокий розово-белый стебель с односторонней кистью малиново-красных цветков. Стебель вскоре отмирает, но растение-паразит продолжает жить под землей в виде многолетнего мясистого чешуйчатого корневища, вес которого достигает 5 кг.

Среди цветковых существует большая группа полупаразитических растений, имеющих собственные зеленые листья. Хлорофилл в листьях

и стеблях этих растений делает их способными к фотосинтезу. Однако воду и минеральные вещества они добывают паразитически, т. е. отнимая у других растений. Среди таких паразитов особенно интересна омела, которая встречается у нас в южных районах (в Крыму, на Кавказе). Особенно часто она поселяется на плодовых деревьях (на груше и яблоне) и на тополях. Омела - сильно ветвящийся многолетний кустарник с кожистыми темно-зелеными листьями. Она достигает иногда сорокалетнего возраста. Кустарник омелы, поселившейся на ветвях дерева, напоминает гнездо крупной птицы. Вместо корней в основании куста развивается система присосков, проникающих в древесину растения-хозяина. Ягоды омелы похожи на ягоды белой смородины. Их охотно поедают птицы, более всего их любят дрозды. Мякоть ягоды слизистая и клейкая. Поэтому птице после еды приходится очищать клюв, обтирая его о ветки деревьев. Так остатки ягод прилипают к веткам, и там их семена начинают прорастать. Корешок зародыша пробивает кору ветки и дорастает до древесины. После этого вырастает стебелек с семядолями. Корешок же при дальнейшем развитии видоизменяется в присоски, напоминающие грабли. Хотя омела

Растение-паразит петров крест в период цветения.

Растение иван-да-марья, корни которого присосались к растению-хозяину. Справа - корни растения-хозяина.

неполный паразит, но и она может принести растению-хозяину значительный ущерб.

Некоторые полупаразиты существуют самостоятельно: у них есть и листья, и корни, однако при благоприятных условиях и они добывают себе дополнительное питание, отнимая его у соседей, т. е. паразитируя. Это всем известные полевые цветы: иван-да-марья, погремок, мытники др. Если корни такого полупаразита придут в соприкосновение с корнями другого растения, подходящего для того, чтобы стать растением-хозяином, то полупаразит никогда не пропустит такой случай. На его корнях образуются присоски, которыми он присоединится к растению-хозяину. Это можно обнаружить, осторожно выкопав корневые системы полупаразита и соседних с ним растений.

Вред, приносимый такими паразитами, не очень-то большой. Во всяком случае, по внешнему виду растений-хозяев незаметно каких-либо признаков их угнетения.

Понятно, что паразиты могли появиться, лишь когда на Земле были уже другие живые существа. Приспособление к паразитическому образу жизни среди зеленых цветковых растений шло, по-видимому, определенными ступенями.

На первой ступени стоят такие полупаразиты, как иван-да-марья и погремок, еще мало чем отличающиеся от обычных зеленых растений. Значительно усилился паразитизм у растений, подобных омеле: у них еще есть зеленые листья и стебли, но вместо корней образовались присоски. Еще дальше ушли от самостоятельно питающихся растений паразиты типа заразихи и петрова креста: у них хотя и остался стебель с листьями, но уже нет хлорофилла и пищу они получают полностью от растения-хозяина. Крайний тип паразита среди цветковых растений - раффлезия. Из прежних органов у нее остался лишь цветок, все остальное тело превратилось в клеточные нити, внедрившиеся между клетками растения-хозяина и похожие на мицелий гриба.

Основная масса растений-паразитов встречается среди грибов и бактерий (см. статьи «Грибы», «Охрана леса и насаждений» и «Микробы»).

НАСЕКОМОЯДНЫЕ РАСТЕНИЯ

Никого не удивляет то, что птицы ловят мошек, клюют червяков, поедают личинок. Растения питаются иначе: они получают пищу из воздуха и почвы, поглощая и усваивая ее незаметно для глаза - через лист и корень (см. ст. «Как устроено и питается зеленое растение»).

Однако среди растений есть и насекомоядные, которые поедают мелких рачков, мальков рыб, насекомых. Насекомоядные растения встречаются во всех частях света, они очень разнообразны. Несколько видов таких растений произрастает и у нас в Советском Союзе.

На торфяном болоте среди клюквы, голубики, багульника, пушицы, белоуса можно довольно часто встретить росянку, а изредка и жирянку - два типично насекомоядных растения. Обычно они растут непосредственно на кочках торфяного мха сфагнума.

Росянка - небольшое растеньице красновато-зеленой окраски. Самое интересное у росянки - ее листья, распластанные по поверхности мохового покрова.

По краям и на верхней стороне пластинки листа расположено около 25 ресничек. Самые длинные из них сидят по краям листа, в центре его располагаются наиболее короткие. Верхний конец каждой реснички утолщен в виде головки. В утолщении находится железка, выделяющая блестящую капельку слизи, похожую на каплю росы; отсюда и название растения - росянка.

Когда на лист привлеченное блеском похожей на росу капельки сядет маленькое насекомое, то оно сразу же прилипнет к ресничке. Реснички вскоре начнут нагибаться к центру пластинки. Минут через 10-20 головка реснички вместе с насекомым достигнет пластинки. Тогда начнут нагибаться сначала соседние реснички, а потом и более отдаленные; раздражение будет передаваться все далее и далее. И часа через 2-3 значительная часть ресничек - а иногда и все они - склонится над пойманной жертвой. Кроме ресничек, обычно приходит в движение и сама пластинка листа. Край ее загибается и прикрывает попавшее в западню насекомое.

Раздражение и последующее движение ресничек может вызвать кусочек мяса или какое-либо другое белковое вещество.

Но если положить на лист вещество, не содержащее белка, например кусочек сахару или же просто песчинку, реснички не придут в движение.

Железки ресничек выделяют, кроме слизи, особые вещества - ферменты, расщепляющие белки. У росянки ферменты похожи на желудочный сок животных - пепсин. Кроме того, железки у росянки выделяют кислоту, которая помогает растению переварить белки.

Когда всасывание и переваривание пищи заканчивается, реснички выпрямляются, на них появляются капельки слизи, и растение вновь готово ловить насекомых. Весь этот процесс длится несколько дней - в зависимости от величины насекомого.

Зеленые листья жирянки также распластаны по поверхности мохового покрова,

но они значительно крупнее, чем у росянки. Поверхность пластинки листа покрыта слизью, отчего листья кажутся жирными, поэтому-то и растение называется жирянка.

Под микроскопом можно увидеть на срезе листа, что вся поверхность его пластинки усеяна железками двух типов: одни из них головчатые, на ножках, напоминающие шляпочные грибы; другие же без ножки сидячие. Возможно, что железки на ножках выделяют пищеварительные соки, а сидячие - всасывают переваренную пищу.

На один квадратный сантиметр листа жирянки приходится до 25 тыс. железок, выделяющих слизь. Насекомое, прилипшее к листу, вызывает раздражение в железках, и они начинают выделять пищеварительные соки (ферменты и кислоту). Для лучшего переваривания пищи у жирянок выработалось еще одно приспособление: когда насекомое попадает на лист, пластинка листа вблизи от этого места медленно загибает свой край, пока не покроет насекомое сверху. У жирянки переваривание пищи и ее всасывание идет быстрее, чем у росянки. Через сутки края листа обычно уже распрямляются.

Народ давно подметил и использовал свойство росянок и жирянок вырабатывать ферменты, переваривающие белок. В Вологодской области, например, очищают глиняные кувшины от остатков молока, выпаривая их в печке отваром из листьев росянки. Фермент росянки

Лист росянки покрыт ресничками. Если насекомое сядет на лист, реснички захватывают его, лист загибается. Через несколько дней он разогнется, реснички выпрямятся, а непереваренные остатки насекомого сдует ветер.

Пузырчатка. Слева показан пузырек растения с попавшим в него рачком.

разлагает белок молока даже в порах стенок посуды. На Кольском п-ове листья жирянки кладут в парное молоко и получают своеобразный сыр.

Росянку и жирянку можно культивировать у себя дома. Для этого надо перенести их с болота вместе с торфяным мхом, на котором они росли, и поместить в широкую банку или террариум. Сверху банку следует прикрыть стеклом для поддержания влажной атмосферы. Тогда мох не высохнет и все время будет влажным. Банку нужно держать на свету, но в прохладном месте, предохраняя растения от перегрева солнечными лучами.

В болотной воде между кочками торфяного мха и в других стоячих водоемах встречается еще одно интересное насекомоядное растение - пузырчатка. Ее сильно рассеченные листья плавают в воде. Над водой виден лишь стебель с сидящими на нем довольно крупными ярко-желтыми цветками.

Лист пузырчатки в процессе исторического развития растения стал «ловчим» органом. Некоторые его дольки превратились в полые внутри пузырьки. Каждый пузырек сидит на ножке, он имеет входное, «ротовое» отверстие, по краям которого расположены жесткие заостренные щетинки. Отверстие прикрыто клапаном, открывающимся лишь внутрь пузырька.

Пищеварительные железки на внутренних стенках пузырька пузырчатки.

На внутренних стенках пузырька находятся многочисленные пищеварительные железки.

Личинки насекомых, мелкие рачки, а иногда даже и мальки рыб, спасаясь от преследования, ищут защиты среди щетинок на пузырьке и

попадают в его полость. Выйти оттуда им уже не удается - наружу клапан не открывается. Через некоторое время животное, попавшее в пузырек, погибает от удушья или голода и разлагается. Продукты разложения всасываются железками растения.

На торфяных болотах в восточной части Северной Америки встречается насекомоядное растение венерина мухоловка. Каждый ее лист поделен на две части. Нижняя часть, как у всякого листа, служит для воздушного питания растения, верхняя же - ловчий орган. Он состоит из двух подвижных долек, по краям которых расположены острые зубцы. На поверхности каждой дольки сидят три длинные и упругие щетинки. Кроме того, по всей верхней стороне долек рассеяны многочисленные мелкие красные железки, как у жирянки.

Стоит только насекомому коснуться хотя бы одной из шести щетинок, как дольки быстро сблизятся, их краевые зубцы зайдут друг за друга - насекомое будет поймано и зажато между двумя дольками ловчего органа. Чем больше двигается, вырываясь, насекомое, тем крепче сжимаются дольки. Одновременно железки начинают выделять кислый прозрачный сок. Он содержит ферменты, переваривающие белок. После того как пища переварена и усвоена (это длится от одной до трех недель), дольки расходятся и принимают прежнее положение. Если раздражать щетинки любым предметом (тонкой палочкой, спичкой), дольки захлопнутся. Но в этом случае железки не выделяют пищеварительный сок, и дольки скоро раскрываются.

Чрезвычайно интересно насекомоядное растение непентес, распространенное в тропиках (о-в Мадагаскар, Зондские о-ва). Непентес - эпифитное растение (см. ст. «Тропический лес»), черешки его листьев обвивают ветви растущих рядом деревьев и кустарников. Его ловчие органы - кувшинчики висят между этими ветвями в воздухе.

Лист непентеса претерпел в процессе эволюции значительные преобразования. Нижняя зеленая часть его черешка пластинчатая, расширенная, служащая растению для воздушного питания. Средняя часть имеет нитевидную форму и выполняет роль усика. Верхняя же часть черешка преобразована в ловчий орган - «кувшин», а пластинка листа его - в «крышку».

Кувшин и крышка у многих видов непентеса окрашены в яркие цвета, привлекающие насекомых. Еще большей приманкой для насекомых служит ароматный сок (нектар), выделяющийся по краю кувшина. Длина кувшина у некоторых видов достигает 50 см при диаметре отверстия в 10-12 см. В такие кувшины могут попадать самые крупные насекомые и даже мелкие птицы. С краев кувшина насекомые легко могут переползти на внутреннюю сторону стенки, очень гладкую и скользкую, покрытую восковым налетом. Удержаться на ней невозможно: насекомое соскальзывает вниз и тонет в жидкости, скопившейся в нижней части кувшина. Жесткие волоски, обращенные острием внутрь, мешают насекомому выбраться из западни. Одновременно железки на стенках кувшина выделяют пищеварительный сок. Переваренную пищу всасывают особые клетки стенок кувшина. Крышечка над кувшином защищает его от дождевой воды, которая могла бы разбавить пищеварительный сок.

У североамериканских насекомоядных растений саррацении и дарлингтонии черешок листа превратился в трубку. Пластинка листа у саррацении представляет собой крышечку над трубкой, а у дарлингтонии - вырост у отверстия трубки, похожий на хвост рыбы. В трубках этих растений также находится жидкость, однако уже без пищеварительных ферментов. Когда утонувшие в жидкости насекомые сгнивают, продукты их разложения всасываются стенками трубки.

На Пиренейском п-ове и в Марокко растет насекомоядное растение росолист. Мелкие железки на его листьях выделяют слизь и пищеварительный сок. На эти липкие листья попадают насекомые.

Все насекомоядные растения можно разбить на три группы: с активно движущимися органами для ловли насекомых (росянка, жирянка, мухоловка); со слизистыми листьями, кото-

рыми растения улавливают насекомых (росолист); с пузырьками, кувшинами и «ловчими ямами» в виде трубочек (пузырчатка, непентес, саррацения).

Насекомоядные растения не утратили, однако, способности питаться и обычным для растений образом - неорганическими веществами из почвы и воздуха. Если им не давать животной пищи, они будут продолжать жить, цвести и плодоносить. Почему же у этих растений возникла потребность в дополнительной органической пище? Оказывается, что все насекомоядные растения живут на почве, бедной азотистыми солями и другими минеральными питательными веществами,- главным образом на торфяных болотах, в водоемах, на песках и т. п. Из такой почвы растение не может получить достаточного количества необходимых питательных веществ. Очевидно, это обстоятельство и было причиной возникновения приспособлений, позволяющих растению использовать животную пищу.

Не такая уж редкость

На земле около 500 видов насекомоядных растений.

ЯДОВИТЫЕ РАСТЕНИЯ

Ядовитыми называются растения, содержащие такие химические вещества, которые, попав в организм человека или животного, вызывают отравление. Такое отравление может привести к тяжелому заболеванию и даже к смерти. Для самого растения эти ядовитые вещества имеют большое значение. Они защищают растение от животных, которые могли бы съесть его стебли, листья, корни или семена.

К ядовитым веществам, содержащимся в растениях, относятся азотистые соединения (алкалоиды), соединения Сахаров со спиртами, кислотами и другими веществами (гликозиды), растительные мыла (сапонины), горькие вещества, токсины, смолы, углеводороды и др.

У некоторых растений ядовиты кора и плоды, а листья и цветки совсем безвредны (крушина), у других ядовиты цветки (гречиха), у третьих - только плоды (плевел), а у некоторых видов ядовито все растение, кроме плодов (сумах). Есть растения, у которых ядовита каждая часть (вороний глаз).

По мере развития растения количество ядовитых веществ в нем меняется.

Человек и различные виды животных неодинаково восприимчивы к различным ядам. Белладонна, например, сильно действует на людей,

опасна она для кошек, собак и птиц, но слабо действует на лошадей, свиней и коз, а для кроликов совсем безвредна. Птицы погибают от плодов аниса, тмина и укропа, а человек использует их в пищу.

Отчасти подобное явление объясняется физиологическими особенностями человека и различных видов животных и прежде всего особенностями в строении пищеварительных органов и нервной системы, потому что ядовитые вещества в большинстве случаев попадают в организм вместе с пищей и в первую очередь действуют на нервные клетки.

Дети, а также молодняк животных более чувствительны к ядам и лекарствам, чем взрослые, и поэтому гораздо чаще отравляются ядовитыми растениями. Это случается и потому, что они не знают какие растения ядовиты.

Ядовитые растения нельзя брать в рот; невымытой рукой, державшей их, нельзя касаться глаз. Вообще ядовитое растение нельзя трогать руками: некоторые яды находятся в соке растений, который способен растворить жир, покрывающий поверхность кожи; впитываясь в кожу и попадая в кровь, такой сок вызывает отравление. Яд, введенный в кровь, сильнее действует, чем попавший в организм с пищей.

Ядовитые растения: 1 - вех ядовитый и корень веха (продольный разрез); 2 - сумах ядовитый, рядом - плод сумаха; 3 - болиголов; 4 - волчье лыко и цветки волчьего лыка; 5 - белладонна, справа - плод белладонны; 6 - вороний глаз, слева - плод

Ядовитые сорняки: 1 - паслен черный, вверху - цветок паслена; 2 - молочай обыкновенный, рядом слева - цветок молочая; 3 - куколь (а - плод, б - плод в разрезе, в - семя); 4 - чистотел большой, слева - корень чистотела.

Смерть при отравлении наступает от поражения наиболее важных органов, в первую очередь дыхания, затем пищеварения. При остром отравлении смерть наступает через несколько минут. Слабые яды действуют длительное время, но также могут привести к смерти. Поэтому при отравлении необходимо принимать срочные меры.

Прежде всего нужно отвести пострадавшего к врачу. Если это почему-либо быстро сделать нельзя, необходимо вывести ядовитые вещества из организма, промыв желудок.

Противоядия принимаются только по указанию врача.

Растительные яды в малых дозах используются как лекарства.

Ядовитые растения подразделяются на несколько групп в зависимости от того, на что они воздействуют. Одни оказывают влияние преимущественно на центральную нервную систему (белена, дурман, красавка, мак, плевел), другие - на пищеварительный тракт и органы дыхания (ароник, волчье лыко, молочай, куколь), третьи - на сердечно-сосудистую систему (вороний глаз, ландыш). Главным образом на функции печени воздействуют крестовник и люпин, а на тканевый обмен - манник и посевной лен.

Ядовито около 10 тыс. видов растений, что приблизительно составляет 2% от общего числа видов растительного мира. Больше всего ядовитых растений среди покрытосемянных и грибов, значительно меньше их среди голосемянных, папоротникообразных, мхов, водорослей и лишайников. Среди двудольных растений ядовитых больше, чем среди однодольных. Есть семейства, в которых большинство видов ядовито: лютиковые, пасленовые, молочайные, тутовые и др. В семействах сложноцветных и кактусовых ядовитых растений совсем мало, а в семействе губоцветных их вообще нет. В пределах рода могут быть ядовитые и неядовитые виды. Даже один и тот же вид в различных условиях существования может быть ядовитым или неядовитым.

Ядовитые растения экваториального пояса, например хинное дерево, в большинстве случаев теряют свои ядовитые свойства в наших оранжереях.

В экваториальных странах ядовитых растений больше, чем в странах умеренного климата, и яды, содержащиеся в них, обладают более сильным действием. Если ядовитые растения, растущие на юге, хотя бы такие, как аконит, лавровишня, вырастить на севере, то их ядовитые свойства становятся слабее. Но это не

значит, что в холодном климате нет ядовитых растений. Ядовитый рододендрон золотистый растет в Сибири и на Камчатке, очень широко распространены в холодном климате ядовитые чемерицы и лютики.

Ядовитые растения можно встретить в лесах хвойных и лиственных, сухих и влажных, на болотах и топких местах, по берегам рек, на лугах и полях и как сорные вблизи жилищ.

Остановимся па растениях наиболее опасных и часто встречающихся.

В лесах Европейской части СССР и субальпийской зоне Кавказа можно встретить очень красивый кустарник волчье лыко. Высота кустарника от 30 до 120 см. Волчье лыко цветет ранней весной, в апреле, до появления листьев. Его душистые розовые цветки располагаются на ветке плотными пучками, цветоножки очень короткие. У волчьего лыка красивые плоды - овальные ярко-красные костянки. Однако они очень ядовиты и несут смерть тому, кто их проглотит. Растение содержит острый жгучий сок и гликозид дафнин. При отравлении этим ядом появляются судороги и кровавый понос.

По соседству с волчьим лыком можно встретить кустарник жимолость обыкновенную, или волчьи ягоды. Высота жимолости от 1 до 2,5 м. Желтовато-белые цветки, а затем темно-красные ягоды расположены по два на общем цветоносе, По этому признаку жимолость можно отличить от других кустарников. У растения ядовиты плоды.

В травяном покрове хвойных и смешанных лесов Европейской части СССР и Кавказа часто встречается вороний глаз четырехлистны и. Это многолетнее невысокое растение легко узнать - оно не похоже ни на какое другое. В верхней части стебля (высота его 15-30 см) расположена четырехлистная мутовка, из которой выходит цветоножка с зеленоватым цветком. Ягода вороньего глаза черная с синеватым налетом. Отравление корневищем вороньего глаза вызывает рвоту, ягоды действуют на сердце.

По лесам и опушкам Европейской части СССР и Кавказа растет многолетнее травянистое растение бузина травянистая, или зеленик, имеющая неприятный, отталкивающий запах. Высота этого полностью ядовитого растения - 80 -150 см, стебель прямой, ветвистый. Цветки собраны в щитковидную прямостоячую метелку, лепестки снаружи розоватые, внутри белые. Плоды черные, редко красноватые.

Белокрыльник болотный. Слева - созревшие плоды.

Купальница европейская: 1 - общий вид растения; 2 - цветок; 3 - корень.

Повсеместно на болотах, на болотистых лугах, на берегах рек и прудов растет калужница болотная. Все части ее ядовиты. Высота этого многолетнего растения достигает полуметра. Нижние его листья черешковые, а верхние - сидячие. Все растение - стебель, листья, цветки - лоснящиеся. У цветка калужницы лепестков нет, он состоит из пяти золотисто-желтых чашелистиков. Цветет калужница в апреле - мае, но часто зацветает и второй раз в конце лета. После второго цветения плоды у растений хотя и завязываются, но не созревают.

Почти по всей стране на влажных и сырых лесных лугах, по болотам, топким берегам рек и прудов встречается сильно ядовитый многолетник - вех ядовитый, или цикута. Высота веха достигает 120 см. Корневище у него толстое, внутри полое с перегородками. На продольном срезе корневища выступают капли желтовато-оранжевой смолы. Нижняя часть стебля цикуты обычно красноватая, дважды-трижды перистые листочки тонкие, ажурные. Белые цветки собраны в соцветия - сложные зонтики. Общей обвертки у зонтиков нет, есть только частные. Цветет вех с июня до сентября. Ядовито все растение, особенно корневище. Яд действует на мозг; смерть наступает от паралича дыхания. Вех - очень опасное ядовитое растение. От него чаще всего погибают дети, так как корневище веха сладкое и дети принимают его за сельдерей.

Вех часто растет близ деревень у ручьев, среди белокрыльника и осоки. Из семейства зонтичных, к которому относится вех, там же могут встретиться дудник и дягиль. Но вех от них легко отличить. У дягиля и дудника листья, так же как и у веха, дважды-трижды перистые, но крупные. У листьев дягиля большие вздутые влагалища.

В тенистых лесах и кустарниках на юго-западе Европейской части СССР и на Кавказе встречается ядовитое растение аронник пятнистый. Ядовиты у него в сыром виде листья, корневища и ягоды. Ядовитое вещество алкалоид аронии вызывает воспаление кожи и слизистых оболочек.

На территории Советского Союза растет ядовитое растение семейства ароидных - белокрыльник болотный. Его можно встретить на берегах водоемов и на болотистых лугах. Свое название он получил потому, что после образования плодов его белый кроющий лист раскрывается, как крыло. Ядовиты у белокрыльника сырые корневища, но в вареном виде они съедобны.

На торфяных болотах, в хвойных лесах Европейской части СССР, в Сибири и на Дальнем

Востоке произрастает багульник болотный - кустарник с резким одуряющим запахом. Вместе с багульником часто встречаются голубика, черника, брусника, вереск. Высота багульника 50 -120 см. Его молодые ветви, нижняя сторона листьев, цветоножки и плоды-коробочки густо покрыты ржаво-бурым войлоком. Цветет багульник в мае - июне белыми колокольчатыми цветками. Ядовито все растение, особенно листья.

В буковых лесах и по горным склонам Крыма, Кавказа и Карпат растет белладонна - одно из самых ядовитых растений. Ядовиты все части растения, нередко три его ягоды - смертельная доза. Смерть наступает от остановки дыхания.

В лиственных и смешанных лесах много и других ядовитых растений: копытень европейский, воронец колосистый, ветреницы - дубравная, лютиковая и лесная, пролеска многолетняя, ландыш майский, сон-трава. На топких речных берегах, на болотистых лугах и вообще на влажных местах растут: купальница европейская (ядовиты корни), омежник водяной, чемерица белая, лютик едкий.

В буковых лесах Крыма и горных лесах Кавказа произрастает вечнозеленое сильно ядовитое хвойное дерево тис, живущее до 3-4 тыс. лет. Чаще всего тис растет в виде густоразветвленного кустарника, кора его красноватая, древесина очень твердая и плотная. Листья (хвоя) тиса линейные, плоские, блестящие. Плоды красные. Ядовито все растение, особенно старые листья. Яд действует на сердце, смерть при отравлении может наступить от удушья.

В Закавказье и на Черноморском побережье растет в диком виде и культивируется вечнозеленое дерево высотой до 10 м - самшит. Разводят его также в садах и парках в качестве бордюрного кустарника. Кора самшита сероватая, листья овальные, блестящие, кожистые. Цветки мелкие, собраны клубочками, плод - коробочка. Растение имеет неприятный запах. Все части самшита ядовиты. Смерть при отравлении наступает от удушья.

Много ядовитых растений среди сорняков. Они тем более опасны, что произрастают вблизи домов - на пустырях и огородах. Чаще других встречаются болиголов крапчатый, распространенный в Европейской части СССР, на Кавказе, в Средней Азии и Западной Сибири. Стебель болиголова покрыт сизым налетом и красно-бурыми пятнами. Цветки мелкие, белые, собраны в сложные зонтики. Цветет с июня до осени. Один из признаков - запах: болиголов пахнет мышами. Ядовиты все части растения, особенно плоды. После отравления смерть наступает от удушья.

Болиголов был причиной смерти известного философа древности Сократа. Приговоренный к смерти, он выпил кубок с ядом. По-видимому, в древности болиголов назывался цикутой, так как, по преданию, Сократ отравился цикутой. Однако если учесть описание признаков его смерти, то можно сказать, что философ был отравлен болиголовом.

Несколько реже болиголова встречается чернокорень лекарственный, двулетник, высотой 35-100 см, с мягкопушистым прямым стеблем и ланцетными листьями, покрытыми тонким ворсистым слоем, похожим на сероватый войлок. Цветки темно-пурпуровые, в длинных завитках. Плод сухой, распадается на 4 орешка, орешки с выдающимися краями, приплюснутые, усаженные по всей поверхности крючковатыми шипами. Благодаря этим шипам орешки чернокорня легко пристают к одежде проходящих мимо людей и шерсти животных, таким образом растение распространяется. Чернокорень содержит ядовитые алкалоиды, действующие на нервную систему.

Среди сорняков могут встретиться и другие ядовитые растения: переступень белый (бриония), паслен сладко-горький, куколь, молочай, чистотел большой, содержащий ядовитый млечный сок желтоватого оттенка, белена, ядовитое вещество которой действует на мозг. Люди, отравившиеся беленой, приходят в буйное состояние. Недаром человеку, который ни с того ни с сего начинает скандалить, говорят: «Ты что, белены объелся?» или: «Ты что взбеленился?»

Среди культивируемых растений также есть ядовитые. Особенно следует отметить мак снотворный и декоративное растение аконит (борец).У мака ядовиты плоды - коробочки, содержащие млечный сок, у аконита - корни.

В субтропиках и тропиках еще больше ядовитых растений. Опишем лишь некоторые из них.

В Средиземноморье растет вечнозеленый кустарник - олеандр. Разводится он как декоративное растение на Черноморском побережье Кавказа и как комнатное - севернее.

Все части олеандра ядовиты. Яд действует на сердце. Известны случаи отравления водой, в которую упали листья и цветы олеандра. Отравлялись люди, пившие из сосудов, закрытых пробками из древесины олеандра. Однажды солдаты, стоявшие лагерем на Корсике, отравились дичью, поджаренной на вертелах из олеандра. В Северной Америке встречается кустарник сумах ядовитый. Это крайне ядовитое растение - у некоторых людей даже простое прикосновение к нему вызывает отравление. Такая индивидуальная повышенная чувствительность к определенным веществам называется идиосинкразией. Встречаются, например, люди, которые не могут есть землянику, устриц и т. п., некоторые очень чувствительны к йоду, хинину и другим лекарствам. При идиосинкразии появляются кожные сыпи и другие симптомы отравления.

Анчар: 1 - ветвь с листьями; 2 - цветущий побег.

Яд содержится в млечных сосудах сумаха. Поверхность листьев и стеблей этого растения покрыта волосками, наполненными ядовитым соком. При прикосновении к сумаху волоски вонзаются в кожу и яд выливается в ранку. Отравление сопровождается опухолью, образованием пузырей и нарывов, сильной болью и даже вызывает изменение состава крови. Такое состояние может продолжаться несколько недель. Около сумаха нельзя даже находиться долго, так как его яд распространяется по воздуху и вызывает воспаление кожи. Особенно сильно действует яд сумаха вечером или ночью.

В приключенческой литературе нередко упоминается страшный яд кураре, которым индейцы Южной Америки отравляли свои стрелы. Яд вызывает паралич и смерть от остановки дыхания. Кураре представляет собой смесь сгущенных экстрактов из южноамериканских растений видов стрихнос (чилибуха и др.).

В Африке семенами калабарского боба отравляли преступников, приговоренных к смертной казни.

Еще в прошлом веке существовало представление, что где-то в южных странах растет чрезвычайно ядовитое дерево анчар. Великий русский поэт А. С. Пушкин написал о нем стихотворение «Анчар». Вы помните эти строки?

В пустыне чахлой и скупой,
На почве, зноем раскаленной,
Анчар, как грозный часовой,
Стоит - один во всей вселенной.

Природа жаждущих степей
Его в день гнева породила,
И зелень мертвую ветвей
И корни ядом напоила.

Но на самом деле это растение далеко не так ядовито. Анчар - очень высокое (до 40 м) дерево. Растет он на о-вах Ява и Калимантан (Борнео). Ядовит в анчаре млечный сок, но отравляющее действие его совсем слабое. Поэтому для отравления стрел к соку анчара прибавляли яды других растений, действующие сильнее. Во времена Пушкина ботаники представляли себе анчар именно так, как описал его великий поэт. Подобное представление об анчаре возникло потому, что на Яве действительно есть «Долина смерти», и пребывание в ней опасно для человека, но анчар тут ни при чем: все живое в этой долине убивает выделяющийся из горных трещин углекислый газ.

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ТУНДР

Тундра - страна вечной мерзлоты, долгого зимнего мрака и короткого полярного лета с незаходящим, мало греющим солнцем. Крайне суровые жизненные условия в тундре чрезвычайно неблагоприятны для растений. Количество солнечного тепла здесь в два раза меньше, чем в умеренном климате. Время, в течение которого возможно развитие растений, очень коротко - 2-3 месяца. Зима продолжается около 8 месяцев, средняя годовая температура всюду ниже нуля. Заморозки возможны во все месяцы лета. В СССР наиболее благоприятна для растений западная часть тундровой зоны - Кольский п-ов. Близость Атлантического океана и теплое Северо-Атлантическое течение умеряют в этих местах холодное дыхание Арктики. Средняя температура января здесь -6°, а осадков выпадает до 400 мм в год.

К востоку климат становится суровее: понижается температура, уменьшается количество осадков, короче становится лето. Во многих районах Якутской АССР средняя температура января -40°. Годовое количество осадков на севере Сибири 200-300 мм, а в устье р. Лены снижается до 100 мм. Снега в тундре мало. На западе толщина снежного покрова 50 см, а на востоке, в Якутии,- всего 25 см.

В тундре постоянно дуют очень сильные ветры. Зимой нередко бывает пурга и скорость ветра достигает 30-40 м в секунду. Взметая тучи снега, сбивая с ног людей и переворачивая нарты с оленями, беснуется пурга на бескрайних просторах тундры. Нередко она продолжается по 5-6 дней. Ветры сдувают снег с возвышенностей в лощины, долины рек, и оголившаяся земля сильно промерзает. Скованная морозом почва не оттаивает полностью за короткое лето, и на некоторой глубине из года в год сохраняется мерзлая почва - вечная мерзлота (см. т. 1 ДЭ, ст. «Подземные воды»). Мощность мерзлого слоя может доходить до нескольких метров. На крайнем западе тундровой зоны этого слоя уже нет. Чем дальше к востоку, тем шире полоса вечномерзлых почв. В Восточной Сибири ее южная граница спускается южнее Иркутска.

Почва в тундре всегда холодная. Даже летом на небольшой глубине температура ее не поднимается выше +10°. Вечная мерзлота замедляет почвообразование. В верхних слоях почвы накапливается вода, подпираемая вечномерзлым слоем, а это влечет за собой заболачивание

поверхности и накопление полуразложившихся остатков растений - торфа. Но мощных залежей торфа в тундре нет - слишком невелик здесь прирост растительной массы (см. ст. «История болота»).

Вечная мерзлота, малое количество осадков, низкая температура и сильный ветер создают в тундре своеобразную и очень суровую обстановку. Испарение, по крайней мере в некоторые периоды сезона, превышает возможность подачи воды корнями. Поэтому растения в тундре, как и в сухих областях, имеют ксероморфные черты, т. е. приспособлены к уменьшению испарения. И мелкие листья, часто свернутые, одеты волосяным покровом, имеют восковой налет и др.

Исследования последних лет показали, однако, что эти черты являются также следствием приспособления растений к химическим особенностям почв. Установлено также, что при пониженных температурах почвы нарушается синтетическая деятельность корней, они плохо усваивают азот и фосфор. В результате растения плохо растут: уменьшаются их размеры, они становятся мелколистными. Естественно, что растительность тундры, развивающаяся в таких крайне неблагоприятных условиях, приобрела своеобразный облик.

В средней полосе тундровой зоны большие пространства занимают моховые и лишайниковые тундры. Ландшафт их сер и однообразен. Наиболее характерно для него - полное отсутствие древесной растительности. Из мхов преобладают зеленые мхи. Реже встречаются торфяные мхи, не образующие обычно сплошных ковров. Лишайники представлены огромным количеством видов. Среди них наиболее распространены кустистые - кладонии, цетрарии, алектории. Вместе с мхами и лишайниками здесь растут в небольшом количестве кустарнички; вороника, арктическая толокнянка и др. Их подземные органы и почки скрыты в моховом покрове, где зимой находят они хорошую защиту от неблагоприятных условий. Моховой ковер, как рыхлая губка, впитывает влагу и еще более способствует заболачиванию тундры.

Для более южных районов тундровой зоны характерны кустарниковые тундры. Это довольно высокие в несколько ярусов заросли кустарников. В первом,

Лишайниковая тундра на севере Якутии. Молодой песец выкапывает из норки лемминга.

верхнем ярусе главным образом растет карликовая березка, во втором - широко распространены различные ивы: полярная, травянистая, сетчатая, а также вороника, вересковые кустарнички - багульник, филлодоце. Третий ярус (напочвенный покров) образован различными мхами и лишайниками, но они развиты значительно слабее, чем в моховых и лишайниковых тундрах. В речных долинах и по окраинам болот растут более крупные (до метра и выше) ивы: шерстистая, лапландская и др.

В северных районах тундры условия более суровы и зимой вымерзают даже мхи и лишайники. В этих районах тундры среди многочисленных площадок, пятен голой почвы ютится жалкая растительность - угнетенные мхи, лишайники и некоторые мелкие кустарнички. Такая тундра носит название пятнистой. Ее растительность использует каждый камень для защиты, каждую неровность рельефа для своего поселения.

В некоторых местах тундры на поверхность выходят каменистые грунты. Это - каменистая тундра. Здесь островками растут отдельные растения или небольшие группы их. Чаще всего встречаются дриада, или куропаточья трава, полярные маки с красными, желтыми, белыми цветками, филлодоце, арктическая толокнянка, кассиопе.

Отсутствие в тундре деревьев и высоких кустарников объясняется прежде всего губительными для них иссушающими сильными ветрами в весеннее время, когда надземные части растений сильно нагреваются солнцем, а корни не могут подать из холодной почвы достаточное количество воды. В этих условиях надземные части растений быстро погибают.

Губительно отражается на растениях и незначительность снежного покрова. Все части растений, которые возвышаются в тундре над снежным покровом, зимой сильно высыхают. Лютые морозы и ураганные ветры обезвоживают ткани, а кристаллы плотного снега в пургу сдирают кору и ломают почки. В результате ветки отмирают.

Отдельные деревья, иногда собранные в небольшие группы, рощицы, встречаются лишь на крайнем юге тундровой зоны - в лесотундре. Для лесотундры характерно чередование лесных участков с тундровыми (главным образом с кустарниковой тундрой).

На границе леса растут различные деревья. С запада на восток сменяют друг друга береза, ель европейская, ель сибирская, лиственница сибирская и лиственница даурская. У деревьев на границе леса угнетенный вид, они не выше 6 м. Встречаются деревья и в тундре, но лишь по долинам рек, образуя своеобразные зеленые языки среди унылых и монотонных безлесных пространств. В долинах они находят защиту от ветра. Кроме того, в реках, текущих с юга на север, более теплая вода, а это повышает температуру и окружающих реку склонов. К тому же реки осушают почву. Почва вдоль рек хорошо прогревается, и уровень вечномерзлого слоя здесь сильно понижается.

В тундровой зоне много болот, лугов и: зарастающих водоемов. Болота покрыты зелеными мхами и различными травами: осоками, пушицей узколистной, вахтой. Среди них растут различные ягодники: морошка, мамура, или поляника, клюква мелкоплодная, голубика.

В более южных районах тундровой зоны встречаются бугристые торфяники. Понижения между буграми зарастают сфагновыми мхами, а бугры - лишайниками и мхами (кукушкин лен, торфяные и сфагновые мхи). Встречается здесь и карликовая березка, вороника, андромеда, голубика и другие кустарнички.

Многие растения в тундре не могут за короткое лето пройти все фазы своего развития. Часто они не успевают образовать зрелые семена. В тундре почти нет однолетних растений, а к северу и без того небольшое количество их резко уменьшается. Между 71-74° с. ш. однолетники составляют не более одного процента всей флоры цветковых растений, а севернее 74° они представлены лишь одним видом - кенигией.

Таким образом, почти все растения тундры - многолетние. Захваченные морозом в цветении или при завязывании плодов, они прерывают развитие. Вот как описывает один исследователь тундру в момент наступления суровой зимы: «Многие растения стоят с замерзшими, но живыми листьями, с набухшими цветочными почками, с наполовину или почти спелыми плодами. Находясь в полной жизнедеятельности, они были захвачены внезапно леденящим холодом». Весной тундровые растения продолжают цвести или формировать семена.

Некоторые многолетники потеряли в тундре способность приносить зрелые семена и размножаются только вегетативно. Так, на о-вах Шпицберген не дают семян вороника, карликовая береза, злак овсяница. Редки в тундре луковичные и клубневые растения.

В тундре преобладают вечнозеленые растения с кожистыми листьями. У них есть различные приспособления, которые уменьшают испарение и дают возможность не затрачивать весной много времени на образование новых листьев.

Суровыми условиями жизни растений объясняется ничтожный прирост у них органической массы. Лишайники нарастают всего на 1-3 мм в год. У полярной ивы на Кольском п-ове побеги удлиняются за год всего на 1- 5 мм и дают по 2-3 листочка.

Растения тундры выработали своеобразные формы, которые помогают им наилучшим образом использовать солнечное тепло и защищаться от ветра.

Особенно характерны так называемые шпалерные формы кустарников и деревьев. Их образуют, например, березы, ели, различные ивы. Стволы и ветки этих растений, кроме

Растения в тундре приобретают форму полушария или подушки.

Многие тундровые растения приобретают подушкообразную форму. От корневой шейки таких растений в разные стороны отходят многочисленные побеги, которые в свою очередь неоднократно разветвляются.

Плотная подушка лучше прогревается солнечными лучами, побеги хорошо защищены от иссушающего действия ветра. Отмирающие нижние листья падают вниз, перегнивают и обогащают почву под подушкой перегноем. Подушки образуют, например, бесстебельная смолевка, камнеломки. Они так плотны, что издали

напоминают затянутые мхом камни. Тем удивительнее видеть их в период цветения, когда они покрываются множеством бледно-розовых и белых цветков.

Растения в тундре вообще «жмутся к земле». Благодаря этому они меньше подвергаются иссушающему действию ветра и получают больше тепла, так как почва здесь прогревается сильнее, чем воздух.

У многих тундровых растений очень крупные цветки. Так, соцветия арктической ромашки, высота которой 10-25 см, достигают 8 см в диаметре.

Цветки многих растений ярко окрашены и хорошо заметны издали. Для растений это очень важно, так как в тундре мало насекомых, производящих опыление.

Лужайки с ярко-зеленой сочной низкорослой травой, покрывающиеся в первые недели короткого лета пестрым ковром пышных цветов: синими глазками незабудок и горечавок, желтыми пятнами лютиков, розовыми кистями астрагалов и красными гроздьями мытников,- радуют глаз.

Многие представители тундровой флоры - прекрасные декоративные растения и, несомненно, могут украсить новые города и промышленные

центры, строящиеся на далеких северных окраинах.

Флора тундровой зоны в сравнении с другими зонами молодая. Она образовалась в горных областях Северо-Восточной Азии и Дальнего Востока в третичный и ледниковый периоды. В это время территория современной тундры была покрыта ледником. Затем вслед за отступавшим ледником эта новая флора двинулась вдоль побережья Ледовитого океана и по горным хребтам Алтая, Саян, Урала, Кавказа к западу, на освобожденные от льда территории. Она проникла и в горные области Европы (Карпаты, Альпы). Этим объясняется сходство тундровой (арктической) флоры и высокогорной (альпийской). Через Берингов пролив эта флора распространилась и на восток, в Северную Америку.

Флора тундровой зоны очень бедна. В тундрах Евразии и Северной Америки насчитывается не более 500 видов высших растений.

В тундре встречается много разнообразных растительных сообществ. Распространение их тесно связано с почвой, рельефом и другими условиями. Эти сообщества меняются в направлении с севера на юг, соответственно изменению климата.

Унылой и неприветливой кажется тундра впервые посетившему ее человеку, но, узнав эту страну поближе, он находит прекрасной скромную природу тундры и считает интереснейшей ее небогатую растительность.

Цветки растений тундры ярко окрашены. Бесстебельная смолевка на фоне карликовой ивы.

РАСТИТЕЛЬНЫЙ МИР ТАЙГИ

Тайга - это непроходимые дремучие хвойные леса. Жутко очутиться здесь непривычному человеку. Он может пройти сотни километров и не встретить ни дорог, ни человеческого жилья. Вспоминаются выразительные строки, которые принадлежат поэту К. Ф. Рылееву:

Суров внешний вид тайги, суров и климат. Зима продолжительная и холодная. Количество осадков колеблется от 150-300 мм на востоке до 1000 мм в год на западе.

Почвы в тайге в основном подзолистые. Такое название они получили из-за своего белесоватого, похожего на золу цвета. Это бедные, малопитательные почвы. За длительную и холодную зиму почва в тайге глубоко промерзает, а весной оттаивает медленно. Во многих местах сибирской таежной зоны под верхним оттаивающим за лето слоем лежит слой вечной мерзлоты.

Приспособились к суровому климату тайги лишь хвойные породы деревьев. Они не сбрасывают на зиму свою хвою, кроме лиственницы. Их иглы, менее нежные, чем листья широколиственных пород, выдерживают зимние морозы и меньше испаряют влаги. Зимой и летом они стоят в зеленом убранстве и успевают за короткое лето завершить полный цикл своего развития вплоть до созревания семян.

Установлено, что в таежной зоне произрастают всего пять основных хвойных пород: ель, сосна, пихта, кедр (кедровая сосна), лиственница, а из лиственных пород - береза, ивы, осина, ольха и изредка липа, клен, вяз.

Таежные леса поставляют главную массу всяких лесных материалов для строительства, деревообделочного и бумажного производства, для получения из древесины искусственного шелка, шерсти, ценнейших технических и медицинских веществ. Таежные леса - местообитание диких животных и зверей. Здесь добываются ценные меха пушных зверей. А сколько в тайге ягод и грибов! Тайга задерживает движение северных холодных масс воздуха и тем смягчает климат. Кроме того, она препятствует размыву и смыву почв, сохраняет полноводие рек. Хвойные леса оздоровляют воздух.

Таежные леса покрывают широкой полосой поверхность Европейского, Азиатского и Американского материков в их северной части. Растительность тайги не везде одинакова. Она изменяется в зависимости от природных условий.

ТАЙГА НОРВЕГИИ, ШВЕЦИИ, ФИНЛЯНДИИ

Благодаря протекающему вдоль всего побережья Норвегии теплому океаническому течению и преобладающим западным ветрам климат ее значительно теплее климата Швеции и Финляндии. Лесная зона занимает здесь около трети

всей территории страны. Основные древесные породы - ель европейская и сосна обыкновенная.

Из Норвегии тайга переходит в соседнюю Швецию. Здесь леса покрывают более половины всей площади, занятой естественной растительностью. Везде главные породы - сосна обыкновенная и ель европейская. В северной части страны по глубоким долинам между гор растут преимущественно березовые леса. На севере шведская тайга соединяется с таежной полосой соседней Финляндии. В этой стране леса занимают примерно 70% всей площади.

ТАЙГА СССР

В СССР тайга покрывает огромную площадь. Она равна примерно 9 млн.км². Начинаясь от границы с Финляндией и простираясь до берегов Тихого океана, зеленое таежное море раскинулось в длину более чем на 9 тыс.км, а в ширину от 600 до 2300 км.

Таежные леса прерываются большими пространствами непроходимых моховых болот, редкими полянами, гарями, малыми и большими реками, а в некоторых районах горными хребтами. В недавнем прошлом единственными путями сообщения в дремучей непролазной тайге были реки.

После Октябрьской революции началось организованное изучение и освоение таежного

царства. Изучая тайгу, ученые установили, что она делится на ряд районов, которые отличаются друг от друга.

Карельская тайга покрывает всю Карельскую АССР, южную часть Мурманской области, северную часть Ленинградской и Вологодской областей. Площадь лесов до 100 тыс.км² .

Влияние Балтийского, Белого морей и незамерзающего побережья Баренцева моря смягчает климат карельской тайги, а изобилие озер и рек содействует его увлажнению. Тем не менее север дает себя знать: средняя температура января -10°, а июля + 16 ° .

Почвы здесь довольно бедные - подзолистые, щебенистые или каменистые, во многих местах излишне увлажненные. В карельской тайге наиболее распространены сосняки и ельники с почвенным покровом из зеленых мхов. В ельниках обычна примесь березы пушистой и козьей ивы.

Хотя леса не так производительны вследствие медленного роста, но зато древесина получается мелкослойная и плотная. Это придает ей ценные технические качества.

Здесь растет береза, имеющая в связи с бедностью почв и другими условиями свилеватую древесину и большие наросты на стволах (капы). Эта древесина и в особенности капы дают в изделиях очень красивый рисунок. Поэтому древесина карельской березы ценится в столярном производстве.

Тайга Европейской части РСФСР протянулась до Уральского хребта. Северная ее часть расположена на равнинно-холмистой поверхности Северо-Двинской низменности и на территории Коми АССР. На этой низменности, на подзолистых и болотных почвах, произрастают редкие еловые, сосновые и березовые леса.

На торфяных почвах часто встречаются заболоченные ельники, называемые согра. Деревья здесь растут плохо, покрыты лишайниками, у многих сухие вершины. Почвенный покров из мхов сфагнума и кукушкина льна. По моховому ковру обычно растут черника, брусника, морошка, а из трав - осока.

Тайга средней Европейской части РСФСР по климату ме-

нее сурова, чем тайга северной части. Здесь растут на болотистых водоразделах еловые леса, а в долинах рек сосновые с примесью березы и осины. Эти леса похожи на малоценные леса северной части тайги. Но в средней тайге больше повышенных и дренированных (осушенных) мест и на них растут уже более ценные типы лесов: сосняки-брусничники и ельники-черничники. Кроме того, в этих лесах появляется примесь сибирских хвойных пород - пихты и кедра.

В юго-западной части произрастают еловые и сосновые леса с примесью широколиственных пород - липы и вяза.

На востоке южной полосы, в районах бассейна р. Камы и юга Печорского бассейна, произрастают леса, состоящие из сосны обыкновенной и ели европейской; встречаются здесь и сибирские древесные породы - пихта, кедр, лиственница сибирская.

Представим себе, что нам удалось побывать в сосновом бору где-нибудь на берегу многоводной Камы. Здесь очень светло. Сосны стоят свободно, прямые, как колонны. Ровные, без сучьев стволы их одеты внизу довольно толстой темно-серой, а выше желтовато-красноватой корой. Крона у сосны в молодом возрасте пирамидальной формы, а с годами и у деревьев, растущих на открытом месте, делается более раскидистой.

Сосна светолюбива. Она не выносит тени. Сосновый лес, густой в молодости, с возрастом изреживается, так как часть деревьев, попавших в затенение, отмирает. У сосны и крона изреживается, так как хвоя держится на ветвях только 2-3 года, а затем отпадает. Хвоей покрыты только последние двух- и трехгодовые побеги. Поэтому в спелом сосновом лесу так светло и просторно.

Сосна - одно из самых неприхотливых деревьев. Она растет в разных климатических и почвенных условиях, вынося и теплый климат юга, и суровые морозы севера. Сосна может расти на разных почвах - на бедных подзолистых и на плодородных почвах, на сухих песках и на торфяных болотах. Но лучше всего она чувствует себя на песках, образуя чистые сосновые боры. При благоприятных для нее условиях она вырастает к столетнему возрасту в высоту до 35 м. Сосна - порода долговечная и может расти до 300-350 лет. Она имеет хорошо разветвленную корневую систему с сильным стержневым корнем и крепкими боковыми корнями. Это делает сосну ветроустойчивым деревом. Семена приносит на открытом месте с 11-15 лет, а в лесу с 40 лет.

Сосна хорошо распространяется семенами. Благодаря крылаткам семена легко разносятся во все стороны. Попавши весной в землю, они прорастают через 15-20 дней. В первый год всход сосны вытягивается до 4-10 см. Однолетнюю сосенку легко узнать, так как хвоинки у нее сидят поодиночке. На другой год вырастает уже по две хвоинки в пучке. На третий появляются боковые веточки, образующие первую мутовку ветвей. Дальше уже ежегодно из верхушечной почки вырастает один верхушечный побег как продолжение главного ствола, а у основания его - мутовка боковых ветвей. Поэтому у сосны легко узнать возраст, сосчитав число мутовок на стволе и прибавив два года.

Сосна - замечательное дерево. Все в ней - от хвои до корней - используется человеком.

Кроме того, сосновый лес дезинфицирует воздух. Сосны испаряют особые летучие вещества (терпены), которые убивают многих микробов не только в лесу, но и в его округе.

Развитие сосны: 1 - прорастающее семя; 2 - поднявшийся стебель; 3 - однолетний всход с семью игловидными семядолями, вслед за ними развивается и более длинная хвоя; 4 - двухлетний всход; 5 - сосновая шишка.

Совсем непохож на сосновый лес еловый. В старом еловом лесу деревья стоят близко друг к другу. Густоохвоенные ветви елей спускаются почти до земли, придавая деревьям форму конуса. Поэтому еловый лес гуще и тенистее соснового. В таком лесу так мало света, что часто почти совсем нет подлеска и травянистых растений. Почва покрыта мхом, лишайниками или подстилкой из перегнивающей опавшей хвои. Густой полог ветвей задерживает ветер. В старом еловом лесу всегда стоит полумрак и тишина.

Ель - теневыносливая древесная порода. У нее крона гуще, тонкие ветви растут чаще, чем у сосны, а побеги со всех сторон покрыты короткой четырехгранной хвоей. Поэтому колючие ветви ели кажутся пушистыми. Хвоя у ели держится 5-7 лет.

Ель может очень долго выносить затенение. Находясь под пологом других деревьев, она не погибает, а медленно растет. Боковые ветви такой елочки, ловя свет, сильно вытягиваются в стороны, образуя широкую, похожую на раскрытый зонтик крону.

Цвести и приносить семена ель в лесу начинает с 25-30-летнего возраста, а на открытом месте - с 15 лет. Первые годы ель растет медленно, а через 10 лет дает верхушечные годичные побеги до 70 см и более.

К почвенным условиям ель гораздо требовательнее, чем сосна. Для хорошего роста ели нужны суглинистые плодородные почвы, но не сухие и не чрезмерно влажные.

Ель морозостойка, поэтому она растет гораздо севернее, чем другие древесные породы. Еще севернее встречается лишь даурская лиственница. Отличается ель от сосны и корневой системой. У ели стержневой корень скоро перестает расти, а развиваются боковые поверхностные корни. Поэтому ель легко валится ветром.

Прямые стволы ели дают прекрасный строительный и поделочный материал. Еловая древесина - основное сырье для производства бумаги. Особенно равнослойная древесина идет на изготовление музыкальных инструментов.

Уральская горная тайга покрывает северную и среднюю части Уральского горного хребта. В этих районах Урала климат континентальный.

В горах условия жизни для растений гораздо сложнее. Чем выше подъем, тем ниже температура воздуха и почвы, сильнее ветры. Условия зависят от направления склонов по отношению к странам света, от крутизны склонов, от толщины почвенного слоя. Состав лесов может меняться даже в близких соседних районах.

В уральской тайге уже больше появляется сибирских пород - пихты, сибирского кедра и лиственницы сибирской. На западных склонах Северного и Среднего Урала растут елово-пихтовые леса с примесью сибирских кед-

pa и лиственницы, с островками березы и осины и небольшими площадями лесных лугов с высокотравной растительностью (до 2 м). На восточных склонах, где климат несколько суровее, растут сосново-березовые леса с примесью ели, пихты и кедра.

Западносибирская тайга начинается за Уралом и занимает необъятную Западно-Сибирскую низменность с ровной, местами слегка всхолмленной поверхностью. Необъятное море таежных лесов прерывается лишь болотами.

В лесах растут, кроме знакомых нам ели и сосны, главным образом сибирские породы - пихта, кедр, лиственница, ель сибирская и аянская, береза каменная и др.

Сибирский кедр - это особый вид пятихвойной сосны. Настоящие же кедры растут в Ливане и других странах с теплым климатом. В давние времена сибирский кедр рос по всей Европе до Урала, а сейчас он встречается главным образом в лесах Сибири. По внешнему виду он напоминает гигантский канделябр. В лесу между другими деревьями кедр выделяется своей мощностью, темно-зеленой хвоей, сидящей пучками по 5 хвоинок на укороченных побегах, и серебристой корой. Живет это могучее дерево до 400 лет, достигая 40 м в высоту и 1,8 м в диаметре. Кедр более теневынослив, чем сосна. В лесу кедр начинает приносить семена с 50 лет, а растущий отдельно - с 15 лет. Шишки созревают к осени второго или третьего года после цветения.

Корневая система у кедра хорошо развита: главный стержневой корень не очень длинный, но боковые корни большие и крепкие. Поэтому кедр ветроустойчив. К почве не очень требователен, но лучше растет на более богатых суглинистых и влажных почвах. Древесина кедра прочная, тонкослоистая, но мягкая и легкая, с приятным запахом. Особую известность кедр сибирский получил благодаря своим вкусным семенам (неправильно их называют орешками); они идут в пищу, из них добывают масло. Пихта сибирская - стройное дерево, с прямым стволом и узкой конической кроной, с густой темно-зеленой хвоей. Живет пихта примерно 250 лет, вырастая в высоту до 40 м. По внешнему виду она похожа на ель, но это лишь первое впечатление. Присмотревшись, можно найти много отличий. Ствол пихты покрыт гладкой и тонкой черновато-серой корой, не образующей корки. На коре имеется много желваков с ароматической смолой. Хвоя пихты плоская, тупая, а не колючая, как у ели. Она держится на ветках до 10 лет. Корневая система у пихты, в отличие от ели, имеет сильный стержневой корень и крепкие боковые корни. Семена приносит на свободе с 30 лет.

После тиса пихта наиболее теневыносливое из всех наших хвойных древесных пород.

Древесина пихты мягкая, идет больше на разные поделки, а из ее хвои и семян получают масло и другие ценные вещества.

ценное хвойное дерево. Отличается быстрым рос-

Развитие ели: 1 - прорастающее семя; 2 - поднявшиеся

стебли; 3 - однолетние всходы с нитевидными семядолями;

том и достигает на хороших почвах к столетнему возрасту 30-33 м высоты. Считают, что лиственница может жить до 350 лет. Ствол у нее прямой, покрытый темно-серой толстой корой. Крона яйцевидноконическая в молодости и более широкая, с тупой вершиной к старости. От других хвойных пород лиственница отличается тем, что на зиму сбрасывает хвою. Хвоя у нее мягкая, ярко-зеленая, с сизоватым налетом, растет на укороченных побегах пучками, по 30-40 хвоинок в пучке, а на удлиненных побегах - одиночно. Шишки небольшие, созревают в одно лето, а раскрываются следующей вес-

ной. После выпадения семян шишки остаются на дереве 1 - 3 года.

Древесина лиственницы смолистая, крепкая, упругая и не поддается гниению, поэтому употребляется в строительстве подводных сооружений, в кораблестроении, идет на железнодорожные шпалы, используется в целлюлозно-бумажном производстве.

Лиственница - дерево светолюбивое. Она мало требовательна к климатическим и почвенным условиям.

На гривах (возвышенностях) Западной Сибири растут сосновые боры с лишайниковым покровом, а в заболоченных местах - сосняки с моховым покровом. По берегам рек протянулись полоски березняков, ивы, черемухи, рябины и др. Вдоль рек - узкие полосы ельников с примесью кедра сибирского, лиственницы, пихты, березы и др. По долинам - широкие ленты сосновых боров.

Между р. Обью и правым берегом р. Иртыша на влажных почвах зеленеют урманы. Так в Сибири называют густые смешанные леса из сибирских хвойных пород - ели, пихты и кедра с примесью березы и сосны. В подлеске урманов встречаются рябина, бузина, желтая акация, малина, смородина. Почвенный покров состоит из мхов и лишайников. Угрюмо и мрачно в таком лесу. Густые кроны деревьев пропускают мало света. Сухостой, валежник, Наполовину отмершие нижние ветви деревьев преграждают путь. Бородатые лишайники свешиваются с ветвей длинными прядями. Сибиряки называют урманы настоящей тайгой.

Великая сибирская река Енисей служит не только географической границей между Западной и Восточной Сибирью, но и границей между различными климатами и рельефами.

На правобережье р. Енисея различают два района. В Енисейском районе преобладают тем -

нохвойные еловые леса с примесью кедра, пихты, лиственницы и березы. Южнее, в Тунгусском районе, преобладают леса из лиственницы, ели, кедра, пихты, сосны и березы.

Восточную часть Средне-Сибирского плоскогорья покрывает якутская тайга. Климат здесь резко континентальный. Морозная погода держится несколько месяцев. Близость мерзлоты в почве снижает рост древесных пород. В якутской тайге европейские и даже западносибирские виды хвойных и лиственных пород во многих районах исчезают, не выдерживая сурового зимнего климата, и заменяются восточносибирскими видами.

Основной древесной породой, образующей леса якутской тайги, является даурская лиственница. Корневая система ее имеет хорошо развитые боковые корни, с помощью которых она может питаться, не пробивая слоя вечной мерзлоты. В низовьях р. Хатанги лиственница доходит до 72° З1' с. ш. Так далеко на севере не растет ни одно дерево на земном шаре.

Сосновые леса широко распространены в южной части Якутии и по левому берегу Лены доходят почти до полярного круга. В якутской тайге распространены заросли низкорослой березы, так называемые ерники. На заболоченных местах распространены лесные луга - аласы.

В южной части якутской тайги примешиваются и другие хвойные породы. В этих лесах более богатый подлесок, состоящий из разных кустарников. Растет здесь и единственная в Сибири лиана - ломонос. В горах зеленеет кедровый стланик. В почвенном покрове преобладает брусника и арктоус, имеющий осенью ярко-красный цвет.

К югу от Средне-Сибирского плоскогорья находится горная страна, в центре которой лежит самое глубокое в мире озеро Байкал. Это озеро окружено горными хребтами, образующими с западной стороны горный район Прибайкалье, а с восточной - Забайкалье.

В Прибайкалье, образованном горными хребтами Алтая, Саянов, Кузнецкого Алатау высотой от 450 до 3500 м, таежные ле-

са покрывают склоны гор. В северной части распространены темнохвойная пихтовая и пихтово-кедровая тайга с примесью березы, рябины, черемухи, с кустарниками жимолости, акации желтой, малины, смородины, рододендрона, бадана, а в местах более влажных - с высоким разнотравьем (до 1,5-2 м). К югу эти леса сменяются лесами с преобладанием сначала кедра, а потом и лиственницы сибирской. В предгорьях и по долинам рек растут сосновые боры с примесью березы и осины. Южные склоны сухие, часто безлесные и покрыты горной степной растительностью.

В Забайкалье тайга покрывает горные хребты - Яблоновый, Становой, Баргузинский, Нерчинский, а также многие нагорья. Климатические условия в Забайкалье более суровые, чем в Прибайкалье. В почве везде залегает вечная мерзлота. Здесь распространены леса из даурской лиственницы, в подлеске - даурский рододендрон, кедровый стланик, карликовая береза.

В южной и восточной части Забайкалья по падям растут лиственнично-сосновые леса с примесью березы, осины, ив, а на песчаных почвах - сосновые боры.

Вьющийся кустарник актинидия. Растет в амурско-приморской тайге. На фотографии хорошо видны плоды актинидии - крупные ягоды.

Вот как описывает забайкальскую тайгу известный русский ученый П. А. Кропоткин: «Глухая молчаливая тайга, альпийская горная страна с ее северным колоритом, с ее бешено ревущими неистовыми реками, блестящими гольцами, глухими темными падями (долинами) и ослепительными наледями, мало-помалу проносилась перед глазами. Безлесные скалистые вершины, покрытые желтыми пятнами ягелей и ослепительно белыми снеговыми полями, перемежающиеся с глубокими падями, сплошь заросшими хвойными лесами. Лесная чаща местами не проходима. Бурелом и валежник на каждом шагу преграждают путь. В такой тайге не водятся даже звери и птицы. И только на самом дне пади журчит таежная речка, нарушая своим журчанием таежную тишину». Сейчас в этих краях ведется правильное лесное хозяйство, разрабатываются недра, строятся города.

За р. Леной тайга переходит в горный район, образуемый плоскогорьями и горными хребтами - Верхоянским, Черским и Колымским. Это область «мирового полюса холода». Средняя температура января -50°, а в Верхоянске доходит даже до -70°.

Здесь самые суровые в СССР климатические условия. Да и почвенный слой в этих краях достигает всего лишь 10 см толщины, а то и 2-3 см. Такие неблагоприятные условия выдерживает лишь исключительно выносливая даурская лиственница. Но образуемые ею таежные леса редки и низкорослы. Только в долинах рек леса несколько лучшего качества. За р. Колымой леса уже не встречаются.

Дальневосточная тайга включает в себя амурско-приморскую тайгу, сахалинскую, камчатскую и тайгу Средне-Курильских о-вов.

Особенно интересна амурско-приморская тайга, расположенная в южной части Дальнего Востока. Климатические условия здесь менее суровы, чем в соседних районах Забайкалья. Чувствуется близость океана.

В этом крае леса разнообразны. Здесь растут не только чисто хвойные, но и хвойно-лиственные леса. Для них характерно сочетание древесных и травянистых растений из разных географических областей. Оригинальные леса этого края поразили первых исследователей, побывавших там. А знаменитый путешественник Пржевальский писал, что здесь «тундра уживается рядом с лиственными лесами... орех с кедром и пихтой, береза растет рядом с бамбуком, а виноградная лоза обвивается вокруг ели...»

Тем не менее основной породой амурско-приморской тайги является даурская лиственница. Лиственничные леса распространены в северо-западной части этого края и занимают значительные площади на равнинах, горных склонах и на кочковатых торфянистых болотах - марях.

Лиственничные леса поднимаются по склонам до высоты 800-900 м над уровнем моря. Выше эти леса сменяются еловыми лесами из аянской ели или лесами из каменной березы. Еловые леса подымаются до высоты 1300-1500 м.

В южной части Хабаровского края, а также в Приморском крае растут смешанные хвойно-широколиственные леса. Эти леса по богатству видов не уступают горным лесам Кавказа и Карпат. Здесь произрастают деревья хвойных пород: ценный корейский кедр, пихта цельнолистная и аянская, пихта белокорая, а также лиственные: дуб монгольский, орех маньчжурский, бархат амурский, пробковая кора которого широко используется на различные изделия, и др. В глухих местах встречается и тис дальневосточный, самое долговечное из наших деревьев, живущее до 1000 и больше лет. В лесах богатый подлесок из разнообразных кустарников - лещины, бересклета, жимолости, калины, спиреи. Деревья обвивают амурский виноград, актинидия, лимонник.

Особенно богат травянистый покров этих лесов. Среди таежных трав можно встретить и легендарный «корень жизни» - женьшень.

Камчатская тайга занимает большую часть территории п-ова Камчатка. Благодаря двум продольным горным хребтам на полуострове образовалось три района. На западном и восточном побережьях растут таежные леса из каменной березы (Эрмана), поднимающиеся по склонам до высоты 600 м над уровнем моря. Выше идут заросли кедрового стланика. Между горными хребтами находится центральная впадина. На дне ее растут леса из душистого тополя, корейской ивы, ольхи пушистой, черемухи. Склоны гор центральной впадины покрыты хвойными лесами из лиственницы курильской и белой (японской) березы с подлеском из кустарников: жимолости, спиреи, можжевельника

Колоссальные таежные массивы в СССР дали возможность широко развернуть деревообрабатывающую и лесохимическую промышленность.

Механической обработкой древесины сейчас занято несколько тысяч заводских комплексов, ближайшее время вступает в строй ряд новых

Женьшень: слева - цветущее растение; справа - корень.

комбинатов. Деревообрабатывающие заводы выпускают разнообразную продукцию: бревна, доски, тару, шпалы, телеграфные столбы, комплекты деталей для вагонов, судов, машин. Действуют домостроительные лесокомбинаты.

По решению ЦК КПСС и правительства развернуто строительство новых лесохимических комбинатов, расширяются старые. Эти комбинаты выпускают бумагу, картон, целлюлозу. Много продукции дает мощный Маклаковско-Енисейский лесопромышленный комплекс. Его продукция идет и на экспорт.

В лесах Приангарья в районе Братской ГЭС строится Братский лесопромышленный комплекс, который будет вырабатывать вискозную целлюлозу особо высокого качества, бумагу, фанеру, древесные волокна и др.

Многие лесохимические заводы специализируются на выпуске других ценных продуктов: канифоли, терпентина, скипидара, смолы, лака, метилового спирта, эфиров.

ТАЙГА СЕВЕРНОЙ АМЕРИКИ

В заключение расскажем о североамериканской тайге. В Северной Америке лесная зона по площади меньше лесной зоны Европы и Азии. Она образует две полосы лесов - широкую восточную и более узкую западную. Эти лесные полосы вытянуты в меридиальном направлении. Лесную зону в Северной Америке также разделяют на две подзоны: тайги и смешанных лесов. Подзона тайги занимает территорию Аляски

вдоль р. Юкона и к югу от нее, а на востоке - бассейн р. Макензи. Южная граница тайги проходит вдоль северных берегов оз. Верхнее и далее к Атлантическому океану.

На Юконском плоскогорье и в центральной области климат суровый и резко континентальный. Количество осадков не более 600 мм в год. Распространена вечная мерзлота. В тех областях канадской тайги, которые прилегают к Атлантическому и Тихому океанам, климат несколько мягче. Осадков выпадает гораздо больше - до 2 тыс.мм в год. Почвы в североамериканской тайге в основном подзолистые, а в низменных местах - болотные. Таежные леса образуют здесь почти те же древесные породы, что и у нас: ель, сосна, пихта, кедр, лиственница, береза, осина. Но леса Северной Америки более богаты разными видами и разновидностями хвойных и лиственных пород. Особенно богата ими притихоокеанская тайга.

В северной части таежной подзоны еловые леса состоят преимущественно из ели ситхинской, а сосновые леса - из сосны Банкса. В пихтовых лесах растет пихта бальзамическая, а в березовых - береза бумажная. Южнее в еловых лесах растут ели многих видов: белая, черная, голубая, Энгельмана и др. В сосновых лесах растут: сосна Банкса, сосна Веймутова, а также желтая, жесткая, плакучая, крючковатая, приморская и другие виды сосны. В пихтовых лесах растут: пихта бальзамическая, Дугласова пихта - одно из самых крупных деревьев в мире, вечнозеленое дерево тсуга канадская, близкое к роду пихт.

В южных лесах Калифорнии растет знаменитая секвойя гигантская. Это могучее дерево с красно-бурой корой и широкой пирамидальной кроной (см. ст. «Охрана растений в заповедниках»).

К сожалению, лесные богатства Северной Америки в значительной степени уничтожены. Еще 300 лет назад леса покрывали 50% площади материка, а сейчас - всего 25%.

Многие виды хвойных деревьев Америки могут расти и в Советском Союзе. Одна из задач советских ученых - акклиматизировать эти ценные породы и обогатить ими наши леса.

Женьшень и его родственники

Еще несколько десятков лет назад корень женьшеня, или, как его называют, «корень жизни», был дороже золота, а большие корни ценились наряду с крупными алмазами. Целебные свойства растения воспеты в восточных легендах.

Особенно высоко ценится женьшень в китайской медицине как средство, способное «восстанавливать силу и свежесть изнуренным, возвращать юность старцам».

В Китае женьшень был известен более 4 тыс. лет назад. В Европу первые сведения о нем стали проникать лишь с середины XVII в. Начиная с XIX в. большой интерес к женьшеню стали проявлять и русские ученые.

Известно, что это многолетнее травянистое растение принадлежит к семейству аралиевых. Запасы его незначительны и постепенно истощаются. Встречается женьшень в глухих горных лесах Уссурийского края, Южно-Восточной Маньчжурии, Северной Кореи и Тибета. В настоящее время на нашем Дальнем Востоке стали выращивать женьшень под пологом леса или по корейскому способу на грядках, затененных дощечками.

Одновременно ученые решили разыскать родственников женьшеня, которые могли бы заменить драгоценный «корень жизни». Поиски увенчались успехом. В тех же краях, где растет женьшень, были найдены растения из семейства аралиевых - элеутерококк колючий, аралия маньчжурская и заманиха высокая. Эти растения близки к женьшеню. Они также содержат алкалоиды, сапонины, глюкозиды, эфирные масла и другие химические вещества. Особенно близка к своему прославленному родичу аралия маньчжурская.

ИСТОРИЯ БОЛОТА

«Утром, выгнав скот на пастбище, Анна долго смотрела на мрачную, топкую низину, растянувшуюся далеко вправо и влево от их усадьбы. Подобно зеленому поясу, рос по краю болота густой ольшаник. За ним раскинулось мрачное пространство с карликовыми сосенками, чахлыми березками и низкими кустиками на редких болотных островках, к которым вели узкие тропки. Маленькими озерками блестела на солнце болотная вода... Тучи комаров носились над топью, а в полдень, свернувшись на кочках, грелись на солнцепеке гадюки...» -так описывал страшное «змеиное» болото известный латышский писатель Вилис Лацис.

Издавна о болотах шла слава как о «гиблых», бросовых местах, где нет ничего хорошего. Но такое представление неверно.

Огромное значение для народного хозяйства имеет накапливающийся в низинных болотах торф. В нем много питательных веществ, и он используется в сельском хозяйстве на удобрение.

Сфагновый торф верховых болот - прекрасное топливо. На нескольких крупных электростанциях в СССР, в том числе на Шатурской, невдалеке от Москвы, получают электроэнергию, сжигая в топках торф.

Кроме того, торф идет на изготовление теплоизоляционных плит, и из него получают путем сухой перегонки ценные химические продукты.

Наконец, болота и лесные топи осушают, превращая их в плодородные пашни, огороды или луга, покрытые сочной травой.

Но людей интересует жизнь и тех болот, которые еще дремлют в первобытном, не тронутом человеческой рукой виде. Очень интересна история возникновения болот, интересна покрывающая их растительность.

Болота образуются в пониженных местах - в котловинах, где застаивается вода, в зарастающих озерах, прудах, медленно текущих реках. Обилие влаги определяет характер болотной растительности. Она состоит из так называемых гигрофильных, т. е. влаголюбивых, растений. Листья у них большей частью широкие, не приспособленные к уменьшению испарения. Корневая система поверхностная. В воде значительно меньше газообразного кислорода, чем в почве. Поэтому в стеблях и корнях гигрофильного растения образуются полости, воздушные ходы, по которым в его подводные части проникает атмосферный кислород.

Ежегодно растения отмирают. Обилие влаги и недостаток кислорода мешают полному разложению их остатков, и эти остатки из года в год накапливаются. Из них-то и образуется торф. На севере, особенно в тундре, торфа на болотах нет из-за слабого прироста растений. Не образуется он и в южных районах, где болота летом подсыхают и разложение растительных остатков идет быстрее. Но и в тундре, и на юге, так же как и в средней полосе, на болоте развивается только влаголюбивая растительность.

Болота распространены на Земле повсюду, где климат достаточно влажен. Они есть во всех растительных зонах, кроме пустынь и полупустынь. Но больше всего их на севере лесной зоны и в тундре.

Если в озере, речной старице, в пруду нет течения или оно очень слабое, в водоеме поселяются растения и постепенно затягивают всю его поверхность. Остатки отмирающих растений падают на дно; за многие десятки и сотни лет они заполняют котловину и превращают водоем в болото.

В водоемах с пологими, мелкими берегами болотная растительность располагается концентрическими кругами. В местах наибольшей глубины (свыше 6 м) на дне произрастают различные водоросли - сине-зеленые, диатомовые, нитчатые зеленые (кладофора, вошерия). Эти места называются поясом микрофитов (от «микрос» - мелкий). На меньших глубинах пояс микрофитов переходит в пояс макрофитов (от «макрос» - крупный). Здесь растут под водой более крупные растения: зеленые водоросли - хара, нителла, мхи и некоторые цветковые растения - рдест узколистный, роголистник (см. ст. «Растения пресных вод»).

Ближе к берегу на глубине не меньше 3 м располагается пояс широколистных рдестов. Кроме рдестов, здесь растет уруть с сильно рассеченными листьями, распластанными в толще воды. За этим поясом идет пояс кувшинок. Здесь раскрывают свои нежные лепестки белоснежные красавицы водяные лилии, скромные кубышки с желтыми цветками, слегка покачивается на прибрежной волне рдест плавающий. У растений пояса кувшинок корневища скрыты в иле на глубине от 2,5 до 4 м, а листья - обычно широкие, с длинными черешками - плавают на поверхности воды,

Нарастание сплавины. На самом дне лежат минеральные осадки, например мергель (1), поверх него - смесь торфа и глинистых осадков (2). У поверхности воды нарастает от берега сплавина, состоящая из торфяного ила (3).

На ней и поселяется болотная растительность.

На меньших глубинах - от 1,5 до 3 м - развивается пояс камышей. Камыши, тростники и хвощи образуют здесь сравнительно плотную травянистую массу. Еще ближе к берегу идут пояс крупных осок и пояс мелких осок. В этих двух поясах вода сильно прогревается и болотные растения более разнообразны. Кроме осок, здесь растут: стрелолист, сусак, ежеголовка, частуха, ситняг, лютик, ирис болотный. У некоторых из этих растений листья на различной глубине принимают разные формы - подводную, плавающую и надводную. Пояс мелких осок примыкает к самому берегу. Дальше идет уже наземная растительность.

Ежегодные отложения остатков отмерших растений обмеляют водоем. Растительные пояса сменяют друг друга, передвигаются от берега к центру, сжимая открытую водную поверхность все более тесным кольцом. В конце концов наступает время, когда на месте бывшего водоема остается один пояс мелких осок. Так водоем превращается в осоковое болото.

Водоемы со спокойной, защищенной от ветра поверхностью или те водоемы, которые у берегов очень глубоки, часто заболачиваются нарастанием сплавины. Прибрежный моховой ковер, состоящий из различных зеленых мхов или одного торфяного мха - сфагнума, образует плавающую на воде более или менее плотную дернинку. Она разрастается к центру водоема и постепенно покрывает его

поверхность. На дернинке поселяются некоторые болотные растения, чаще всего вахта, белокрыльник, шейхцерия. Длинные корневища этих растений скрепляют дернинку и тянутся под водой к открытой поверхности, так как там больше питательных веществ. Рост корневищ ускоряет нарастание сплавины. Когда толщина дернинки достигает 5-10 см, на ней поселяются пушица и клюква, а за ними и болотные кустарнички - Кассандра, андромеда, пахучий багульник, морошка. Когда толщина сплавины доходит до 1 -1,5 м, на ней могут расти даже деревья - береза, а затем и сосна. Нередко на колеблющейся под ногами сплавине встречаются «окна» - не заросшие или затянутые тонкой растительной пленкой участки над ключами или наибольшими глубинами. В «окно» легко провалиться и утонуть.

От сплавины постоянно опадают на дно водоема растительные остатки, частицы торфа. Опускаются на дно даже целые куски сплавины. Постепенно котловина заполняется торфом, и водоем превращается в болото. Иногда в одном и том же водоеме идет одновременно и зарастание болотной растительностью, и образование сплавины.

Поверхность мохового болота редко бывает совершенно ровной. Чаще всего она покрыта кочками, образующимися, например, около старых пней. В жаркий солнечный день поверхность кочек сильно нагревается, но стоит погрузить руку в воду или в моховую толщу, как рука

ощутит холод. Это объясняется тем, что торф очень плохой проводник тепла. Недаром его используют для утепления построек.

Но болото может образоваться не только из водоема. В средних и северных широтах часто происходит заболачивание участков суши - лесов, лугов, тундры. Иногда при избытке влаги заболачиваются луга: на лесных полянах, вдоль ручьев и речек, у выхода ключей. Особенно часто заболачиваются лесные вырубки и гари. В лесу грунтовые воды располагаются на большой глубине, так как деревья корнями высасывают их из поверхностных слоев почвы и испаряют через кроны. После вырубки леса или пожара уровень грунтовых вод повышается. На влажной почве появляются сначала зеленые болотные мхи, а затем и сфагновые. Нижние части моховых дернин отмирают, но полностью разложиться не могут: в увлажненной почве мало кислорода, много кислот, и бактерии, разлагающие растительные остатки, здесь развиваются плохо. Под моховой дерниной постепенно образуется торф. На моховом ковре поселяются травянистые болотные растения, затем кустарниковые и, наконец, деревья.

Как бы болото ни образовалось - из заросшего водоема или из заболоченной суши,

вначале оно снабжается грунтовыми водами, богатыми минеральными солями. Обычно это низинные болота. У них плоская поверхность, и они заполняют впадины, низины. На ковре зеленых мхов здесь растут различные осоки, хвощи, болотные растения с широкими листьями - сабельник, вахта. На более старых болотах появляются березы, ивы, ольха.

Нарастание торфа идет быстрее на кочках и вокруг пней. Постепенно поверхность болота повышается, и оно отрывается от питания грунтовой водой. Возвышенные участки болота получают воду лишь из атмосферы. В такой бедной питательными веществами воде почти нет солей. Не всякое растение может с этим мириться. Поэтому происходит смена растительности. На возвышениях поселяются сфагновые мхи и сопутствующие им растения, например пушица, клюква, Кассандра. Такое болото называется переходным или болотом смешанного питания, потому что в низинках между кочками болото еще питается грунтовыми водами.

Постепенно все большая часть болотной поверхности отрывается от грунтовых вод, пока, наконец, все болото не переходит на атмосферное питание и становится верховым

Схема образования верхового болота: 1 - фаза атмосферного питания; 2 - фаза грунтового питания; 3 - фаза смешанного питания; 4 - грунт.

болотом. Поверхность у такого болота выпуклая, его середина возвышается над окраинами на 2, а иногда и более чем на 5 м. Торфяной слой достигает здесь 6-10 м. На верховых болотах сплошной сфагновый ковер, поэтому их называют также сфагновыми.

При дальнейшем нарастании торфа его верхние участки не могут получить достаточного увлажнения и постепенно разрушаются. Поверхность болота начинает расчленяться на возвышенные участки (гряды, кочки) и пониженные (мочажины, веретья). На возвышенных, более сухих участках поселяются низкорослая, иногда даже карликовая сосна и болотные кустарнички.

На обводненных мочажинах и веретьях уже нет деревьев и кустарников. Вместо них -сплошной сфагновый ковер, на котором растут болотные травы: осоки, шейхцерия, ринхоспора

Такая смена типов болота характерна для северной и средней зон СССР. На юге лесной зоны встречаются главным образом низинные болота и редко переходные, в лесостепи и степной зоне - только низинные.

Наиболее ценный торф образуется в верховых болотах из мха сфагнума. Из 350 видов сфагнума, известных на Земле, в СССР встречается 43 вида, которые распространены главным образом в лесной зоне.

У сфагнума своеобразное строение, которое обеспечивает ему быстрое всасывание и накопление воды. На верхушке стебелька сфагнума густым пучком расположены почковидные веточки, ниже на стебле - мутовки более длинных и узких веточек, идущих от стебля горизонтально. В каждой мутовке есть еще свисающие веточки, плотно окружающие стебель и одевающие его как бы чехлом. Все веточки несут спирально расположенные листья, обычно ланцетной, реже овальной формы. Листья сфагнума состоят из двух видов клеток: узкие зеленые содержат хлорофилл; крупные, широкие и бесцветные заполнены водой, легко и быстро проникающей внутрь клеток через отверстия (поры) в оболочке клеток.

Мох сфагнум: 1 - часть листа при большом увеличении: а - хлорофиллоносные клетки, б - водоносные клетки, в - поры; 2 - общий вид растения.

На долю водоносных клеток приходится до³ /₄ поверхности листа, этим и объясняется необычайно большая влагоемкость сфагнума. Многие виды его могут впитать воды в 37,5 раза больше своего веса. Поверхность сфагнового болота ежегодно повышается. В средней полосе сфагнум за год вырастает на 4-8 см. Быстро растущая дернина может захоронить в себе цветковые растения, поэтому все они так или иначе приспособились, чтобы не отставать в росте от сфагнума. У многих болотных кустарничков - у вереска, кассандры, андромеды - в любом месте стебля могут возникать придаточные корни. Нижние части кустарничка, захороненные в торфе, отмирают, а на верхних образуются новые корни. Другие растения, например клюква, стелются длинными плетями по поверхности сфаг-

нового ковра. Корневища у пушицы, некоторых осок, сабельника растут косо вверх. Весной из корневищ этих многолетних растений вырастают стебли, и они оказываются выше сфагнума. У росянки ежегодно образуется розетка листьев, лежащая на поверхности сфагнового ковра. Раскапывая дернину сфагнума, можно обнаружить розетки росянки за 5-10 лет и, отмерив длину межрозеточных расстояний, определить быстроту нарастания сфагнового ковра.

Те же из растений, которые не обладают соответствующими приспособлениями, постепенно погребаются в толще торфа и погибают. К ним относится и сосна. У сосны нет на стволе придаточных корней. Поселившись на сфагновом болоте, она обрастает торфом. Через несколько лет ее корни оказываются на большой глубине и не могут подавать достаточного количества воды к листьям (иглам). Сосна чахнет, засыхает и гибнет. Распилив ствол сосны в области корневой шейки, можно определить быстроту нарастания торфа. Для этого надо разделить толщину торфяного слоя, наросшего от корней сосны до поверхности болота, на число годичных колец, видимых на срезе ствола. Прирост торфа на верховых болотах Европейской части СССР, измеренный таким способом, оказался равным 0,75-1,00 см в год.

Верховые болота получают влагу из атмосферных осадков, бедных минеральными веществами. Растения особенно остро ощущают нехватку азотистых солей. В обычной почве большая часть таких солей образуется в результате разложения остатков отмерших растений. Но в болоте эти остатки не могут разложиться полностью. Некоторые болотные растения восполняют нехватку азота, улавливая насекомых и растворяя их тела в своем соке (см. ст. «Насекомоядные растения»).

Все предметы, попавшие в торф и захороненные в его толще, сохраняются многие века почти без изменений. Торф хорошо консервирует органические остатки, которые долго в нем не гниют. Так, в Германии в одном из баварских болот был найден средневековый рыцарь в доспехах. В Австрии на Лайахском болоте были обнаружены на глубине 1,2 м остатки бревенчатой дороги, проложенной римлянами, а на дороге - римская монета с изображением императора Тиберия Клавдия, датированная 41-м годом н. э. В торфе находят остатки доисторического человека, предметы его домашнего обихода, свайные постройки и т. д.

Наибольший интерес для науки представляют сохранившаяся в торфе пыльца деревьев и кустарников, споры мхов и папоротников.

У росянки ежегодно образуется новая розетка листьев. По остаткам этих розеток можно определить толщину торфяного слоя, нарастающего ежегодно.

Распознав под микроскопом эти споры и пыльцу, можно определить, какая растительность окружала болото в различные периоды и какая пришла ей на смену. Таким образом, можно судить, что после ледникового периода климат в Европе

Определение прироста торфа по сосне: 1 - поверхность сфагнового ковра; 2 - корневая шейка сосны.

изменялся неравномерно. На северо-западе Европейской части СССР сразу же после отступления ледника стали формироваться болота северного, тундрового типа. Здесь в придонных слоях торфяников найдены остатки тундровых растений - карликовой березки, куропаточьей травы. Климат в те времена был суровым и холодным. Из деревьев росли здесь лишь сосна и береза. Только их пыльца и встречается в придонных слоях торфяника. Выше в торфе появляется пыльца ели, но вскоре снова пропадает. Еще выше сохранилась пыльца теплолюбивых деревьев и кустарников - дуба, липы, клена, вяза, орешника и др. Теперь широколиственные леса, состоящие из таких деревьев, расположены значительно южнее.

Следовательно, в то время климат на северо-западе Европейской части СССР был намного теплее современного. В этих же средних слоях торфа попадаются крупные пни сосны. Очевидно, болота тогда пересыхали и на них росли высокоствольные сосны.

В верхних слоях торфяников пыльца теплолюбивых деревьев совсем исчезает, но зато появляется пыльца ели и березы. Это свидетельствует о том, что за последние 2000- 2500 лет средняя температура на северо-западе понизилась, а климат стал более влажным.

Пыльцевой метод также дает возможность установить и абсолютный возраст торфяников: в средней полосе Европейской части СССР - от 5 до 8 тыс. лет.

Таким образом, у наших болот не только своя сложная история, они сами как бы природная летописная книга, на страницах которой сохранились сведения о растительности и климате прежних эпох.

В ЛИСТВЕННОМ ЛЕСУ

В жаркий солнечный день после утомительной ходьбы на солнцепеке по полям хорошо оказаться в зеленой сени дубравы. Приятная прохлада внезапно охватывает вас, и легкий полумрак под пологом леса кажется особенно контрастным после яркого солнечного света. Каждый поворот тропинки открывает перед вами пейзажи один прекраснее другого.

Леса не только украшают Землю и учат человека понимать прекрасное, они смягчают суровый климат, поят водой реки, служат жилищем зверю и птице, являются кладовой богатств, которые трудно перечислить. «Пашни и лес - самые могучие машины, преобразующие энергию солнца в плодородие почвы, в насущные продукты нашего существования»,- говорит герой романа Л. Леонова «Русский лес» профессор Вихров.

Почти вся северная половина нашей страны покрыта лесами. В Сибири преобладают светлохвойные леса - тайга (см. ст. «Растительный мир тайги»). В Европейской же части СССР тайга выражена слабее. Здесь хвойные леса не-

далеко простираются на юг и сменяются переходной зоной - так называемыми смешанными лесами, где уже встречаются деревья лиственных пород: дуб, липа, клен, ясень, граб, Еще далее к югу широколиственные леса образуют зону дубрав, характерная порода которых - дуб.

Дубравы широкой полосой вливаются с запада в Европейскую часть СССР. Эта полоса постепенно суживается и за Урал уже не переходит. Лишь в некоторых районах Алтая можно найти небольшие островки широколиственного - липового - леса. Такое распространение широколиственных лесов объясняется тем, что по мере продвижения в глубь континента климат становится суше и холоднее, а широколиственные породы не переносят резко континентального климата. На востоке, вблизи Тихого океана, климат влажный и теплый. Здесь, в Приамурье, Приморье, в Уссурийском крае, также есть широколиственные леса. Их видовой состав гораздо богаче, чем состав европейских лесов.

Фотография к статье « Растительный мир тайги». Для камчатской тайги характерны каменные березы.

Фотография к статье «В лиственном лесу». Грабы.

В широколиственном лесу под кронами высоких деревьев растет черемуха.

Наши дубравы относятся к группе летнезеленых лесов умеренного климата. Летнезеленым лесам необходимы для их развития особые климатические условия. По крайней мере 4 месяца в году температура воздуха должна быть выше +10°. Средняя температура самого теплого месяца от +13 до +23°, а самого холодного - не ниже -12°. Наибольшее количество осадков должно выпадать в теплое время года.

Такие климатические условия определяют общие для всех широколиственных пород черты строения и развития. Деревья покрыты листвой лишь летом. Стволы и ветви защищены от зимних холодов достаточно толстой корой, а почки у большинства пород - смолистыми чешуями.

Общая поверхность листьев дерева огромна. Листья нужны ему не только для улавливания солнечной энергии и выработки органического вещества. С их поверхности беспрерывно испаряется вода, а это поддерживает в тканях дерева постоянное движение соков от корней к листьям. Корни поглощают из почвы воду и питательные вещества. Вода испаряется, а питательные вещества остаются в дереве и будут усвоены им для роста и развития. Излишние и ненужные дереву минеральные вещества, взятые им

из почвы, скапливаются в листьях и при листопаде возвращаются в почву.

Листопад в нашем климате - необходимый для жизни дерева естественный процесс. Из холодной зимней почвы корни не могут всасывать воду, а листья, если они останутся на зиму, будут продолжать испарять влагу. В результате дерево неминуемо засохнет. Кроме того, на облиственной кроне задержится огромная масса снега, и дерево под его тяжестью сломается. Сбрасывая осенью листья, дерево подготавливается к зимовке.

Еще задолго до листопада в основании листового черешка появляется разъединяющий слой клеток. Связь листа со стеблем становится очень непрочной, и осенью даже легкий порыв ветра срывает лист. Листопад у каждого дерева совершается по-своему. Деревья одной породы, иной раз стоящие рядом, сбрасывают листья неодновременною. А у дуба даже есть две формы: дуб летний осенью обязательно сбрасывает листья, дуб зимний иногда остается на зиму покрытым сухими листьями.

В дубравах затенение не так сильно, как, например, в еловом лесу. Дуб более светолюбив, чем ель. Кроны дубов не смыкаются плотно

и образуют сравнительно разреженный полог. Широколиственный лес отличается от хвойного сложным, ярусным строением. Еловый или сосновый лес обычно состоит лишь из одного яруса деревьев одинаковой величины и возраста. Подлеска в настоящем еловом лесу не бывает.

Слева - лютик кашубский; в середине - пролеска; справа - сныть.

В лесах же из широколиственных пород обычно три яруса деревьев и кустарников. Под кронами крупных деревьев - дубов, кленов (остролистных и полевых), вязов, ильмов, ясеней - произрастают деревья меньшей (второй) величины: черемуха, клен татарский, боярышник, дикие яблони и груши. А под ними растет подлесок - крупные кустарники: орешник-лещина, европейский и бородавчатый бересклеты, волчьи ягоды (жимолость), крушина, калина. Помимо этих трех ярусов деревьев и кустарников, в дубраве можно различить три, а то и четыре яруса травянистых растений.

В ельнике или в сосновом бору почва часто покрыта мхом. Подстилка из опавшей хвои не мешает ему расти. В широколиственном лесу напочвенный слой из опавших листьев рыхлый и толстый. На нем мхи расти не могут, их заглушают травы. В таком лесу мох встречается лишь на пнях или поваленных стволах.

Опавшие листья - ценное удобрение. За год гектар дубравы получает более 5 т отпада (листья, мелкие веточки и т. д.), а это равно примерно 500 кг золы. Кроме того, отпад утепляет почву, и зимой она не промерзает. Все это создает в широколиственных лесах условия для произрастания многоярусной травянистой растительности.

В хвойном лесу вместо травы растут невысокие кустарнички. Их побеги сбрасывают осенью листву и на зиму не отмирают.

В широколиственном лесу побеги многих травянистых растений отмирают осенью и даже в начале лета, а весной развиваются из подземных запасающих органов - луковиц, клубней, корневищ. Некоторые травянистые растения сбрасывают листья не осенью, а весной, при появлении новой листвы. У листьев злаков и других травянистых растений лиственного леса более широкие листовые пластинки, чем у родственных им видов, растущих на лугу или на болоте. Широкие листовые пластинки и у типичных для широколиственного леса растений: копытня, кашубского лютика, сныти, пролески. Еловый лес, когда в него ни придешь, всегда одинаков - как говорится, «и зимой и летом - одним цветом». Вид лиственного леса беспрерывно меняется. Вот сошел последний снег, бурая лесная почва покрыта слоем перегнивших листьев, опавших в прошлом году. А дня через три она оденется нежной зеленью

первых весенних растений. Вскоре появятся и цветы. Кое-где в оврагах еще лежит снег, а рядом расцветают желтые или сиреневые хохлатки, золотистые ветреницы, чистяк, желто-цветные гусиные луки, голубые пролески, синяя медуница, малиновый сочевичник.

Все эти многолетние растения называются эфемероидами. Ранней весной они образуют в лесу пестрый цветущий ковер. Но уже в начале лета, когда деревья покрываются листвой и лесная почва затенится кронами, надземные части эфемероидов отмирают. Их подземные органы уже запаслись питательными веществами, к осени на их корневищах разовьются зимующие почки; из этих почек весной следующего года вновь появятся побеги.

В окраске весенних лесных цветов преобладают желтые, розовые и голубые тона. Они издалека видны опыляющим насекомым - шмелям и бабочкам. У некоторых растений, цветущих весной, изменяется окраска цветков. Когда цветки медуницы и сочевичника только что распустились, они ярко-розовые; опыленный цветок становится лиловым, а затем синеет. Это происходит потому, что кислая реакция клеточного сока после опыления цветка сменяется на щелочную. Насекомые отличают опыленные цветки по окраске и уже не посещают их.

Вскоре после появления первых весенних цветов начинает зеленеть орешник и кое-где выделяются его буро-желтые сережки. А через несколько недель распускаются листья дуба. Травяной покров становится еще ярче и зеленее. Зацветают деревья и кустарники. Черемуха покрывается кистями цветов, далеко разливая в весеннем воздухе сильный аромат.

Наступает лето. Деревья и кустарники полностью одеваются в зеленый наряд. В лесу усиливается затенение. Яркие весенние цветы отцвели. У большинства растений, цветущих летом, например у звездчатки, цветки белые. Опыляются они преимущественно мухами.

Ближе к осени отцветают все лесные растения. На зеленом фоне листвы выделяются лишь яркие ягоды кустарников да разноцветные шляпки грибов. Но вот наступает осень. Листья деревьев и кустарников становятся золотисто-желтыми и багряными, а травянистая растительность - соломенно-желтой. Недолог этот красочный осенний убор леса. Ветер и дождь оборвут последние листья, и оголенная дубрава станет светлой и прозрачной.

Зимой лес покрыт толстым слоем снега. Жизнь растений замирает. Но, раскопав снег, можно увидеть: то там, то здесь сквозь слежавшуюся листву пробиваются белесоватые ростки. И в каждом ростке можно различить будущие листочки, слившиеся со стеблем, и даже бутоны цветков. Под снегом растение не только живет, но и растет. Ближе к весне ростки эти станут значительно больше. А перед самым стаиванием снега, под его уже неглубоким слоем, ростки весенних растений начинают зеленеть, а бутоны - окрашиваться.

Подстилка из опавших листьев создает в лесной почве много перегноя и покрывает ее, как теплым одеялом. Толстый слой снега также способствует утеплению почвы. Все это позволяет растениям-эфемероидам развиваться даже под снегом. Но подснежное развитие свойственно только тем растениям, у которых есть зимующие органы, накапливающие за лето питательные вещества. У чистяка и хохлатки есть клубни, у пролески и гусиного лука - луковицы, у ветреницы и медуницы - корневища. Но не все растения, имеющие такие органы, развиваются под снегом. Например, у ландыша и вороньего глаза тоже есть зимующие корневища, но расти они начинают лишь после того, как снег окончательно сойдет. Растения, начинающие свое развитие под снегом, более полно и продуктивно используют короткий весенний период. Эфемероидам для их развития - роста, цветения и плодоношения - нужен свет. В дубраве до появления листвы на кронах много света. Осенью в широколиственном лесу так же светло, как и весной. Но эфемероиды осенью не растут и не цветут. Для развития их запасающих органов нужен период охлаждения, который они проходят в первую половину зимы. Если луковицу или корневище эфемероида внести осенью в теплицу, они весной не дадут рост-

плоды деревьев, распространяемые ветром: 1 - липа; 2 - вяз; 3 - клен.

ков. Если же их продержать 2-3 месяца при температуре около нуля и лишь потом внести в теплицу, они сразу пойдут в рост.

Почти одновременно с первыми весенними цветами в дубраве цветет орешник. На деревьях и кустарниках еще нет листвы, и ветер свободно проникает в дубраву. Орешник опыляется ветром, потому и расцветают в это время буро-желтые сережки его тычиночных (мужских) цветков и пурпурные рыльца - женских. Большинство остальных кустарников цветет уже после того, как покроется листвой. Их цветки опыляются насекомыми, а в густой тени леса для насекомых наиболее заметен белый цвет. Поэтому у большинства кустарников широколиственного леса белые цветки - у жимолости, черемухи, калины, рябины, боярышника. Из древесных пород раньше всех в дубраве зацветает опыляемая ветром ольха.

Сравнительно рано зацветает и главная порода широколиственного леса - дуб. На нем одновременно появляются и молодые листочки, и цветки. Мужские цветки, мелкие и невзрачные, собраны в соцветия - сережки. Они образуют большое количество суховатой пыльцы, легко переносимой ветром. Неподалеку от мужских сережек расцветают и женские цветки, сидящие по два, по три на длинных красноватых стебельках. После оплодотворения завязь женского цветка разрастается, образуя плод - желудь. Поспевают желуди в сентябре, а прорастают весной. В это время под дубом в опавшей листве можно найти много проростков. Когда стебелек вытянется на несколько сантиметров и у проростка разовьется мощный корень, копчики корня будут оплетены нитями гриба (см. ст. «Симбиоз в растительном мире»),

Сколько лет дереву?

Ученые сконструировали особый буравчик, с помощью которого можно с поверхности до середины дерева вынуть тонкую пластинку, пройдя через все годичные кольца и, таким образом, не срубая дерева, подсчитать его возраст.

а на стебельке появятся настоящие листья. В первые годы дуб развивается очень медленно и лишь с десятилетнего возраста начинает расти быстрее - по 30-40 см в год.

В разгар лета цветет липа. Она опыляется насекомыми, которых привлекают ее душистые цветки, собранные в щитковидные соцветия.

Плоды многих широколиственных древесных пород, в том числе липы и клена, распространяются ветром и для этого имеют особые приспособления - летучки, крылатки и т. п.

Прорастают семена древесных пород ранней весной. Крылатка клена, еще лежащая на тающем снегу, уже может образовать корешки, а как только снег сойдет, начинают развиваться и семядоли.

У основания ствола дуба, березы и некоторых других древесных пород в большом количестве образуются так называемые спящие почки. Если дерево повреждено, сломано ветром или спилено, из этих спящих почек появляются побеги - пневая поросль. Из такой поросли вырастают новые деревья. На месте срубленного леса иногда возникает лес порослевого происхождения. С хозяйственной точки зрения он мало ценен, так как дает рыхлую, неровную древесину.

Кроме широколиственных лесов, в Советском Союзе часто встречаются леса мелколиственные. Основные породы в них - береза и осина. Обычно мелколиственный лес возникает на месте сведенного хвойного, поэтому его называют вторичным лесом. Береза - дерево-пионер. Она первая быстро захватывает освободившиеся от ели площади. Выгоревшие или вырубленные участки ельника, как правило, зарастают березами или осинами, а под кронами зрелого березняка обычно растут молодые ели. Постепенно они перерастают березы, заглушают их, и снова восстанавливается еловый лес. На юге лесной зоны, например в Западной Сибири, березовые леса первичны. В этих местах климатические условия не благоприятствуют развитию хвойных и широколиственных пород.

Другие мелколиственные деревья - тополь, серая ольха, осина- размножаются корневыми отпрысками. Корневая поросль появляется из почек, возникших на корнях деревьев. Поэтому так густы и непроходимы порослевые леса - ольшаники, осинники и молодые тополевые леса.

Лиственные древесные породы широко используются в озеленении городов, в создании зон отдыха, парков, лесозащитных полос.

В ЗАЩИТУ ЗЕЛЕНОГО ДРУГА

Когда мы думаем о Родине, взволнованный строй мыслей встает перед нами. Никто не перечислит их даже с приблизительной полнотой. Пришлось бы вспомнить всю, битва за битвой, историю страны и наши собственные усилия, создавшие ее нынешнее могущество. Однако не одни лишь курганы поля Куликова или индустриальные накопления пятилеток возникают в памяти при упоминании о Родине. В воображении предстают и спелые нивы в синих перелесках, и заветная рощица детства, и хоромы дремучих лесов, в тишине которых созревают благодетельные дожди, поильцы урожаев.

Вот об этих-то рощицах да лесах и пойдет у нас речь.

Много им досталось в наших стремительных буднях. Поредело зеленое племя... Вчерашние саперы с болью вспомнят километры противотанковых лесных завалов. Грандиозная стройка с каждым годом умножает расход деловой древесины. Но не в том дело, что звенит топор на Руси и круглосуточно поют электропилы, и... доброе утро вам, советские лесорубы, которые по ледяным дорогам гонят Родине стены новых домов и опалубку рабочих дворцов, лес корабельный и крепежный шахтный лес, сырье

на шелк и бумагу!.. А в том суть, что на протяжении прошлых веков мы черпали из этой зеленой чаши без опаски, что когда-нибудь обнажится дно. Мы не заботились о будущем русских лесов.

К сожалению, мало думаем об этом и сегодня. Древесная смерть ходит по нашим лесам и паркам в облике то козы, то шустрого городского пионера из лагеря, обдирающего кору на кораблики, то расплодившегося за последние годы короеда.

А ведь если умело провести гнездование в расчете на всех этих нами же испуганных дятлов, поползней и синиц да подсадить кизильник, снежноягодник, жимолость попутно с зимней подкормкой - словом, заключить длительный военный союз с лесной птичурой, то не так процветало бы это самое короедное племя.

Грустно становится, когда смотришь на загубленные деревья. Они в дуплах, шрамах, морозобоинах. А полагалось бы брать их на учет и особо присматривать за ними по достижении полувекового возраста, подобно тому как дают пенсии заслуженным старикам.

Подумайте и о тех героических деревцах, которые из привольных питомников и заповедников пришли украсить наши города. Огля-

нитесь вокруг - и глаз ваш наверняка наткнется на культяпки да пеньки. Какие же стихии превратили стройное, кудрявое деревце в мертвый, изглоданный хлыст, ботаническую разновидность которого не опознал бы и сам Тимирязев?

Чего только не делают с этими многострадальными деревцами! К ним привязывают качели и бельевые веревки, на них повсеместно скидывают снег с высоких крыш, валят ледяной скол с мостовых, и, наконец, их без удержу громадными ножницами стригут мрачные древесные парикмахеры.

А добрые мамы, оделяющие своих деток зелеными веточками? А нагловатые озорники, в сравнении с которыми колорадский жук представляется мирным деятелем земледелия? И, наконец, знаменитая бабушка с козликом! Не раз приходилось наблюдать, как кроткая старушка пригибает вершину саженца своему рогатому любимцу, и тот без затраты сил творит из него голый хлыст, который ближе к осени бабушкин же внучек срубит косарем на растопку.

Однако, нечего греха таить, ребятишки куда грознее для зеленого друга, нежели добрые мамы, бабушки и козлики. За примерами не ходить.

Долгие годы не идет из моей памяти один случай. Есть в Москве Центральная музыкальная школа. В годы войны там стояла армейская часть; пожилые ополченцы в перерывах между воздушными тревогами посадили

перед новостройкой шеренгу рослых топольков, развели цветник вдоль цоколя. Но вернулись юные скрипачи, любимцы муз... и загубили эту трогательную солдатскую памятку.

Или другое. Есть в Новосибирской области Ново-Лугавская средняя школа. Там школьники вместе с учительницей посадили тополя, облепиху, сирень, лох, потом заложили питомник и развели плодовый сад.

Яблони зацвели. К осени все пятьдесят деревьев, к великой радости хозяев, покрылись плодами. Ребята готовились собирать свой первый урожай. Но вот однажды ночью в сад залезли воры. И не так жалко было сорванных плодов, сколько бессмысленно покалеченных яблонь. Сделали это ученики той же школы. Втроем за какой-нибудь час испортили они то, над чем трудились сотни рук не один год.

А во что обходятся стране вырезывание обязательных тросточек на загородных прогулках, глушение рыбы взрывчаткой и другие виды дикого браконьерства, мальчишеские забавы с рогаткой и разрушение гнезд? Все это - пережитки барского, потребительского отношения к природе, которая чахнет и пятится от нас, не имея иных способов защищаться. Трудно угадать, к чему приведет такое безнаказанное пренебрежение к извечным сокровищам Родины.

Хуже всего, что это творится у нас на глазах, а мы молчим, хотя каждый знает, что родная природа - тоже святыня, неприкосновенная социалистическая собственность и каждая пичу-

га в ней - честный, работящий друг, который, будучи обижен, порой и не возвращается.

Думы о зелени - думы о будущем. Вам бесконечно долго жить в этой прекрасной стране. Она богата и обширна, но не всегда она была такой. Все, чему радуется ваш глаз, есть громадная копилка предков. Преемственность - основа прогресса; создание простого железного гвоздя потребовало кропотливой работы сменявшихся поколений...

Все знаменитые люди эпохи, чьими портретами украшены ваши классы, с малых лет прошли через нужду, скудную жизнь и суровый оклик хозяина. Они трудились наравне с отцами и на опыте познали цену хлебного ломтя, густо посоленного безутешной детской слезой. У них не было ни домов пионеров, ни стадионов ни артеков... Сегодня детская улыбка становится высочайшей целью нашего государства. От вас требуется лишь прилежная учеба да любовное внимание к общественным ценностям, лежащим в поле вашего зрения.

Патриотизм начинается с малого: с привязанности к родным местам, с бережного отношения к своей природе, без опустошительных набегов на сады, без охотников, караулящих с рогаткой зазевавшегося дятла.

Дорогие юные друзья, помогайте старшим украшать вашу Родину. Засучивайте рукава, пионер и комсомолец, парни и девушки. И пусть в ближайшую весну, без спешки, навечно, вами будут посажены первые деревца... Может быть, по прошествии вереницы лет, ставши знаменитыми врачами, зодчими или, кто знает, астронавигаторами межпланетных глубин, вы зайдете вечерком мимоходом во двор, где когда-то жили, посидеть под тяжелой зеленой кровлей своих любимцев.

ОХРАНА ЛЕСА И НАСАЖДЕНИЙ

Когда входишь в лес и видишь перед собой мощные деревья - сосны, ели, дубы и лиственницы, растущие по сто и более лет, то кажется, что никто и ничто не может погубить таких великанов. Но, к сожалению, это не так.

Пойдемте весенней порой в лес, познакомимся ближе с его жизнью. Присмотримся повнимательнее к его богатствам, понаблюдаем за его обитателями. Вот группа молодых деревцев и кустарников, у них кто-то начал объедать лис-

точки и кончики побегов, обкусывать кору. Зайдем за дерево и постоим, не шевелясь, несколько минут. Вдруг из кустов выскочил заяц-беляк. Он не заметил нас, подбежал к дереву и принялся поедать всходы лиственных деревьев, уничтожая их до корня.

Теперь прислушайтесь. В зарослях молодняка раздается треск. Кто-то пробирается сквозь чащу, ломая кусты и деревца, вытаптывая всходы. Это самый крупный зверь лесных дебрей - лось. Он также пришел в молодняк покормиться листвой, молодыми сочными побегами и корой.

Бабочка шелкопряд - монашенка: 1 - куколка; 2 - взрослая самка; 3 - кладка яиц; 4 - гусеницы. В полете - самец.

Не одни зайцы и лоси вредят деревьям в лесу. Все дикие копытные (олени, косули и др.) питаются растительной пищей: листвой, молодыми побегами. Не отстают от них и домашние копытные животные, когда их пасут в лесу: коровы, овцы, свиньи и особенно козы. Поврежденные ими деревца или погибают, или вырастают уродливыми и ослабленными.

Многие лесные животные - дикие кабаны, разные грызуны (белки, бурундуки, мыши) -уничтожают семена лесных деревьев и кустарников. Причем грызуны еще делают на зиму большие запасы.

Но больше всего семян поедают птицы - глухари, сойки, рябчики, дятлы, синицы, зяблики. Это их главная пища. В одном лесничестве под 120-летней сосной нашли 9150 сосновых шишек, из которых все семена выклевали дятлы. А птица кедровка иногда истребляет весь урожай кедровых орехов. Все это наносит огромный вред естественному возобновлению леса. Для сохранения урожая семян и особо ценных участков леса грызунов уничтожают, разбрасывают отравленные приманки, расставляют ловушки. Птиц стараются не убивать, а отпугивают выстрелами. Ведь птицы приносят большую пользу, уничтожая вредных насекомых.

Вредные насекомые - главные вредители леса. Ранней весной в лесу можно увидеть спускающуюся с ветки сосны на паутинке большую мохнатую гусеницу с двумя красными и шестью рядами голубовато-серых бородавок, с пучками волосков. Это гусеница большой ночной бабочки шелкопряда - монашенки. Свое название бабочка получила за окраску крыльев, похожую на траурную монашескую одежду. Это очень опасный вредитель леса. Он нападает на здоровые деревья почти всех пород, особенно сосен и елей, объедая их листву и хвою.

Вообще бабочек шелкопрядов существует много: сосновый, непарный, сибирский, дубовый, ивовый, краснохвост, кольчатый и др.

Массовое размножение шелкопрядов приводит к гибели леса на огромных площадях. Так, лишь в одном районе Восточной Сибири в 1922 -1926 гг. сибирский шелкопряд сгубил почти миллион гектаров ценнейшего хвойного леса.

Деревья, объеденные этими вредителями полностью, засыхают в том же году. На деревья, пострадавшие частично, обычно нападают другие вредители (вторичные), которые их губят окончательно. В погибшем лесу мрачно и угрюмо. Все лесное население покидает его, потому

Большой сосновый лубоед и изъеденный им кусок коры.

Типы ходов жуков-короедов: слева - ходы короеда-типографа; в середине - ходы большого лесного садовника; справа - ходы березового заболонника.

что здесь трудно найти пищу и негде укрыться от непогоды и врагов.

Кроме крупных бабочек шелкопрядов, в сосновом лесу можно увидеть небольшую бабочку коричнево-серого цвета с красноватым оттенком и с белыми пятнышками на крыльях. Это бабочка сосновая совка. Ее гусеницы объедают не только всю хвою, но и почки и даже весенние побеги.

Приносят вред лесным деревьям также бабочки пяденицы, листовертки, а из отряда перепончатокрылых насекомых - так называемые пилильщики, личинки которых охотно едят хвою молодых деревьев.

Среди бабочек у лиственных деревьев есть не менее страшные враги, чем у хвойных. Например, бабочка-златогузка, дубовая зеленая листовертка, зимняя пяденица и разные бабочки из семейства молей.

Помимо бабочек, есть еще немало насекомых, вредящих лесу. Проходя по сосновому лесу, можно заметить, что у некоторых сосен верхушка как бы подстрижена, на ней мало боковых веточек, редковатая хвоя. На стволе в разных местах видны мелкие отверстия, на земле у основания ствола лежат кучки мельчайших опилок. Все это наделали жуки-короеды - большой сосновый лубоед (блестящий черно-бурый жучок) и малый сосновый лубоед, похожий на большого, но посветлее и поменьше.

В лесу, зараженном этими вредителями, уже ранней весной, в апреле или начале мая, тысячи жучков нападают на облюбованные ими деревья. Прогрызают кору и питаются сочной лубяной тканью взрослые жуки и их мясистые безногие личинки. Через 20-30 дней после своего выхода из яичка личинка превращается в белую куколку. Молодые жуки выходят из куколок недоразвившимися. В поисках дополнительной пищи они добираются до вершины деревьев, вгрызаются в молодые веточки и выедают у них сердцевину. Такие побеги при малейшем ветре ломаются и опадают. Вот почему верхушки сосен, пораженных жуком, кажутся подстриженными. Окрепнув, большой сосновый лубоед опускается вниз и, пробуравив в комлевой части ствола входное отверстие, зимует под корой, питаясь лубяной тканью. Это приводит дерево к окончательной гибели.

Короедов разных видов очень много. Некоторые короеды нападают на одну древесную породу, другие - на разные. Короеды каждого вида прогрызают ходы определенного рисунка. Даже название свое некоторые короеды получили по рисунку своих ходов. Так, одного короеда за его тонкий сложный рисунок назвали короед-гравер, а другого - короед-типограф.

Большим лесным деревьям, кроме короедов, вредят жуки из других семейств. Так, ель пор-

Майский хрущ: 1 - на листе - самец; 2 - вылезает из земли - самка; 3 - грызет корни молодой сосенки - личинка; 4 - куколка; 5 - кладка яиц.

тят жуки-усачи. Крупная толстая личинка усача прогрызает в древесине елей широкие ходы. Древесина, просверленная этими ходами, для строительства уже не годится.

Есть много видов насекомых, вредящих исключительно молодым деревьям. Из них можно назвать семейство жуков-долгоносиков, или слоников. Этих жуков легко узнать по голове, вытянутой в длинную трубочку. Если найдете сосенку 3 -10 лет, у которой кора выгрызена кольцом вокруг ствола или площадочками величиной с горошину, то это работа долгоносика.

Жуки-долгоносики живут 2-3 года и быстро размножаются. Они наносят колоссальный вред хвойному молодняку в лесу и саженцам в лесных питомниках.

Молодым сосновым деревцам вредят насекомые даже из семейства плоских клопов. Так, сосновый подкорный клоп прокалывает своими щетинками стволики молодых сосенок и высасывает сок. Это ослабляет деревце, задерживает его развитие. Личинки клопа живут и зимуют в трещинах коры или в лесной подстилке.

В лесу есть насекомые, которые повреждают корни деревьев. Особенно вреден появляющийся в конце апреля или в мае майский хрущ, или майский жук. Борьба с майским жуком при сильном его размножении очень затруднительна. Когда начинается лёт майского жука, то его стряхивают днем с деревьев, на которых он сидит неподвижно до вечера, и уничтожают. Против личинок, до четвертого года живущих в земле и вредящих там корням деревьев, применяют перед посевом в питомниках перекопку почвы. Применяют также протравливание почвы ядами, убивающими насекомых. Это называется фумигацией или дезинсекцией.

Корням молодых деревьев, особенно в лесных питомниках, вредят: жук-щелкун и медведка обыкновенная. Медведка откладывает в свое гнездо под землей до 600 яичек. Против ее личинок также применяется перекопка почвы перед посевом, выборка этих вредителей и протравливание почвы ядами.

Среди вредителей леса есть и такие, которые вредят только семенам и плодам деревьев. Это прежде всего шишковая огневка, шишковая листовертка, лиственничная муха, жук - шишковая смолевка. Гусеницы этих насекомых грызут шишки и выедают семена, уменьшая урожай семян в лесу.

Вредят семенам и плодам бабочки-плодожорки (желудевая, буковая, орешниковая, акациевая огневки), а также жуки-долгоносики (желудевый, ореховый, кленовый, ясеневый). Названия перечисленных насекомых указывают, каким деревьям они вредят.

Шишка, поврежденная огневкой, слева - выеденная чешуйка.

Листья дуба, пораженные грибком «мучнистая роса».

ки и другие деревца с искривленными побегами и вздутиями на них, похожими на опухоли. Так уродуют побеги молодых деревьев двукрылые насекомые галлицы, насчитывающие очень много видов. Они откладывают яички на растения в разных местах. Личинки, выйдя из яйца, проникают внутрь растения и живут в тканях, высасывая из них соки. Эти личинки и образуют вздутия, или «галлы», как их называют.

Очень вредят лесу, а особенно садам и паркам мелкие хоботные сосущие насекомые - т л и. Их можно найти на стеблях растений. Они тоже сосут соки из тканей, вызывая усыхание побегов и всего молодого дерева. К сосущим насекомым относятся и щитовки.

Наряду с вредителями из мира животных, птиц и насекомых существуют вредители и из самого растительного мира. К ним относятся некоторые грибы, и прежде всего опенки. Их грибница, проникая внутрь растения - в его корни, ствол, листья, плоды, начинает выделять там особые вещества - ферменты. Эти ферменты разрушают ткани растения, превращают их в продукты питания для гриба. У зараженной опенком сосны или иного дерева сначала отваливается кора, затем желтеет хвоя или листва, и дерево постепенно гибнет (см. ст. «Грибы»).

В лесу на стволах многих деревьев видны выступающие наросты, подобные копытам или козырькам. Эти наросты, живущие до 80 лет, плодовые тела очень опасного вредителя леса - гриба-трутовика. Опаснейшие из трутовиков - сосновая, еловая и лиственничная губки, ложный трутовик, корневая губка. Их грибница, попав внутрь ствола, начинает разрушать древесину и вызывает разного рода гнили.

Существуют грибы, которые вызывают разрушения и отмирание коры и древесины в определенном месте. Имеются и такие грибы, которые вызывают искривление молодых древесных побегов, например сосновый вертун.

Как и насекомые, грибы могут вредить всем органам деревьев или некоторым, например листьям. Такие грибы вызывают пятнистость листьев, пожелтение и образование на листьях беловатых налетов, называемых «мучнистой росой».

Но почему же при таком бесчисленном множестве вредителей леса все же не исчезают? Ведь только в одном Советском Союзе они занимают свыше 11 млн.км², т. е. более половины

всей территории нашей страны. Дело в том, что в природе у животных и растений вырабатываются разные свойства защиты от всевозможных неблагоприятных условий жизни. У здоровых хвойных деревьев, например, при нападении на них жуков-вредителей начинается усиленное истечение смолы, которая заливает жуков в прогрызенных ими ходах. Таким образом дерево защищает себя от непрошеных гостей. Помогают деревьям и их пернатые друзья, они поедают множество всевозможных вредителей.

Но нельзя целиком полагаться на законы, существующие в природе. Иногда человек должен сам своевременно помочь лесу в борьбе с вредителями. Для этого необходимо точно изучить образ жизни каждого вредителя, установить, что содействует его размножению и как его можно уничтожить.

В прежнее время в России русские ученые и лесоводы изучали многих вредителей леса и намечали меры борьбы с ними. Но настоящая организация охраны леса началась только после Великой Октябрьской революции. Большое количество специалистов лесного хозяйства следит теперь за появлением вредителей леса и принимает меры к их уничтожению.

Прежде всего проводятся предупредительные мероприятия. Для этого в лесу и в насаждениях поддерживают чистоту: убирают бурелом, валежник, остатки от рубки деревьев, снимают кору с временно оставленных срубленных деревьев и пней, потому что в них могут поселиться вредители - бабочки, жуки, их гусеницы и личинки, а также грибы-вредители.

При этом нельзя забывать о друзьях леса - птицах. Специальные наблюдения показали, что многие птицы питаются именно теми насекомыми, которые вредят лесу. Так, проф. А. Н. Формозов подсчитал, что синичка-гаичка очищает за час 280 ветвей ели от личинок щитовки. Длиннохвостая синица успевает осмотреть за один осенний день около 10 000 ветвей и уничтожить на них массу насекомых. Мухоловка-пеструшка за 9 дней кормления своих птенцов приносит им 3973 порции корма, а в каждой порции - от 3 до 20 мелких насекомых.

Таким образом, выходит, что многие насекомоядные птицы - синицы, скворцы, малые пестрые дятлы, стрижи-пищухи, корольки, кукушки и особенно поползень - верные защитники леса. Необходимо помогать полезным птицам селиться в лесу. Для этого следует сохра-

нять здесь ягодные кустарники и подлесок, чтобы мелким птичкам было где устраивать гнезда и выводить птенцов. Нужно развешивать для них разные домики. Лучше всего это сделать ранней весной, до прилета птиц (см. ст. «Наблюдение за птицами в природе»).

Помимо птиц, у леса есть еще много друзей. Это кроты, землеройки, ежи, летучие мыши, истребляющие множество вредных насекомых. Это муравьи, уничтожающие массу яичек, личинок и гусениц насекомых-вредителей. Поэтому так важно сохранять

в лесу муравейники. Это, наконец, большая группа насекомых, поедающих вредителей. Среди них многим известные наездники, нападающие обычно на гусениц бабочки шелкопряда - монашенки. Одни наездники прокалывают кожу насекомого, его личинки или яички и откладывают туда свои яйца. Другие кладут яички прямо на тело вредителя или его личинки. По выходе из яичек личинки наездника начинают поедать своего хозяина.

Очень полезны многие жужелицы, особенно красотел пахучий. Красотел охотно нападает на гусениц непарного шелкопряда. За свою жизнь красотел съедает до 270 штук этих гусениц. Красотела даже вывозили в Северную Америку для искусственного разведения.

Массу тлей и червецов поедает всем известный жучок божья коровка.

Борьба с вредителями дело не простое. Вредители разнообразны и вредят в разное время,

поэтому и меры борьбы с ними приходится применять различные. Но самое главное - вовремя заметить появление вредителей. Для этого нужно периодически осматривать лес и выявлять зараженные деревья.

У деревьев, зараженных грибами-трутовиками, следует срезать и немедленно сжигать их плодовые тела. Во избежание лесного пожара плодовые тела трутовиков лучше зарыть в землю на глубину не менее 25 см. Поврежденные места на стволах деревьев покрывают водоупорной замазкой или масляной краской.

Дупла деревьев, зараженных грибами, очищают от гнили, дезинфицируют их стенки раствором щелока в спирту, креозотом или слабым раствором медного купороса (100 г купороса на 3,5 л воды). Затем дупло заполняют глиной или цементом, а снаружи сравнивают с поверхностью ствола и красят под цвет коры.

Если у деревьев и кустарников пожелтели листья, если на них появилась мучнистая роса или другие налеты, а на ветвях искривились побеги, то эти больные листья надо собрать, побеги срезать и все сжечь.

Применяется также опыливание и опрыскивание зараженных растений фунгицидами - веществами, ядовитыми для грибов, но безвредными для деревьев и кустарников.

Выявить зараженные вредными насекомыми деревья и кустарники можно по следующим признакам:

1) изреженная и пожелтевшая раньше времени листва и хвоя;

2) кучки опилок у основания стволов (работа короеда);

4) смоляные воронки и мелкие дырочки в коре (лётные отверстия жуков);

5) вздутия на стволах, насечки, сделанные жуками-усачами.

Для борьбы с насекомыми-вредителями принимаются различные меры. В качестве приманки для короедов, например, выкладывают несколько срубленных деревьев, называемых «ловчими». Весной до вылета жуков кору с «ловчих» деревьев сдирают и сжигают вместе с отложенными яичками и их личинками.

Если вблизи хвойного молодняка замечены жуки-долгоносики, то вокруг участка с молодыми деревьями прорывают «ловчие» канавки и уничтожают заползающих туда долгоносиков. Усыхающие и искривленные побеги молодых деревьев, поврежденные долгоносиками, надо срезать и сжигать, так как в них могут гнездиться личинки вредителей.

Самолеты лесной охраны готовятся к вылету для опрыскивания фунгицидами зараженных вредителями лесных массивов.

На ветвях деревьев хвойного молодняка нередко можно увидеть паутинные гнезда, в которых находятся гусеницы бабочек-златогузок и побеговьюна. Эти ветки с гнездами и вредителями нужно срезать секаторами и уничтожать.

Когда на деревьях видна кладка яиц насекомых или заметны кучки гусениц, сидящих неподвижно (зеркалом), то немедленно обмажьте их инсектицидами (от латинского слова «инсектум» - насекомое). Так называют ядовитые вещества, вредные для насекомых, но безразличные для растений. В качестве смазки особенно рекомендуются керосин с дегтем, нефть, креозот, керосин с автолом.

Для борьбы с вредными насекомыми и грибами в настоящее время широко применяется опрыскивание и опыливание лесов ядохимикатами с самолета. При небольших заражениях грибами и насекомыми применяют ручные насосы. Пораженные вредителями высокие деревья опыливают и опрыскивают при помощи машин и тракторов с механическими насосами.

Дикие животные, насекомые, грибы-паразиты, о которых мы говорили, вредят лесу в силу природной необходимости, ибо строение их организма и образ жизни, выработавшийся у них под влиянием природных условий, заставляют эти живые существа питаться растительной пищей - тканями деревьев и кустарников.

К сожалению, кроме природных, невольных вредителей, опаснейшим врагом леса часто бывает сам человек.

Есть еще люди, которые самовольно рубят деревья. Мало того, что эти люди губят лес, они бросают на месте преступления ветки, сучья. На неубранных остатках порубки поселяются вредные для леса насекомые и грибы. Очень часто молодежь вырезает на деревьях имена, находятся и любители обдирать кору, делать топором зарубки на деревьях. Нередко, собирая цветы и плоды, люди ломают ветви. Особенно страдают от такого варварского отношения городские насаждения, пригородные леса и парки. Как часто близ городов можно видеть изуродованные деревья и кустарники, а среди них - воспетые в песнях черемуху, рябину.

У леса есть еще один очень опасный враг - огонь. От лесных пожаров гибнут тысячи гектаров ценнейших лесов. Разные причины вызывают лесные пожары: молнии, искры паровоза, самовозгорание слежавшейся кучи сыроватого почвенного покрова и лесного хлама. Солнечные лучи, упавшие на землю и прошедшие через осколки стекол, могут зажечь сухой мох. Наконец, причиной лесного пожара часто служит неосторожное обращение с огнем в лесу: брошенная папироса, спичка, не потушенный как следует костер. Установлено, что около 30% от общего числа лесных пожаров возникает именно от небрежного обращения людей с огнем. Недаром говорят: «Из одного дерева можно сделать миллион спичек, а одной спичкой - сжечь миллион деревьев».

Долг каждого комсомольца и пионера, каждого советского школьника - охранять наши леса. Следует останавливать всякого, кто вредит лесу и насаждениям: небрежно обращается с огнем, портит деревья, ловит полезных птиц и разоряет их гнезда.

Непрошеный гость

Для гусениц непарного шелкопряда характерна способность расселяться по воздуху: маленькие гусенички покрыты длинными волосками, играющими роль «парашютиков». Порывами ветра гусенички могут заноситься на далекие расстояния.

Именно таким способом непарный шелкопряд расселился по территории США, где раньше этого вредителя не было. Завезли его из Европы для опытов. Из лаборатории, где производились опыты, однажды порывом ветра часть гусеничек была вынесена через окно в сад. Его тщательно обыскали, но, конечно, всех гусеничек выловить не смогли.

В результате уже через 20 лет леса на большом пространстве пострадали от вредителя.

В СТЕПИ

Обширные равнинные пространства, покрытые травянистой растительностью и лишенные деревьев, называются у нас степью. Большинство растений в степи - засухоустойчивые, они хорошо переносят временный недостаток влаги.

В Советском Союзе степи тянутся широкой полосой по югу Европейской и Азиатской его частей от западной границы до р. Оби.

СТЕПИ СССР

Большая часть степной полосы в нашей стране в настоящее время распахана. Но в Сибири, Казахстане и кое-где в Европейской части СССР сохранились нетронутые, целинные степи. Цветущая целинная степь очень красива. Вот как описывает проф. В. В. Алехин разнотравную степь: «Представьте себе необозримое пространство, покрытое пестрым ковром всевозможных цветов, то образующих сложную мозаику причудливого сложения, то представляющих отдельные пятна синего, желтого, красного, белого оттенков. Иногда растительный ковер настолько красочен, настолько ярок, что начинает рябить в глазах и взор ищет успокоения в далекой линии горизонта, где там и сям виднеются небольшие холмики, курганы или где-то далеко за балкой вырисовываются пятна кудрявых дубрав.

В жаркий июньский день воздух наполнен неумолчным жужжанием бесчисленного количества пчел и других насекомых, посещающих

цветки; то и дело кричат перепела, посвистывают суслики. А по вечерам все затихает, слышны лишь резкие, странные звуки, издаваемые дергачами, спрятавшимися в высокой траве...»

Краски степи беспрерывно меняются. Ранней весной, едва лишь сойдет снег, она бурого цвета из-за остатков прошлогодней травы. А через несколько дней весеннее солнце разбудит степь, и она постепенно начнет преображаться. Распускаются крупные лиловые опушенные колокольчики прострела. У этого растения есть и другое название - сонтрава. Появляются зеленые проростки злаков и осок.

Не пройдет и недели, как степь снова изменит свой вид. Между колокольчиками сон-травы появятся золотые звезды адониса. Они, как огоньки, горят в негустой зелени листьев. Недаром народное название адониса - горицвет. Распускаются и нежно-голубые цветки гиацинта. А все промежутки между цветами покрываются нежно-зеленой дымкой подрастающей травы.

Еще через несколько дней степь снова не узнать. Уже отцвела сон-трава, погасли золотые звезды горицвета. Поднялись и распустились злаки. Степь стала ярко-зеленой, и по ней разбросаны редкие белые звездочки ветреницы и кисти сочевичника.

Так проходят апрель и май. В конце мая или в начале июня степь покрывается ярким красочным ковром. На зеленом фоне голубеют незабудки, искрятся желтые цветы крестовника, а над ними колышутся белые перья ковыля.

В середине июля, когда лето в полном разгаре, вновь сменяется наряд степи: она становится темно-лиловой от массового цветения шалфея. Его крупные, пряно пахнущие кисти затеняют все другие растения. Лишь местами видны перья ковыля.

Но к концу июля отцветает и шалфей. Степь становится беловатой - к этому времени как бы подбираются растения с белыми цветами: ромашка, клевер горный, пушистая кремовая таволга.

И вот наступает август. Уже давно не было дождя, стоит жаркая, сухая погода. Еще доцветают некоторые яркие цветы, но краски степи помутнели, поблекли, все больше появляется бурых пятен - отцветших и высохших растений. Постепенно буреет вся степь, и на буром фоне выделяются лишь отдельные цветы. Но в конце августа и они исчезают.

Так выглядит в разное время года северная разнотравная степь.

В южных районах нашей страны сохранились отдельные участки ковыльной степи, которая некогда покрывала весь юг Средне-Русской равнины. В наше время ковыль встречается лишь на отдельных участках сохранившейся целинной степи, а когда-то он был основным растением русских степей. Ему сопутствуют злаки: типчак, келерия, пырей и пр. Их обильные, в виде густой бороды, корни пронизывают своими разветвлениями почву, добывая из нее драгоценную влагу. Между дернинами этих злаков разбросаны крупные двудольные растения: коровяк фиолетовый, кермек, пиретрум желтый и др. Их корни проникают еще глубже, чем корни злаков, и черпают воду из самых нижних слоев почвы, а иногда и из грунтовых вод.

В самом верхнем слое почвы живет множество мелких растений - эфемеров, вся корневая система которых часто располагается не глубже 10 см. Длинные корни эфемерам и не нужны, так как в то время года, когда они растут и плодоносят, влаги в почве достаточно. Жизнь эфемеров короткая, редко больше месяца. Как только сойдет снег, они торопятся прорасти, зацвести, дать семена, а через несколько недель уже отмирают. Но за это короткое время они успевают закончить свой жизненный цикл и приготовиться к длительному покою - до следующей весны или до наступления влажного периода поздней осени.

Ковыльные степи не так красочны, как северные разнотравные. Но тот, кто хоть раз увидел ковыльную степь, никогда ее не забудет.

Ранней весной бурая степь расцвечена мелкими желтыми звездочками гусиного лука и крупными - горицвета. Позже на ковре подросшей травы цветут белые ветреницы, дикие пионы, ирисы и красавцы тюльпаны. А потом начинает колоситься ковыль. Его длинные белые ости-перья стелются, веют, переливчато колеблются над негустым травостоем, состоящим преимущественно из многолетних злаков. Когда выколосится ковыль, вся степь кажется серебристой. По ней, как по морю, плывут волны; серебристо-серые перья склоняются и вновь выпрямляются. Утром в степи особенно ощутим чудесный беспредельный простор, воздух, свежий и в то же время сухой, насыщен ароматом тимьяна и шалфея, голубой свод неба необъятен и всюду серебристая дымка ковыля. А вечером, на закате солнца, перья ковыля вспыхивают дымно-красным огнем и кажется, что степь загорелась и землю окутала прозрачная красноватая дымка.

В начале июня уже отцвели и отплодоносили все злаки, облетели седые перья ковылей, желтеет и буреет их листва. И хотя еще обильнее цветет желтый ромашник, шалфей, многолетние васильки, но степь уже начинает выгорать. Она становится соломенно-желтой, потом буреет.

Но осенью, а иногда и в конце лета злаковая степь вновь оживает. Как только пройдут сильные дожди, вновь начинают зеленеть дерновинки ковылей, типчака, мятлика луковичного, затем появляются проростки весенних эфемеров - крупки весенней и др. В таком темно-зеленом уборе злаковая степь идет под снег недолгой южной зимы.

В конце лета и осенью в ковыльной степи при ветреной погоде можно увидеть интересное явление. Над буро-желтой травой прыгает легкий, почти прозрачный мячик. Он то приземлится, то, оттолкнувшись от земли, летит по ветру. Потом два мяча сцепятся и прыгают вместе; к ним присоединяется еще несколько мячей, и вот по степи катится уже целый вал выше человеческого роста, забирая в себя мячи-одиночки. Растения, составляющие этот вал, называют перекати-полем. У перекати-поля стебель сильно ветвится, и растение приобретает за лето шарообразную форму. Закончив развитие, растение засыхает на корню, но семена его не осыпаются. Основание стебля к этому времени становится хрупким и легко обламывается от сильного порыва ветра или от прикосновения пасущегося животного. Ветер подхватывает и несет шаровидный стебель

иногда на десятки километров. В длительном пути от ударов шара о землю семена постепенно высыпаются. Все особенности перекати-поля - и способность целиком отрываться от корня, и его шаровидная форма, и медленное, постепенное осыпание семян - способствуют распространению растения.

Эти особенности могли быть выработаны перекати-полем лишь в степи, на огромных просторах безлесных равнин.

Мы уже говорили, что самое характерное растение южной степи - это ковыль. Видов ковыля много. Они различаются длиной ости, ее опушенностью, характером листьев. Но у всех видов много общего.

Ковыль - засухоустойчивый злак. Густой пучок его шнуровидных корней образует плотный дерн, широко и глубоко проникает в степную почву и высасывает из нее всю влагу, которой летом в степи не так уж много. Листья ковыля длинные, узкие, часто свернутые вдоль; они приспособлены к очень малому испарению драгоценной влаги. Цветки, невзрачные, как у всех злаков, собраны в редкую метелку. В период цветения в цветке образуется наиболее заметная часть растения - перо. Оно пушистое и легкое. Ость пера прикреплена к зерновке ковыля, которая в десятки раз меньше самой ости. Когда семена созревают, зерновка отделяется от растения и на далекое расстояние переносится ветром на пушистой ости, как на парашюте. Затихнет ветер, и летящая зерновка плавно опускается на землю. Нижний конец зерновки тонко заострен, он легко вонзается в землю. Близ острия зерновки расположены волоски; они позволяют зерновке углубиться в почву и препятствуют выходу острия обратно.

Но, опустившись на землю, зерновка лишь слегка углубится в нее. Закрепившись на ней, как на якоре, она сама ввинчивается в почву, подобно штопору. Ость пера обладает большой гигроскопичностью. В сухую погоду нижняя часть ости закручивается, и это движение ввинчивает зерновку в землю. Утром и вечером, когда меняется влажность воздуха, можно видеть, как перистая ость, воткнувшаяся в почву, медленно вращается. То же самое происходит, если ость попадет на шерсть животного. Постепенно углубляясь в шерсть, ость ввинчивается в кожу, а затем и в мышцы. Если в тело животного вопьется большое количество зерновок, животное заболевает, а иногда и гибнет.

Знаменитому русскому ученому В. В. Докучаеву удалось доказать, что чернозем представляет собой продукт перегнивания степной растительности в условиях засушливого климата. За многие тысячелетия в степи образовался мощный слой почвы черного цвета, иногда глубиной в метр.

Степи занимают значительные площади и в Азиатской части СССР, преимущественно в Западной Сибири. Здесь в травостое преобладают злаки: ковыли, житняки, типчак, овсец. Но ковыли здесь представлены другими видами по сравнению со злаковыми южными степями. Из бобовых растений часто встречаются астрагалы, чины, люцерна серповидная. Кроме бобовых, в сибирских степях много и других двудольных растений, но они не дают той яркой смены красок, оттенков и форм, как в европейских степях.

В южной части сибирских степей все больше и больше появляется засухоустойчивых ксерофитных растений. Постепенно степь переходит в полупустыню.

Большая часть сибирских степей в настоящее время распахана. Сейчас это огромные площади посевов Целинного края.

В степях, расположенных за границей СССР, состав растительности другой. На наши степи наиболее похожи ковыльные пушты Венгрии (в настоящее время они почти все распаханы).

СТЕПИ АМЕРИКИ

Значительные площади степей, хотя и меньшие, чем в Советском Союзе, есть в Америке. Особенно широко распространены они в Северной Америке, где занимают всю центральную область материка. Здесь они называются прериями. Растительность отдельных участков прерий неодинакова. Более всего похожи на наши степи американские настоящие прерии, в них растительность состоит из ковылей, бородачей, келерии, но эти близкие к нашим растения представлены там другими видами. Когда злаковые и двудольные растения настоящих прерий достигают полного развития, высота травостоя превышает полметра. Летнего перерыва в жизни растений здесь нет.

Луговые прерии встречаются в более влажных местах, где вместе с травянистой растительностью может расти и лес. Дубовые леса занимают склоны неглубоких долин, ровные и возвышенные участки луговой прерии покрыты травой, состоящей из высокостебельных злаков. Высота травостоя здесь около метра. В прошлом столетии высота травы в некоторых местах достигала спины лошади.

Большую часть североамериканских степей занимают низкозлаковые прерии. Этот тип травянистой растительности характерен для наиболее засушливых участков степей. В травостое низкозлаковой прерии господствуют два злака - буйволова трава и трава Грама, Их листья и стебли образуют на поверхности почвы густую щетку, а корни - не менее густое сплетение в почве. В эти плотные заросли почти не может внедриться какое-либо другое растение, поэтому низкозлаковые степи однообразны. Трава в низкозлаковой степи достигает высоты 5-7 см и образует очень мало растительной массы.

Американские исследователи доказали в последние годы, что низкозлаковые степи произошли из настоящих и даже луговых прерий.

В конце прошлого и начале XX столетия скотоводы-промышленники держали в прериях так много скота, что все естественные травы, хорошо поедаемые животными, были целиком истреблены и не могли уже восстановиться. В степи выжили и распространились низкорослые злаки и грубые двудольные растения. Они и образовали низкозлаковые прерии.

Большая часть североамериканских прерий распахана и используется для посевов различных сельскохозяйственных культур.

В Южной Америке площадь, покрытая травянистой растительностью, называется пампой. Пампа - необозримое слабо холмистое пространство, которое занимает большую часть Аргентины и Уругвая и доходит на западе до подножия Кордильер. В пампе сменяется за лето несколько растительных групп: ранние злаки уступают место поздним, раннецветущие двудольные растения - поздноцветущим. В травостое пампы много злаков, а среди двудольных особенно много видов сложноцветных. Развитие растительности в пампе начинается с октября и заканчивается в марте - ведь пампа находится в южном полушарии.

Пампа уже давно используется как пастбище для скота. Многие участки ее распаханы. Естественная растительность пампы в настоящее время сильно изменилась, во многих местах она засорена колючими сорняками.

И в нашей стране, и в странах зарубежных в результате деятельности человека степи постепенно изменяются и даже исчезают. Но социалистическому государству было бы невыгодным полное исчезновение степей. В степной флоре много растений, которые могут стать полезными. Для сохранения степной флоры в различных почвенно-климатических зонах СССР создано несколько заповедников. Там участки целины сохраняются в нетронутом виде (см. ст. «Охрана растений в заповедниках»).

В этих заповедниках ведется большая научно-исследовательская работа. Там изучаются отдельные представители дикой флоры и произрастание многих видов в растительных сообществах. Это имеет не только познавательное, но и большое народнохозяйственное значение, так как полезные свойства диких степных растений широко используются учеными в селекционной практике. Так, например, сейчас уже культивируются многие степные растения, среди них: житняк, пырей бескорневищный, лядвенец рогатый и др.

В ПЕСКАХ ПУСТЫНИ

Словом «пустыня» географы называют громадные площади земли (больше 15 млн.км²), расположенные в тропической и субтропической зонах и отличающиеся крайне сухим климатом. В Каракумах, например, выпадает всего 80-130 мм осадков в год. Это примерно в пять раз меньше, чем в районе Москвы. Жара здесь достигает 45° в тени.

Иногда думают, что пустыня - это действительно пустое, голое место, где нет ничего живого - ни растений, ни животных. Но это представление неверно. Большая часть пустыни покрыта растительностью, где обитает довольно много разнообразных животных (см. ст. «Жизнь животных в песках»).

Все живые существа, обитающие в пустыне, выработали особые приспособления, чтобы переносить жару, сухость летом и сильные морозы зимой. Особенно интересны эти приспособления у растений. У одних листья уменьшены до крохотных размеров, у других листьев нет совсем, а вместо них - зеленые веточки. Есть и такие растения, которые живут только в прохладное время, а остальную часть года находятся в безжизненном, недеятельном состоянии (см. ст. «Как растения борются с засухой и засолением почвы»).

Большая часть растений пустыни - эфемеры. Весной эти растения активно развиваются, образуя красочный ковер, а с наступлением знойного лета высыхают.

Эфемеры - мелкие растения: у многих стебель не длиннее 5-10 см, а лист около 1 см. У кустарников и полукустарников, растущих в пустыне, листьев или нет совсем, или они очень мелкие, иногда листья бывают длинные и тонкие, подобно хвоинкам. Все это необходимо растениям для уменьшения испарения.

Закрепленные пески (так обычно называют неподвижные пески, закрепленные растительностью) покрывают саксауловые леса. У этого «леса» мало сходства с нашими тенистыми лесами. Кусты саксаула разбросаны на значительном расстоянии друг от друга. Их безлистные кроны никогда не смыкаются. Промежутки между этими растениями покрыты редкой травой, сквозь которую просвечивает песок. Издали куст саксаула иногда напоминает плакучую иву или молодое раскидистое фруктовое деревце, но подойдите поближе, и вы убедитесь, что у этого деревца нет листьев, а на его тонких стеблях густо сидят сочные темно-зеленые

веточки, свисающие вниз. Зеленые веточки заменяют саксаулу листья - процесс фотосинтеза идет в них.

Не пытайтесь скрыться в тени этого кустарника от палящего солнца - его тень прозрачна и не может служить защитой.

В подвижные, незакрепленные пески лучше не ходить. Здесь вы не увидите даже той небогатой растительности, которая встречается в закрепленных песках. Лишь изредка на склоне бархана покажется кустик песчаной акации или злака селина.

В барханных песках ни весна, ни зима не приносят новых картин - все те же бледно-серые или желтые пески и ничего больше. Особенно страшно оказаться среди подвижных песков во время песчаной бури. Здесь можно

легко заблудиться. Ветер заметает дорогу. Там, где только что виднелись следы людей, через несколько минут уже громоздятся высокие барханы.

Нередко пески засыпают каналы, поселки. Таджикский писатель С. Айни описывает, как был, засыпан барханными песками, пришедшими из пустыни Кызылкум, кишлак (поселок), где прошло его детство. Сперва песок начал засыпать стоявшие на окраине кишлака деревья, потом у заборов образовались барханы песка, затем песок начал засыпать дворы... Тогда жители покинули кишлак и переселились в другое место. Это было в дореволюционное время, когда люди не знали, почему пески в пустыне становятся подвижными, и не умели бороться с этим бедствием.

Советские ученые установили, что пески приходят в движение главным образом из-за бесхозяйственности людей. Если долго пасти скот на закрепленных песках в одном и том же месте, то он съест траву и растопчет поверхностный слой песка. Ветер подхватывает этот песок и уносит его. Корни растений обнажаются, пересыхают, и растения погибают. Заготавливая саксаул на топливо, люди иногда не только срубают ствол дерева, но и выкапывают его с корнем. Дров от каждого растения получают больше, но саксаул при этом погибает. В конце концов на месте саксаулового леса появляются барханы.

Основной способ борьбы с подвижными песками - плановое, правильное использование природных богатств песчаной пустыни. Там, где барханы уже образовались, их закрепляют. Растительность пустыни - верный союзник

человека в борьбе с сыпучими песками. На подвижном песке могут жить некоторые виды растений, обладающие особым строением корней. Их длинные (более 10 м) корни пронизывают большой слой песка, как бы «сшивают» его. Корни одного растения - злака селина- могут покрыть своими разветвлениями до 100 м² песка. Селин отлично приспособлен к жизни на подвижных песках. Ветер иногда выдувает из-под его корней песок, обнажает корни, но они не высыхают, потому что покрыты своего рода футлярами из песчинок, плотно склеенных особыми выделениями корней.

Кроме селина, на подвижных песках может селиться песчаная акация и некоторые другие растения. Ученые называют эти растения пионерами: они первые заселяют барханы. А когда под этими растениями песок несколько успокоится, здесь появляются уже другие виды растений (саксаул и песчаная осока), которые окончательно закрепляют пески. Песчаная осока - небольшое травянистое растение, составляющее основу травостоя повсюду в закрепленных песках.

Хотя в закрепленных песках нет разнообразия растительного покрова и на сотни километров тянется неизменный саксауловый лес, в различное время года пустыня выглядит неодинаково.

Жарко, душно летом в пустыне. Солнце поднимается над горизонтом в 5-6 часов утра, а в семь жара уже гонит людей в тень. С каждым часом тень делается все короче, а в полдень становится совсем маленькой. «Тень человека в полдень лежит у его ног, как побитая собака»,- говорят местные жители. От мельчайшей пыли небо становится мутно-белым. Не пытайтесь пробежать босиком по песку в полдень, он горяч, как раскаленная плита. К вечеру жара спадает. Остывает песок. На синеющем небе загораются первые звезды.

Немного красок в ландшафте пустыни летом: серо-желтый песок, жесткая выгоревшая трава - песчаная осока, бледная зелень кустов саксаула и других безлистных кустарников. Но летом растут веточки саксаула и развиваются его плоды. Скрытая, замедленная жизнь идет и у тех растений, которые сохраняются в течение лета в виде семян или подземных частей: корневищ, луковичек, клубней.

Лето незаметно сменяется осенью. Дни становятся прохладней. Изредка перепадают дожди. С наступлением осени кусты саксаула густо покрываются крылатыми семенами, созревают плоды и у других кустарников. Во вто-

рои половине осени довольно часто выпадают дожди и, если в это время стоит теплая погода, начинают развиваться песчаная осока и другие травы.

В декабре наступает зима. Она напоминает осень в средней полосе СССР с ее неустойчивой погодой - то холодной, то теплой. Зимой пустыня выглядит особенно унылой. Даже растения не радуют глаз. У саксаула облетели семена и опали веточки, кажется мертвым ковер осоки, выгоревшей за лето и осень. Когда зима в пустыне бывает мягкой, на этом ковре появляются зеленые всходы побегов осоки и проростки однолетних растений.

Недолго тянется в пустыне зима. Уже в конце января - начале февраля начинается весна. Как всегда, она приходит незаметно: еще вчера все было серым, безжизненным, а сегодня на поверхности песка видна нежнейшая зеленая дымка - это появились всходы и проростки растений. А завтра и саксаул изменит свою окраску - кора его станет более темной и чуть-чуть приоткроются почки.

Вот на склоне холма, на зеленых стебельках песчаной осоки появились рыжеватые колоски, а в долинке проглянули золотистые звездочки

гусиного лука, бледные цветочки стрептоломы. А иногда на почве мелькнет беловатое пятно - как будто кто-то просыпал горсть белой крупы. Это крошечные, с зернышко перловой крупы величиной, цветочки крупки весенней. Недолог срок жизни крупки, поэтому она, как и другие эфемеры, торопится зацвести и дать семена.

Формирование колосков у осоки означает середину весны. С этого момента все развивается со сказочной быстротой. В конце марта - начале апреля пески покрываются пестрым ковром, где в зеленую основу из осоки и многочисленных злаков вплетаются пятна кроваво-красного мака павлиньего, изящные узоры из фиолетовых малькольмий. Нередко над этим ковром возвышается ревень туркестанский. Его округлые листья достигают иногда метра в диаметре.

Активно развиваются весной и кустарники, почти все они цветут. У саксаула цветки совсем незаметны, они прячутся в глубине побегов. А вот бледно-лиловые кисти астрагалов и густо-синие - песчаной акации видны издалека.

Многие цветы пустыни хорошо пахнут. Запах песчаной акации, напоминающий запах душистого горошка, сливается с пряным ароматом цветков астрагала и с резким сладковатым запахом эремоспартона. Если нагнуться и отыскать в траве небольшую скорзонеру, с соцветием, похожим на садовую маргаритку, то можно убедиться, что она издает сильный запах ванили. В конце весны к этим запахам места-

Многолетний эфемер песчаной пустыни - туркестанский ревень.

Плоды пустынных растений: 1 - боб смирновии; 2, 3, 4 -

плоды различных пустынных кустарников из рода джузгунов;

5 - боб песчаной акации; 6 - Плод злака селина.

ми присоединяется одуряющий запах гречихи. Это пахнут цветки кустарника кандыма, относящегося к семейству гречишных. Ночью все эти запахи перекрываются странным, ни с чем не сравнимым ароматом кустарника эфедры, на безлистных зеленых ветвях которого появились желтые колокольчатые соцветия.

Но скоро кончается короткая весна, и в свои права вступает знойное лето.

Летом ветер несет вместе с песком плоды и семена растений, созревших весной. У большинства растений пустыни плоды приспособлены к переносу при помощи ветра: они имеют форму пропеллера, как у песчаной акации, или баллона, наполненного воздухом, как у песчаной осоки и смирновии. Иногда они напоминают парашютики, как у злака селина. У саксаула и солянок плоды имеют особые, крылатовидные наросты и похожи на цветы.

Как же использует человек растительные богатства песчаной пустыни? В первую очередь - для животноводства. Хотя растения пустыни дают небольшую массу корма на гектар, но площади пустыни так обширны, что позволяют содержать здесь миллионы голов скота. Весной овцы питаются зеленым кормом, а потом - сухими остатками весенних растений эфемеров, особенно песчаной осоки. С осени они начинают поедать веточки саксаула, ими же вместе с остатками травы питаются и зимой.

Почти все растения пустыни - очень хороший корм для овец и верблюдов. Многие из них не уступают по питательности таким растениям, как клевер, люцерна.

Саксаул почти всюду используется как топливо. Нужно отметить, что это лучшее древес-

ное топливо в мире. Его тяжелая, очень плотная древесина горит жарче, чем дубовые дрова. Но эта древесина так тверда, что пилить и рубить ее очень трудно. Ствол саксаула раскалывают на куски тяжелым колуном.

Есть в пустыне и съедобные растения, например ревень. Из толстых мясистых черенков его листьев получаются отличные кисели и начинки для сладкого пирога.

Очень богата песчаная пустыня лекарственными растениями. Дальнейшее изучение их позволит открыть новые ценные для медицины виды.

За рубежом песчаные пустыни занимают большие площади, но нигде не встречается таких крупных массивов, как Каракумы и их продолжение - Кызылкум. Очень многие песчаные пустыни в Африке образовались из-за беспечной деятельности человека. Люди уничтожили растительность на плотных супесчаных почвах, хищнически использовали их для пастбищ. Это вызвало разрушение поверхностного слоя.

Ветер развеял разрушенную почву и оставил на ее месте пески, которые сейчас в виде барханов передвигаются с места на место. В наше время, например, пески близко подходят ко многим городам Египта.

Многие виды растений зарубежных песчаных пустынь близки к нашим среднеазиатским видам. Так, африканский злак селин (аристида) похож на среднеазиатские селины, а различные виды кустарника кандыма с семенами в виде пушистых шариков напоминают кандымы, растущие у нас.

Советские люди не могут мириться с бедностью растительного покрова пустыни, они ищут пути для того, чтобы увеличить количество растений, необходимых в народном хозяйстве. Работы ученых Туркмении и Узбекистана уже дали хорошие результаты. Из естественного растительного покрова выявлен ряд растений, которые при возделывании их на обработанных и удобренных участках пустыни дают высокие урожаи корма для животных, а также древесину. Наилучшие результаты показали посевы саксаула, кандымов, чогона (кустарниковой солянки), зонтичного растения - ферулы. Эти растения уже кое-где начали возделывать. Занятые ими участки резко выделяются на фоне обычной разреженной пустынной растительности своей пышностью. Но полностью все возможности пустыни могут быть использованы только тогда, когда она получит достаточное количество воды. Орошение водами Каракумского канала, а также с помощью артезианских скважин даст возможность получать здесь громадные урожаи пшеницы, кукурузы, хлопка, винограда.

Пройдут годы, советские люди осуществят один за другим грандиозные планы орошения пустынных земель, и тогда слово «пустыня» станет достоянием истории, потому что не останется в этих местах ни одного клочка земли, который не будет щедро напоен влагой, и там, где сейчас еще желтеют пески со скудной растительностью, раскинутся сады, зазеленеют поля, протянутся широкие ленты автострад.

По каналам, построенным руками советских людей, в пустыню пришла большая вода.

ТРОПИЧЕСКИЙ ЛЕС

Вряд ли кто из вас не читал о природе далеких тропических стран. Вы там встречаете много интересного, но больше всего вас, вероятно, поражает описание таинственных тропических лесов. В джунглях Индии жил среди диких зверей Маугли, через тропические леса Центральной Африки пробирался Дик - отважный пятнадцатилетний капитан, сквозь дебри Амазонки прокладывали дорогу герои романа А. Конан-Дойля «Затерянный мир».

Тропические леса занимают большие (около 14 млн.км²) пространства по обе стороны экватора в Америке, Африке, в южной части Азии и на прилегающих к ней островах.

Наиболее распространены влажнотропические, или «дождевые», леса. Они произрастают там, где часто и регулярно выпадают обильные осадки, знаменитые тропические ливни, когда с неба с громким шумом низвергаются стремительные потоки, реки воды. За полтора-два часа осадков выпадает здесь больше, чем, например, под Москвой за несколько месяцев. Обилие тепла и влаги, ослепительное солнце, в полуденные часы стоящее прямо над головой,- все это создает исключительно благоприятные условия для растительности, особенно для древесной.

Многие представляют себе тропический лес в виде красивого парка, где порхают бабочки, растут причудливые цветы и журчат ручейки. Но это представление неверно.

Девственный тропический лес с его духотой, жарой и сыростью производит гнетущее впечатление. Не слышно в этом лесу и певчих птиц, так оживляющих наши леса, особенно Весной и в первую половину лета. Не случайно тропический лес называют «зеленым адом», «зеленой тюрьмой».

«Представьте себе,- рассказывает писатель И. Акимушкин,- безбрежный океан гигантских деревьев. Они растут так тесно, что их вершины переплелись в непроницаемый свод.

Причудливые лианы и ротанги густой сетью опутали и без того непроходимые дебри. Стволы деревьев, узловатые щупальцы лиан поросли мхами, гигантскими лишайниками. Мох всюду - и на гниющих стволах, и на малюсеньких, с «носовой платок», клочках не занятой деревьями земли, и в мутных ручьях и ямах, наполненных густой черной жижей.

Нигде нет ни пучка травы. Всюду мхи, грибы, папоротники, лианы, орхидеи и деревья -

чудовищные исполины и тщедушные карлики. Все тянутся в борьбе за свет, лезут друг на друга, переплетаются, перекручиваются безнадежно, образуя непроходимую чащу».

Особенно большое значение имеет для растительности то обстоятельство, что в течение всего года температура воздуха в тропиках почти не меняется, Так, на Западной Яве, в Богоре, где находится лучший в тропических странах ботанический сад, самый холодный месяц - август (Ява расположена на 8° южнее экватора, в южном полушарии) всего на 1° холоднее самого жаркого месяца - февраля. Невелика также разница температур воздуха дня и ночи: днем она поднимается до +40°, а ночью падает до +20°. На растения это действует чрезвычайно благоприятно: они растут круглый год и с поразительной быстротой. За какие-нибудь 10-15 лет тропические деревья достигают высоты в 30-40 м и толщины до 1 м. Таких размеров деревья нашего климата достигают только к 100 - 150 годам.

Представление о быстроте роста тропической растительности могут дать эвкалипты, выращиваемые у нас на Черноморском побережье Кавказа.

Суровые условия северной зимы накладывают на наши леса отпечаток некоторого однообразия. Очень часто лесные массивы состоят почти целиком из одной какой-либо породы деревьев, лучше всего приспособившихся к жизни в трудных климатических и почвенных условиях. Так, например, на песчаных почвах нашего Севера и Прибалтики мы находим сосновые боры, а на глинистых почвах - еловые леса.

Тропические леса не имеют себе равных по обилию видов растений. Среди десятков рядом стоящих деревьев не всегда найдешь два одинаковых. К тому же еще они до такой степени переплетаются своими ветвями, что очень трудно бывает разобрать, к какому стволу относятся какие ветви, листья, цветки или плоды. Ботаники насчитывают в тропическом лесу до 400 различных древесных пород. И ни одна из них не преобладает.

Любопытно еще одно отличие нашего леса от тропического. Если посмотреть на наш лес сбоку, то «крыша» его представляется нам совершенно ровной. Наши деревья как бы защищают друг друга от губительного действия холодных зимних ветров.

Не то в тропическом лесу. Здесь нет морозов и холодных ветров. Почти ежедневно выпадающие дожди не дают высыхать отдельным возвышающимся над уровнем лесной «крыши» верхушкам деревьев. Поэтому одни деревья больше раскидываются вширь, другие - тянутся вверх. Если посмотреть сбоку на тропический лес, то его «крыша» будет зубчатой.

Многие представляют себе, что тропический лес состоит преимущественно из пальм. Это неверно, так как пальмы в тропиках растут в основном на открытых местах. Например, кокосовые пальмы растут вдоль морских берегов и образуют большие рощи. В самом лесу пальм немного. Они виднеются лишь кое-где среди массы других деревьев. Деревья тропического леса по общему своему виду похожи на наши лесные деревья, но отличаются тем, что имеют в большинстве своем крупные кожистые листья, как у магнолий, лавровишни или обыкновенного комнатного фикуса.

Такие прочные кожистые листья служат деревьям два-три года, а иногда и более продолжительное время. Кроме того, листья сбрасываются не все сразу, как это бывает в наших лесах осенью, а поодиночке, в разное время. Поэтому влажные тропические леса вечнозеленые и никогда не стоят без листьев. В этом отношении они напоминают хвойные леса умеренного климата.

В тропических лесах преобладают вечнозеленые лиственные деревья, хотя имеются и хвойные, например араукарии.

В этих лесах ветви деревьев так тесно переплетаются между собой, а на их концах так густо сидят большие темно-зеленые кожистые листья, что сквозь них свет почти не проникает, и там всегда, даже в полуденные часы, царит зеленоватый полумрак. Не видно ни восхода, ни солнечного заката, ни самого солнца на небе. Поэтому здесь трудно расти травянистым растениям. Однако в этой густой тени

прекрасно растут споровые растения - мхи и папоротники, причем последние имеют нередко многолетние стебли и достигают значительных размеров, до 8 м высоты, напоминая по своему виду небольшие пальмы. Это так называемые древовидные папоротники, особенно распространенные в тропических лесах Австралии и Новой Зеландии.

Недостаток света в тропическом лесу заставляет растения тянуться вверх, к солнцу. Поэтому многие растения поселяются не на земле, а на стволах и ветвях деревьев, нередко густо покрывая их сплошным зеленым ковром. Среди них можно назвать различные виды папоротников, мельчайшие споры которых легко заносятся воздушными течениями на ветви деревьев, где они и разрастаются. По внешнему виду некоторые из них напоминают птичьи гнезда - это папоротники - гнездовики; другие папоротники похожи на лианы и, укоренившись в земле, поднимаются по стволам деревьев с помощью корней-присосков или листьев.

А папоротник олений рог имеет листья двоякого рода. Одни листья плотно охватывают ветку или нетолстый ствол дерева-хозяина, образуя как бы воронку, в которой скопляются стекающая по стволу дождевая вода и смываемые ею со ствола пыль и органические ос-

татки. Другие листья, питающиеся за счет такой «почвы», висят в воздухе и улавливают необходимые для жизни растения свет и углекислоту.

Папоротники принадлежат к группе так называемых эпифитов - растений, живущих на других растениях, но не являющихся паразитами. Эпифиты очень распространены в тропических лесах.

Эпифиты есть и в наших лесах. К ним относятся всем известный бородатый лишайник, свешивающийся с веток елей в густых лесах, и пластинчатые лишайники серого, коричневого и ярко-желтого цвета, которые можно видеть на стволах осин и других деревьев.

Во влажных тропических лесах дожди идут почти ежедневно. По ветвям и стволам деревьев стекают мощные потоки воды, вода застаивается в развилинах ветвей, и это дает возможность поселяться здесь эпифитам. Кроме того, сами эпифиты, укрепляясь на ветвях, способствуют задержанию воды своими стеблями и корнями.

Среди тропических эпифитов есть и цветковые растения. Из них наиболее красивы орхидеи. Растут орхидеи и у нас. В начале лета на лугу можно набрать букеты душистых ночных фиалок с желтовато-зелеными цветками, кукушкиных слезок, или, иначе, ятрышника, с фиолетовыми цветками, которые усыпаны темными крапинками. В лиственном лесу иногда попадаются крупные пестроокрашенные цветки венерина башмачка, поражающие своей удивительной формой.

Но наши орхидеи дают слабое представление о красоте и разнообразии тропических орхидей. По невиданному богатству форм и изумительной окраске цветков тропические орхидеи занимают одно из первых мест в мире растений и чрезвычайно высоко ценятся в садоводстве. Среди орхидей встречаются, например, такие, которые по форме напоминают бабочек, другие похожи на пауков, а великолепная окраска их лепестков вызывает восхищение каждого, кто любуется этими изысканными цветами. Орхидеи имеют все оттенки, от молочно-белого и нежно-розового до темно-багрового и ярко-желтого. Одни цветки бывают пятнистыми, другие - полосатыми, третьи - испещрены фантастическим рисунком. Некоторые срезанные орхидеи не вянут почти целый месяц. В тропической Америке даже есть специальный промысел «охотников за орхидеями», драгоценная добыча которых на специальных судах доставляется в Европу.

Найти в тропическом лесу цветущие орхидеи во много раз труднее, чем ночные фиалки или кукушкины слезки на наших лугах. Охотники за орхидеями, целый день пробираясь сквозь труднопроходимые, густые заросли леса, нередко находят всего одну-две орхидеи.

Тропические эпифитные орхидеи - настоящие воздушные жители. Их клубни находятся не под землей, как у наших орхидей, а висят в воздухе. Они серебристо-белого цвета; покрывающая их рыхлая ткань, подобно губке, жадно впитывает дождевую воду. В почве корни этих воздушных растений задыхаются и загнивают. Когда орхидеи выращивают в оранжереях, то их либо подвешивают в корзинках, заполненных мхом, либо помещают на большие куски пробки или коры, а вместо поливки ежедневно опрыскивают водой.

К эпифитам относятся и непентесы - насекомоядные растения, имеющие красивые пестроокрашенные кувшинчики, с помощью которых они ловят насекомых (см. статью «Насекомоядные растения»).

В тропических лесах Южной Америки, кроме орхидей, мы находим еще представителей семейства бромелиевых. Они, как и семейство орхидных, почти сплошь эпифиты и имеют ярко-окрашенные, очень красивые цветы. Корни у этих растений либо отсутствуют вовсе, либо служат для прикрепления. В воронкообразных розетках листьев скапливаются органические остатки и застаивается дождевая вода. Отсюда основания листьев всасывают воду. Листья бромелиевых покрыты желёзками с плотными крышечками, приподнимающимися во влажную погоду и пропускающими внутрь листьев воду. В сухую погоду крышечки плотно закрыты. Бромелевые выводят в наших оранжереях. Из культурных растений к этому семейству принадлежит ананас.

В лесных водоемах тропической Америки растет знаменитая виктория-регия. Ее плавающие в воде листья достигают в диаметре двух метров, а огромные чудо-цветы распускаются лишь на две ночи и два вечера, наполняя воздух дурманящим ароматом. В первый вечер цветы белые с красновато-розовой серединой, а во второй - переливаются всеми оттенками, от малиново-красного до темно-пурпурного цвета.

Не только стволы и ветви деревьев тропического леса заселены квартирантами-эпифитами, но и на листьях этих деревьев поселяются жильцы - мхи и лишайники. Их называют эпифиллами. Так же как и эпифиты, они пользуются только «квартирой», более светлой,

Эхмея Вейбаха - растение из семейства бромелиевых.

чем та, которую они могли бы иметь на земле, под густым пологом леса. Хотя соков из листьев дерева они не сосут, но все же некоторый вред причиняют, отнимая часть падающего на листья света. Кроме того, они способствуют застаиванию воды и появлению паразитных грибков, повреждающих листья деревьев. Листья загнивают и преждевременно опадают.

Есть на тропических деревьях другие квартиранты, также стремящиеся с возможно меньшими затратами захватить место под солнцем. Это лианы, т. е. вьющиеся и лазящие растения древесного типа.

Вьющиеся растения встречаются и у нас. Но в среднерусских лесах лиан мы не найдем. Только в Закавказье, особенно на Черноморском побережье, лианы широко распространены. Здесь деревья нередко оказываются настолько густо переплетенными такими растениями, как ломонос, ежевика, колючая сар-сапариль, что образуются совершенно непроходимые заросли.

Лианы - характерное растение тропического леса. Они чрезвычайно быстро растут и легко взбираются на верхушки самых высоких деревьев. Перекидываясь гибкими побегами с дерева на дерево, лианы захватывают десятки деревьев. Снизу видны только толстые стволы лиан, извивающиеся как гигантские удавы, а листья их теряются высоко среди ветвей деревьев. Забираясь в верхние части кроны, лианы своими листьями и побегами отнимают часть света и этим причиняют значительный вред деревьям.

Еще опаснее для деревьев лианы, которые плотно обвивают стволы деревьев и тем лишают их способности утолщаться. Такие лианы называют лианами-душителями. По мере роста дерева в толщину кольца лианы все глубже и глубже врезаются в кору и в конце концов полностью перерезают ее. Тогда нарушается нормальное сокодвижение и дерево засыхает.

Быстрота роста тропического леса поразительна. Пробиваемые сквозь него просеки и дороги в несколько месяцев зарастают так, что не остается и следа. Даже сплошные вырубки или пожарища через несколько лет становятся совершенно непроходимыми. Такая же судьба постигает и культурные поля, почему-либо заброшенные. Жителям прилегающих к лесам участков приходится вести постоянную борьбу с лесом, непрерывно наступающим на поля. Стоит только немного ослабить эту борьбу, как на месте пашни вырастают джунгли.

Но все же перед человеком отступают и тропические леса. В более густо заселенных тропических странах, как например в Индонезии, леса сохранились преимущественно в горах, а на равнинах и в предгорьях зеленеют рисовые поля и плантации каучуковых и хинных деревьев, кустарников кофе и чая.

Замена диких джунглей культурными плантациями, осушение почвы способствуют улучшению климатических условий. С этим связано и уничтожение возбудителя тропической лихорадки - этого бича жарких стран. Однако хищническое хозяйствование колонизаторов в колониальных и зависимых странах, чрезмерная вырубка и выкорчевывание леса, особенно в предгорьях и горах, влечет за собой гибельные последствия. Тропические ливни быстро смывают оголенную от лесной растительности плодородную почву, оставляя после себя голые скалы. В рыхлых породах дождевая вода прорывает глубокие овраги и вызывает наводнения и оползни. Разумное использование тропических территорий возможно лишь там. где населяющие эти страны народы стали хозяевами своей земли.

Дерево-роща

Издали растущее в Индии дерево баньян кажется рощей. Когда зайдешь под его крону, создается ощущение, как будто бы находишься в густом тенистом лесу. Объясняется это тем, что баньян образует корни, спускающиеся от ветвей. Достигнув почвы, они в ней укореняются и приобретают вид дополнительных стволов. Так возникают десятки, сотни, а то и тысячи таких подпорок, которые образуют ветви с листьями. Дерево, разрастаясь, занимает все большую и большую площадь.

Существует легенда о том, как однажды под кроной одного баньяна укрылось целое войско.

Необыкновенное растение

Бамбук отличается необыкновенной скоростью роста. В тропиках за два месяца бамбук вырастает до 30 - 40 м. За сутки он иногда может подняться на целый метр.

Бамбук цветет очень редко - раз в несколько десятков лет, поэтому размножается с помощью подземных корневищ. Куда бы ни пробилось корневище - под каменистое дно ручья или бетонную площадку, оно дает ростки и, выйдя на поверхность земли, быстро поднимается ввысь.

Таблица и статье «Тропический лес»,
В тропиках кокосовые пальмы растут вдоль морских берегов.

Фотография к статье «Растительность высоких гор».
Лилии, растущие в горах Центрального Кавказа.

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ ВЫСОКИХ ГОР

На обширных равнинах Европы и Азии под влиянием постепенной смены климатических условий с севера на юг изменяется растительный покров. Так, у нас в СССР зона тундры сменяется лесной зоной, лесная зона постепенно переходит в степную, а степная - в пустынную.

В высоких горах климатические условия и растительность изменяются в зависимости от высоты и не так постепенно, как на равнине. Если на равнине средняя годовая температура падает на 6° при продвижении с юга на север на 1300 км, то в высоких горах она понижается на 5-6° при подъеме по вертикали всего лишь на 1 км. Температурный режим высоких гор имеет много своеобразных черт. Днем поверхность почвы сильно нагревается, а ночью нередки заморозки в течение всего лета и даже снегопад. Наибольшее количество осадков выпадает в средней части гор, а на больших высотах их совсем мало.

Климатические условия определяют изменения и в последовательно сменяющемся растительном покрове высоких гор. На южных хребтах, например в Средней Азии, растительные пояса представлены наиболее полно. На больших высотах залегают вечные снега, ледники; тут на обнаженных скалах и камнях растут только лишайники и мхи. В Тянь-Шане на высотах 3 тыс.м и выше, а на Памире на высотах от 5 тыс.м развит снежный пояс растительности. Здесь произрастают лишь немногие цветковые растения в виде приземистых трав, полукустарников, принимающих иногда подушковидную форму. Дальше следует пояс очень разнообразной высокогорной безлесной растительности. Ниже, где климатические условия становятся мягче, располагается лесной пояс. Еще ниже, где уже осадков меньше, идут пояса степной и пустынной растительности.

ЕВРАЗИЯ

Пояс высокогорной растительности сильно развит на высоких хребтах СССР и занимает более 6% его территории. Растительность этого пояса - низкорослые луговые травы, дерновинные злаки, осоки, в большинстве своем полукустарнички и кустарнички.

Еще в горах не сошел снег, но первые цветы уже тянутся к солнцу.

Для Южного Алтая, Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Кавказа и Карпат характерны луга альпийские, кобрезиевые и субальпийские. Развитию их способствуют осадки, приносимые ветрами, дующими с Атлантического океана. Накопившийся за зиму снег с наступлением прохладного лета постепенно тает. У самого края снежных пятен, на почве, постоянно увлажняемой талой водой, развиваются красивейшие альпийские луга. Растущие на них сочные приземистые многолетние травы-альпийцы отличаются крупными цветками яркой окраски: желтой и оранжевой у лютика, первоцветов, лапчатки, мака, синей у горечавки, розовой и белой у мытников, камнеломки, звездчатки, красной и розовой у лука, голубой у незабудки, лиловой у фиалки, астры альпийской и многих других. Растения-альпийцы отличаются холодостойкостью, но не выносят сухости.

Сильно отличаются от альпийских лугов высокогорные монотонно зеленые кобрезие-

Травянистые растения-альпийцы: 1 - горечавка; 2 - мак альпийский; 3 - первоцвет альпийский; 4 - камнеломка.

вые плотнодернованные луга. Основу этих лугов составляют сплошь покрывающие почву разные виды корневищных растений, особенно из рода кобрезия (семейство осоковых). К ним примешиваются низкие злаки, некоторые виды растений альпийских лугов.

Кобрезиевые луга живут за счет влаги от стаивания выпавшего за зиму снега и скудных

весенне-летних осадков. Осенью растительность на этих драгоценных летних пастбищах подсыхает и желтеет.

Ниже полосы кобрезиевых, так же как и альпийских, лугов, поодаль от линии снега в высокогорном поясе, особенно на Алтае, в Джунгарском Алатау, Центральном Тянь-Шане и Кавказе, развиты субальпийские крупнотравные луга. Они развиваются за счет летних осадков и представляют собой очень ценные высокогорные пастбища и сенокосы.

В более засушливых климатических условиях высокогорий на высотах 3500-3000 м на сыртах Центрального Тянь-Шаня, в хребтах и нагорьях Памиро-Алая с их прохладным летом широко раскинулись высокогорные степи, полупустыни и пустыни. Растительность здесь существует почти исключительно за счет скудных осадков. На высокогорных степных просторах Тянь-Шаня, на прославленных высокогорных пастбищах долины Алая, где в растительном покрове преобладают дерновинный злак типчак и полыни, с раннего лета пасутся многочисленные отары овец, стада коз, табуны лошадей, домашние яки, кормятся стада диких баранов-архаров, диких козлов-кииков.

Высокогорные пустыни, характерные для Тянь-Шаня и особенно Памира, простираются на высотах 4900-3500 м. Условия здесь крайне суровы. Осадков мало. Снеговой покров ничтожен. Почва глубоко промерзает, образуется вечная мерзлота. Зимой температура спускается до -45,7° (на поверхности почвы), а в августе поднимается до +56,8°. Растительный покров разрежен. Характерны достигающие всего лишь 20-25 см высоты полукустарнички: полынь, подушковидный терескен, безлистый кустарничек эфедра (кузьмичева трава) и др.

Высокогорная растительность гор Сибири и Дальнего Востока отлична от высокогорной растительности гор Южного Алтая, Средней Азии и Кавказа. Чрезвычайно холодные зимы тут малоснежны или почти бесснежны. Для почвы характерна вечная мерзлота, и растительность поэтому носит характер тундры со сплошным покровом в 3-8 см из мхов и лишайников. Среди них ютятся маленькие полукустарнички и кустарнички: березка круглолистная, стелющаяся ива миртолистная и др. Встречаются вместе с ними и некоторые злаки, осоки, ситники, гречишка живородящая и др. Издали эти высокогорья кажутся голыми, поэтому их называют гольцами.

Хозяйственное значение этой растительности очень велико. На колоссальных высокогорных пастбищах пасутся коровы, яки, лошади, сарлыки, олени.

В нижней части высокогорного пояса расположилась переходная к лесной зоне полоса как бы ползущей по земле стланиковой растительности. В Сибири и на Дальнем Востоке стланиковую форму принимают деревья: кедр сибирский, лиственница даурская и аянская, пихта сибирская, кустарниковый кедровник. В Южном Алтае, Средней Азии и на Восточном Кавказе широко распространены можжевельниковые стланики, на Карпатах - сосновый стланик. На Кавказе плотные стланиковые заросли образуют вечнозеленый кустарник - рододендрон кавказский.

Ниже высокогорного пояса следует лесной пояс. В горах Сибири леса составляют те же хвойные лесные породы, что и в сибирской тайге.

В лесном поясе гор Средней Азии нет сосны, кедра, лиственницы. Сибирская пихта встречается лишь в Джунгарском Алатау. Южнее, на Западном Тянь-Шане, растет близкая к ней пихта Семенова. Сибирская ель замещается тянь-шаньской елью, распространенной на высотах от 2850 до 1500 м от Джунгарского Алатау до Заалайского хребта. Характерен образующий редколесье можжевельник с неколючей хвоей, или арча. В Копет-Даге редколесье из туркменской арчи сочетается с горной степью.

Из широколиственных пород в горах Средней Азии растут многие виды деревьев: клены, ясень, платан, каркас, карагач, грецкий орех и др.; кустарники - жимолости, шиповники, иргай, спиреи, барбарис, бересклет, вишня;

Заросли рододендрона кавказского в верховьях Баксанского ущелья на Кавказе.

Редколесье туркменской арчи с подушковидным эспарцетом в Копет-Даге (Туркмения).

в Копет-Даге - желтый жасмин, а в Таджикистане - деревянистая лиана. По долинам горных рек - ивы, березы, тополя, ольха, вяз, облепиха. Лесная флора гор Средней Азии богата плодовыми растениями. Здесь от Западного Тянь-Шаня до Копет-Дага распространен дающий большие урожаи грецкий орех и фисташка. Из других плодовых в изобилии встречаются: яблоня, алыча, груша, миндаль, вишня, гранатник, абрикос, дикий виноград, хурма, ежевика, боярышник, мушмула, инжир и многие другие растения.

Горы Средней Азии славятся множеством декоративных растений, особенно тюльпанами, ирисами, унгерниями, луками, эремурусами и др.

Наиболее разнообразен по составу древесных пород лесной пояс Кавказа в его западной, влажной части. В верхней полосе (1900-1200 м) развиты хвойные леса из сосны крючковатой, ели кавказской, пихты кавказской. Лиственные леса преобладают в нижней части пояса. Они состоят из бука, нескольких видов дуба, клена, граба, березы. Характерны вечнозеленые кустарники - лавровишня, падуб, рододендрон понтийский. Некоторые некогда широко распространенные древесные породы сохранились теперь лишь кое-где на Кавказе. Это такие реликты кавказской флоры, как каштан настоящий, дзелква, тис, эльдарская сосна, пицундская сосна, самшит (см. ст. «Охрана растений в заповедниках»). Лесной пояс Карпат Украинских, или Лесистых, достигающих 2663 м высоты, развит от самых подножий до высот около 1800 м. Здесь растут еловые леса с примесью пихты, европейского кедра (кедровой сосны) и бука, смешанные леса из дуба, граба, бука, европейской пихты, клена, липы, изредка встречаются тис, сосна крючковатая.

Пояс степной растительности высоких гор в своем распространении связан с засушливыми условиями нижней зоны гор. Характерны луговые злаки, степное разнотравье, а особенно такие дерновинные злаки, как ковыли, типчак, овсец. В более засушливых условиях по предгорьям хребтов Средней Азии, Кавказа, на высотах от 1000 до 500 м, распространены пустынные степи с полу-

Ранг - многолетнее растение лёссовой пустыни.

кустарничками. Ниже степного пояса по лёссовым предгорьям Западного Тянь-Шаня, Памиро-Алая Копет-Дага следует пояс пустынной растительности, основу которой составляет небольшая осока - ранг, мятлик живородящий.

Растительный покров высоких гор СССР с его угодьями и богатой флорой занимает важное место в народном хозяйстве СССР. Широко и разносторонне используются горные леса. Драгоценны горные пастбища. Неоценима водоохранная, противоэрозионная роль растительного покрова гор.

Флора высоких гор представляет собой сокровищницу многих полезных, особенно лекарственных, и декоративных растений. Она служит неиссякаемым источником для непосредственного использования и введения в культуру наиболее ценных видов. Красивые горные ландшафты в сочетании с необычайным разнообразием растительного покрова производят чарующее впечатление, а горные санатории справедливо считаются лучшим местом для лечения и отдыха.

Из высоких гор Евразии, находящихся вне пределов СССР, по особенностям растительного покрова большой интерес представляют Европейские Альпы и Гималаи.

Европейские Альпы - обширная высокогорная страна с высшей точкой Западной Европы вершиной Монблан. Альпы находятся под влиянием влажных ветров, дующих с Атлантического океана и Средиземного моря. Здесь выпадает от 600 до 3000 мм осадков в год. Граница вечного снега проходит на высоте 3200-2500 м. В высокогорном поясе зеленеют альпийские луга, а ниже их -субальпийские высокотравные луга в пределах 3200-1300 м. Еще ниже располагается лесной пояс с преобладанием хвойных пород (ель, пихта, лиственница, кедровая сосна), а за ними идут уже леса из широколиственных пород. Преимущественно это дуб и бук.

Северными склонами главный хребет высочайших Гималайских гор обращен к Центральной Азии с ее резко континентальным пустынно-степным климатом. Растительность здесь сходна с памирской и растительностью нагорий Тибета, приподнятых на высоту до 4-5 тыс.м. Южные склоны Гималаев находятся уже под влиянием тропического муссонного климата. До 1000 м на них развит тропический лес из гигантских оплетенных лианами деревьев. Характерны фикусы, пальмы. Тут же растут бананы, бамбуки, древовидные папоротники. В этой части Гималаев влажно. Например, в Сиккиме выпадает до 12 тыс.мм осадков в год. Выше тропический лес сменяется субтропическим с вечнозелеными магнолиями, дубами, длиннохвойными соснами. Выше 2 тыс.м следуют леса из листопадных пород - дуба, каштана, грецкого ореха и хвойных - преимущественно серебристой пихты, сосны и гималайского

Пустынные эфемеры-однолетники: 1, 4 - астрагалы; 2 - костенец; 3 - песчанка; 5 - люцерна однолетняя.

кедра. Еще выше простирается высокогорный пояс с альпийскими лугами. Снеговая линия начинается на высоте 3500 м. В западной части Гималаев в лесном поясе можно встретить породы, свойственные горам Кавказа. На более низких хребтах растительность напоминает южные горные цепи Средней Азии.

АФРИКА

От растительности высоких гор Евразии сильно отличается растительность высоких гор

и нагорий Африки. Их предгорья покрыты сухими степями, саванной, редколесьем. Выше развит вечнозеленый тропический лес. Здесь годовые осадки превышают 1500 мм. Еще выше произрастают редколесья из настоящих акаций, молочаев; на высоте до 3500 м растительный покров составляют древовидные верески, бамбуки, а также некоторые хвойные-можжевельники и особенно подокарпус. Выше, например на Килиманджаро, растут древовидные, похожие на свечи лобелии со скученными наверху узкими листьями. Ствол лобелии заканчивается султановидным соцветием, как бы пламенем этой свечи. Вместе с ними растут небольшие древесные кустарниковые растения и множество видов своеобразных травянистых растений. На высоте свыше 4500 м преобладают лишайники и мхи. Здесь сухо, холодно. Снег изредка выпадает, но не скапливается, тает.

АМЕРИКА

Очень сложен растительный покров высоких гор Северной и Южной Америки. Вдоль западных ее берегов простирается величайшая по протяженности горная система Кордильеры, достигающая в Северной Америке высоты 6194 м (г. Мак-Кинли на Аляске), а в Южной Америке - высоты 7035 м (г. Аконкагуа в Аргентине). Протяженность хребта с севера на юг, водораздельное положение между Атлантическим и Тихим океанами обусловили исключительное разнообразие на нем природных ус-

Редколесье из лобелии древовидной на Килиманджаро.

ловий и растительности. Северная часть Кордильер находится в зоне умеренного и субарктического климата. Они покрыты густыми хвойными лесами из дугласии, пихты, гемлока и туи. В высокогорном поясе растительность похожа на тундровую. Южнее, в Калифорнии, леса горной системы Кордильер состоят из желтой сосны и гигантской секвойи. Лесной пояс поднимается здесь до 3300-3600 м. Высокогорный пояс Кордильер представлен альпийскими лугами из злаков, осок и низкорослых красиво цветущих растений. Характерны стелющиеся кустарники.

В более южной части Северной Америки в систему Кордильер входят внутренние горные плато; они достигают иногда высоты 4 тыс.м и покрыты пустынной растительностью из суккулентов (растений с сочными от обилия воды в тканях листьями и стеблями) и засухоустойчивых кустарников. Мексиканское нагорье с высотой до 2240 м служит центром развития этой растительности. Здесь растут агавы, юкки, кактусовые и др.

Кордильеры Южной Америки, или Анды, на протяжении 9 тыс.км окаймляют материк с севера и запада. Они поднимаются над Тихим океаном до 7 тыс.м. На восточных склонах северной части (до 1500 м) господствует тропический влажный лес, или гилея, с разнообразным составом древесных пород. Выше, до 2400-2800 м, гилея изменяется. Появляются хинное дерево, кока, древовидные папоротники. Здесь широко развита культура кофе, ананаса, банана, сахарного тростника и др. Потом до высоты 3800 м следует почти всегда обложенная туманами высокогорная гилея. Растительность ее состоит из невысоких изогнутых деревьев, кустарников и древовидных папоротников. Много эпифитов из папоротников, мхов, печеночников, плаунов и цветковых растений.

Далее, до высоты 4500 м, расположен пояс парамос. Здесь холодно. Растительный покров состоит из ксерофитных растений. Очень характерны для парамос разреженно стоящие растения из сложноцветных - эспелетия и кульцитиум. Их толстые неветвящиеся стволы до 2-5 м высотой покрыты остатками листьев. На верхушке развиваются пучок густошерстистых листьев и соцветия.

Южнее, в Центральных Андах, развиты саванны - полупустыни. Участки злаков чередуются в этих местах с небольшими деревцами, сбрасывающими листву в сухое время года. Выше, до 4600 м, следует пояс сухой пуны со многими вечнозелеными кустарниками, колоннообразными кактусами, плотно-дерновинными злаками. Здесь почва засолена и часто образуются огромные соленые озера.

В южной части Анд нижняя граница снегов находится на высоте 1600-4200 м. Склоны Анд до высокогорного пояса покрыты лесами из крупных вечнозеленых деревьев, таких, как нотофагус (антарктический бук), магнолия, некоторые хвойные. Отличительная особенность пояса - леса из араукарии. В более южной части Анд леса беднеют, но в основном еще носят тот же характер. Наконец следует высокогорный пояс с альпийской растительностью. Вершины Анд на юге почти погребены под вечными снегами и льдами. На юге Чили ледники достигают океана.

Горная система Анд - родина полезных повсеместно распространенных растений - кукурузы, картофеля, табака, ананасов, томатов, земляного ореха и др.

Дерево какао, хинное дерево, каучуконосная гевея, многие пальмы и такие декоративные растения, как кальцеолярии, бегонии, георгины, фуксии, некоторые виды орхидей, также берут свое начало из лесов Анд.

Парамос в Андах. На переднем плане-эспелетия.

МОРСКИЕ ВОДОРОСЛИ

Водолаз, опустившийся на морское дно недалеко от берега, попадает иногда в густые заросли разнообразной подводной растительности. Многие растения, которые можно увидеть на дне морского мелководья, также зелены, как и трава наземных лугов.

В местах, защищенных от волн, где на дне скапливается ил, расстилаются подводные луга высокой изумрудно-зеленой травы - зостеры. В строении и способе размножения у нее много общего с наземными травами. Зостера заселяет песчаное дно мелководных бухт и заливов Черного, Каспийского и Белого морей. Встречается она в европейских, азиатских морях и у берегов Северной Африки. Ее листьями питаются рыбы. После шторма на берегу из зостеры образуются огромные валы высотой до 1,5 м. Здесь ее и собирают, чтобы использовать как упаковочный материал; годится она также и для набивки матрасов.

Зостера относится к высшим цветковым растениям, называемым морской травой. Листья таких трав обычно длинные, похожи на узкие ленты. Их цветки просты и невзрачны. Созревшая пыльца переносится водой, попадает на рыльца других растений этого же вида и опыляет их.

Растет в море и большое количество водорослей. Они устроены проще трав. Вместо листьев у них выросты, формой напоминающие листья. Вместо корней - ризоиды - тонкие выросты, способные прикрепляться к морскому дну. Часто водоросли состоят всего лишь из одной клетки, хотя и с несколькими ядрами. По внутреннему строению, окраске и типам размножения водоросли делят на пять больших групп: сине-зеленые, зеленые, диатомеи, бурые и красные. Из них мы рассмотрим четыре группы.

Наиболее простое строение у сине-зеленых водорослей. Цвет их клеток обычно голубовато-зеленый. Чаще они встречаются в пресных водах, но есть виды, обитающие и в морях. Обычно эти водоросли поселяются на скалах и камнях у морского берега в полосе прибоя. В штиль, когда море спокойно, подушечки сине-зеленых водорослей высыхают до тонкой пленочки, чернеют и крепко прилипают к поверхности камней. Когда в штормовую погоду их смачивают волны, они оживают вновь. Особенно много таких водорослей в бухтах, портах, в местах, загрязненных органическими веществами, близ стоков городских отработанных вод.

В Азовском море вода сильно опреснена, и в ней много органических веществ. Потому и сине-зеленых водорослей здесь значительно больше, чем в Черном море. Летом в период цветения этих водорослей чуть ли не все Азовское море становится похожим на затянутое тиной болото. Массовое развитие водорослей, а затем их отмирание нередко приводит к гибели морских рыб (см. ст. «Цветение моря»).

В Красном море растет сине-зеленая водоросль триходесмиум. В период массового развития - цветения - эта водоросль приобретает красный оттенок, краснеет и вода в море, которое поэтому и называется Красным. После цветения триходесмиум загнивает, выделяя очень неприятный запах.

Некоторые сине-зеленые водоросли относятся к группе сверлящих водорослей. Они так мелки, что едва различимы невооруженным глазом. Сверлящие водоросли выделяют едкие кислоты, растворяющие известь; протачивая густую сеть тонких каналов, они селятся на известняковых поверхностях: на скалах, камнях, створках моллюсков и домиках червей и т. д. Живут такие водоросли на различной глубине до 40 м от поверхности моря. Могут жить они и на прибрежных скалах в полосе прибоя, где довольствуются брызгами волн. К сверлящим относятся также и отдельные виды зеленых водорослей.

Зеленые водоросли селятся в пресных водах, а в морях - при устьях рек и источников. Нитчатые зеленые водоросли кладофоры и хэтоморфы обычно живут близ берега и нередко к концу лета так разрастаются, что заполняют, как тина, всю прибрежную толщу воды.

Недалеко от морского берега встречается водоросль ульва, или морской салат.

Ее листовидные зеленые пластинки похожи на лопух. Обычная их ширина 20-30 см, но попадаются и гигантские экземпляры с шириной пластинок до 1,5 м. Огромный рост водоросли объясняется большим содержанием питательных веществ в иле. Ульва поселяется в загрязненных участках моря и очищает воду от избытка растворенных в ней органических веществ.

Бурые водоросли можно увидеть во всех морях, наиболее крупные из них - ламинарии и фукусы - обитают преимущественно в холодных арктических и антарктических водах. Строение, форма и размеры бурых многоклеточных водорослей разнообразны. Растут они,

прикрепляясь к скалам и камням, в неглубоких прибрежных зонах. Некоторые из них паразитируют на других водорослях. У морских берегов на глубине от 10 до 25 м бурые водоросли образуют подводные «леса».

В наших северных и дальневосточных морях широко распространена ламинария. Ее длина достигает 5 м, длина листовидной пластинки - 0,5 м. Ризоиды у ламинарии разветвленные, на конце каждого разветвления находится подушечка, плотно присасывающаяся к скалам и камням. Ламинарии - многолетние растения, «листья» их ежегодно сменяются. Эти водоросли богаты витаминами, содержат йод и сахар. Некоторые виды ламинарии съедобны.

Водоросль лессония внешним видом напоминает пальму. Толщина ее ствола - 10 см, а высота - более 3 м. Вершина ствола ветвистая, и каждая короткая ветвь несет узкие, длинные листовые пластинки.

Макроцистис - великан среди водорослей. Его длина нередко достигает 60 м, а вес - 150 кг. Ризоидами макроцистис прочно прикреплен к скалам и камням. Верхняя часть плотного и гибкого ствола достигает толщины каната и покрыта узкими «листьями». У основания листовых пластинок расположены наполненные воздухом плавательные пузыри, придающие водоросли большую плавучесть. Качаясь на волнах на протяжении десятков метров, макроцистис издали похож на огромную темную змею.

В прибрежной зоне северных морей часто встречаются заросли фукусов. Эти растения не погибают при отливе, не страшны им временные обсыхания летом и зимние морозы. Каждый фукус имеет вид темно-бурого куста высотой в метр. Его короткий стволик прирастает к скалам и камням, а в верхней части разветвляется на плоские, ремневидные побеги, которые могут держаться в воде вертикально, так как в них есть пузыри, наполненные воздухом.

В южных морях прибрежные участки заселены другой, родственной фукусам бурой водорослью - цистозирой. Очень много ее в Черном море. Цистозира - сильно разветвленный куст с округлыми в поперечном сечении ветвями. Высота водоросли около метра. У берегов тропических морей часто встречаются водоросли саргассы, все виды которых напоминают высшие растения. Побеги похожи на стебли, листовые пластинки имеют вид четко очерченных листьев, веточки с плодовыми органами похожи на соцветия семенных растений, а вздутия плавательных пузырей напоминают ягоды.

На восток от Антильских о-вов среди Атлантического океана расположено необычное Саргассово море. Оно не имеет берегов и ограничено круговым течением. Течение и сносит водоросли к центру этого района.

Люди знали о существовании Саргассова моря еще в глубокой древности, но более близко познакомились с ним в XV в. В 1492 г. Колумб

на пути к Америке пересек это море и определил, что острова, мешавшие продвижению каравелл, образованы плавающими водорослями. Это были бурые водоросли саргассы. Глубина океана в этом районе 4-6 км. Но воздушные пузыри дают возможность водорослям держаться у поверхности океана. Они размножаются в плавучем состоянии.

Красные водоросли, или багрянки, так же как и бурые, очень разнообразны, но размерами далеко уступают им. Большинство красных водорослей прикреплено к скалам, ракушкам или к другим водорослям.

Некоторые из них ведут паразитический образ жизни.

Многие красные водоросли живут на глубине более 50 м, в полумраке, где зеленые и бурые водоросли не выживают из-за недостатка света. Только некоторые виды этих водорослей могут жить и в верхних слоях моря. Чем глубже расположены заросли водорослей, тем больше встречается среди них багрянок. Причем у глубоководных багрянок красный цвет более ярок, чем у мелководных.

В Черном море очень распространена красная водоросль - филлофора. Как и многие другие багрянки, она относится к группе «чистолюбивых» водорослей и не терпит загрязнения воды. Филлофора похожа на небольшой, до 30 см высоты, буро-красный кустик. Ее короткий и тонкий стволик обычно заканчивается плоским диском (подошвой), который прикрепляется к скалам, створкам моллюсков и к другим, более крупным водорослям. Листовидные пластинки филлофоры узкие - не шире 6 мм, длинные, по краям волнистые. Филлофора - многолетнее растение; размножается она не только спорами, но и отводками. Из оторвавшегося от материнского растения куска вырастает новое растение.

В северо-западной части Черного моря на участке в 10 тыс.км² существует громадное скопление филлофоры. Открыл его в 1908 г. акад. С. А. Зернов. Эта часть Черного моря получила название «филлофорное поле Зернова». Вес всех растений здесь исчисляется примерно в 10 млн. т. В этом районе Черного моря водорослей больше, чем во всех его остальных частях.

Филлофора растет здесь на глубине в 30-60 м. Немногие экземпляры этого растения прикрепляются к створкам ракушек мидий, большинство же из них непосредственно лежит на иле. Массовое скопление филлофоры объясняется круговым течением, ограничивающим этот район, а также обилием питательных веществ в иле. Кроме того, филлофора обладает способностью, не прикрепляясь к грунту, перекатываться по дну моря.

Черноморская филлофора используется промышленностью с 1917 г. Из нее добывают цен-

Темное пятно на карте Черного моря - «филлофорное поле Зернова».

ное вещество агар-агар, широко употребляемое в микробиологии и в пищевой промышленности. Из различных видов фукусов и ламинарий в некоторых странах добывают йод. Применяют эти водоросли также в текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности. Во-

доросли используются и в сельском хозяйстве, как корм для скота; бурые, красные и зеленые водоросли, выбрасываемые прибоем на берег, служат хорошим удобрением.

Население многих стран, особенно на Востоке - в Японии и Китае, употребляет водоросли в пищу. В СССР из морских водорослей изготовляются консервы - морская капуста. Сушеная морская капуста продается в аптеках как средство против склероза - заболевания кровеносных сосудов. Некоторые водоросли богаты витаминами: например, в ульве почти столько же витамина А, сколько и в капусте. По содержанию витамина С некоторые водоросли не уступают лимону.

РАСТЕНИЯ ПРЕСНЫХ ВОД

В нашей стране много рек, озер и болот. Только в северной и центральной полосах одних озер насчитывается десятки тысяч. Растительность в болотах, на берегах рек и озер богата и своеобразна. Одни растения живут на топких местах и возле водоемов, другие - на воде и под водой.

Самая распространенная на земном шаре болотная трава - осока насчитывает более 1200 видов. Однако в строении всех видов осок много общего: плотный трехгранный стебель; от каждой грани отходят желобчатые длинные заостренные к концу листья, похожие на листья злаков. Внешним видом сходна с осокой болотная трава ситник. Но у ситника стебель круглый, тонкий и ветвящийся, а листья уже, чем у осоки.

На топких лугах и болотах, по берегам рек и озер встречаются сплошные заросли трехлистной захты, иначе называемой трилистником или трифолью. Это ценное лекарственное растение. На концах его длинных черешков, идущих прямо от корня, по три крупных листа. Безлистный стебель каждого растения увенчан кистью бело-розовых цветков в виде звездочек.

На берегах водоемов встречаются также большие желтые цветы ириса, или касатика, напоминающие цветы садового ириса. Здесь же растет плакун-трава, или дербенник. Ее пурпурные цветки собраны в колосообразные соцветия. В листьях плакун-травы, похожих на ивовые, есть щели. Если ткани растения переполняются водой, через эти щели вода выделяется наружу.

В воде, у берегов рек и озер, часто можно видеть заросли камыша, рогоза и тростника. У этих растений много общего, недаром их часто путают, хотя они и принадлежат к разным семействам. Стебли у всех трех растений прямые и высокие. Высота тростникового стебля, на котором сидят жесткие листья, доходит до 9 м. Стебель камыша почти безлистный. От основания стебля рогоза отходят винтообразно закрученные листья длиной до 4 м. Рогоз легко отличить по длинному, плотному и бархатистому, как бы обгорелому, початку, в котором собраны его плоды - летучки. У камыша - многоколосовые соцветия, а у тростника - однобокая пушистая метелка.

Камыш, рогоз и тростник быстро разрастаются, захватывают и постепенно осушают гро-

мадные пространства. Стебли этих растений используют для покрытия крыш, из них плетут сумки, циновки, корзины. Из длинных волокон рогоза делают даже канаты.

Среди прибрежной растительности водоемов часто встречаются и ядовитые растения - частуха и стрелолист. Форма их листьев зависит от места обитания. У растений, погруженных в воду, листья напоминают длинные ленты. У листьев, плавающих на поверхности воды, есть подводный черешок и плавающая пластинка. В воздушной среде листья стрелолиста приобретают форму стрелы. Клубни этого растения содержат около 35% крахмала и в печеном виде съедобны. Зато частуха полностью ядовита.

Поверхность болот и прудов иногда покрывает густой ковер белых лютиков. У них также две формы листьев - подводные и плавающие.

Другие виды лютиков растут на топких берегах рек, озер и болот. Все лютики - ядовитые растения. Самые опасные из них - лютик ядовитый и лютик-прыщенец, названный так потому, что образует нарывы на коже.

В воде или на топком берегу может встретиться и самое ядовитое растение нашей флоры - вех ядовитый, или цикута (см. ст. «Ядовитые растения»).

Самое красивое растение среднерусских водоемов - белая кувшинка. У нее белоснежные, крупные, очень изящные цветки, которые раскрываются в 5 часов утра и закрываются в 4-5 часов вечера. В народе кувшинку часто называют белой лилией или водяной розой. В древней Греции существовала легенда о том, что в белую кувшинку превратилась прекрасная нимфа. Поэтому ботаники называют кувшинку нимфеей.

Листья белой кувшинки большие, круглые, с сердцевидным вырезом.

Они покрыты восковым налетом, а внутри них множество воздушных полостей. Все это позволяет листьям плавать на воде. Но у кувшинки есть и подводные листья. Они совсем другого вида - длинные, тонкие, похожие на ленты. Семена кувшинки тяжелее воды, но они не тонут, так как покрыты слизистой оболочкой, пропитанной воздухом.

Кроме белой кувшинки, часто встречается похожая на нее желтая кувшинка, или кубышка.

Земноводная гречиха очень быстро приспосабливается к изменению условий

жизни. Растет она обычно в воде, и листья ее типичны для водного растения. Но, если водоем высохнет, гречиха сбрасывает эти листья и на ее стебле появляются другие, свойственные сухопутному растению. Гречихой это растение названо по сходству его нежно-розовых цветков с цветками обыкновенной гречихи.

Вдали от берега на большой глубине растут рдесты. Это растение размножается вегетативно - зимующими почками, хотя у него есть и цветки. Листья рдеста погружены в воду, а цветки к моменту созревания пыльцы выступают над водой. В некоторых странах рдесты разводятся в рыболовных и охотничьих хозяйствах. В рдестовых зарослях всегда много рыбы, особенно молоди. Есть такие виды рыб, которые мечут в этих зарослях икру.

По образу жизни на рдесты похожа уруть. В ее зарослях также обитают водные животные. Один из видов урути - уруть колосистая - употребляется для полировки, так как в ее тканях много кремнезема.

В 30-х годах прошлого века из Америки случайно завезли в Европу водное растение элодею. Она с огромной быстротой заселила все водоемы Европы.

Попав в реку, озеро или пруд, элодея начинает интенсивно размножаться, глушит всякую другую растительность и заполняет весь во-

доем. Рыболовству и даже судоходству мешают густые заросли элодеи, которую недаром прозвали «водяной чумой».

В устьях Дуная, Днепра, Волги и в озерах на Кавказе, Дальнем Востоке и в Средней Азии встречается интересное растение - валлиснерия. У нее два вида цветков - тычиночные и пестиковые. Тычиночные развиваются под водой, но, когда пыльца созреет, цветки отрываются от цветоножки и всплывают на поверхность. У пестичного цветка цветоножка длинная, свернутая в спираль. Когда созреет пестичный цветок, цветоножка раскручивается и выносит его на поверхность воды, где он встречается с плавающими тычиночными цветками. После опыления пестичного цветка его цветоножка снова закручивается и плод созревает под водой.

У некоторых водных растений корни не достигают дна, и растение свободно плавает на поверхности воды. Таковы ряска, водокрас, родственный ему телорез, пузырчатка, роголистник и турча.

Ряска иной раз сплошным ковром застилает пруд, тихую заводь или водоем, защищенный от ветра. Состоит ряска из маленькой зеленой пластинки и корешка. Всей поверхностью своего тела она питается растворенными в воде веществами. Цветет ряска крайне редко и размножается вегетативным путем. В пластинке у этого растения есть краевые кармашки - пазухи. В них развиваются маленькие дочерние пластинки, которые, созрев, отпочковываются

от материнского растения. Зимой ряска опускается в воду и плавает подо льдом. Ряска играет большую роль в жизни водоемов. Она энергично поглощает углекислоту и обильно выделяет кислород. Ряска очищает воду стоячих водоемов от многих вредных веществ. Если бы не ряска, жизнь многочисленных обитателей этих водоемов была бы невозможна. Так же как и ряска, широко распространен водокрас, встречающийся в медленно текущих или стоячих водах.

У этого растения есть цветки, но размножается оно главным образом вегетативными горизонтальными побегами. Зимующие почки опускаются на дно, а весной всплывают.

Образом жизни похож на водокраса телорез. Но у водокраса листья овальные, сердцевидные, а у телореза - длинные, напоминающие пилки. Цветки у телореза крупные, белые.

В тихом уголке пруда или озера можно увидеть заросли растений, похожих на елочки. Они шуршат по дну лодки и густо обвивают опущенное в воду весло.

Это роголистник. В чистой и светлой воде он уходит на большую глубину и образует густые подводные «леса». Корней у роголистника нет. Весь он состоит из стебля, покрытого тонкими, разделенными на несколько долей листиками. С возрастом листья грубеют, роговеют, становятся ломкими и, отрываясь, образуют новые растения. Есть у роголистника и цветки. Они маленькие, невзрачные и никогда не поднимаются на поверхность. Роголистник - единственное из наших растений с цветками, опыляющимися под водой. В густых зарослях плавает пыльца этого растения и прилипает к клейким пестикам. К зиме его верхние побеги сворачиваются, отделяются от растения и опускаются на дно водоема. Весной

«ни вновь поднимаются к поверхности и начинают новое существование.

Очень редко в наших водоемах встречается красивое растение с раздельными листьями и гроздьями белых цветков под названием турча, или водяное перо. У одних растений турчи цветки с короткими пестиками и длинными тычинками, у других, наоборот,- с длинными пестиками и короткими тычинками.

На глубине свыше 6 м обитают только споровые растения: харовые водоросли, похожие на хвощи, и не различимые глазом микроскопические водоросли.

Растения пресных вод живут в одинаковых условиях. Поэтому между ними много сходного. В большинстве своем они не имеют корней, укрепленных в почве, и поглощают питательные вещества всеми своими погруженными в воду частями. Размножаются водные растения преимущественно вегетативно. У многих видов таких растений листья двух типов - надводные и подводные. На зиму растения погружаются в воду.

Температура воды в пресных водоемах, расположенных на разных широтах, разнится незначительно. Поэтому растения, обитающие в южных водоемах, можно встретить и на севере.

Водные растения поглощают много углекислого газа из атмосферы и выделяют большое количество кислорода. Кислород растворяясь в воде, способствует развитию водных животных и бактерий. Семенами и плодами водных растений кормятся птицы. Отмершие остатки растений служат пищей для беспозвоночных животных, которыми питаются рыбы. Кроме того, густые подводные заросли надежно защищают рыб от врагов во время нереста.

Живой якорь

Плод водяного ореха - чилима имеет острые зубчатые рожки, которые, подобно лапам якоря, расположены в двух перпендикулярных плоскостях. Это хитрое приспособление действительно служит якорем для молодого подрастающего растения и, кроме того, защищает плод от животных.

ОХРАНА РАСТЕНИЙ В ЗАПОВЕДНИКАХ

Богат и разнообразен растительный мир СССР. Сотни различных видов растений встречаются в холодной тундре и непроходимых таежных лесах, в обширных степях и знойных пустынях. Многие из них уже взяты человеком из богатой кладовой природы и использованы в сельском хозяйстве и промышленности. Но еще очень и очень много растений не изучено, а некоторые неизвестны и ждут исследователя.

В нашей стране осваиваются все новые и новые районы, поэтому возникла необходимость сохранить хотя бы отдельные участки с девственной природой (заповедники), не тронутые деятельностью человека. Такие участки выделены почти в каждой географической зоне СССР. В этих заповедниках наряду с животными (см. ст. «Охрана животных в заповедниках») охраняется и изучается также растительный мир. Здесь идет большая научная работа.

Мурманская область. Полярно-альпийский ботанический сад в г. Кировске

Биологи изучают отдельные растения и естественные растительные сообщества. Круглый год ведут наблюдения фенологи.

За полярным кругом, на островах Белого и Баренцева морей, расположен Кандалакшский заповедник. Здесь можно встретить участки, сплошь заросшие ягодами: брусникой, морошкой, голубикой, черникой, вороникой. Есть здесь хвойные леса и заросли стелющихся по камням полярных березок. В таком березовом лесу растут и грибы, причем они вырастают выше карликовых деревьев. Ноги тонут в толстом пушистом слое мха. Пахнет моховым болотом и багульником.

На лесных болотах, между красными россыпями клюквы, притаились насекомоядные растения - росянка и жирянка. Среди угрюмых гранитных скал розовеют подушки смолевки, белеют камнеломки.

На морском берегу в часы отлива из-под воды показываются камни, обросшие водорослями. Тут и бурые фукусы, лопающиеся под ногами, и широкие ленты ламинарии - морской капусты. На берегу растут своеобразные мясистые солеросы и сиреневые астры. В большие приливы их заросли заливает море и они просвечивают сквозь зеленоватую воду, как сказочные подводные лужайки.

В умеренном климате, в средней полосе СССР, под Курском, раскинулись степи Центрально-Черноземного заповедника. С ранней весны до середины лета они похожи на пестрый цветущий ковер (см. ст. «В степи»).

В жарких песках пустыни Каракумы затерялся Репетекский заповедник - типичный участок бугристых песчаных пустынь с резко континентальным климатом. Бывают годы, когда здесь с мая до ноября не выпадает ни одного дождя. Куда ни кинь взгляд, везде расстилаются однообразные пески и на них сухие заросли саксаула. Но ранней весной

пустыня преображается: расцветают сине-голубой астрагал, сиреневая малькольмия, красный мак, ярко-желтый крестовник. Издали привлекают внимание темно-фиолетовые гроздья душистых цветов песчаной акации. Все эти растения приспособились к жизни в пустыне. Семена и плоды растений покрыты волосками, выростами или имеют форму пропеллера, и ветер переносит их на большие расстояния. Значительная часть растительности в пустыне - эфемеры, т. е. растения, успевающие за короткий срок - весну или осень - отцвести и принести плоды.

В Репетекском заповеднике ведется большая научная работа. Ботаники изучают растения, закрепляющие песок и останавливающие наступление пустыни на плодородные земли.

В Советском Союзе создано несколько горных заповедников. Горные леса имеют большое значение для хозяйства. Ведь они регулируют течение горных рек, предохраняют их от обмеления, предупреждают эрозию горной почвы, т. е. размыв и снос ее водой, и оказывают влияние на климат. В горных заповедниках исследуется взаимоотношение высокогорной и лесной растительности, водоохранные и противоэрозионные свойства горных лесов, ставятся опыты по увеличению продуктивности горных пастбищ. Растительные сообщества на разных горах различны. В Крымском заповеднике растут сосновые, буковые и дубовые леса, встречаются там и безлесные степные плато - яйлы. Наиболее крупный в СССР горный заповедник - Кавказский - расположен на западных склонах и на снежных вершинах Главного Кавказского хребта. Большая часть заповедника

покрыта девственным лесом, состоящим из кавказской пихты, восточного бука, граба и восточной ели. Есть в нем заросли рододендронов, субальпийские и альпийские луга. Трава на лугах выше роста человека. В живописной долине расположен поселок, где живут сотрудники заповедника.

Типичная природа гор Средней Азии представлена в заповеднике Аксу-Джабаглы. Ниже зоны ледников, в которых берут начало бурные реки, расположен холодный альпийский пояс со скудной травянистой растительностью. Он переходит в субальпийские и высокогорные типчаковые степи. Стланиковый можжевельник сменяется можжевеловым кустарником и, наконец, можжевеловыми (арчевыми) лесами с деревьями высотой до 10 м. Большая площадь в этом заповеднике занята яблоневыми лесами. Ниже высоты 1500 м над уровнем моря тянутся низкогорные степи. Своеобразна растительность узких долин горных рек: пышные ивы, тополь, береза, облепиха.

В заповедниках сохраняется не только растительность, типичная для определенной географической зоны. Некоторые заповедники созданы для охраны необычных растительных сообществ или редких и ценных видов растений. В Астраханском заповеднике - в царстве камышей и воды, низких болотистых топей - охраняется каспийский лотос. На территории нашей страны он растет лишь в низовьях Волги, Кубани, Куры и изредка встречается на Дальнем Востоке. Его листья покрыты сероватым восковым налетом и не смачиваются водой. Они очень крупны - от 50 до 85 см в поперечнике. Цветки у лотоса тоже крупные и достигают в поперечнике четверти метра. В момент распускания цветки лотоса ярко-розовые, но постепенно они бледнеют, и на цветущих зарослях можно увидеть целую гамму оттенков розового цвета.

В Крымском и Кавказском заповедниках сохранилось небольшое количество вечнозеленого хвойного дерева - тиса.

У отдельных его экземпляров почтенный возраст - 1500 лет. Диаметр ствола у такого дерева достигает полутора метров. Но этот возраст для тиса далеко не предельный, он может жить 3-4 тыс. лет. Древесина тиса плотная, тяжелая, с красивым желтоватым или буро-красным рисунком волокон. Она высоко ценится в промышленности и известна под названием красного дерева. Тис очень устойчив против заболеваний, недаром в народе его называют негной-деревом. Упавшее дерево может пролежать на земле сотни лет и не поддаться гниению. В зарубежных странах до наших дней сохранились старинные здания, балки которых сделаны из тиса. Они служат уже пятьсот, шестьсот и более лет.

Кроме тиса, в Кавказском заповеднике охраняется еще одно интересное дерево - самшит, или кавказская пальма. Самшит - небольшое вечнозеленое дерево или кустарник с красивой плотной древесиной, которая очень ценится для различных поделок. Раньше на Кавказе встречались крупные деревья самшита, но до революции они безжалостно вырубались, и теперь крупные экземпляры сохранились только в заповеднике. Самшит широко используется в садоводстве - кто бывал на юге, тот видел плотные кусты самшита, которым умелая стрижка придала форму шаров, пирамид и даже фигур различных животных.

На Кавказе в специальных заповедниках охраняются два редких вида средиземноморской сосны - пицундская и эльдарская. Оба вида сосны отличаются засухоустойчивостью и неприхотливы к почве.

На Оке, неподалеку от Серпухова, расположен Приокско-Террасный заповедник. Это - своеобразный растительный музей. Природа собрала здесь около 70% видов растений, встречающихся в Московской области. Среди песчаных холмов, заросших столетним сосновым бором, встречаются участки с южной степной растительностью и тут же сумрачный ельник с северными мхами или сфагновое болотце с клюквой и росянкой.

На Средне-Русской возвышенности встречаются горные альпийские растения, например низкие подушки проломника мохнатого или невысокая крупка горная с шапкой белых цветков. Они сохранились здесь с тех давних времен, когда на месте теперешних равнин возвышались горы. Такие растения называются реликтовыми, а ботаники образно называют их живыми ископаемыми.

В Липецкой области на берегах Дона расположен заповедник Галичья гора. В нем встречается около 600 видов растений, и среди них 40 реликтовых. Редчайшие растения на Галичьей горе сохранились, возможно, от третичной, ледниковой и более ранних эпох. Этот заповедник - ценнейший документ истории природы Средне-Русской возвышенности. Заповедник создан для сохранения и исследования участков дикой природы. Его флора исключительно богата. Высокие известняковые обрывы на берегу Дона все лето покрыты фиолетовым астрагалом, голубым многолетним льном, желтым донником, белоснежной альпийской гречихой, ажурным беловатым качимом, темно-синей живокостью. Склоны некоторых обрывов сплошь розовеют от цветущего дикого миндаля.

Среди равнин Причерноморья слегка возвышается «горная страна» с небольшими горами, маленькими ущельями, перевалами, причудливо выветренными скалами. Много легенд связано с этим местом, в народе его называют Каменными могилами. Так же называется там и заповедник. Растительность в нем своеобразна. Большинство растений этого заповедника не встречается в округе, их можно увидеть только там, на сравнительно небольшой площади. Некоторые из этих растений можно найти, кроме того, за сотни километров - в горах Кавказа и Западной Европы. В этом заповеднике особенно интересны папоротники, ютящиеся в расщелинах скал.

На Дальнем Востоке, на берегу Амурского залива, расположен заповедник Кедровая падь. Его территория не испытывала в ледниковый период оледенения и сохранила древнюю, третичную растительность. Леса из корейского кедра, белокорой пихты, монгольского дуба труднопроходимы. Стволы деревьев опутаны лианами - актинидией, амурским виноградом, лимонником.

В Кедровой пади можно встретить железную березу, названную так за исключительную прочность древесины. В глухих горных лесах заповедника, среди зарослей папоротников и кустарников, куда не проникают лучи солнца, встречается невзрачное невысокое растение с мелкими цветами к красными плодами - знаменитый женьшень, высоко ценимый в медицине.

Заповедники есть не только у нас. Они разбросаны по всему земному шару. Богатая растительность тропического пояса охраняется и изучается в заповедниках Африки, Индии, Южной Америки. Заповедник на о-ве Капити, расположенном в проливе Кука, предназначен для изучения своеобразного растительного мира Новой Зеландии. В Калифорнии, на склонах хребта Сьерра-Невада, есть несколько заповедников, называемых в Америке «национальными парками». На их территории растут редкие и ценные деревья: желтая сосна, белая пихта и ладанный кедр. Но самое замечательное дерево из растущих здесь - гигантская секвойя, или Мамонтово дерево.

Вот как описывают самые большие в мире деревья советские писатели И. Ильф и Е. Петров, которым удалось побывать в одном из национальных парков: «Теперь мы ехали по древнему сумрачному лесу, фантастическому лесу, где слово «человек» перестает звучать гордо, а гордо звучит лишь одно слово - «дерево». Секвойи... растут по соседству с обыкновенными елями и соснами и поражают человека так, будто он увидел среди кур и поросят живого птеродактиля или мамонта».

На юге США, в Аризоне, охраняются замечательные кактусы, которые образуют здесь целые заросли. Каждый кактус имеет причудливую форму. Один похож на ежа, другой напоминает змею, третий - подсвечник. Некоторые кактусы достигают более 15 м высоты.

В калифорнийской пустыне охраняется юкка - интересное растение из семейства лилейных. Она имеет форму дерева, но годовых

колец у нее нет, поэтому определить возраст юкки бывает очень трудно. Особенно привлекательны цветущие юкки, украшенные длинными кистями кремово-белых цветков. Во многих заповедниках тропических стран охраняются причудливые орхидеи. Среди орхидей встречается бесконечное разнообразие фантастических форм и цветов (см. ст. «Тропический лес»).

Много красиво цветущих растений охраняется в заповедниках и национальных парках Европы - знаменитый эдельвейс, растущий высоко в снежных горах, и более скромные орхидеи умеренного пояса - венерин башмачок, ятрышник, цветущая ранней весной лиловая сон-трава и др.

Заповедники имеют большое научное и практическое значение. В них изучается происхождение растительности и образование почв. Из года в год, в течение многих лет составляются «летописи природы», на основе которых можно судить об изменениях климата, установить средние сроки цветения и плодоношения различных полезных древесных и травянистых растений. Научные работники заповедников изучают биологию и экологию отдельных растений, особенно тех, которые имеют большую хозяйственную ценность. Так, в заповеднике Кивач, расположенном в карельских лесах, ведутся наблюдения над карельской березой, древесина которой издавна славится своей красотой.

В горных заповедниках Средней Азии ведутся работы по изучению биологии дикорастущих плодовых пород и грецкого ореха. Это поможет садоводам выращивать плодовые деревья в новых районах нашей страны и получать большие урожаи. А женьшень, который дико растет на Дальнем Востоке, можно увидеть и на Кавказе. В Тебердинском заповеднике созданы плантации этого замечательного растения. Ботаники заповедника овладели секретом его выращивания, и теперь наша медицина может получать все больше чудесного «корня жизни». Большая научная работа ведется в заповедниках и по изучению других растений.

В Дарвинском заповеднике изучаются изменения растительности, которые вызваны созданием искусственного водохранилища и затоплением лесов и лугов. Результаты этих исследований помогут при создании новых водохранилищ.

В Воронежском заповеднике выясняются процессы формирования и смены лесных насаждений, влияние минеральных удобрений на деревья, изучаются биологические методы защиты леса и др.

Среди растительности заповедников очень много ценных растений - кормовых, лекарственных, красильных, ароматических. Ряд этих растений уже введен или вводится в культуру, другие ожидают своей очереди. Особенно много в заповедниках растений с красивыми: цветами.

Заповедники имеют и большое познавательное значение. Ведь они - живые музеи интересных достопримечательностей дикой природы. Кроме того, здесь люди могут любоваться нетронутой, девственной красотой деревьев, трав и цветов, познакомиться с поэтическими, живописными ландшафтами.

Патриархи растительного мира

Вождя индейского племени чироков звали Секвойя. Его именем назвали растущие в Калифорнии гигантские деревья, которые вот уже в течение века привлекают массы туристов.

Существует два вида секвой - секвойя вечнозеленая и секвойя гигантская. Самым крупным представителем первого вида является дерево, носящее название «Основатель». Этот гигант высотой 112 м уже к началу нашей эры был тысячелетним старцем, так что, почти вся история человечества проходила «на его глазах».

Весьма любопытны свойства этих деревьев. Древесина их не гниет в воде, даже находясь в ней несколько лет. Не страшны ей ни грибки, ни насекомые: для них она «невкусна» из-за большого содержания танина. Зажечь такую древесину очень трудно. Этим и объясняется то, что секвойи, часто подвергаясь ударам молнии, никогда не горят.

Особенно много громадных секвой в лесном заповеднике Калаверас. Здесь все самые старые и крупные деревья имеют названия. Наиболее известны секвойи «Гордость леса» высотой 88 м и диаметром 6 м ; «Авраам Линкольн» высотой 97 м - дерево, которое считают одним из старейших.

Крупные рощи секвой растут и в Йосемитском национальном парке, в 320 км от Сан-Франциско. Знаменита секвойя «Вахво-нах», что означает «Великое дерево». в его основании в прошлом веке пробит тоннель длиной 8,7, шириной 2,5 и высотой 3 м, через который вполне могут проезжать даже грузовые автомобили.

О том, насколько велики секвойи, говорит такой любопытный факт: на пне спиленного дерева была устроена площадка для танцев. На ней свободно танцевали 16 пар, играл оркестр из четырех человек и еще двадцать человек стояли вокруг.

ГРИБЫ

Сбор грибов начинается ранней весной. Первыми появляются из-под земли сморчки, с середины июня - подберезовики, а за ними - сыроежки. Потом вырастают маслята, с июля - подосиновики. Белый гриб появляется во второй половине июля. Немного раньше показывается ядовитый красный мухомор, который как бы сигнализирует, что скоро будут белые грибы, а за ними рыжики. Самые поздние грибы - осенние опята.

Под тем местом, где мы сорвем гриб, рыхлую лесную почву пронизывает масса тонких, еле заметных, переплетающихся между собой нитей - гиф. Скопление таких нитей и образует основную часть гриба - грибницу, или мицелий. Грибница живет в почве долго, она переносит здесь и засуху, и холодное время года. При неблагоприятных условиях мицелий прекращает рост и цепенеет, а улучшаются условия - он снова начинает расти. Когда влаги и тепла достаточно, над поверхностью почвы образуются из грибницы плотные плодовые тела, несущие споры. Их-то мы и называем обычно грибами. Среди них есть съедобные, но много и несъедобных, потому что эти плодовые тела или жестки, вроде трутовиков, растущих на деревьях, или ядовиты, как мухомор, бледная поганка.

Вообще под названием грибов известна большая группа низших растений, тело которых состоит из тонких переплетающихся гиф. Порой гифы образуют плотные сплетения - это упомянутые выше плодовые тела, несущие споры. Иногда такие же плотные сплетения грибы образуют, готовясь к перенесению неблагоприятных условий.

Грибы, которые мы собираем в лесу,- лишь плодовые тела растения. Само же растение - грибница, или мицелии, находится под землей.

Такие тела не несут спор. Называются они склероциями. Их можно видеть у гриба спорыньи, иногда паразитирующего на ржи. Иной раз грибница разделяется на отдельные составляющие гифы клеточки. Это явление часто бывает, например, у дрожжевых грибков.

Чтобы грибница могла дать новые плодовые тела, грибы надо не вырывать с корнем, а срезать ножом.

Грибы не имеют хлорофилла. Они не могут питаться за счет углекислого газа и воды с растворенными в ней минеральными веществами, как зеленые растения, а берут для своего питания готовые органические соединения других живых или мертвых организмов. Поэтому грибы являются либо паразитами, как опенок, спорынья, либо сапрофитами¹, как шампиньон, белая хлебная плесень.

Некоторые грибы в поисках пищи вступают в отношения взаимосвязи (симбиоза) с зелеными растениями. Ряд грибов селится на окончаниях мелких корней определенных лесных деревьев, а иногда и трав. Так, белый гриб растет под сосной или дубом, а подберезовик - под березой. Мицелий гриба передает корням этих растений питание - воду и минеральные вещества, которые получаются в его клетках от разложения органических соединений. А за это гриб получает от корней, на которых он по-

¹ Сапрофиты - растения, использующие для питания готовые органические вещества.

Съедобные грибы хвойного леса: 1 - белый гриб, или боровик; 2 - масленок; 3 - рыжик; 4 - строчок; 5 - сморчок. Съедобные грибы лиственного леса: 6 - опята осенние; 7 - опята летние; 8 - подберезовик; 9 - трюфель; 10 - груздь.

Съедобные полевые грибы: 1 - шампиньон (изображен в разном возрасте); 2 - дождевик, или "дедушкин табак". Съедобные грибы смешанного леса: 3 - подосиновик; 4 - сыроежка зеленая; 5 - сыроежка красная; 6 - лисички; 7 - волнушки. Ядовитые грибы: 8 - ложные опята; 9 - бледная поганка; 10 - красный мухомор; 11 - пантерный мухомор.

селился, некоторые нужные ему органические питательные вещества. Помогают друг другу грибы и водоросли, живущие в своеобразных колониях, которые называются лишайниками. Водоросли, оплетенные гифами гриба, лучше обеспечиваются влагой и минеральными веществами, грибу же дают органическую пищу отмершие и ослабленные клетки водорослей (см. ст. «Симбиоз в растительном мире»).

Сообразно с характером своего питания грибы превращают сложные органические соединения в более простые, вплоть до полной минерализации.

Грибы можно встретить всюду: на позеленевшей горбушке хлеба (плесень), на балках и стропилах подвалов (домовой гриб), на деревьях (трутовики) и т. д. К грибам относятся известные всем дрожжи (см. ст. «Микробы»). Ботаники насчитывают около 70 тыс. видов грибов. Некоторые грибы образуют вещества, полезные человеку в его хозяйственной деятельности. Так, дрожжевые грибки, питаясь сахарами, выделяют винный спирт и углекислый газ. Их используют виноделы для получения спирта и хлебопеки для выпечки более воздушного хлеба. Из мицелия пеницилла и склероциев спорыньи добываются ценные лекарственные продукты.

Природу полезных нам грибов можно изменять действием коротковолновых лучей и различных веществ. Все эти методы позволяют за короткий срок сильно повысить продуктивность нужных грибов, меняя их наследственность. Так, например, грибок пеницилл вначале давал очень мало ценного лекарства - пенициллина. Но когда ученые стали изменять этот грибок, продуктивность его быстро возросла. Теперь одна из лучших советских форм пеницилла - «новый гибрид» - дает пенициллина на единицу питательной среды в 500 раз больше, чем это было четверть века назад.

В благоприятных условиях грибница способна непрерывно разрастаться, охватывая новые части живых или мертвых организмов, служащих грибу пищей. Любая часть мицелия при отделении может дать новую грибницу. Если вырезать, например, кусок навозной почвы с частью грибницы шампиньона и перенести ее на свежую навозную почву, то гифы из этих кусков быстро разрастутся, охватят новую питательную среду, и новый разросшийся мицелий начнет давать плодовые тела, т. е. обычные съедобные шампиньоны.

Для более быстрого размножения грибам служат споры, являющиеся отдельными

клетками. Споры легко уносятся водой или ветром на большие расстояния. Оставьте на тарелке при влажной атмосфере кусочек хлеба, и на нем появятся гифы плесневого грибка. Налейте в открытый сосуд сок из ягод винограда. Через несколько дней он забродит от присутствия в нем дрожжевых грибков. И эта хлебная плесень, и эти дрожжи получились из спор, имеющихся в воздухе.

Образование спор бесполым путем: 1 - споры на концах гиф у пеницилла; 2 - спорангий со спорами у белой хлебной плесени.

Споры грибов иногда просто отделяются от гиф мицелия. У плесневых грибков рода пеницилл на конце отдельных гиф имеются разветвления, напоминающие скелет плавника рыбы. Конечные клетки этих гиф отделяются и превращаются в свободно разносимые споры. У белой плесени, появляющейся на хлебе, на конце отдельных гиф образуются специальные шаровидные мешочки - спорангии, наполненные спорами. Спорангии лопаются, и споры разносятся по воздуху.

Но иногда споры грибов образуются и более сложным образом - путем полового процесса. При нем новое поколение получается из клетки, образовавшейся от слияния двух родительских. Таким образом, в потомках могут сочетаться особенности двух родителей. Половое размножение, по-видимому, было у предков грибов и теперь полностью сохранилось у низших грибов. Когда мицелий белой хлебной плесени, например, испытывает трудности в питании, клетки на концах его гиф отделяются и сливаются с подобными же соприкасающимися с ними клетками соседнего мицелия. От такого слияния получаются споры - зиготы. Они покрываются толстой оболочкой и способны переносить более тяжелые условия, чем обычные споры из спорангиев.

У высших грибов половой процесс ограничивается лишь образованием и слиянием мужских и женских ядер. У некоторых из таких грибов (сморчки, трюфели, спорынья) образуются клетки с мужскими и жен-

скими ядрами. Через выросты мужские ядра переходят в клетки с женским ядром, но долго с ним не сливаются. Такая клетка делится, делятся отдельно также оба ядра, и получаются новые двуядерные клетки. Наконец, в одной из таких двуядерных клеток происходит слияние обоих ядер, и полученная клетка превращается в сумку со спорами. У других грибов (белый гриб, шампиньон, ржавчинные и головневые паразитические грибы) сливаются соседние клеточки двух разных мицелиев. Но слияние ядер также задерживается, а когда оно происходит, из клетки со слившимися ядрами образуются споры.

Образование спор из двуядерной клетки у высших грибов. Вверху - образование спор в сумках у сморчка; внизу - образование спор на базидиях у шампиньона.

Они сидят на ножках, выходящих из крупных клеток, которые служат им основанием.

Большинство наших съедобных грибов после слияния двух ядер образует споры на плодовых телах, состоящих из пенька и шляпки. У одних грибов на нижней части шляпки располагаются радиально идущие от пенька пластинки, у других шляпки пронизаны, как губка, мелкими трубочками. На пластинках и в трубочках находятся клетки с сидящими на них спорами. Положите на сутки шляпку зрелого гриба нижней стороной на черную бумагу. За это время высыплется столько спор, что на бумаге образуется отпечаток нижней стороны шляпки.

Из грибов со спорами в трубочках шляпки в наших лесах встречаются: белый, подберезовик, подосиновик, масленок.

Белый гриб, или боровик, может жить в симбиозе с сосной, елью, дубом и потому растет в хвойных и смешанных лесах. В сосновых борах его шляпка темно-коричневая, а в березовых и еловых лесах - желто-бурая или серо-коричневая. Нижняя сторона шляпки у молодого гриба почти белая, у старого - желтовато-зеленая. Пенек гриба цилиндрический с утолщением внизу.

У подберезовика шляпка обычно беловато-серая или коричневато-серая, но в зависимости от почвы может быть совсем белой (на болоте) и темно-коричневой. Снизу шляпка у молодого гриба белая, у старого - серая с коричневыми пятнами; пенек цилиндрический, слабо утолщенный книзу.

Шляпка подосиновика красная или оранжевая, а снизу беловато-серая; пенек серый, книзу утолщен. На свежем изломе гриб покрывается темным, синеватым налетом. Сами названия подберезовика и подосиновика говорят, под какими деревьями их надо искать.

Ценными грибами считаются маслята, растущие группами под соснами и елями и реже под другими деревьями. Шляпка масленка имеет форму округлой подушки и слегка заострена в центре. Сверху она желтовато-коричневая, в сырую погоду покрыта слоем слизи, в сухую - блестит. Снизу шляпка светло-желтая.

Все эти грибы можно варить, жарить, мариновать, сушить.

Из съедобных грибов с пластинками на нижней стороне шляпки особенно ценны груздь, рыжик и шампиньон.

Груздь растет в сосновых и лиственных лесах. Он весь белый. Шляпка его имеет форму воронки с краями, завернутыми вниз. С краев шляпки свисает бахрома. Грузди хороши в соленом виде. Но в них есть горький млечный сок, видимый при разломе гриба. Поэтому перед засолом грузди обычно вымачиваются.

Рыжик встречается под сосной, лиственницей и в темных еловых лесах. У молодого гриба шляпка слегка выпуклая, у старого - принимает форму воронки; сверху она ярко-оранжевая (в бору) или синевато-зелелая (под елью), снизу - оранжевая с зелеными пятнами. При разломе гриба выделяется сок оранжевого цвета. Рыжики солят, маринуют и жарят.

Шампиньон, или печерица, встречается в степи, на лугах, около жилья и в лесах черноземной зоны. Шампиньон разводится в искусственных условиях. В теплицах снимают урожай даже зимой. Культура шампиньона распространена во многих странах, особен-

но во Франции. Шляпка шампиньона белая, у молодого гриба почти шаровидная, у зрелого - плоско-округлая. Едят этот гриб чаще жареным, но можно его и мариновать.

Большинство съедобных грибов заканчивает развитие над поверхностью почвы. Но шампиньоны, например, приходится иногда выкапывать из-под бугорка земли.

Шампиньон легко спутать с очень ядовитой бледной поганкой. Она отличается от шампиньона влагалищем у основания ножки и окраской пластинок на нижней стороне шляпки. У бледной поганки эти пластинки белые, у шампиньона - вначале бледно-розовые, затем темнеют и становятся под конец темно-коричневыми.

Осенью на пнях и на поваленных древесных стволах растут группами мелкие пластинниковые грибы - осенние опята. Обилие опят обычно связано с тем, что в лесу много больных деревьев или гниющих древесных остатков. Шляпка опенка желтая или желтовато-серая, как бы присыпанная сверху молотыми сухарями; пластинки у молодого гриба беловатые, у зрелого - коричневые. Ножка тонкая, длинная, коричневая. Опенок - паразит. Он питается органическими веществами, накопленными в древесном пне, а иногда поселяется на выступающих над поверхностью почвы корнях живого дерева, разрушая их. Опята можно варить, жарить, сушить и мариновать. Летний опенок отличается от осеннего ржаво-бурой окраской пластинок и тем, что он живет на пнях лишь лиственных деревьев и растет с весны до поздней осени. Употребляется в пищу, так же как и осенний.

На съедобные виды опят похож ложный опенок. Это - ядовитый гриб. Отличить его можно по желтовато-зеленой окраске пластинок, находящихся на внутренней стороне шляпки.

К грибам с пластинками на шляпках относятся крайне ядовитые известные всем красные и серые мухоморы. Из красных мухоморов приготовляют отвар, которым травят мух. Не надо забывать, что даже самый лучший и безусловно съедобный гриб, если он начал гнить на корню или долго лежал после сбора без обработки, может стать ядовитым: в нем образуются продукты разложения, которыми можно отравиться.

К безусловно съедобным грибам с пластинками на шляпках, растущим в наших лесах, относятся лисички, волнушки, зеленые, розовые и красные сыроежки. У интересного гриба - дождевика споры на ножках образуются внутри плодового тела. При их созревании плодовое тело лопается и из него выходит пыль (споры). Поэтому гриб называют еще дедушкин табак. Молодые плодовые тела дождевика съедобны.

К грибам, образующим споры в сумках, относятся сморчки и строчки (сумки у них помещаются в углублениях на поверхности шляпки) и трюфели (сумки их лежат внутри плодовых тел, образующихся под землей).

Различные виды сморчковых грибов вырастают ранней весной, едва сойдет снег, в лесах, парках и в степи. Сморчки - со светло-коричневой ячеистой конической шляпкой на

короткой ножке, шапочки - со светло-коричневой шляпкой в виде усеченного конуса, висящего на длинной полой ножке, и строчки - с мозговидноизвилистой темно-коричневой шляпкой на короткой толстой полой ножке. Все эти грибы съедобны. Но в них есть ядовитые вещества, которые растворяются в кипятке. Поэтому перед употреблением в пищу грибы эти надо мелко изрезать и прокипятить, а отвар вылить: он ядовит.

Трюфели растут в буковых и дубовых лесах Западной Европы. Они высоко ценятся в западноевропейской кулинарии, особенно во Франции. Плодовые тела трюфелей не всегда определенной, но более или менее шаровидной формы с почти черной мякотью. В нашей стране они встречаются в западных, юго-западных и центральных областях Европейской части СССР. Установить место их произрастания и организовать сбор - интересное занятие для юннатов.

Плодовые тела трюфелей располагаются на глубине 10-30 см под поверхностью почвы, не оставляя на ней никакого следа. Для их поисков обычно используют обладающих хорошим обонянием собак или свиней. А когда животное найдет ароматный гриб и укажет нужное место, трюфель выкапывают лопатой.

При сборе грибов надо хорошо научиться отличать съедобные от несъедобных и ядовитых.

Надо сказать, что некоторые грибы, считающиеся несъедобными в одних странах и местах, в других - собирают и употребляют в пищу. Но многие из таких грибов требуют предварительной обработки - вымачивания в соленой воде, кипячения. Поэтому, если неизвестно, съедобен гриб или нет, лучше его не класть в корзину.

Собирать грибы рекомендуется ранним утром. Грибы надо не вырывать, а срезать ножом, чтобы сохранить грибницу, от которой грибы размножаются. Корзина грибника должна быть твердой, чтобы грибы не ломались.

РАСТЕНИЯ ДАЛЬНИХ СТРАН НА НАШИХ ОКНАХ

Для юного натуралиста самое интересное - познавать природу, окружающий его мир растений и животных. Но зеленый мир растений не всегда доступен юннату. В большей части нашей страны весна короткая, а лето пробегает быстро. Дождливая осень и холодная зима тянутся очень долго. И рад бы юный натуралист посвятить вечерний час или большую часть воскресенья наблюдению над растениями, но они надолго покрыты снегом...

А между тем частица мира растений во всем его удивительном многообразии может быть в доме юнната.

Растения, живущие в наших комнатах на окнах, особенные. Они довольствуются зимой тусклым светом, проникающим через двойные стекла, влажным воздухом с повышенным количеством углекислого газа и комнатным теплом. Наши лесные и садовые растения таких условий не выдержали бы; кроме того, зимой они сбрасывают листья и держать их дома просто неинтересно.

Распространено ошибочное мнение, что держать растения в жилых комнатах вредно, потому что они дышат, поглощая кислород. Но, кроме дыхания, растения днем на свету питаются углекислым газом, выделяя при этом кислород в количестве, значительно превышающем потребление его за сутки во время дыхания. Наоборот, растения в комнатах не только улучшают состав воздуха, но и увлажняют его, испаряя воду листьями, чем облегчают дыхание людям.

Родина большей части комнатных растений - тропики и субтропики, где они растут в диком состоянии: в лесах, на болотах и в пустынях. Эти растения были привезены к нам из Бразилии, Индии, Индонезии и других стран и разводятся на наших окнах уже 100, а некоторые и 300 лет.

В тропическом лесу влажно и очень тепло. В воздухе много углекислого газа. Такая среда несколько напоминает комнатную. И все же многие из тропических растений погибли, не выдержав новых условий существования. Прижились из них главным образом те, которые легко размножаются вегетативно, т. е. черенками - кусочками стебля. Хорошо акклиматизировались в домашней обстановке растения пустынь Америки и Африки.

У каждого растения, стоящего на наших окнах, своя, мало знакомая нам жизнь, своя

история, свои потребности и свои биологические особенности. Вот, например, всем известная монстера, называемая еще филодендроном. Это лиана тропических лесов. На своей родине, в Бразилии, монстера обвивает тонким стеблем громадные деревья и пробивается сквозь гущу чужой кроны к солнцу. Растение хорошо приспособилось улавливать солнечные лучи. В его широких разрезных листьях много продолговатых отверстий. Сквозь них солнечный свет проникает к нижним листьям монстеры.

Монстера обладает еще одним интересным свойством. На длинном черешке ее верхнего листа образуется совсем незаметная вначале длинная почка с одним листом и частью стебля. Молодой лист выходит на свет свернутым в трубочку, потом трубочка развертывается и лист разрастается - большой и красивый. Напротив каждого листа образуется на стебле длинный придаточный корень коричневого цвета. Этот корень, как веревка, спускается вниз. В тропиках длинные корни монстеры достигают земли и концы их покрыты множеством серебристых корневых волосков.

Большие листья у монстеры можно вырастить и в комнате. Для этого надо направить ее воздушные корни в землю (большие листья требуют усиленного питания и, главное, воды). К небольшим корням можно привесить пробирки с водой и питательными растворами. Чтобы монстера хорошо росла, ее стебель подвешивают на веревку, спущенную с верхнего края окна.

Монстеру иногда называют плаксой. Перед дождем на кончиках ее листьев появляются капли воды. Это объясняется тем, что во влажном воздухе листья монстеры перестают испарять воду, а сильный ток воды в стебле выдавливает капельки влаги из отверстий на краях листьев.

Юннаты могут предсказывать погоду по монстере, как по барометру.

Если монстере обеспечить надлежащий уход, она может и зацвести. Цветки ее собраны в длинный початок, прикрытый светло-желтым прицветником. У плодов монстеры вкус и аромат ананаса, поэтому у нее и название видовое - делициоза, т. е. лакомая, деликатесная. Слово «монстера» означает удивительная, причудливая.

Фикус - обычное комнатное растение. Он происходит из лесов Индии. Фикус относится к семейству тутовых. К этому же семейству принадлежат инжир, хлебное и тутовое деревья. В стебле фикуса есть каучук. В Индии фикус - громадное дерево с целым лесом воздушных корней, подпирающих его могучие ветви. Растет там и маленький фикус репенс, стелющийся по земле или живущий на коре других деревьев.

Среди фикусов есть и лианы - «душители деревьев» (см. ст. «Тропический лес»).

На окнах часто можно встретить ампельные растения, называемые так по имени Ампела - героя древнегреческого мифа, превращенного Зевсом в свисающую виноградную лозу. Горшок с таким растением обычно подвешивают на проволоке к верхнему краю окна. Стебли ампельного растения свисают из горшка вниз.

Наиболее обычное в комнатах ампельное растение - традесканция, носящая имя ботаника Джона Традесканта. У некоторых видов традесканции на листьях белые полоски, а нижняя сторона листа красноватая. Это неприхотливое растение называют иногда бабьими сплетнями: стебли и листья традесканции так переплетаются, что трудно найти конец их и начало. Стебельки легко отламываются. Если кусочек стебля с листиками опустить в стакан с водой, он за два дня даст корешок. Таким способом традесканцию можно быстро размножить. Но надо помнить, что она - растение тропических болот и ей нужно много влаги. Традесканция может расти и в широкогорлой бутылке с почвой на дне. От ее стеблей

вырастают длинные прозрачные корни. Может традесканция жить и под водой - в аквариуме. Если традесканцию вырастить в длинном ящике и подвесить к верхнему краю окна, она закроет его спускающейся красивой живой занавеской. Традесканция не нуждается в ярком свете и потому пригодна для украшения шкафа, этажерки, стоящих поодаль от окна. Хороша она и в настенных вазочках.

Одно из распространенных комнатных растений - циперус. У него высокие голые стебли, заканчивающиеся красивыми розетками листьев. В диком состоянии циперус растет на о-ве Мадагаскар в болотах. Поэтому в комнате горшок с этим растением надо держать наполовину погруженным в сосуд с водой.

Древние египтяне писали на папирусе. Он изготовлялся из стеблей растения, родственного циперусу,- нильского папируса. Многие произведения древности, дошедшие до нас, были написаны на свитках папируса несколько тысяч лет назад, и тем не менее эти свитки прекрасно сохранились.

Часто встречаются на наших окнах и уроженцы сухих пустынь и степей. В первую очередь надо, конечно, назвать кактусы. Ботаники насчитывают до 2 тыс. видов этого растения. У кактусов разных видов неожиданные, причудливые формы: и шарики - круглые и ребристые, и лепешки, и столбики. Все кактусы покрыты колючками различного цвета и размера. Самое интересное в этих зеленых уродцах - поразительная стойкость, с которой они выдерживают жару и отсутствие влаги. Много лет они могут жить даже в закупоренной колбе с увлажненной почвой. Когда же эти колючие шарики и столбики зацветают, красивее их цветков трудно найти. Славятся своей красотой цветки змеевидного кактуса Царица ночи. В домашних условиях наиболее часто и обильно цветут листовидные филлокактусы.

Большой любовью среди цветоводов пользуется растение с толстыми листьями, покрытыми сизым восковым налетом,- алоэ. Родина его - Капская область в Южной Африке. Алоэ - целебное растение. Высушенный сок его помогает при болезнях желудка и отравлениях; применяется он и как слабительное; листья употребляют для лечения туберкулеза. Кроме того, мякоть листа алоэ помогает заживлению кожи при ожоге и ранении.

О каждом комнатном растении юный натуралист может узнать много интересного. Для этого нужно только порыться в книгах, расспросить садоводов и любителей комнатных растений, понаблюдать самому за растениями и поставить ряд опытов. Все, что удается узнать об истории, развитии и свойствах растений, хорошо записать в самодельные маленькие с яркими обложками книжечки. Для каждого растения можно завести отдельную книжечку.

В комнате, где живет школьник, и тем более в уголке живой природы в школе не должно быть неизвестных, безымянных растений. На каждый горшок с растением следует повесить «паспорт». Чтобы паспорт не испортился от воды, его пишут на стекле (лучше матовом).

Но недостаточно знать лишь названия и происхождение растений. За каждым растением надо так ухаживать, чтобы оно росло здоровым и красивым.

Растениям пустынь и светлых мест необходим солнечный свет, поэтому их лучше держать на южных окнах. Растения же влажных тропических лесов на ярком свету растут хуже.

Очень важно, чтобы растение получало нужное ему количество воды. Если ее будет слишком мало, растение завянет, если много, то почва в горшке закиснет и корни начнут гнить.

растение родом, любит ли оно влажность или нет. Надо учитывать и размеры горшка; растение в маленьком горшке поливают чаще, в большом - реже. Летом поливают больше, зимой - меньше. Нельзя ставить растения на холодные мраморные подоконники и поливать их холодной водой.

Вода, в которой мыли нежирное мясо, и зола - очень хорошие удобрения для растений.

Корням растений необходим воздух. Они получают его через стенки горшков и через поверхность земли. В чистых матовых глиняных горшках стенки пронизаны мельчайшими отверстиями, поэтому нельзя окрашивать их масляной краской, оклеивать бумагой; не следует держать растения и в железных банках, кастрюлях или фаянсовой посуде.

Необходимо также очень осторожно разрыхлять деревянной палочкой уплотненную землю в горшке, не повреждая корней.

Один раз в месяц следует устраивать для комнатных растений «банный день». Листья и стебли обмывают в тазу из лейки или в ванне под душем. Сухие и некрасиво растущие ветки обрезают, присыпая срез толченым углем.

Весной пересаживают растения в несколько большие горшки, наполненные свежей землей. Все горшки, в которые будут пересажены растения, надо вымыть щетками горячей водой с мылом и содой (или золой), чтобы не плесневели. Горшки необходимо хорошо отмыть от мыла. На дно горшков следует положить черепки, закрывающие отверстия, изгибами кверху, затем насыпать для дренажа крупный песок на¹ /₂ - 1 см (в зависимости от размеров горшка). Для кактусов и других ксерофитов дренаж делают больше. Для растений влажных местообитаний на дренаж кладут немного торфяного мха, сверху же насыпают чуть-чуть земли.

Пересадка производится быстро, чтобы не подсохли корни растений.

Каждое растение, стоящее в комнате, должно быть красивым. Ведь цель комнатного садоводства - украшать жилище человека.

Кроме того, растения следует так расставить и сгруппировать, чтобы они действительно украшали" комнату.

Подумайте, как эффектнее расставить растения на окне; переместите их несколько раз, чтобы найти для них наиболее красивое расположение. Подумайте, какую подставку для цветов на окне вы можете сделать сами.

Лучше всего сгруппировать растения по тем природным условиям, к которым они приспособились у себя на родине. Хорошо выглядят

на окне помещенные все вместе растения тропических лесов - монстера и бегония с висящей над ними традесканцией. Красивую группу образовывают различные кактусы, расположенные на подставках вместе с алоэ и луковичными. Так же можно сгруппировать цветущие растения субтропиков - фуксии, пеларгонии, олеандры, окаймленные гирляндами листьев плюща.

Если у вас на окне растений мало - это полбеды. Научитесь размножать их и лишние экземпляры обменяйте у товарищей, любителей комнатного садоводства, на растения, которых у вас нет. Так постепенно ваше окно превратится в пышный сад. Он всегда напомнит вам о солнечных днях лета.

Ботаник Ганс Молиш хорошо сказал: «В зимнее время, когда снаружи все будет в снегу и во льду, когда деревья в лесу будут стоять в глубоком покое, мы будем среди зимы создавать себе в комнате весну и лето».

Любознательный натуралист может провести с комнатными растениями много опытов и интересных наблюдений. Почти все комнатные растения размножаются вегетативным путем, т. е. отводками или черенками. Стебель традесканции разрезают на маленькие кусочки, с листиком на каждом, сажают во влажную почву и наблюдают,

как развиваются из этих отрезков новые растения. Можно срезать верхушку стебля у циперуса и поместить в стакан с водой. Вскоре из почек, сидящих в пазухах листьев, вырастут новые стебли, а у их основания появятся корни.

Наблюдать за появлением новых частей растения очень интересно (надо обязательно записать сроки, когда срезана часть растения и когда появились новые корни, стебли). После того как растение укоренится, его пересаживают в горшок или аквариум.

В домашних условиях цветут не все комнатные растения, но такие, как примула, герань, фуксия, амариллис, бегония, цветут ежегодно. Семена у них развиваются не всегда, потому что растения остаются неопыленными. Попробуйте произвести искусственное опыление. Для этого нужно внимательно рассмотреть цветки, найти в них тычинки и пестик. Когда

на верхушке тычинок появится желтая пыльца, осторожно маленькой кисточкой нанесите пыльцу на пестик другого цветка. Так вы произведете искусственное опыление. После опыления завязь цветка начинает разрастаться в плод с семенами.

Можно поставить опыт с поливкой растений теплой водой. У многих растений таким образом вызывается иногда более раннее цветение. Если есть два одинаковых растения, интересно проследить действие того или иного удобрения: одно растение удобрять, другое оставить без удобрения.

С комнатными растениями круглый год можно проводить самые различные опыты, приобретая знания об их жизни и навыки ухода за ними. Красивый цветущий сад на окне - это и украшение комнаты, и коллекция растений различных стран мира, и источник творческой работы для любителя природы.

Вместо нафталина

Есть такое комнатное растение, называемое в обиходе крапивкой. Оно не имеет ни ярких цветов, ни красивых листьев. Широкие яйцевидные листья его с зубчатыми краями покрыты шерстистыми волосками. Они очень напоминают листья крапивы.

Растение издает запах, напоминающий запах мяты. Его не выносит моль. Утверждают, что даже мухи не любят это растение.

Крапивка относится к семейству губоцветных и происходит из Южной Африки.

У КЛУМБЫ С ЦВЕТАМИ

В любом саду даже самого маленького городка или поселка цветут на клумбах разнообразные растения. Эти растения декоративные, их разводят ради красивых цветов. Но мало кто знает даже названия этих растений, не говоря уже об их происхождении. А между тем клумбы с благоухающими яркими цветами - это своего рода географическая карта, исторический музей, живой гербарий и увлекательная книга о творчестве ученых и садоводов.

Цветы на клумбе по мере их увядания постоянно сменяют. Весной на ней одни растения, летом - другие и, наконец, осенью - наиболее яркие и разнообразные.

Весна! Трава на газонах еще едва зеленеет, а на клумбах в полном цвету тюльпаны,

нарциссы, ирисы, маргаритки, анютины глазки.

Бокаловидные цветки тюльпанов - желтые, красные, темно-коричневые, лиловые и почти черные или пестрые - в полоску, крапинками - гордо возвышаются на высоких тонких цветоножках. Тюльпан родом из Ирана. Три тысячи лет назад он украшал персидские сады - парадизы. В арабских сказках «Тысяча и одна ночь» тюльпан говорит кубку со старым вином: «Я опьяняю, не касаясь губ!», а пылающему очагу: «Я горю, но не сгораю!»

Тюльпан впервые был привезен в Нидерланды из Турции в 1634 г. Он поразил голландцев неожиданной красотой. Они так увлеклись разведением этих цветов, что богачи платили

тысячи гульденов за луковицу нового сорта. Луковицы выменивали на дома, на кареты с лошадьми, разыгрывали в лотерею. О любви голландцев к тюльпанам французский писатель А. Дюма-отец в середине прошлого века написал роман «Черный тюльпан».

Гиацинт распускается после первых весенних дождей, и его название означает цветок дождей. Родина его - Греция. Там он был посвящен богу солнца, науки и искусства - Аполлону. В древней Греции была сложена легенда о том, что этот цветок вырос из крови смертельно раненного на спортивных состязаниях юноши Гиацинта.

В древние времена в Греции и Риме было много легенд о превращении людей в растения. Одна из таких легенд рассказывает о нарциссе : красивый юноша Нарцисс увидел в воде свое отражение и навсегда остался у ручья, не в силах оторваться от созерцания своей красоты. Склоненный цветок нарцисса как бы смотрит вниз, напоминая самовлюбленного юношу. Ботаническое название этого растения - нарциссус поэтикус - в переводе на русский язык означает нарцисс поэтический. Многие находят его самым изящным из цветов. В Турции до наших дней сохранилась старинная поговорка: «У кого два хлеба, тот пусть продаст один, чтобы купить цветок нарцисса, ибо хлеб - пища для тела, а нарцисс - пища для души».

Синий и желтый ирисы с торчащими, как сабли, листьями тоже упомянуты в истории. За пестрые, как бы покрытые сеточкой, цветки это растение названо именем греческой богини радуги - Ириды. В диком состоянии ирис растет на влажных лугах. Во Флоренции он назывался флорентийской лилией и был гербом Флорентийской республики. Позднее ирис под названием белой лилии появился в гербе Франции. У нас в России ирис давно известен. В народе его называют нежным именем касатик. Высохшее корневище ириса пахнет фиалкой. Из него получают дорогое ароматическое масло.

Слово «маргаритка» по-гречески означает жемчужина. И действительно, белые цветочки маргариток, покрывающие весной луга, кажутся рассыпанным жемчугом. Немало существует легенд о том, что упавшие ночью с неба звезды наутро превращаются в маргаритки. Ботаническое название этого простенького цветка - беллис переннис - в переводе на русский язык означает красавица многолетняя. В сагах скандинавских народов

По древнегреческой легенде красивый юноша Нарцисс

влюбился в свое отражение. Он навсегда остался

маргаритку именуют невестой солнца, цветком любви и весны; герои этих сказаний приносят ее в жертву богине любви Фрее.

В соцветии маргаритки не один, а много цветков, плотно соединенных в корзиночку: в середине ее - цветки трубчатые, желтенькие, а по краю - язычковые, с одним белым лепестком, состоящим из пяти сросшихся лепесточков.

На ночь соцветие маргаритки закрывается, а с первыми лучами солнца раскрывается.

У цветков фиалки трехцветной, или анютиных глазок, самая различная расцветка, но каждый цветок напоминает умильное личико с большими глазами.

В России ирис давно известен. В народе его называют нежным именем «касатик».

Древнеримская легенда рассказывает, что в анютины глазки были превращены любопытные, любящие подглядывать тайком. Во Франции и Англии называют эти цветочки «мысль» и дарят их при разлуке на память.

Анютины глазки часто высаживают на клумбы во всем их пестром многообразии. Но на ковровых клумбах с вычурным орнаментом высаживают анютины глазки только определенных сортов. Цветоводы вывели множество сортов фиалок, или, как их еще называют, виол. Чарлз Дарвин отмечал, что еще в 1835 г. насчитывал до 400 сортов, а теперь их значительно больше. У каждого сорта своя окраска. Например, у сорта Доктор Фауст лепестки бархатисто-черные, у Мефистофеля -ярко-красные, у Маргариты - нежно-голубые.

В названиях этих цветков отражено бессмертное произведение Гёте «Фауст».

Фиалка была любимым цветком многих великих людей: Шекспира, Гёте, Шелли, Гумбольдта, Тургенева. Впрочем, Тургенев не меньше любил и нарцисс. В английском городе Стратфорде у дома-музея Шекспира посажены растения, упомянутые в его сочинениях, в том числе и фиалка.

Мы рассказали лишь о некоторых растениях, цветущих на клумбах весной. А сколько их расцветает летом и осенью! И у каждого из них своя история, свое название, часто связанное с древними мифами, с особенностями строения цветка или с именами ученых.

Ярко-синяя лобелия носит имя английского ботаника Лобеля, жившего в XVI в. Фуксия, цветок которой напоминает балерину в красной с белым или в голубой юбочке, названа в XVIII в. именем немецкого ботаника Фукса. Левкой двурогий с мелкими сиренево-розовыми цветками, сильно пахнущими по вечерам, назван маттиолой в честь итальянского ботаника Маттиоли. Ботаническое название жимолости - «лоницера» - связано с именем немецкого ботаника Лоницера, жившего в XVI в.

Некоторые сорта садовых растений выращиваются из года в год уже целые столетия, например сорта роз: Франция, Подарок Мальмезона и Жена Карла Друшки. Но садоводы продолжают выводить все новые и новые сорта, и в каталогах цветов ежегодно появляются до того неизвестные, порой необычные названия. Вот, например, названия новых советских сортов тюльпанов: Русский богатырь, Медный всадник, Синяя птица; флоксов: Как закалялась сталь, Чапаев, Декабристы, Антон Чехов. Каких только названий не прочтешь на табличках, вывешенных у цветочных делянок в ботанических садах или на цветочных плантациях Всесоюзной выставки достижений народного хозяйства СССР!

Летом и осенью на садовых клумбах - всемирный фестиваль цветов. Садоводы собирают на них представителей всех частей света.

Из Азии - мак, тюльпан, душистый горошек, амарант, астра, пион, гвоздика, лилейник, канна.

Из Африки - львиный зев, резеда, пеларгония, лобелия, гладиолус, бальзамин.

Из Америки - вербена, бегония, сальвия, флокс, цинния, бархатцы, петуния, георгин, фуксия, настурция, гелиотроп, рудбекия, золотарник.

Из Европы - левкой, маргаритка, наперстянка, ноготки, анютины глазки.

Многие растения, хотя и происходят с разных континентов, похожи друг на друга строением цветков и находятся в определенном ботаническом родстве. Ботаники относят такие растения к одному семейству.

Аконит с темно-синими цветками в виде башмачков, дельфиниум с голубыми или розовыми соцветиями, яркий и пышный махровый пион - все эти растения из семейства лютиковых. В это же семейство входит аквилегия, у которой есть и другие названия: орлик, голубка, водосбор. В семействе лютиковых есть и дикорастущие: желтый лютик, весенняя ветреница, купальница.

Петуния, цветки которой похожи на трубу старинного граммофона, и табак душистый принадлежат к семейству пасленовых. В это семейство входит и картофель. Кстати, картофель в XVIII в. тоже красовался на клумбах, его цветки были в большой моде, украшая прически и платья придворных дам.

Весной в садах преобладают растения из семейства лилейных: тюльпаны, ландыши, гиацинты, лилии, хамерокалисы. Осенью же на клумбах господствуют представители большого семейства сложноцветных: низкорослые бархат,

цы и пиретрум, более высокие - астры, циннии, васильки, бессмертник и растения с очень высокими стеблями - рудбекии, золотарник, георгины, хризантемы. Растения этого семейства легко распознать по соцветиям-корзинкам, таким же, как у маргаритки, одуванчика, подсолнечника и ромашки.

Среди садовых растений следует различать многолетние и однолетние. Некоторые многолетние зацветают ранней весной. В их подземных органах есть запасы питательных веществ, необходимых для развития цветков: у ирисов - в корневищах, у тюльпанов, гиацинтов, нарциссов и лилий - в луковицах.

Другие растения, хотя у них и есть клубни с запасами питательных веществ, зацветают летом или осенью - георгины, гладиолусы. У многих многолетних нет подземных стеблей с запасами питательных веществ, но их корни обладают способностью перезимовывать. К таким растениям относятся: роза, флокс, рудбекия, аквилегия, аконит, пион и дельфиниум.

Разбивка клумбы - большое искусство. Создавая клумбу сначала в чертеже на бумаге, а затем на земле, надо предусмотреть величину будущих растений, сочетание окрасок их цветков и одновременность цветения.

Многолетние высокие растения чаще всего высаживаются около кустов и деревьев или вдоль дорожек. Они пышно разрастаются и дают много крупных цветков или большие соцветия. Одно растение, например, многолетнего флокса расцветает целым букетом: Красивы такие растения и на зеленых лужайках.

Долголетие цветов

Куст пиона на одном месте может прожить 16 - 20 лет. Десятки лет живут кусты сирени и жасмина. Известен сорт ириса, выведенный 100 лет назад. Он размножался все эти годы, и жизнь его не прекратилась до сих пор. Необычайным долголетием отличается розовый куст. В Ясной Поляне сохранились кусты розы, которые цвели еще при жизни Л. Н. Толстого, а в Германии, в городе Гильдесгейме, известен куст розы, живущий уже не менее пятисот лет.

Клумбу можно заполнить растениями одного вида и даже сорта. Но лучше создать на ней какой-то определенный рисунок. В этом случае надо принять во внимание гармоничность сочетания красок. Растения с желтыми цветками особенно приятны для глаза рядом с фиолетовыми цветками, оранжевые хорошо сочетаются с синими, красные - с белыми.

Следует правильно распределить растения на клумбе и по росту. В ее центре обычно сажают самые высокие растения. Например, очень красиво выглядит клумба, когда в ее центре посажена индийская канна с крупными коричневыми листьями и ярко-красными цветками. Края клумбы украшают низкие маргаритки, анютины глазки, бархатцы, алиссум с мелкими белыми цветками, сильно пахнущими медом.

Как бордюр вокруг цветущих растений используют растения с яркими красивыми листьями. Они создают цветущим растениям хороший фон и делают более четким рисунок ковровых клумб. Хороши для этого пиретрум со светло-зелеными рассеченными листками, сантолина - с серебристыми пепельно-серыми, американская ирезине - с темно-красными ланцетовидными листьями. Для окаймления высоких растений, например белых флоксов, применяют китайскую периллу: с ее темно-коричневыми бахромчатыми листьями.

Садовники расстилают по саду ковры. Они цветками «рисуют» бабочек, портреты писателей, циферблаты часов, создают высокие скульптурные вазы. В последнее время в садах Таллина появились изящные клумбы с низкостелющимися растениями. Такие клумбы носят название «штейнгартен», что по-русски означает каменные сады. Цветы на них расположены на фоне каменных плит и между ними.

Мы не рассказали и сотой доли того, что можно было бы сообщить о садовых растениях. В этой статье на примере некоторых растений показано лишь, как много связей у садовых растений с историей, географией, литературой и искусством. Юный натуралист, серьезно заинтересовавшийся декоративным садоводством, сумеет и сам получать такие сведения о каждом садовом цветке из книг или расспрашивая опытных садоводов.

Таблица к статье «У клумбы с цветами».
Тюльпаны. Гвоздики. Анютины глазки. Слева - различные декоративные вазы и букеты цветов.

Таблица к статье «Зеленое украшение городов». Вверху - парк в регулярном стиле; в центре - парк в пейзажном стиле; внизу - современная квартира, цветы придают ей особый уют.

ЗЕЛЕНОЕ УКРАШЕНИЕ ГОРОДОВ

В наше время нет ни одного города, ни одного крупного поселка в СССР, где бы не было общественного сада, где главную площадь не украшали бы деревья и цветники. Сады, скверы, бульвары есть в любом городе. И большое каменное здание, и маленький деревянный домик выглядят более привлекательно, если около них раскинули свои ветви зеленые деревья и пестреет живой ковер цветов.

Деревья городских аллей, бульваров, скверов, садов и парков оздоровляют воздух. Городской воздух содержит повышенное количество углекислого газа, а людям для дыхания нужен чистый воздух с большим содержанием кислорода. Деревья же используют углекислый газ для питания, они поглощают его и выделяют кислород. Гектар древесных насаждений поглощает за час 8 кг углекислого газа, т. е. столько же, сколько выделяют его при дыхании 200 человек.

Листья растений постоянно испаряют воду, тем самым они освежают, охлаждают воздух и повышают его влажность на 20 %. В жаркие дни деревья снижают температуру воздуха на 4 и даже 8°.

В больших промышленных городах в воздухе носится много гари и пыли, засоряющих его и затемняющих яркость солнечного света. За год в среднем на квадратный километр оседает до 400 т гари. И вот летом в городах всю эту оседающую из воздуха гарь и пыль задерживают листья деревьев. Темно-серые от пыли, они только после дождя заметно становятся ярко-зелеными. Поэтому в городах и выживают деревья только с гладкими листьями, с которых легко смывается пыль. Деревья же с шероховатой поверхностью листьев обычно гибнут. Листья растений как бы фильтруют воздух, очищая его химический и физический состав. Кроны деревьев принимают на себя и всю силу ветров, особенно частых в приморских городах.

В крупных городах с постоянно грохочущим транспортом деревья «охраняют» нервную систему людей, смягчая неприятный шум. Звуковые волны задерживаются листвой широких крон деревьев.

Бульвары, скверы, сады, парки выполняют и еще одно очень важное общественное назначение: здесь гуляют, отдыхают, дышат чистым воздухом маленькие и большие жители города.

Сады - место размышлений и зарождения творческих замыслов. Многие великие люди - Пушкин, Гёте, Шиллер, Л. Толстой, Чехов, Чайковский, Ньютон, Пьер Кюри - рассказывали, что во время прогулок в садах и парках они обдумывали свои произведения и делали открытия.

Отдыху содействует красота местности, поэтому строители садов стараются найти сочетание цветов, сгруппировать растения различной формы, расположить дорожки так, чтобы все это радовало взор.

Сады не только придают городам живую красоту, часто они являются историческими и художественными памятниками. Их планировка, состав и сочетание насаждений - это произведение искусства, которое называется зеленой или садово-парковой архитектурой. Сады создаются не только садовниками, ботаниками, но и художниками-архитекторами. Создать на много лет красивый сад из живых растений значительно труднее, чем выстроить дом. Создатель сада имеет дело с большим пространством, с формами, постоянно меняющимися и растущими. Красоту сгруппированных деревьев нужно предусмотреть при посадке на столетие вперед. Они должны быть красивыми и пока деревца маленькие, молодые, и когда они вырастут. Даже на клумбах садовник предусматривает сочетания групп цветов, высаживаемых на место отцветающих 2-3 раза в лето. Сад должен быть привлекательным во все время года, чтобы в нем всегда были цветущие растения и даже окраска листьев гармонично сочеталась весной и летом и в особенности осенью. Дорожки и посадки в саду обычно планируются в разных стилях. Вообще планировка и подбор растений в садах, скверах, бульварах, парках чрезвычайно разнообразны.

Садовое искусство очень древнее, оно накопило за тысячелетия опыт многих народов. Веками прекрасные сады принадлежали царям, королям, богатым людям. Но создавали эти замечательные произведения искусства архитекторы, художники, скульпторы, садовники, рабочие. Народ воплотил в садах свои мечты, фантазию, творчество.

Первый памятник садового искусства, слава о котором дошла до наших дней, был создан в древнем городе Вавилоне около 3 тыс. лет назад. Это были висячие сады царицы Семирамиды - одно из семи чудес древнего мира. О висячих садах Семирамиды существует много легенд. Описания древних историков и остатки водопровода, обнаруженного при раскопках, дают некоторое представление об этом изумительном сооружении.

Висячие сады состояли из ряда террас, расположенных уступами друг над другом. Покрытые слоем земли, террасы из каменных глыб поддерживались массивными колоннами. В толще колонн скрывались трубы, по которым насосами поднималась вода из реки Евфрат до самой верхней террасы. Наиболее красивые, редкостные деревья, кустарники и цветы привозились для этого сада со всех концов известного тогда мира. С верхней террасы спускались каскады ручьев. Грандиозная пирамида зелени и цветов, оживляемая фонтанами, была сквозной и, казалось, висела в воздухе. Память о волшебном саде сохранилась и до наших дней,

Висячие сады царицы Семирамиды считались в древности одним из семи чудес света.

и нередко крыши домов с растущими на них деревьями и кустами называют висячими садами.

Древнеегипетские папирусы и рисунки на] гробницах, на развалинах древних храмов рассказывают нам о квадратных садах с квадратными прудами посередине. В этих прудах росли лотосы, кувшинки и жили священные крокодилы. Квадратные сады со стройными рядами деревьев очень гармонировали со строгими прямоугольными формами египетских зданий. Ряды пальм красиво сочетались с каменными колоннами, украшенными капителями, изображавшими кроны пальмовых листьев.

Из истории известны парадизы персидских царей - парки для охоты, населенные дикими животными. Со временем парадизы стали засаживать растениями и слово «парадиз» стало означать не зоопарк, а прекрасный сад. Парадизы перерезали пересекающиеся под прямым углом ровные аллеи, которые окаймлялись канавами и мостились широкими плитами. Здесь росли редчайшие деревья и кустарники, синели пруды, расположенные среди разнообразных причудливых цветов.

Сады Багдада, воспетые в арабских сказках «Тысяча и одна ночь», носят на себе печать персидских парадизов. Только прямолинейное квадратное расположение насаждений и аллей иногда отклонялось к овальной форме, а центральное место сада стали занимать журчащие веселые фонтаны. Для арабов, сынов знойных пустынь, нет музыки слаще певучего шелеста водяных струй.

В древней Элладе имелись общественные сады с тенистыми аллеями, светлыми цветниками, мраморными статуями и вазами. Бассейны, колонны, мраморные лестницы, беседки украшали сад. Деревья живописно располагались около различных построек. В таких садах известные всему миру философы Платон, Аристотель, Эпикур обучали своих учеников. Ученики Аристотеля, например, не сидели за партами или столами, они прогуливались вместе со своим учителем в прохладной тени аллей, Утренние прогулки посвящались беседам на более трудные философские темы, а вечерами обсуждались вопросы политики и поэзии.

Римские патриции строили роскошные виллы, окруженные садами. Виллы украшались греческими статуями, а деревья и кустарники в садах подстригались в виде птиц, зверей, кораблей, колонн и ваз. На вилле Адриана, которая называлась Тибуртина, имелись точные копии всех известных зданий и садов

античного мира. Для этой виллы, занимавшей площадь около 5 км², рабы уничтожали горы, прорезывали ущелья, насыпали холмы, создавали искусственные озера, украшая сады по выработанному плану красивыми ландшафтами. Под плантации роз, левкоев и других цветов в древнем Риме отводили большие площади плодородной земли в ущерб посевам хлебных злаков. Много веков спустя об этом сказал А. Дюма: «Виллы растоптали хлеба мраморной пятой».

В средние века улочки в замках и городах были узкими и для садов не хватало места. Лишь в отдельных монастырях выращивали лекарственные, а вместе с ними и растения красиво цветущие, большей частью розы и лилии. Только в эпоху Возрождения, когда вспомнили искусство древних греков и римлян, возродилось и разведение садов. Богатые люди Генуи, Флоренции пытались подражать своими виллами былой роскоши древнего Рима.

До нашего времени сохранился сад виллы д'Эсте, блестяще описанный поэтом Торквато Тассо, изображенный Фрагонаром в картинах, А. П. Остроумовой-Лебедевой в гравюрах и даже воспетый в музыке Ф. Листом. Этот сад в большей своей части состоял из мраморных террас, лестниц и скульптурных украшений.

Вилла д'Эсте построена на крутом скате возвышенности. Особенно восхищает взгляд аллея уходящих ввысь высочайших в мире кипарисов. Высотой они в 65 м, а толстые стволы их - до трех метров в обхвате. Темная зелень и белый мрамор поднимающихся все выше и "выше террас поражают посетителей этого парка. На фоне мрачных гротов бьют многочисленные фонтаны. Балюстрада, балконы, белые статуи на фоне зелени, красиво изогнутые лестницы, спускающиеся с пяти террас, создают впечатление великолепной декорации феерического балета. Тишина и таинственность царят в каждом уголке старинной виллы, дышащей легендами.

В стиле итальянских садов эпохи Возрождения разбит парк в подмосковной усадьбе Архангельское. Красота и богатство Архангельского вызывали восторг у всех, кто посещал его. В итальянском стиле вы-

полнена часть сада, примыкающего к Алупкинскому дворцу в Крыму. От южного фасада спускаются террасы, украшенные оригинальными изваяниями львов. Радуют взор стенные фонтаны и ровные ряды подстриженных буксов (самшита).

На Черноморском побережье Кавказа в итальянском стиле почти полностью решена архитектурная часть парка «Дендрарий» в Сочи.

Нельзя не упомянуть и о старинных маленьких садиках Голландии. Трудолюбивый народ этой страны, столетиями отвоевывавшей землю у моря, очень ценит каждый ее клочок. Голландцы научились выращивать прекрасные овощи и удивительно красивые декоративные растения. В небольших садиках с прямолинейными, выложенными кафелем дорожками, которые по субботам моют с мылом, растут на клумбах тюльпаны, гиацинты, лилии и другие растения почти из всех стран мира. Вдоль дорожек симметрично расставлены в кадках и горшках карликовые плодовые деревья. В маленьком прудике и по небольшим каналам плавают жестяные лебеди, а посреди клумб стоят раскрашенные яркими красками гномы, различные звери и птицы. Стволы ровно подстриженных деревьев выкрашены в разные цвета или обернуты тонкими листами золотой фольги.

Ряд столетий, начиная с персидских парадизов и до голландских садиков, в садовом искусстве господствовала регулярность: сим-

метрично расположенные прямолинейные дорожки, круглые и прямоугольные клумбы с геометрически правильными рисунками из цветов, подстриженные деревья. Этот регулярный, или архитектурный, стиль достиг пышного расцвета и совершенства в XVII в. во Франции. Гениальный художник-архитектор Андре Ленотр создал в Версале при новом дворце короля Людовика XIV грандиозный парк-парадиз. Версальский парк служил как бы архитектурным продолжением дворца. Прямые аллеи между высокими подстриженными стенами деревьев и кустарников делали этот сад похожим на город. В зеленых боскетах (рощах), носивших названия «Бальный зал», «Триумфальная арка», «Лабиринт» и др., были зеленые театры и залы с колоннами из зелени и коврами из цветов. Здесь били фонтаны, струились каскады, стояли статуи и вазы. Неизгладимое впечатление оставляли просторные партеры (так называют широкие бассейны, ровные цветники и газоны) Версальского парка. Длинные аллеи уводили вдаль.

Со ступеней дворца открывалась широкая перспектива. Казалось, весь мир лежал у подножия дворца, а за пределами парка ничего не существовало.

До сих пор дворец и парк Версаля производят впечатление величия и изящества. Здесь великолепно сочетаются логика, свет, равновесие, благородство и величие.

Грандиозное по замыслу и выполнению создание Ленотра, на которое он потратил почти 30 лет жизни, стало образцом для многих королевских садов в европейских странах.

Петр I, побывавший в Версале у Людовика XV, решил устроить на болоте, в Петербурге и Петергофе, парадизы не хуже французского. В петербургском Летнем саду во времена Петра деревья подстригались как зеленые стены. В нишах, вырезанных в этих стенах, стояли статуи, сохранившиеся до сих пор. Кроме того, там располагались крытые галереи, грот из ракушек и цветных камешков, лабиринт с позолоченными скульптурными группами на темы басен Эзопа и «метали воду» 50 фонтанов.

Петергофский парк по замыслу был гимном морю. По красоте этот парк - непревзойденный образец садового искусства. В парке изумительные фонтаны в прекрасном сочетании и многообразии. Вода, подводимая двумя каналами к Верхнему саду и спускающаяся оттуда по трубам, питает более двух тысяч струй.

Ежедневно, пока бьют фонтаны, выбрасывается сто тысяч кубометров воды. Петергофские фонтаны могут бить все время, не так, как в Версале, где воды хватало только на несколько часов, и то не каждый день.

Из петергофских фонтанов наиболее знаменит фонтан, изображающий легендарного библейского героя Самсона, раздирающего пасть льву. Из львиной пасти выбрасывается на высоту 20 м мощный столб воды, и струи восьми фонтанов, окружающих его, скрещиваются со струями труб сирен, наяд, нимф, тритонов. Интересны фонтаны-шутихи. Две боковые аллейки заканчиваются диванчиками. Не успеют гости сесть на них, как из спинки дивана и из зелени появляются тонкие струйки воды, образуя вокруг диванчика водяной свод.

В Петергофе распланированы аллеи и подстрижены деревья в стиле Ленотра. В планировке парка принимал участие ученик Ленотра - Леблон. В регулярном стиле спланированы также Екатерининский парк в Пушкине и подмосковный парк в Кускове.

Совсем иной стиль садов и парков сложился в Китае. Извилистые дорожки вели в разные, непохожие друг на друга, части парка: «ужасные», «смеющиеся», «очарованные». Вот вас со всех сторон окружают нависшие скалы с пещерами, в которых ветер и бурные потоки производят унылые, пугающие звуки. В расселинах скал уродливые или расколотые и обожженные молнией деревья. За ними вырисовываются

мрачные развалины. Поворот дорожки... и ужасный вид сменяется смеющимся: широкая перспектива, светлое озеро, река и роща, залитые солнцем.

Китайские садовники искусно сочетают свет и тени, используют растения с разной окраской листьев и цветов. Они создают таинственные, очарованные уголки сада. В какую бы сторону ни посмотрел гуляющий, он видит все новые и новые группы растений. На каждом шагу его удивляют новые и контрастные «сцены» из растений. При этом у растений разная окраска, разные тени и освещение утром, днем и вечером. Садовники Китая подражают природе во всех ее прекрасных и многообразных неправильностях.

В старинных китайских парках заметна любовь к странному, курьезному, необычному, порой безобразному и уродливому. Вот уродливое карликовое деревцо, жуткая форма скалы, странный, смешной по виду камень. И постройки с крышами, загнутыми углами вверх, каменные фонари на поворотах дорожек, стены с фантастическим орнаментом, стилизованная скульптура страшных драконов, птиц, небывалых зверей, которые могут присниться только в кошмарном сне.

В Китае и Японии около домов очень часто создаются миниатюрные садики, для которых выращивают специальные деревья. У этих деревьев вид очень старый, хотя высота их всего полметра.

Из окон низенького японского домика открывается перспектива большого парка. В парке старые дубы, кедры и сосны. Через извивающуюся речку перекинуты легкие бамбуковые мостики. У водопада громоздятся, нависая, скалы. Вдали стоит пагода и около нее - каменные фонари, зажигающиеся в вечерние сумерки. Но вот девушка вошла в парк - и сосновая роща ей по пояс, а весь парк превратился в игрушечный садик.

В XVIII в. в Европе начинается увлечение новым стилем садового искусства - пейзажным. Пейзажные парки впервые появились в Англии и стали называться английскими. Обширные английские парки подражали природе. При каждом повороте извилистых, как тропинки, дорожек открываются взгляду красивые ландшафты: вот группа светлых берез и темных елей, серебристых плакучих ив и могучих дубов, бронзовых кленов и заросли кустарников разнообразной окраски; тут и там искусственные озера и речушки, извивающиеся среди зеленых веселых лужаек. Цветы не на вычурных клумбах, а яркими пятнами на полянах, вдоль дорожек, около кустов, среди серых камней. Прелесть пейзажного парка - в его многообразных романтических уголках, где красиво сочетаются деревья, открытые полянки и вода.

В середине XVIII в. в садоводстве началась борьба между английскими и французским стилями. Многие известные сады французского стиля стали переделывать в английские. В России сохранились пейзажные парки

того времени: Таврический сад в Ленинграде, парк подмосковного Царицына, созданный знаменитым архитектором екатерининского времени М. Ф. Казаковым, парк в Павловске под Ленинградом.

Достаточно взглянуть из окон Павловского дворца на парк, чтобы почувствовать всю прелесть открывающихся ландшафтов, напоминающих лучшие полотна Пуссена, Лоррена и Ватто. Особенно восхитительны осенью всевозможные сочетания различных оттенков окраски листвы. Парк захватывает посетителя своей тонкой лиричностью.

Стиль королевских и царских садов наложил отпечаток и на городские скверы. Они распланированы в архитектурном или пейзажном стиле, в зависимости от размеров площади и архитектуры окружающих зданий. В Ленинграде, около Смольного института, сквер сделан в строго архитектурном стиле, с подстриженными деревьями. Сквер на площади Искусств - в пейзажном.

Парки в пейзажном стиле нередко украшались романтическими руинами.

Вельвичия чудесная

Так называется африканское растение, с которым можно познакомиться в оранжереях Ботанического сада Академии наук СССР. Оно привлекает к себе внимание многочисленных посетителей. Дело в том, что трехметровые листья вельвичии не опадают, а живут вместе с растением почти до 100 лет.

Это самые долговечные листья в мире.

Древнее искусство

Уже 4 тыс. лет назад египтяне умели пересаживать многолетние деревья и перевозить их в лодках вместе с большим комом земли на значительные расстояния.

Калейдоскоп красок

Коллекция цветов Главного ботанического сада Академии наук СССР - это целый калейдоскоп красок, форм и ароматов. Она включает 2 тыс. сортов роз, 440 сортов тюльпанов, 350 - ирисов, 450 - георгинов, 200 - флоксов, 355 - гладиолусов и т. д. Лучшие из них отбираются для озеленения городов в различных районах страны.

В современном садовом строительстве стили не противопоставляются друг другу. Применяют тот или иной стиль, сообразуясь с удобством и красотой.

После Великой Отечественной войны в память победы над фашизмом трудящиеся и учащиеся Ленинграда создали своими силами парки Победы: Московский в 100 гектаров и Приморский на Крестовском о-ве в 60 гектаров. В них высажено более 50 тыс. деревьев.

В этих парках сочетаются пейзажный стиль с архитектурным. Прямоугольные партеры с цветниками, подстриженными кустами и прямые главные аллеи окружают, например, стадион им. Кирова, а извилистые дорожки ведут мимо красивых пейзажных посадок деревьев. Такое гармоническое соединение двух стилей увеличивает многообразие и живую прелесть парка.

Для каждого сада или парка, в каком бы стиле они ни были решены, необходимы разнообразные растения. В парках высаживают не только местные деревья, но и привезенные из других стран, интересные формой кроны и расцветкой листьев. Особенно это относится к красиво цветущим растениям, которые собраны из всех уголков мира (см. ст. «У клумбы с цветами»).

Рассадниками новых растений в каждой стране всегда служили ботанические сады. Они возникли в эпоху великих географических открытий, когда европейцы впервые познакомились с богатой, многообразной растительностью Индии и Америки. Один из первых ботанических садов был создан в 1525 г. в итальянском городе Пизе. В этом саду были собраны

коллекции живых растений со всего мира. Вскоре такие сады возникли и в других городах Италии - в Венеции, Милане, Флоренции. В 1577 г. ботанический сад был создан в Лейдене (Голландия), в 1597 г. -в Монпелье (Франция). В саду Монпелье насчитывалось 1380 видов растений. Особенную известность получил сад Кью около Лондона.

В наше время ботанические сады организуются в каждой стране, в каждом крупном городе и при каждом университете. В них коллекционируют, изучают растения. Из них лучшие, наиболее красивые растения распространяются по общественным паркам и частным садам всей страны.

В России ботанические сады начали закладывать при Петре I в Москве - в 1706 г. и в Петербурге - в 1714 г. В то время эти ботанические сады назывались «аптекарскими огородами», так как в них выращивали в первую очередь лекарственные растения. В XVIII в. замечательные ботанические сады устроили Демидов (1756г.) и Разумовский (1790г.). В демидовском саду насчитывалось до 5 тыс. видов растений, в саду Разумовского имелось уже 12 тыс., преимущественно русских.

В начале XIX в. Петербургский ботанический сад стал научным центром изучения растительного мира и распространения ботанических знаний. В нем хранится крупнейший в мире гербарий, насчитывающий до 5 млн. листов. В 1812 г. создан в Крыму, вблизи Ялты, Никитский ботанический сад. Его богатейшая коллекция растений со всего мира составляет свыше 175 тыс. экземпляров.

ник проф. А. Н. Краснов заложил на Зеленом мысу около Батуми ботанический сад, в котором собрана растительность субтропиков Закавказья, Северной и Южной Америки, Мексики, Японии, Австралии, Новой Зеландии, Гималаев и Средиземноморья. Там можно увидеть не только рощи эвкалиптов, бамбука, цитрусов, но и настоящий миниатюрный японский садик.

Немалый интерес представляют ботанические сады и на Крайнем Севере. С 1931 г. существует в Кировске на горе Вудъяврчорр полярно-альпийский сад. Это живой музей полярной растительности и акклиматизирующихся на Севере растений из различных мест.

В Москве, в Останкино, начали создавать в 1945 г. Главный ботанический сад Академии наук СССР. В этом центре ботанической науки на территории в 388,5 гектара собраны богатейшие коллекции видов и сортов различных растений. В этом саду 5 разделов: эволюция растительного мира; растительные богатства СССР; полезные дикорастущие растения; декоративные растения и приемы озеленения; культурные растения. В оранжереях сада воспроизведены ландшафты тропической и субтропической растительности.

Во многих городах всех союзных республик есть ботанические сады. Они ежегодно расширяются, пополняются новыми растениями. Эти сады - рассадники новых, полезных, красиво цветущих растений.

За время Советской власти, особенно после Великой Отечественной войны, все города Советского Союза одеваются в зеленый убор. В старых капиталистических городах дома выстраивались сплошной каменной линией вдоль узких улиц. Ни солнца, ни воздуха, ни

зелени среди сырых холодных громад. Советские архитекторы исправляют такую планировку, они украшают каждую площадку, каждую широкую улицу зелеными насаждениями

В Ленинграде пыльное Марсово поле превращено теперь в большой сад, он слил в единый крупный массив сады Летний и Михайловский. В Москве, на улице Горького, на площади Свердлова и на многих других улицах и площадях высажены большие липы, которые придали своей зеленью особую привлекательность советской столице.

Много интересного можно увидеть в богатом зеленью Киеве, в искусной группировке деревьев Стрийского парка г. Львова, в центральном саду Риги, где растет живое ископаемое, дерево гинкго, и в садах, окружающих старинную крепость Таллина, где так легко узнать все деревья по надписям на этикетках. А сады и парки Крымского и Кавказского побережья с их редкостными растениями... Все это прекрасные образцы для озеленения городов нашего Союза.

Даже посадки вдоль улиц и то можно распланировать разными способами: посадить деревья посредине, сделав бульвар, или поместить их по краям тротуара. Что же касается скверов и садов, то в разбивке их можно осуществить любую творческую фантазию.

Пройдите по садам вашего города и определите, в каком стиле они созданы. Полюбуйтесь очарованием гармонического сочетания различных деревьев и красиво цветущих растений. Почувствуйте прелесть садов. А может быть, вы найдете и место, где можно создать новый сад? Приложите и вы свои силы и знания к украшению вашего города и вашего дома!

МИР НЕВИДИМЫХ СУЩЕСТВ

МИКРОБЫ

Жара. На столе бутылка с хлебным квасом. Жидкость пенится. И вдруг газ с оглушительным шумом выбрасывает пробку. Понять, почему образовался этот газ, можно, только зная свойства невидимых существ, называемых микробами.

На руке мальчика ссадина. Он поленился смазать ранку йодом. Через несколько дней на руке образуется гнойная опухоль. И только нож хирурга сможет предотвратить опасные последствия. Дело в том, что вместе с соринкой в живую ткань попали микробы

Что же такое микробы? Это мельчайшие живые существа, из которых каждое большей частью представляет собой всего лишь одну клетку. Многих из них можно увидеть в микроскоп только при увеличении не меньше чем в 300-500 раз.

Микробы очень разнообразны. Наиболее известны из них бактерии, плесени, дрожжи.

Прорастание споры плесени и образование ветвистого мицелия.

Наука о микробах - микробиология - изучает главным образом различные бактерии и вирусы, а также плесени и дрожжи, относящиеся к грибам.

Микроскопические растения - плесени, или плесневые грибы, причисляются к микробам, несмотря на их сравнительно большие размеры и сложное развитие.

Плесень состоит из многочисленных тонких ветвящихся и переплетающихся нитей, называемых гифами. Сплетение гиф образует мицелий; это и есть тело плесени, способное сильно разрастаться В процессе развития в отдельных его местах появляются особые органы размножения - плодовые тела, в них развиваются споры. Плодовые тела подсыхают, а споры разносятся, подобно семенам одуванчика,

на значительные расстояния. Оседая на почву или на растения, споры при благоприятных условиях прорастают: так начинает жить новая плесень.

Всем знакомы дрожжи, которые продаются в магазине, но не все знают, что пачка дрожжей - это огромное скопление живых клеток. Каждая отдельная клетка так мала, что ее можно разглядеть лишь в микроскоп. Чаще всего эти клетки округлые или овальные, диаметр их 8-10 микрон, т. е. 0,008-0,01 мм.

У многих видов дрожжей размножение происходит спорами. В этом случае внутри каждой клетки образуется 2 или 4, а у иных и до 12 плотных телец - спор. Из каждой споры в дальнейшем возникает молодая дрожжинка.

Размножаются дрожжи и более простым способом - почкованием: в клетке появляется небольшое выпячивание; быстро вырастая, оно образует почку. Минут через 20-30 почка отделяется от материнской клетки, и молодой дрожжевой грибок начинает жить самостоятельно.

Бактерии относят также к миру растений. Но, за весьма редким исключением, у них нет хлорофилла, характерного для большинства растений. Величина бактерий очень мала. На булавочной головке могут разместиться сотни и тысячи бактерий. Длина большинства бактерий - от одного до трех микрон, у некоторых же палочковидных бактерий длина всего 0,4 микрона. И все же их можно различить и по внешнему виду, конечно, с помощью микроскопа. Форма их разнообразна: шарики, запятые, палочки со жгутиками и без них и т. п. Размножаются бактерии делением.

Шарообразные бактерии называются кокками. Если кокки располагаются разбросанно, поодиночке, то их называют микрококками, если же они соединены попарно- диплококками. Кокки, собранные в цепочки, называются стрептококками; они напоминают бусинки, нанизанные на нитку. Среди стрептококков есть и молочнокислые бактерии, и бактерии, вызывающие нагноение,

Палочковидные бактерии также разнообразны. У одних концы клеток закругленные, у других тупые или заостренные. Палочки, соединенные в цепочку, называются стрептобактериями. Слегка изогнутые палочки относятся к группе вибрионов, изогнутые более сильно - к спириллам.

Если соскоблить на стеклышко налет с зуба и рассмотреть его под микроскопом, то можно увидеть, как быстро проносятся, подобно

У каждого вида бактерий своя определенная форма. В первых трех кружочках верхнего ряда - кокки и стрептококки, в следующих четырех верхнего и нижнего ряда - палочковидные бактерии, в двух следующих нижнего ряда - вибрионы, в последнем - спириллы.

змейкам, спирохеты - тонкие нити со множеством завитков. Эта спирохета довольно безобидна, но среди спирохет есть и очень вредные, например возбудитель возвратного тифа. Большинство микробов не переносит неблагоприятных условий внешней среды. Они гибнут от высокой температуры, от ультрафиолетовых лучей солнца, от различных сильно действующих химических веществ. Но среди бактерий есть такие виды, которые могут приспособиться и к трудным условиям жизни. У одних бактерий оболочка тела пропитана изолирующим веществом, напоминающим воск; такова, например, туберкулезная палочка. У других - оболочка покрывается слизью. У некоторых бактерий при неблагоприятных условиях для развития часть содержимого их клетки

уплотняется, обезвоживается и превращается в спору с плотной оболочкой, которая состоит из смолоподобных веществ, устойчива к внешним воздействиям и почти непроницаема для воды и кислот. Попадая в благоприятные условия, спора набухает, прорастает и превращается в обычную активную бактерию. Бактерии, образующие спору, называются бациллами.

Микробы весьма изменчивы. Например, под влиянием некоторых воздействий бактерия, имеющая форму длинной палочки, может превратиться в шарик. Но для нас важно, что изменение внешнего вида, формы мельчайших существ, влечет за собой и наследственные изменения свойств.

В лаборатории удается приручить полезных микробов, производящих, например, антибиотики, или даже изменить их свойства так, что они будут производить полезные продукты в еще большем количестве. Можно лишить болезнетворные микробы вредоносных свойств, воздействуя на них, например, рентгеновскими лучами или радием. Такие обезвреженные микробы из злодеев превращаются в наших друзей. С большим успехом они используются для получения лечебных вакцин.

Для успешной борьбы с вредными микробами нужно учитывать их особенности. Зная свойства микробов, можно создать условия, которые будут благоприятны для развития полезных видов и затруднят развитие вредных.

Для дыхания живых существ нужен воздух, точнее, содержащийся в нем кислород. Для

Бактерия снята с помощью электронного микроскопа при увеличении в 17 тыс. раз. Уплотненное содержимое бактерии окружено оболочкой и многочисленными жгутиками - ее органами движения.

дыхания большинства микробов воздух тоже необходим. Таких микробов называют аэробам и. Но есть бактерии, живущие без воздуха. Их называют анаэробами. Кислород воздуха для них - яд.

Если в высокий цилиндр с питательным раствором внести комочек земли, то почвенные микроорганизмы разместятся по ярусам, сообразно с их потребностями. На дне сосредоточатся анаэробные микробы. В средней зоне будут бактерии с умеренной потребностью в воздухе. Аэробы - наиболее деятельные микроорганизмы - устремятся к поверхности. Они жадно поглощают кислород воздуха и энергично развиваются, нередко образуя на поверхности жидкости пленку.

В природных условиях аэробы живут в поверхностных, рыхлых слоях почвы, на поверхности пищевых продуктов, в верхних слоях воды. Анаэробы обитают в более глубоких, непроветриваемых слоях почвы, в иле, в толще воды - там, где свободного кислорода нет совсем или же его недостаточно для других существ.

Большинство микробов гибнет при сильном прогревании. На консервных заводах банки с пищевыми продуктами не менее получаса прогреваются до +115°. Но в некоторых случаях температура и +150° недостаточна для полного уничтожения всех микробов. Иногда попавшие на склад консервные банки начинают раздуваться, а некоторые из них даже разрываются. Поэтому консервы выдерживают (до отправки в продажу) еще 10-15 дней в специальных контрольных камерах.

В чем же причина такой необычайной устойчивости некоторых бактерий? Споры от-

Спирохета с многочисленными жгутиками. (Снято с помощью электронного микроскопа при увеличении в 8 тыс. раз.)

дельных бацилл выдерживают кипячение более суток. В консервной банке после прогревания может остаться несколько таких спор; когда банка остынет, они прорастают и превращаются в бациллы. Последние разлагают консервированный продукт, а при разложении образуются газы: сероводород, имеющий запах тухлых яиц, аммиак, водный раствор которого дает нашатырный спирт, углекислый газ. Газов накапливается все больше и больше. Их давление в конце концов так возрастает, что консервная банка взрывается.

Спорообразующие микробы встречаются в почве часто. Во время одного опыта было обследовано 94 вида различных почвенных бацилл. Из общего количества выделенных бацилл 43% не погибли после пятичасового кипячения, 15% оставались живыми, пробыв 12 часов в кипятке, а 11% сохранили жизнь даже после тридцатичасового кипячения. Конечно, такое испытание выдержали не сами бациллы, а только их споры.

Микробиолог должен знать потребности и свойства самых различных бактерий, дрожжей, плесеней. Сообразно с их свойствами приготовляют в лабораториях различные питательные смеси, на которых могут быть выращены отдельные виды микробов. Такая смесь носит название питательной среды.

Ученые нашли приемы выращивания, или, как говорят, культивирования микробов, в том числе и наиболее вредных - возбудителей чумы, столбняка, холеры, дифтерии. Выращивают микробов в специальной питательной среде - на мясных и рыбных бульонах и отварах. В бульон добавляют желатин или агар-агар; в этом случае питательная среда приобретает вид студня. На поверхности студня тончайшим слоем размазывают каплю воды с разведенной в ней почвой или другим веществом, в котором обитают микробы. Этот этап опыта называют посевом.

Микробное население исследуемой капельки более или менее равномерно размещается на сравнительно большой площади. Каждый микроб размножается на том месте, где он осел. Уже через сутки вокруг этого места появляется его многочисленное потомство. Одну бактерию не увидишь без микроскопа, но миллиарды их, тесно прилегающих друг к другу, занимают площадь в несколько миллиметров. Такое скопление на поверхности плотной питательной среды однородных микробов называют колонией. Методом посева на жидкую или твердую питательную среду

определяют степень заселенности микробами почвы, воды или пищевых продуктов.

Колонии различных микробов заметно отличаются друг от друга формой, окраской, плотностью. Среди множества разнообразных колоний, густо заселивших поверхность питательной среды, и обнаруживают нужные колонии микробов.

Частичку отдельной колонии легко переселить в пробирку с питательной средой. Это уже будет разводка однородных микробов - чистая культура.

Метод чистых культур широко используется в медицине и в сельском хозяйстве. Он позволяет не только обнаружить и выделить невидимого врага, но и приготовить защитные средства для прививок против заразных заболеваний. На хлебозаводах применяются активные чистосортные культуры дрожжей; культуры молочнокислых бактерий используют для производства сыров, молочной кислоты, ацидофилина и многих других ценных продуктов.

МИКРОБЫ В ВОЗДУХЕ

При малейшем дуновении ветра поднимается в воздух не только масса мелких пылинок, но вместе с ними и микробы. Воздушный океан для микроорганизмов - бесплодная пустыня: им там нечем питаться. Кроме того, для многих микробов лучи солнца смертельны. Поэтому пребывание микробов в воздухе кратковременно. На мельчайших пылинках, точно на парашютиках, они оседают на землю. Для некоторых бактерий и грибков воздушные потоки - основной путь распространения. Споры плесеней нередко разносятся по воздуху на очень большие расстояния.

Чем выше и дальше от земли, тем микробов меньше. В горном воздухе их не так много, как в воздухе узких и пыльных улиц. Очень мало микробов над морем, вдали от берегов. Еще меньше микроорганизмов в воздухе далеких северных районов Арктики и Антарктиды. Участникам арктических экспедиций приходится иногда работать по колено в ледяной воде, но обычно никто из них не заболевает заразными болезнями, связанными с простудой. Объясняется это тем, что воздух в полярной зоне почти свободен от микроорганизмов, в том числе и от микробов - возбудителей болезней. Холод, отсутствие пыли, лед, сковавший почву, снег, покрывший скалы,- все это затрудняет развитие микробов и их распространение.

Проводя специальные полеты над Москвой, ученые выяснили, что на высоте 500 м в одном кубометре воздуха содержится около 3 тыс. микробов, на высоте 1000 м - уже 1700, а на высоте 2 тыс.м - всего 700 - 800 микробов. При сильном ветре, когда над городом серой дымкой стелется пыль, количество микробов на высоте 500 м возрастает до 8 тыс.

Микробы обнаруживались и на высоте 6 км. Даже на высоте 23 км, где атмосфера пронизана мощными космическими лучами, были уловлены с помощью шаров-зондов бактерии и плесневые грибки. Но, конечно, там их совсем немного.

В воздухе промышленных городов вместе с пылью носятся миллионы микроорганизмов. В литре воздуха жилой плохо проветриваемой комнаты содержится около 500 тыс. пылинок. За сутки человек вдыхает около 10 тыс.л воздуха. Большинство микробов мы поглощаем без каких-либо дурных последствий. Но в воздухе, особенно в закрытых помещениях, могут появиться и возбудители туберкулеза, гриппа, кори.

Многие заразные заболевания передаются именно через воздух. Особенно стремительно разносятся возбудители гриппа. В 1918 г. эпидемия гриппа, получившего название «испанки», за 6 месяцев распространилась по всему земному шару.

Некоторые микробы (возбудители чумы, коклюша) в воздухе быстро погибают, Но туберкулезная палочка и микробы, вызывающие нагноение, долго переносят высушивание. Туберкулезные палочки остаются жизнеспособными в пыли до 3 месяцев. Вместе с частицами пыли они разносятся по воздуху на большие расстояния.

Зараза может распространяться не только с сухой пылью. Когда больной чихает или кашляет, вместе с капельками влаги в воздух попадают возбудители заболевания. В одной больнице исследовали брызги от кашля туберкулезных больных. В каждой капельке обнаружили до 40 000 туберкулезных палочек. С мельчайшими брызгами мокроты микробы отлетают при кашле на 2-3 м, а при сильном кашле - и до 9 м .

Чем чище воздух в общественных местах, вокруг человеческого жилья и в комнатах, тем меньше люди болеют. Подсчитано, что если провести щеткой пылесоса по поверхности предмета четыре раза, удаляется до пятидесяти процентов микробов, при двенадцати раз - почти сто процентов. Большое значение в борьбе за чистоту воздуха имеют леса и парки.

Зеленые насаждения осаждают, поглощают пыль и выделяют фитонциды, убивающие микробов.

Микробы приносят вред не только здоровью человека. По воздуху распространяются также и возбудители болезней животных и растений. Микроорганизмы вместе с пылью оседают на пищевые продукты, вызывают их скисание, или гнилостное разложение. Мясо, оставленное неприкрытым, быстро протухает. Различные микробы, оседая невидимым десантом с воздуха, портят молоко, рыбу, масло.

Бактерии, как и другие живые существа, на 60, а иногда и на 90% состоят из воды. Все вещества, в том числе и питательные, могут проникать в клетку живой бактерии только в растворенном виде через ее оболочку.

МИКРОБЫ В ВОДЕ

Пока микробы в воздухе, они бездеятельны, хотя и сохраняют жизнеспособность. Активными микробы становятся, лишь попав во влажную среду либо непосредственно в воду. Любой водоем - лужица, озеро, океан - для микробов не только место обитания, но и источник питания, поле бурной деятельности.

Микробы встречаются и в замерзшей воде. Чем больше загрязнена вода, тем больше будет микробов и во льду, образовавшемся из нее. Микробов находили даже в крупинках града. Попав на землю, градина тает, а микробы оживают, точно спящие красавицы.

Палочковидные железобактерии соединены в цепочки; некоторые из цепочек находятся в чехликах, состоящих из окисленных соединений железа.

Железная «ватрушка». Она образовалась на морском дне из уплотненных скоплений чехликов железобактерий.

В море на глубине ниже 500 м царит глубокий мрак. Чем глубже, тем больше давление воды. Но и на глубине 3500 м в толще воды Атлантического океана были обнаружены живые бактерии. Недавно советские ученые нашли живых микробов в придонном иле на десятикилометровой глубине.

Еще в старину во многих местах нашей страны добывалась со дна озер железная руда. Извлекут из такого озера руду полностью, а через некоторое время она появляется вновь. В 1888 г. русский микробиолог С. Н. Виноградский высказал смелую мысль: «Колоссальные отложения железных руд, известных под названием болотной, озерной, луговой, дерновой и т. д., весьма вероятно, должны быть приписаны деятельности особых бактерий, так называемых железобактерий». Железобактерии находятся повсюду: в подземных и поверхностных водах, в колодцах и родниках.

Ржавая масса на дне и берегах ручьев также образована железобактериями. Они обладают исключительной способностью извлекать и поглощать закисные соли железа, растворенные в водоемах, и превращать их в окисные соединения, легко выпадающие в осадок. Железобактерии были обнаружены в большом количестве на дне Черного, Карского, Балтийского и Баренцева морей.

В Казахстане находятся крупнейшие залежи фосфоритов и минералов, содержащих железо и марганец. В образцах этих залежей было обнаружено под микроскопом огромное количество скоплений окаменевших железобактерий. Их деятельность протекала в доисторические времена в давно исчезнувших водоемах.

В реках, морях и океанах бактерии производят глубокие изменения. Питаясь остатками умерших растений и животных, они разлагают сложные соединения азота, фосфора, серы и других веществ.

Бактерии служат пищей для многих простейших микроскопических животных, обитающих в морях. Простейших в свою очередь поедают ракообразные, моллюски, которыми питаются рыбы. Бактерии в этой пищевой цепи - первое звено.

Микробиологи и санитарные врачи тщательно исследуют воду на водопроводных станциях и на предприятиях пищевой промышленности. Для улавливания болезнетворных микробов применяют специальные методы. Обнаружить в воде, например, возбудителя брюшного тифа не так просто даже для опытного специалиста. Более разумно - предупредить возможность распространения таких микробов. Для этого микробиологи прежде всего определяют содержание в воде так называемой кишечной палочки. Эта бактерия - постоянный обитатель толстых кишок человека, вместе с нечистотами она попадает в воду. Сама по себе кишечная палочка безвредна, но она служит показателем загрязненности воды. Если в водоеме обнаружено большое количество кишечных палочек - это угрожающий сигнал. Вода должна подвергнуться дополнительной очистке.

ЖИЗНЬ МИКРОБОВ В ПОЧВЕ

В обломках мертвых скал, в сыпучих песках выжженных солнцем пустынь - везде и всюду первые вестники жизни - микробы. Они живут, размножаются, гибнут, выделяют вещества, разрушающие горную породу, заселяют постепенно поверхность земли и за тысячелетия превращают землю в плодородную почву.

По всему земному шару каждое мгновение умирают животные и растительные организмы. На смену им рождаются новые. Трупы животных, остатки растений разлагаются, сгнивают, истлевают и в конце концов становятся составной частью почвы - перегноем. Почти всю эту колоссальную работу, расчищая дорогу новой жизни, осуществляют микробы.

Плодородие почвы теснейшим образом связано с деятельностью почвенных микробов. Они не только приготовляют пищу растениям, но и создают структуру почвы - ее пористое строение. Бесструктурная почва легко размывается дождем и плохо впитывает воду. После дождя на ее поверхности образуется корка, которая затрудняет дыхание корням растений. В сухую погоду она превращается в пыль. Перегной в структурной почве склеивает ее частицы, придает им прочность и пористость. Структурная почва содержит в своих порах между комоч-

Зал фильтров на водопроводной станции в Москве, где вода очищается от загрязнения и микробов.

ками влагу и воздух, необходимые для развития корней.

Микробы вызывают гниение и брожение. При этом выделяется в огромном количестве углекислый газ. Его поглощают из воздуха своими листьями растения.

Микробы распространены на нашей планете повсюду. В сухих пустынных землях Памира на высоте 4 тыс.м в каждом кусочке почвы величиной с наперсток насчитывается до 500 тыс. микробов, а в том же объеме огородной поливной почвы - уже несколько миллиардов.

Общий вес микробов в пахотном слое гектара достигает 4-5 т !

Любой комочек почвы, богатый перегноем,- это крохотный мир деятельных микробов. Глубже пахотного слоя микробов становится все меньше и меньше.

Акад. Н. Г. Холодный сконструировал камеру, позволяющую наблюдать жизнь микроорганизмов непосредственно в почве. В камере созданы необходимые условия: почва пористая, воды и воздуха в ее порах достаточно. В камере Холодного хорошо видно, что микробы располагаются главным образом не в порах, а на поверхности почвенных частиц. С места на место они разносятся током воды. Многие из них передвигаются самостоятельно, хотя и очень медленно, с помощью жгутиков. В камере видно, как быстро разрастаются плесени. Их тонкие нити, распространяясь все дальше и дальше, будто паутиной оплетают комочки почвы. А следом за плесенью часто передвигаются и бактерии.

Микробы хорошо приспособляются к самым различным условиям. Большая часть почвенных микробов развивает свою деятельность при температуре от +15 до + 35°, но некоторые из них предпочитают холод. В районе Архангельска почва нагревается в июле только до + 7°. Казалось бы, здесь не может быть никакой жизни. Но там и даже в более северных, холодных районах живут особые холодолюбивые микробы, приспособившиеся к низким температурам почвы. При их участии разложение органических веществ может идти при температуре и ниже нуля, хотя и не столь энергично.

В камере акад. Н. Г. Холодного можно видеть, что жизнь бактерий сосредоточена вокруг комочков почвы.

ПИЩА МИКРОБОВ

Многие микробы питаются преимущественно органическими веществами. В живую ткань они не вторгаются и потому не вызывают заболеваний живых существ. Эти микробы называют сапрофита ми. Среди них есть и злостные вредители, разлагающие пищевые продукты. Некоторые сапрофиты (различные бактерии, дрожжи, плесени) используются в пищевой промышленности. Они вызывают брожение; это с их помощью с незапамятных времен получают кислое молоко, спирт, уксус и другие ценные продукты.

Брожение представляет особый вид дыхания, свойственный микробам. При сбраживании, особенно сахаристых веществ, высвобождается энергия, необходимая для существования микроорганизмов. Но в процессе брожения без доступа кислорода воздуха микроорганизмы используют только небольшую долю энергии, скрытой в веществах, которые они разлагают лишь частично. При обычном дыхании сахар в организме сгорает (расщепляется) полностью. В результате получается вода и углекислый газ. При этом каждая грамм-молекула¹ сахара дает 674 калории тепла. Вовремя брожения дрожжи разлагают сахар не полностью, превращая его в спирт и углекислый газ. Тепла при этом выделяется всего 27 калорий.

При брожении, вызванном дрожжами, жидкость пенится от энергично выделяемого углекислого газа. Пузырьки газа со дна бутылки с хлебным квасом свободно поднимаются к поверхности. Но в вязкой массе, например в тесте, они лишь с трудом и далеко не полностью выбираются на поверхность. Вот почему тесто «поднимается» на дрожжах, точнее говоря, его поднимают пузырьки газа.

В брожении ржаного теста, помимо дрожжей, принимают большое участие молочнокислые бактерии. Они превращают сахаристые вещества теста в молочную кислоту. Поэтому черный хлеб называется кислым, а белый - пресным. При изготовлении всевозможных молочных продуктов - сметаны, простокваши, варенца, кумыса, кефира, а также при силосовании кормов тоже действуют различные молочнокислые бактерии.

Если в молоко проникнут гнилостные микробы, то через несколько часов оно приобретет неприятный запахи вкус. Микробы, разла-

¹ Грамм-молекула - единица измерения массы: число граммов, равное молекулярному весу вещества.

На хлебозаводе в дежах дрожжи «поднимают» тесто.

гающие жиры, придают молоку или сливочному маслу прогорклый привкус. Молочнокислые бактерии убивают гнилостных, маслянокислых и разлагающих жиры микробов. Маслянокислые бактерии превращают молоко в пенящуюся, взмученную массу с острым и неприятным запахом. Вызывая скисание молока, молочнокислые бактерии тем самым предохраняют его от порчи.

Для большинства животных и растений нефть вредна. Нефть, растворенная в воде, вызывает у рыб хронические отравления. Между тем в почвах нефтеносных районов обнаружено значительное количество микробов, способных использовать для своего питания различные вещества, составляющие нефть,- керосин, парафин и др. В результате их работы через 7-10 дней в водоемах слой нефти толщиной в миллиметр почти целиком исчезает.

Советские микробиологи предложили использовать таких микробов как «разведчиков»

нефти. Обычно из глубины залежей нефти просачиваются на поверхность земли нефтяные газы. При малейших следах подобных газов микробы-разведчики, помещенные в специальных колбочках с питательной средой, начинают быстро размножаться. В колбе на поверхности жидкости появляется пленка, а питательный раствор сильно мутнеет. Следовательно, в этом месте можно искать нефть.

Микробы, способные разлагать нефть, каучук, бетон, клетчатку, вызывать коррозию металлических труб, в большинстве своем приносят неисчислимые убытки. В связи с этим огромное значение имеет широкое применение синтетических полимерных материалов. Многие из них оказываются «не по зубам» даже самым изощренным микробам-разрушителям.

Тысячи километров кабеля одевают легкие и бактериоустойчивые полиэтиленовые и хлорвиниловые «рубашки». Созданы волокна со специальными свойствами. Они не только устойчивы к гниению, но и обладают бактериоубивающим свойством.

Основная масса всякого растения состоит из вещества, называемого клетчаткой или целлюлозой. В ее разложении главную роль играют особые целлюлозоразрушающие микробы. Повсюду, где скопляются растительные остатки, появляется несметное количество этих микробов. Они находятся в иле, в почве, особенно лесной, в навозе. Весьма полезна и даже жизненно необходима деятельность таких микробов в кишечнике травоядных животных; разлагая там клетчатку, они способствуют перевариванию растительной массы.

Но иногда эти бактерии и грибки вредят хозяйству человека, например, они разрушают рыболовные сети, шпалы. Для предохранения от порчи сети пропитывают особым противомикробным составом. За последнее время стали применять капроновые сети: целлюлозоразрушающие бактерии на них не действуют.

Микробы-кислотообразователи вызывают разъедание металлических труб.

Если не принять защитных мер, книги и старинные редчайшие рукописи могут быть изъедены целлюлозоразрушающими бактериями и плесневыми грибами. Поэтому книгохранилища и архивы, где хранятся ценные рукописи, время от времени подвергают окуриванию сернистым газом.

В прошлом веке биологи заинтересовались странными свойствами одной группы микробов: внутри клеток этих бактерий были обнаружены кристаллики серы. Русский ученый С. Н. Виноградский в 1887 г. доказал опытами, что подобные бактерии, окисляя сероводород, используют образующуюся при этом энергию на по-

В левой колбе кусочек рыбацкой сети почти полностью уничтожен бактериями, разрушающими клетчатку; в правой колбе этих бактерий нет.

строение органических соединений из углекислого газа и воды. В результате такого окисления сероводорода получается серная кислота или сера, кристаллики которой и обнаруживаются в клетке.

К микробам, использующим энергию, освобожденную при окислении минеральных веществ, относятся также бактерии-нитрификаторы. Они способны превращать аммиак в селитру.

Касаясь нитрификации, невозможно умолчать об удивительных приспособительных свойствах двух видов бактерий - нитритных и нитратных, участвующих в этом процессе, подобно двухступенчатой ракете. Нитритные бактерии окисляют аммиак только до азотистой кислоты, а нитратные, находясь как бы на подхвате, окисляют азотистую кислоту до азотной. Эти бактерии, как и зеленые растения, создают органические вещества из воды, углекислого газа и минеральных солей. Но, в отличие от зеленых растений, нитрификаторы, как и серобактерии, не нуждаются в солнечной энергии. Их можно встретить даже в бесплодных песках, в трещинах скал, в темных ущельях,

лишенных каких-либо признаков жизни. В природных условиях они образуют огромное количество селитры из аммиака, выделяющегося при разложении животных и растительных остатков.

В хорошо проветриваемой почве за год может быть образовано на гектаре более четверти тонны селитры. В некоторых местах, где растительность скудна или ее совсем нет, а дождей почти не бывает, накапливающаяся селитра не вымывается из почвы. Бактерии-нитрификаторы образуют здесь залежи селитры под открытым небом.

В районе Бухары почва глинистых пустынь нередко содержит до 2% селитры. Особенно много ее на местах старых городищ, древних караван-сараев, кладбищ. И это не случайно: скопления органических остатков в этих районах послужили для микробов сырьем при образовании селитры.

С помощью бактерий-нитрификаторов можно получить даже порох из ... навоза. Недалеко от Астрахани стоит село Селитренное. Названо оно так еще при Петре I. В этом селе изготовлялась селитра для пороха. В особые сараи - селитряницы - сваливались навоз и другие отбросы, смешанные с рыхлой землей и негашеной известью. В результате слаженной деятельности микроорганизмов, в том числе нитрификаторов, в этих сараях образовывалась и накоплялась селитра, которая собиралась в особые отстойники.

Растения поглощают из воздуха огромное количество углекислого газа. Недостатка в углероде они обычно не испытывают. Но очень часто растения страдают от азотного голодания. Поэтому в сельском хозяйстве применяют селитру и другие удобрения, содержащие азот. Применение минеральных удобрений имеет большое значение для развития сельского хозяйства нашей страны.

Свободный атмосферный азот растения усваивать не могут: он им недоступен. Но во многих почвах поселяются особые бактерии, а также мельчайшие сине-зеленые водоросли - азотоусвоители, которые усваивают азот из воздуха. И там, где условия для развития таких микробов благоприятны, растения не испытывают азотного голодания.

Снимок серобактерии. Внутри ее тела видны кристаллики серы.

Впервые эти бактерии-азотоусвоители были открыты С. Н. Виноградским в 1893 г.

Ученый приготовил раствор, совершенно лишенный азотистых веществ. В колбочку с таким раствором была помещена крупинка садовой земли для затравки. Через несколько дней со дна колбы начали выделяться пузырьки углекислого газа. В растворе развивались какие-то микробы: углекислый газ был продуктом их жизнедеятельности. Но азот для своего развития они получали не из раствора, а из неограниченного источника этого вещества - из воздуха. Деятельность этих своеобразных микробов быстро усиливалась, и скоро вся поверхность жидкости покрылась пеной. Причиной этого явления были азотоусваивающие микробы.

Голландским ученым Бейеринком был выделен из садовой почвы микроб азотобактер. При благоприятных условиях микробы этого вида за лето накапливают в почве на одном гектаре 30-70 кг азота, частично возмещая его убыль после уборки урожая.

Азотобактер - свободно живущий азотоусвоитель. Его существование не зависит от какого-либо растения - он вольный житель почвы. Есть и другие азотоусвоители, жизнь которых, в отличие от азотобактера, теснейшим образом связана с растением. Уже давно известно, что бобовые растения - вика, клевер, горох, фасоль, люцерна - обогащают почву азотом. Кормовые бобы накапливают за лето около 150 кг азота на гектар. Примерно четыре посева бобовых на 100 тыс.га могут заменить продукцию мощного завода азотных удобрений.

Если выдернуть из почвы бобовое растение, нетрудно заметить на его корнях клубеньки. В них-то и живут микробы-азотоусвоители. Азот они усваивают из воздуха и частично отдают его растениям. После отмирания бактерий накопленный в клубеньках азот остается в виде солей и легко усваивается любыми растениями, посеянными на этом поле.

Далеко не во всякой почве можно найти эти виды микробов. При освоении земель и при продвижении культур бобовых в еще не освоенные районы почти всегда ощущается в почве нехватка микробов-азотоусвоителей. Поэтому в почву вносят живое удобрение - нитрагин, состоящий из живых клубеньковых бактерий, или азотобактерин, представляющий собой живую массу азотобактера. В СССР построены и строятся специальные заводы для выработки нитрагина и азотобактерина.

МИКРОБЫ-ПОДЖИГАТЕЛИ

Изменения и превращения веществ в живом организме связаны с потреблением энергии. Но это потребление всегда протекает с большей или меньшей ее потерей. Энергия, не усвоенная организмом, выделяется в виде тепла. Все без исключения живые существа непрерывно «самонагреваются» и выделяют тепло, в том числе и микроорганизмы. Особенно ярко это проявляется там, где есть благоприятные условия для массового развития микроорганизмов и затруднен отток тепла.

В стогах влажного сена или в штабелях недостаточно просушенного торфа возникают даже пожары. Виновники этих чрезвычайных происшествий - микробы. Хлопок, торф и сено при длительном самонагревании обугливаются, и в них возникают легко воспламеняющиеся вещества. Достаточно небольшого притока воздуха, чтобы эти вещества сами собой воспламенились. Так, проделки микробов иной раз приводят к трагическим последствиям.

Клубеньки на корнях различных видов бобовых растений.

Однажды большой океанский пароход шел из Египта в Англию. Его трюмы были наполнены тюками хлопка. В пути из-за бурной деятельности микробов влажный хлопок стал постепенно нагреваться и затем воспламенился.

Пожар из-за самонагревания - чрезвычайное происшествие. Но и само по себе самонагревание - во многих случаях большое несчастье. В элеваторах хранятся тысячи тонн зерна. Если его влажность выше нормы, оно начинает быстро нагреваться. Температура поднимается до 60° и выше. Зерно темнеет и превращается в глыбистую массу. Правда, в нагревании зерна по-

винны не только микробы; тепло накапливается и как следствие дыхания самого зерна.

Самонагревание, вызванное микроорганизмами, не всегда приносит вред. С незапамятных времен оно используется в оранжереях и на огородах. Ранней весной парники и гряды в оранжереях и теплицах устилают навозом, преимущественно конским. Под воздействием микроорганизмов навоз разогревается и утепляет лежащий сверху почвенный слой, кроме того, повышается выделение из почвы углекислого газа. Все это способствует развитию огородных культур.

Самонагреванием пользуются не только люди, но и птицы. Австралийские сорные куры, например, кладут яйца в кучу гниющих листьев и веточек. Благодаря самонагреванию кучи яйца находятся как бы в инкубаторе. Птице остается только следить за тем, чтобы «инкубатор» работал исправно (см. ст. «Гнездование и забота о потомстве у птиц»).

Необходимое условие самонагревания - влажность. Если влаги недостаточно, деятельность микробов затруднена. Влажное сено подвержено самонагреванию, а совершенно сухое само по себе не нагревается: хорошо высушенная рыба не разлагается; сушеные фрукты не гниют долгое время. Однако влажность - лишь одно из условий, необходимых для энергичного развития микроорганизмов, вызывающих самонагревание. Плотно уложенный навоз, в котором микробиологические процессы протекают не столь интенсивно, нагревается значительно слабее рыхлого.

Если тепло не выделяется наружу, оно накопляется в разлагающейся массе и вызывает в ней самонагревание до 60-70 °, а иногда даже до 80 °. Торф, сено, навоз нагреваются не только потому, что их разлагают микробы, но и потому, что они нетеплопроводны. Тепло, выделенное микробами, сохраняется внутри неплотно уложенных штабелей торфа, в куче навоза или в стогах сена, как в термосе.

БОЛЕЗНЕТВОРНЫЕ МИКРОБЫ

В XVII в. голландский ученый Антони ван Левенгук открыл при помощи собственноручно сделанного микроскопа мир невидимых существ. Но еще долго после этого замечательного открытия никому и в голову не приходило связать существование ничтожно малых существ - микробов - с заразными заболеваниями. Знания о болезнях, о причинах эпидемий и мерах борьбы с ними накапливались медленно и постепенно.

В нашем теле много микробов: в полости рта и носа, в глотке, в кишечнике. Разрушение зубов - результат вредного действия микробов. Толстые кишки - рассадник гнилостных бактерий. По учению русского биолога И. И. Мечникова, они отравляют нас медленно, но неуклонно, способствуя преждевременной старости. Мечников советовал есть простоквашу и таким образом заселять кишечник молочнокислыми бактериями.

В дальнейшем было выяснено, что благотворное действие молочнокислых бактерий, находящихся в простокваше, кратковременно. Они плохо приживаются в кишечнике человека. Значительно лучше приживаются молочнокислые бактерии, принадлежащие к виду ацидофильной палочки, содержащейся в ацидофилине.

В последние годы было доказано, что среди микробов, живущих в кишечнике, полезны не только молочнокислые бактерии. Некоторые из них оказывают благотворное действие на организм, обогащая его витаминами.

Пребывание бактерий в венах, артериях, в легких, почках или в других внутренних полостях организма человека или животного безусловно вредно.

Болезнетворные микробы приспособились к существованию в живой ткани. Проникнув в организм, они начинают там размножаться. Так возникает инфекционное заболевание.

Если болезнь, которая передается от одного человека к другому, вызывает заболевания многих людей, то это уже эпидемия. Массовые инфекционные болезни среди животных называют эпизоотиями, а среди растений - эпифитотиями.

Такими кишечными болезнями, как холера, дизентерия, брюшной тиф, человек заражается не только непосредственно от заболевшего. Возбудители этих болезней могут попасть от больного человека тем или иным путем в воду или в пищу. Поэтому в нашей стране проводится строгий врачебный надзор за водой и пищевыми продуктами.

На водопроводных станциях воду сначала направляют в отстойники, а потом пропускают через фильтры, состоящие из гальки и песка. Чтобы уничтожить микробов, воду хлорируют, т. е. подвергают действию газа хлора, или ее обрабатывают ультрафиолетовыми лучами.

Холерный вибрион сохраняется в почве около 25 дней, а брюшнотифозная палочка- до 3 месяцев. Споры бациллы сибирской язвы, попав в благоприятные условия, не гибнут в почве годами.

Один из самых ядовитых микробов - возбудитель столбняка - гнездится иногда в удобренной почве. Если в рану или царапину вместе с загрязнением попадает несколько его бацилл, то человеку грозит мучительная смерть. Спасти его может только своевременно сделанная противостолбнячная прививка.

Почвенные микробы наносят значительный вред растениям. В некоторых странах Европы от них пропадает ежегодно в среднем 10% урожая хлеба, 20% винограда и 25% картофеля.

Зимнюю стужу многие микробы благополучно перезимовывают в почве, в растениях.

С наступлением тепла на молодые, тянущиеся к солнцу растения набрасываются миллиарды болезнетворных бактерий и грибков, переживших зиму в почве. Для их уничтожения приходится протравливать семена всевозможными специальными ядами, применять опыление посевов этими ядами с самолетов.

Итак, воздух, почва и вода могут стать источниками массовых заболеваний человека, животных и растений. В распространении некоторых заразных заболеваний принимают

участие многие насекомые и грызуны (см. ст. «Животные - хранители и переносчики болезней»).

Малярийный комар передает малярию, платяная вошь - сыпной тиф. В зачумленных районах блоха - вестник смерти. Бактерии чумы могут жить в организме блохи до 300 дней. С укусом зараженной блохи в кровь человека проникают чумные палочки. Таежный энцефалит переносится клещами. Им болеют люди, птицы (чижи, щеглы, зяблики, воробьи), волки, ежи, мыши и многие другие животные. Многие болезни передаются человеку через животных. В районах, где скот болеет туберкулезом и бруцеллезом, возбудители этих заболеваний могут распространиться среди людей через сырое молоко. В распространении заразных заболеваний может невольно принять участие и сам человек. Больной корью, скарлатиной, дифтерией, туберкулезом, гриппом при малейшей небрежности становится распространителем болезни, выделяя ее возбудителей при кашле или чихании.

Можно заразиться и от здорового человека. Бывает так: человек заболел брюшным тифом, выздоровел, но в его организме где-то еще сохранились тифозные бактерии. Время от времени они выделяются наружу, и здоровый человек становится невольным сеятелем заразы - бациллоносителем.

В древности эпидемии случались часто. На картине изображен мрачный эпизод из истории древнего Рима - эпидемия чумы.

В такой страшный костюм наряжался врач в XVII в., надеясь «испугать» эпидемию.

Очень часто заразное заболевание проявляется не сразу. Пройдет несколько дней, а иногда и недель, пока болезнь станет явной. В этом инкубационном (скрытом) периоде заболевший также может стать источником заразы.

В истории человеческого общества немало было эпидемий чумы, холеры, сыпного тифа, оспы. Случалось, и не раз, особенно в старину, что от эпидемии чумы вымирало почти все население государства. Может возникнуть вопрос, почему же в ту пору, когда люди по неведению были беспомощны в борьбе с разрушительной микробной стихией, не погиб весь род людской. Одна из существенных причин избавления от поголовной гибели заключается в следующем счастливом обстоятельстве, которое позднее установила наука.

Оказывается, в организме человека, переболевшего заразной болезнью, возникают особые защитные вещества и образуется иммунитет, т. е. невосприимчивость к этой болезни. Невосприимчивость к какому-либо заразному заболеванию зависит от так называемого врожденного иммунитета. Ведь и при первой встрече с болезнетворным микробом в организме проявляется целебное свойство различных тканей и

их выделений. В тех случаях, когда эти защитные свойства оказываются недостаточными, можно заставить производить эти защитные вещества, не подвергая человека или животного заболеванию.

Для этого достаточно ввести в него мертвые бактерии возбудителей болезни или живые, но ослабленные. Еще с большим успехом можно использовать для этого микробов, свойства которых искусственным способом изменены. Живые болезнетворные бактерии приносят заболевание и даже смерть, а убитые или преобразованные - спасение. Из убитых или измененных культур - возбудителей холеры, чумы, брюшного тифа, дизентерии, туляремии- приготовляют замечательные защитные препараты - вакцины. Метод применения вакцин особенно плодотворен; он был разработан французским ученым Луи Пастером.

Организм приобретает невосприимчивость лишь спустя несколько дней после того, как в него введена вакцина. Но при некоторых заразных заболеваниях необходима немедленная помощь. В таких случаях применяется лечебная сыворотка. Она изготовляется из крови животного, у которого после введения болезнетворных микробов образуются антитела - особые вещества, подавляющие деятельность возбудителя болезни. Применение лечебных сывороток - своего рода «скорая помощь». Сыворотка начинает действовать уже через несколько часов после введения ее в организм. Например, микробы дифтерии, активно размножаясь в горле заболевшего, могут вызвать удушье. Если вовремя вспрыснуть противодифтерийную сыворотку, то человек, жизнь которого висела на волоске, будет спасен.

В 1871-1872 гг. русские ученые Полотебнов и Манассеин опубликовали исследования о целебных свойствах плесеней. В 1929 г. английский бактериолог Флеминг выделил из мицелия особой зеленой плесени желтые микроскопические кристаллики. Вещество, состоящее из этих кристалликов, по имени зеленой плесени пеницилл было названо пенициллином. Пенициллин вызывает быстрое заживление гноящихся язв и ран. Пенициллином теперь успешно лечат воспаление легких, осложнения после ранения, различные заболевания домашних животных и даже рыб.

Вещества, защищающие от невидимых «врагов», выделяют не только плесень пеницилл. Различные микроорганизмы вырабатывают вещества, угнетающие и даже уничтожающие вредных микробов, не причиняя вреда организму

больного. Такие целебные вещества получили общее название антибиотиков.

Возбудитель туберкулеза - палочка Коха- доставил немало хлопот его исследователям. Пенициллин на туберкулезную палочку не действует. Она защищена воскообразным слоем и недосягаема для многих испытанных лечебных средств. Но вот в ряду антибиотиков появились стрептомицин, который убивает микробы туберкулеза, туляремии, бруцеллеза; синтомицин, действующий против дезинтерии; биомицин - против многих заразных заболеваний. Ауромицин, тетрациклин, феноксиметилпенициллин, колимицин, эритромицин - чудесная аптечка антибиотиков с каждым годом пополняется.

Трудно переоценить благотворное действие антибиотиков. Но вот за последние годы у них открылось новое удивительное свойство. Оказалось, что добавление небольшого количества антибиотика к кормам повышает устойчивость животных к заболеваниям, резко ускоряет рост и развитие молодняка. Два поросенка, получавшие ежедневно корм ,сдобренный антибиотиком биомицином, перевешивают трех поросят, получавших тот же корм, но без добавки биомицина. Нет необходимости вводить в пищу молодняку чистый препарат антибиотика: многие наши животноводческие и птицеводческие хозяйства используют для этой цели отбросы заводов, производящих антибиотики.

В конце XVIII в. в Англии проводились прививки оспенной вакцины по методу врача Дженнера. По этому поводу ходило много всяких нелепых слухов о том, что якобы после прививки «коровьей» оспы у людей вырастают рога и т. д. На карикатуре того времени высмеяны эти страхи перед новым методом лечения.

Между микробами разных видов существуют враждебные отношения. Здесь заснят один из эпизодов борьбы микробов. Белое пятнышко на поверхности питательного студня - это колония микробов, выделяющая вещества, вредные для других микробов. Вокруг этого пятнышка - зона смерти. Колонии других микробов выросли лишь на почтительном расстоянии от пятна.

Обработка антибиотиками пищевых продуктов - рыбы, мяса, фруктов - предохраняет их от порчи.

Вакцины, антибиотики и другие лечебные препараты при всем их благотворном влиянии- все же только защитные средства. Перед обществом и наукой стоит задача - добиться, чтобы болезни и эпидемии исчезли совсем.

ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ПЛОСКОСТЕННЫЕ КАПИЛЛЯРЫ

Академик А. А. Имшенецкий недавно писал: «Нельзя забывать, что 30% микрофлоры почв нами еще не изучено». Несмотря на многочисленные исследования по микробиологии водоемов, илов, почв, горных пород, наши знания о свободно живущей микрофлоре все еще остаются крайне неполными и проти-

воречивыми. Слишком многообразен мир микробов, и многие из них очень требовательны к условиям своего существования. Если подсчитывать, например, с помощью микроскопа клетки микроорганизмов, взятых из ила озера Коломенское, то в 1 г сырого ила будет 205 000 000 микробов. Когда попытались высеять эти микробы на питательной среде, их выжило только 300, т. е. в 735 тыс. раз меньше!

Коренное усовершенствование способов обнаружения и изучения микроорганизмов предложено в труде Б. В. Перфильева и Д. Р. Габе, за который авторы удостоены Ленинской премии за 1964 г. Б. В. Перфильев еще в 1941 г. выдвинул положение, что, создав капиллярные системы с медленно протекающим в них естественным субстратом, мы сможем «обмануть» даже самых привередливых микробов и они будут развиваться в этих стеклянных системах «как у себя дома». С помощью изумительной стекло-техники были созданы самые различные конструкции капилляров с плоскими стенками. Стало возможно выращивать микроорганизмы что называется «не спуская с них глаз», при очень больших увеличениях микроскопа. Капиллярная методика привела к открытию десятка новых микроорганизмов, и список их беспрерывно растет.

МИКРОБЫ И ПОЛЕТЫ В КОСМОС

Кто-то из «охотников за микробами» назвал микроорганизмы гражданами всего мира. И действительно, трудно отыскать такую точку на нашей планете, которую бы не посещали микроорганизмы. И не просто посещали, а деятельно участвовали в грандиозных геологических превращениях. Огромные подземные скопления горючего газа в Узбекистане, несметные залежи нефти в Татарии, горы горючих сланцев в Эстонии, напластования угля, толщи торфа, подводные горючие сапропели, залежи серы, селитры, клады железа - все это результат деятельности мельчайших живых существ.

География микробов весьма поучительна и увлекательна. Они встречаются на глубине 10 -11 тыс.м под толщей океанических вод и в воздушном океане на высоте свыше 20 км.

Ну, а выше? Неизмеримо выше - в астрономических далях космоса?

Есть ли внеземная жизнь

Существуют ли в действительности какие-либо простейшие существа на Луне, Марсе, Венере, вообще где-либо, помимо нашей густозаселенной планеты? Многих ученых XIX и начала XX в. интересовала эта проблема.

В наши дни космических полетов этот вопрос приобрел особую злободневность. Можно считать вероятным, что благодаря давлению света мельчайшие, высушенные, но жизнеспособные микроорганизмы перемещаются в космическом пространстве на большие расстояния, преодолевая барьеры ультрафиолетовой радиации, зоны высоких и низких температур. Но прежде чем допускать возможность перелета микробов, надо знать, существуют ли они на других планетах.

Возьмем нашу спутницу Луну. В ночное время температура лунной поверхности опускается до -150°. С наступлением дня она быстро поднимается до +130°. Такие температуры неприемлемы для живых существ. Однако есть предположения, что под слоем лунной пыли или на дне лунных кратеров теплится жизнь.

На Марсе в ряде районов температура в течение суток колеблется от -48 до +7°, хотя в некоторых местах она достигает и +47°. Кроме того, на Марсе и Венере имеются водяные пары и обнаружен кислород. Акад. Н. П. Барабашов установил, что поверхность марсианских «морей» весной и летом становится зеленоватой, поздней осенью переходит в коричневую, а зимой - в серую. Основываясь на своих наблюдениях, Н. П. Барабашов утверждает, что на Марсе есть растительность.

Проф. Шаронов эту уверенность не разделяет. «С нашей земной точки зрения, - пишет он, - условия на Марсе слишком суровы. Правдоподобно предположить наличие там только простейших форм организмов, таких, как бактерии, водоросли, лишайники». И это предположение не лишено основания, поскольку именно среди микроорганизмов имеются существа самые неприхотливые и наиболее приспособленные к самым, казалось бы, невероятным внешним условиям.

Астрономы выяснили, что на Марсе чрезвычайно сухо. Но у нас, на Земле, в пустыне Сахаре тоже невероятная сухость. Однако здесь живут и размножаются всевозможные бактерии, грибы и низшие водоросли. Холод для живых существ тоже не страшен. В горных странах, например, среди вечных снегов пунцо-

веют колонии одноклеточной водоросли хлорелла нивалис, которые пышно разрастаются на снегу при -4° и продолжают существовать даже при -34°. Более того, споры и цисты микроорганизмов сохраняют жизнеспособность при температуре от -180 до -271°.

Земные организмы защищены от космической радиации атмосферой и магнитным полем Земли. Такая защита отсутствует на Луне, Марсе и на Венере. Но, может быть, это препятствует развитию микробов на упомянутых небесных телах? Недавно на поставленный вопрос в какой-то мере ответили ученые Чехословакии. Они нашли бактерии, живущие в радиоактивных урановых рудах. В радиоактивных источниках были обнаружены снующие во всех направлениях туфельки и другие простейшие.

В многочисленных специальных институтах конструируются приборы, с помощью которых можно было бы в микробиологическую лабораторию Земли доставить в специальных контейнерах пробы грунта с какой-нибудь планеты, чтобы окончательно решить вопрос, есть ли на ней жизнь. Но чтобы добыть эти образцы и испытать их, потребуется еще немало усилий и времени.

Новые полеты - новые заботы

Одной из важных проблем, связанных с полетом в космос, является вопрос о том, как предотвратить занос земных микроорганизмов на поверхность других планет и перенесение с их поверхности микробов на Землю.

Едва лишь первые советские летательные аппараты начали проникать в космическое пространство, ученые приняли меры, предупреждающие возможность заражения. В частности, самую тщательную обработку прошла советская космическая ракета, доставившая на Луну вымпел.

Законен вопрос: к чему такая осторожность? Дело в том, что если Луна населена мельчайшими существами, то занос туда земных микроорганизмов помешал бы правильно разрешить крайне важную проблему о коренных обитателях Луны. К тому же земные микробы могут погубить микроскопических обитателей Луны. И наконец, если Луна безжизненна, то прижившиеся там земные микробы могут исказить наше представление о ней, как о среде обитания.

Правда, трудно допустить, что микробы, приспособленные к земному существованию, нашли бы на Луне вторую родину. Физики утверждают, что при стремительном полете космического корабля возникают сильные ударные волны газа и около оболочки ракеты образуется пограничный им слой с очень высокой температурой, при которой тела земных микробов, случайно находящиеся на поверхности ракеты, должны неминуемо сгореть. Но все же в таком важном деле лучше принять тысячу лишних предосторожностей, чем допустить одну оплошность, которая могла бы нанести непоправимый ущерб нашим познаниям о космосе.

«Живые консервы»

В 1958 г. состоялся Международный конгресс микробиологов. На нем рассказывалось много интересного об искусственном приготовлении «живых консервов» .

Известно, что зародыши в утробе матери не содержат микробов. Если их извлечь

В этих контейнерах находятся «живые консервы» - мыши, крысы и другие животные, свободные от микробов.

Работа с мышкой внутри контейнера в стерильных, т. е. безмикробных, условиях.

Устройство и работа биоэлемента. А - конструкция биоэлемента: 1 - корпус; 2 - стеклянная перегородка; 3 - распорка; 4 - мембрана; 5 - гибкая перегородка; 6 - боек ударника; 7 - ударная пружина; 8 - стопорный механизм; 9 - контакты датчика сигнального устройства; 10 - радиотелеметрическая аппаратура; 11 - споры микроорганизмов; 12 - питательная среда; 13 - устройство дистанционного управления стопором. Б - по сигналу с Земли (14) боек разбивает стеклянную перегородку. Так осуществляется «посев» спор в питательную среду. В - давление газов, выделяемых при росте бактерий, выгибает мембрану и замыкает контакты датчика, сигнализирующего о том, что микробы живы и развиваются.

со всеми предосторожностями и выращивать в дальнейшем изолированно, то можно получить организмы, полностью застрахованные от встречи с микробами. В специальных камерах, куда подаются пища и воздух, лишенные микробов, где автоматически удаляются нечистоты, могут годами выращиваться, жить, питаться и размножаться различные насекомые, мыши, куры, кролики, кошки, крысы, собаки и даже обезьяны. Одна мышь, например, беззаботно прожила в безмикробном мире 1000 дней. Четырнадцать поколений крыс просуществовали, не соприкасаясь с микробами.

Следовательно, в случае нужды на Луну или на другую планету всегда можно послать любое животное, не зараженное микробами, т. е. в виде своеобразных «живых консервов». Что касается самих космонавтов, то они также не занесут на другие планеты земных микробов, потому что их герметизированный костюм может быть легко простерилизован.

«Подопытные» микробы

Во всех космических полетах непременно участвуют бактерии, дрожжи, плесневые грибы, вирусы, бактериофаги. Выяснение влияния космической радиации, невесомости, вибрации, ускорения и т. д. на рост, размножение и наследственные свойства микробов - все это обязательная часть космических исследований. Небольшие размеры, сравнительная легкость обеспечения условий жизнедеятельности, быстрая смена поколений микробов создают благоприятнейший материал для сложнейших космических испытаний.

Изумительно остроумны и просты конструкции биоэлементов АМН-1. С помощью такого

прибора можно на Земле получать информацию о жизнеспособности бацилл на протяжении самых длительных полетов спутников и ракет. Этот прибор приводится в действие по сигналам с Земли или от программирующего устройства на борту спутника.

Биоэлемент представляет собой металлический резервуар, состоящий из двух камер. В одной из них (объемом 1 см³) находятся маслянокислые бациллы, которые в виде спор могут храниться годами. Соседняя камера (объемом в 10 см³) загружается питательной средой. По команде с Земли перегородка между камерами разрушается, и споры, попав в питательную среду, быстро прорастают, образуя активные бациллы. Затем автоматически включается термостат, где поддерживается температура, благоприятствующая развитию и усиленному газообразованию культуры маслянокислых бактерий. Газы давят на гибкую мембрану, при этом на Земле замыкается электрическая цепь. По системе телеметрии поступает сигнал: бациллы в космосе чувствуют себя нормально.

Советскими микробиологами создаются новые типы биоэлементов, способных автоматически регистрировать не только газообразование, но и другие проявления жизнедеятельности микробов. Эти биоэлементы в недалеком будущем получат забирающее устройство, которое сможет взять с планеты образцы грунта. И тогда, наконец, наступит долгожданный момент: будет сделан автоматический посев проб, взятых с планет. Если в пробе окажутся живые существа, то на поверхности питательной среды вырастут их колонии. Изображение колонии и, что тоже весьма вероятно, отдельных микробов при помощи специального космического микроскопа может быть передано на Землю.

ВИРУСЫ

Большинство микробов, в том числе возбудители чумы, холеры и других страшных болезней, прекрасно размножается в искусственной питательной среде. Они годами сохраняют свои смертоносные свойства. Но до сих пор подобным образом ни одному микробиологу не удалось размножить в питательных средах возбудителя гриппа, оспы, бешенства или возбудителя мозаичного заболевания табака.

Наряду с многочисленными болезнетворными бактериями и плесневыми грибами существуют и другие возбудители заразных болезней человека, животных, растений и даже самих микробов. Они называются фильтрующимися вирусами или просто вирусами. Одна из отличительных особенностей вирусов заключалась в том, что их никак не удавалось размножить вне живой ткани. Поэтому для приготовления различных вакцин приходится культивировать возбудителя оспы на коже живых телят, возбудителя бешенства - в мозгу кроликов, а вирус гриппа - в тканях куриного зародыша.

Многие вирусы человека, животных и растений оказалось возможным размножить на отделенных от организма кусочках тканей, которые годами с особой тщательностью выращиваются в специальных прозрачных камерах. Это поистине великое искусство - выращивать и пересеивать растущие ткани в стерильных условиях, т. е. так, чтобы ни один микроб туда не проник.

За последнее время эта техника достигла необычайных успехов. Стало возможным, например, выращивать отдельные клетки высших растений, а потом из одной-единственной такой клеточки снова вырастить целое растение. Исследователи вирусов немедленно использовали это достижение для того, чтобы выяснить характер взаимоотношений клеток хозяина и вирусов, определить, где, в какой части клетки, при каких условиях происходит возникновение вирусных частиц.

Вирусы обладают многообразными свойствами. Некоторые из вирусов очень заразны. Один из основоположников русской микробиологии - Н. Ф. Гамалея рассказывал о таком случае из своей практики: «В одной больнице лет 50 назад на втором этаже находились больные оспой, а под ними, на первом этаже,- хирургические. Было лето. Для проветривания палат окна открывались настежь. Возбудители оспы

со струей воздуха проникли в нижнюю палату, и хирургические больные заболели оспой». Каждому из нас на горьком опыте известно, как легко заразиться гриппом. Больной гриппом чихнул, и вот вместе со слюной изо рта, как из пульверизатора, разлетаются возбудители болезни. Вы вдохнули воздух, в котором

парят на пылинках возбудители гриппа. Через 2-3 дня начинается насморк, ломота в суставах, кашель, озноб, поднимается температура; значит, вы заболели вирусным гриппом.

Бородавки - тоже вирусное заболевание, но заражение ими происходит совсем редко и при исключительных обстоятельствах.

Очень быстро распространяется вирус мозаичной болезни табака или томатов. В теплице или на поле среди мощных ярко-зеленых кустов томатов можно увидеть чахлые кусты. Листья на них уродливые, окраска точно мозаика: темно-зеленые пятна перемежаются со светло-зелеными, желтыми и даже белыми. На стеблях мертвенные черные полоски. Там, где полоски достигли молодых побегов, веточки бессильно сникли. Плоды испещрены черно-бурыми пятнами и черточками. И достаточно овощеводу при обработке кустов дотронуться до больного растения, а затем до здорового, как вместе с мельчайшими каплями сока в здоровый куст проникают вирусы мозаики томатов.

На южных плантациях томатов иногда встречается другое вирусное заболевание -

Этот уродец, у которого вместо листьев образовались нитевидные отростки,- веточка томатного растения, пораженного вирусом мозаики томатов.

столбур. Переносит столбур с больных растений на здоровые обычно цикадка - гиалестус обсолетус - величиной с маковое семечко. При этом заболевании вместо ярко-желтых цветочных бутонов на томатах появляются какие-то бледно-зеленые и даже фиолетовые уродцы. На веточках - измельченные листочки, а плоды на стол бурном кусте - уродливые, одеревенелые, несъедобные. Но вот что удивительно: если взять у больного куста сок, содержащий вирус, и впрыснуть его в ткань здорового растения, оно не заболеет.

«Операция под микроскопом». С помощью микроманипулятора тончайшими стеклянными гарпунками осуществлен разрыв клетчатки волоска листа томата, для того чтобы извлечь кристаллические вирусные включения.

Большинство вирусных заболеваний, и в том числе вирусных болезней растений, достаточно хорошо изучено. Однако в ряде случаев наблюдались странные явления: некоторые растения поражались вирусами и тогда, когда все известные пути для доступа вирусных частиц были наглухо закрыты. Ученые выяснили, что «беспричинное» заражение вирусами вызвали присутствовавшие в тканях растения гифы и споры некоторых паразитических грибов. Эти грибы наносили двойной вред: они, как это свойственно грибам-паразитам, внедрялись в ткань растения и, кроме того, переносили вирусные частицы с больного растения на здоровое .

Вред от различных вирусных заболеваний неодинаков. Черная оспа, бешенство, полиомиелит - очень опасные заболевания; корь, скарлатина - тяжелые, а ветряная оспа, краснуха - сравнительно легкие.

При охлаждении, простуде, заболевании гриппом или ангиной на лице около губ и у крыльев носа зачастую появляются небольшие язвочки. Это проявление вирусного заболевания - герпеса. Перейдя к детям от родителей, вирус герпеса в скрытом виде остается в организме человека всю жизнь.

Почему же вирусы называются фильтрующимися?

Первооткрывателем мира вирусов был русский ботаник Д. И. Ивановский. В 1891 - 1892 гг. он настойчиво искал возбудителя мозаичной болезни табака. Ученый исследовал жидкость, полученную при растирании больных листьев табака. Процеживал ее сквозь фильтры, которые не должны были пропустить ни одной бактерии. Терпеливо накачивал Ивановский литры сока, взятого из листьев табака, больного мозаикой, в полые бактериальные фильтры из мелкопористого фарфора, напоминающие длинные свечи. Стенки фильтра пропотевали прозрачными капельками, стекавшими в заранее простерилизованный сосуд. Легким втиранием ученый наносил на поверхность табачного листа капельку такого профильтрованного сока. Через 7-10 дней у здоровых до этого

растений появились несомненные признаки мозаичной болезни. Капелька профильтрованного сока от зараженного растения поражала мозаичной болезнью любой другой куст табака. Заражение могло переходить от растения к растению без конца, как пламя огня с одной соломенной крыши на другую.

В дальнейшем удалось установить, что и многие другие вирусные возбудители заразных болезней человека, животных и растений способны проходить через бактериальные фильтры. Следовательно, они были меньше самых мельчайших существ - бактерий, которые удалось

разглядеть через самые усовершенствованные световые микроскопы. Частицы различных вирусов смогли увидеть только через окошечко всевидящего прибора - электронного микроскопа, дающего увеличение в сотни тысяч раз (см. ст. «В недрах клетки»).

Оказалось, что ширина самой маленькой бактерии в 50 раз больше ширины палочковидной частицы вируса мозаики табака. Диаметр шарообразного вируса ящура не превышает 0,01 микрона, а сам-то микрон - это ведь 0,001 мм ! Диаметр частицы вируса гриппа приблизительно в 10 раз больше диаметра частицы вируса ящура.

Теперь известно более 300 вирусных заболеваний человека и животных и столько же вирусных заболеваний растений. Все они чрезвычайно распространены на земном шаре.

Статистика показывает, что с 1929 по 1934 г. на нашей планете такими вирусными болезнями, как грипп, корь, полиомиелит и оспа, болело свыше 25 млн. человек. За это же время бактериальными болезнями - брюшным тифом, дизентерией, дифтерией, коклюшем - болело всего около 4 млн. По данным мировой статистики за 1961 г., гриппом, корью и инфекционным гепатитом в странах Европы переболело в пять раз больше людей, чем дифтерией, коклюшем, тифами, дизентерией и другими бактериальными заболеваниями, вместе взятыми.

Есть вирусы, которые поражают бактерий,- это так называемые бактериофаги. Некото-

Для частиц каждого вируса характерны определенные форма и размеры. На снимках изображены (слева направо): вирус оспы, вирус гриппа, вирус мозаики табака, вирус мозаики картофеля, бактериофаг.

рые из них имеют форму головки с хвостиком. Частички бактериофага внедряются в бактериальную клетку, разрушают ее, а сами при этом быстро размножаются.

Бактериофаги могут применяться для защиты от заразных заболеваний. Дизентерийному больному, например, дают пить жидкость, в которой есть противодизентерийные бактериофаги, уничтожающие дизентерийные палочки в кишечнике. Иногда особые бактериофаги разрушают полезные молочнокислые бактерии и тем самым причиняют немало хлопот на заводах, производящих молочнокислые продукты.

Трудную работу ведут ученые, изучающие мир бактерий и других микроорганизмов. Но неизмеримо сложнее труд исследователя вирусов. Чтобы проследить, например, за деятельностью бактерий в клубеньках бобовых растений, микробиологи приготовляют окрашенные срезы - пластинки из ткани этих клубеньков толщиной в 2-5 микрон. Бактерии бывают хорошо видны на таком срезе. Но даже эти срезы тканей оказывались слишком толстыми для наблюдения за вирусами, поэтому долгое время в электронный микроскоп наблюдали лишь вытяжки из тканей, содержащих вирусы. За последние

С помощью электронного микроскопа удалось снять начало и конец нападения бактериофага на бактерию. На верхнем снимке частицы бактериофага окружили огромную (по сравнению с ними) бактерию. На нижнем снимке от бактерии уже ничего не осталось, а на ее месте - образовавшиеся частицы бактериофага.

Ультратонкий срез ткани табака, пораженного вирусом мозаики табака. Внутри клеток в виде темных пятен видны кристаллические образования вирусных частиц. Снимок сделан с помощью электронного микроскопа.

10 лет в научных лабораториях появились приборы-автоматы, которые из тканей животных и растений нарезают пластинки толщиной в 0,05 микрона и тоньше. Теперь при современной микроскопической технике можно, например, приготовить 100 срезов из одной клеточки бактерии. Рассматривая сверхтонкие срезы в электронный микроскоп, ученые узнают, как вирусы распространяются в организме, как они себя там ведут.

Фильтрующиеся вирусы - одна из наиболее сложных и запутанных загадок природы. В 1935 г. американскому ученому Стенли удалось получить вирус мозаики табака в виде чистых, как стеклышко, кристаллов. Достаточно ввести в ткань табака или томата ничтожную долю этих кристаллов, даже в виде сильно разбавленного раствора, чтобы произошло заражение. Впоследствии стали получать в кристаллическом виде и другие вирусы растений. Это открытие повлекло за собой новые исследования.

Что же такое вирусы? Одни ученые полагают, что фильтрующиеся вирусы - это живые существа, только еще более мелкие, чем бактерии. Другие считают, что вирусы - просто своеобразные вещества невиданной активности и необычайных свойств. Проникнув в организм, они способны вызвать образование себе подобных. Наконец, третьи ученые утверждают, что

вирусы, вызывающие заболевания человека или животных, - живые существа, а вирусы растений - неживые вещества.

Вирусологи в содружестве с биологами, медиками, физиками, химиками упорно стремятся познать природу вирусов. Вот, например, как исследовалось вирусное заболевание клевера, уродующее листья. Единственный переносчик этого заболевания в полевых условиях - насекомое, очень мелкая и юркая цикадка агаллиопсис новелла. Один ученый вскормил цикадку на больном клевере, а потом в течение 5 лет выращивал от этой зараженной цикадки новые поколения на растениях, не поражаемых вирусом. Таким образом он вырастил 21 поколение. Все подопытные цикадки находились в специальных изоляторах, под специальным надзором. И все же они заболели. Следовательно, все они имели единственный источник вируса - первую цикадку, зараженную в начале опыта.

Было подсчитано, что если бы вирус от первой цикадки попал в цикадки двадцать первого поколения, то его разведение (т. е. концентрация вируса в последнем поколении) выражалось бы числом, равным единице с двадцатью шестью нулями, что в действительности немыслимо. Такая концентрация даже для вируса слишком мала. Однако опыт показал, что в цикадках двадцать первого поколения вирусных частиц имелось больше, чем в первой цикадке. В чем же дело? Оказалось, что вирус, вызывающий уродство листьев клевера и заразивший первую цикадку, способен репродуцировать (увеличиваться в количестве) не только в организме растения, но и в организме насекомого-переносчика. Следовательно, насекомое не только переносчик вируса, но и его второй хозяин.

Таким образом, было опровергнуто утверждение многих специалистов, что между вирусами животных и растений существуют коренные различия. Поэтому не лишено основания предположение, что вирус, уродующий листья клевера, вирус желтухи астр и некоторые другие вирусы не что иное, как вирусы насекомых, приспособившиеся к развитию и в растительной клетке, ставшие потом вирусами растений. Может быть, эти вирусы насекомых, став вирусами растений, настолько упростились, что стали кристаллами?

В 1957 г. на международной встрече ученых, посвященной вопросу о возникновении жизни на Земле, известный исследователь вирусов Стенли сообщил, что в его лаборатории получены кристаллы вируса полиомиелита, т. е. вируса детского спинномозгового паралича.

Некоторые вирусы, например вирус мозаики табака, отлагаются в клетках растения в виде крупных шестиугольных кристаллов. Такие вирусные кристаллы можно увидеть и в поле зрения школьного микроскопа.

Введение вируса растения в тело цикадки через тончайшую стеклянную трубочку. Длина цикадки 2 мм.

Ученый продемонстрировал на экране кристаллы этого вируса. Значит, вирусы животных и человека, подобно вирусам растений, также могут быть истинными кристаллами. После опытов, осуществленных в лаборатории

Электронный микроскоп выявляет сложное строение вирусных частиц. На снимке палочковидные частицы вируса мозаики табака. В каждой частице внутри белковой трубочки находится ниточка нуклеиновой кислоты.

Стенли в 1957 г., многие вирусы животных получены в кристаллическом виде. Кристаллы, конечно, очень мелкие, обнаружены они непосредственно в клетках пораженных тканей и даже в мозгу.

По химическому составу все известные нам вирусы сходны: они являются нуклеопротеидами. Нуклеопротеиды содержат белок и фосфорорганические соединения - нуклеиновые кислоты. Конечно, разные вирусы отличаются Друг от друга составом белка и составом нуклеиновой кислоты. Очень долго считалось, что вирусы человека и животных содержат только ядерную, или тимонуклеиновую, кислоту, а вирусы растений исключительно протоплазматическую, или рибонуклеиновую, кислоту. Однако жизнь внесла поправки в эту схему. В настоящее время

установлено, что вирусы полиомиелита, гриппа и вирусных болезней насекомых могут содержать рибонуклеиновую кислоту. Снова нас удивили бактериофаги. Одни из них представляют собой тимонуклеиновую кислоту, а другие рибонуклеиновую. Кроме того, частицы бактериофагов слагаются в кристаллы. В лабораториях, искуснейшим образом препарируя вирусные частицы, извлекают из белковой оболочки ниточки нуклеиновой кислоты. Опыты показали, что освобожденная от белков нуклеиновая кислота, подобно вирусу, может вызывать заражение.

Недавно за рубежом появилось сообщение, которое буквально потрясло ученых. Судите сами. В пробирочку была взята чистая нуклеиновая кислота вируса мозаики табака. Туда добавили осколки от белков одной бактерии. И вот из этих осколков - аминокислот чужеродного белка и нуклеиновой кислоты вируса мозаики табака- пока еще непонятным образом возник вирусный белок. Значит, в простой пробирке получился нуклеопротеид вируса мозаики табака во всей своей сложности и... во всей своей гениальной простоте.

Совсем недавно советским и зарубежным ученым удалось репродуцировать вирусы в пробирках в очень сложных, но бесклеточных смесях, куда в качестве затравки было внесено чуть-чуть вирусных частиц. И вот через два-три часа в них оказывалось тысячи и сотни тысяч им подобных.

Современная наука близка к расшифровке тайн образования мельчайших вирусных частиц. Познание природы вирусов поможет нам не только победить болезнетворных вирусов, но и понять тайны происхождения жизни.

Всемирная микроботека

В швейцарском городе Лозанне есть музей. Он называется Международной коллекцией живых культур. Правильней было бы назвать это учреждение Всемирной микроботекой. Ведь именно здесь сосредоточены списки и каталоги всех известных коллекций болезнетворных микробов. Абонент микроботеки - а им является любой научный институт или отдельный ученый - может выписать и получить нужный ему вид микробов из любой страны.

Том 1. Земля	[1) ...]	[2) ...]
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры	[1) ...]	[2) ...]
Том 3. Вещество и энергия	[1) ...]	[2) ...]
Том 4. Растения и животные	[1) ...]	[2) ...]
Том 5. Техника и производство	[1) ...]	[2) ...]
Том 6. Сельское хозяйство	[1) ...]	[2) ...]
Том 7. Человек	[1) ...]	[2) ...]
Том 8. Из истории человеческого общества	[1) ...]	[2) ...]
Том 9. Наша советская Родина	[1) ...]	[2) ...]
Том 10. Зарубежные страны	[1) ...]	[2) ...]
Том 11. Язык. Художественная литература	[1) ...]	[2) ...]
Том 12. Искусство	[1) ...]	[2) ...]
- Список томов

О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЕТСЯ В ЭТОМ ТОМЕ