Но какое отношение имеют Багамские острова к нашему разговору? Самое прямое.
Багамские острова своим возникновением в значительной мере обязаны существам, размеры которых не превосходят 2–3 микрон. Бактериум кальцикс — так называют этих удивительных строителей. Осаждая соли кальция из морской воды, они воздвигли тысячи островов в морях и океанах. Конечно, эта титаническая работа требовала времени. Но строительные способности чудесных гномов сказочно велики. Академик В. И. Вернадский подсчитал, что только одна бактерия, если ее поместить в подходящие условия, за пять дней произведет 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 потомков. (Попробуйте сосчитать хотя бы число нулей!) Эта масса микроорганизмов могла бы заполнить собой всю впадину Тихого океана.
«Бактериа» — по-гречески значит «палочка». Так уж получилось, что в поле зрения охотников за микробами поначалу попадали одноклеточные организмы, имеющие форму палочки. Название прижилось, хотя были открыты и шарообразные — кокки, и извитые — вибрионы, и иные формы бактерий. Наука, изучающая микробы, первое время так и называлась — бактериология. Но кругозор ее непрерывно расширялся. Микроскопические грибки, сине-зеленые водоросли, дрожжи, актиномицеты (лучистые грибки), ультрамикробы, протисты и другие одноклеточные организмы… Весь этот многообразный мир живых существ, который окружает нас и живет в нас, входит в поле зрения науки, которая именуется теперь микробиологией.
Размеры бактерий ничтожны. Они исчисляются микронами — тысячными долями миллиметра. Палочковидная бактерия достигает в длину всего 5 микрон при ширине в полмикрона.
Однако именно эти карлики способны произвести ту гигантскую работу, пример которой мы только привели.
У волшебных палочек два основных производственных секрета.
Первый — необычайная интенсивность обмена веществ. Бактериальная клетка может переработать за сутки такое количество пищи, которое раз в сорок превышает ее собственный вес. У дрожжевых организмов биомасса увеличивается вдвое за 2–3 часа. У бактерий — за полчаса.
Второй — необычайно огромное количество и повсеместная распространенность этих существ, живущих при любых условиях. Даже в условиях Арктики, на Земле Франца-Иосифа скальные породы содержат от 10 тысяч до 100 миллионов микроорганизмов в одном только грамме. А если мы возьмем комочек земли с поля, засеянного, скажем, пшеницей, то собьемся со счета. В каждом грамме почвы живут:
грибы — сотни тысяч,
актиномицеты — миллионы,
водоросли — десятки тысяч,
амебы и простейшие животные — тысячи,
ультрамикробы, бактериофаги и актинофаги — сотни тысяч.
На каждом гектаре пашни или лугов наберется от 2 до 7 тонн бактериальной массы.
Не забудьте и о других проявлениях бытия в земле, теснейшим образом связанных с микрофлорой. На каждом квадратном метре копошатся личинки жуков и других насекомых, их сотни. Там же сотни тысяч членистоногих и около миллиона нематод.
Разобраться в этом смешении (хаосе) жизни не просто.
Но есть строгие закономерности, которые ею управляют и которыми пытается управлять человек. Иногда он достигает успеха. Иногда ошибается.
И всегда успех зависит от того, правильно или нет используется волшебная палочка. Обращаться с ней надо умеючи, еще более продуманно и осторожно, чем это требовалось с палочкой-погонялочкой. Стимуляторы, о которых мы говорили выше, были все химическими веществами. А волшебная палочка — живое существо, со всеми его особенностями и капризами.
Неосторожность может привести к ее неожиданному исчезновению. За примерами далеко ходить не надо: симазин и кукуруза. Симазин буквально спас кукурузу от сорняков. По два и три года после обработки поля этим гербицидом кукуруза не испытывала никаких неприятностей от зеленого врага. Яд продолжал действовать — в почве не было для него противоядия, не было средств, способных разложить остатки симазина.
Высокая токсичность гербицида причинила неприятности другим культурам. Яровая пшеница, посеянная вслед за кукурузой, чувствовала себя на поле, обработанном год назад симазином, неуютно. Клевер, люцерна, подсолнечник, ячмень, овес тоже резко снижали урожай в аналогичной обстановке. Почему? Сами растения как будто не очень-то реагировали на симазин. В чем же дело? Яд нарушил биоценоз — биологическое равновесие в почве. Он резко угнетал полезные микроорганизмы. Волшебная палочка была отстранена от своей работы, и растениям стало труднее жить.
Да, ни одна былинка в поле не может обойтись без повседневной помощи микроорганизмов. Эти мельчайшие живые существа кормят, поят, лечат, защищают от врагов и пестуют растение, стимулируют или, напротив, тормозят его рост.
Мы уже видели, какое мощное воздействие на рост растений может оказывать гиббереллин. Гиббереллин тоже продукт деятельности микробов-активаторов. Нельзя забывать и о других активаторах, которые действуют более умеренно, но вполне надежно.
Активаторы, живущие в почве, поделили между собой обязанности. Одни ускоряют рост корней, другие — стебля. Третьи усиливают процессы цветения и плодоношения. Четвертые — синтез хлорофилла, пятые — усвоение питательных веществ. Шестые вырабатывают витамины и снабжают ими растение. И так далее.
Особую роль в жизни растения играют бактерии-симбионты, или сожители.
Мирное сосуществование различных организмов — один из основных законов биологии. Симбиоз растений и бактерий решает для обеих сторон проблемы, которые не могут быть разрешены в одиночку.
Самая насущная из проблем — проблема питания. Азот, калий, фосфор — три главных кирпича, из которых строится растительный организм. В почве и воздухе их содержится вполне достаточно. Если говорить об азоте, то растение буквально купается в нем. Над каждым гектаром почвы витает в воздухе 80 миллионов килограммов азота. Запасы почвенного азота колеблются от 6 до 20 тысяч килограммов.
Чтобы получить приличный урожай с гектара посевов, нужны какие-то 200 килограммов этого элемента. Но именно в азоте растение чаще всего испытывает недостаток. Беда в том, что оно не способно усваивать молекулы азота прямо из воздуха. Правда, в почве есть немного солей азотной кислоты. Однако запас их и иных азотистых соединений настолько мал, что в расчет принят быть не может.
Как же растение выходит из положения?
Это долго оставалось загадкой. Да и сегодня биологам много еще неясно в азотном питании растений. Есть детали и тонкости, которые пока ускользают от взгляда исследователя. Все же усилиями нескольких поколений ученых (Воронин, Виноградский, Омелянский — у нас в стране, Вильфарт и Гельригель — в Германии, Бейеринк — в Голландии) удалось нарисовать более или менее четкую картину.
В 1894 году микробиолог С. Н. Виноградский впервые выделил из состава почвенной микрофлоры азотособирающие бактерии — клостридиум и азотобактер. Они оказались настоящими фабриками удобрений. За лето эти существа усваивают до 50 килограммов атмосферного азота.
Еще разительнее ведут себя клубеньковые бактерии (открытые несколько ранее). Постоянные сожители бобовых — клевера, люцерны, люпина, донника, гороха, сои — они бесперебойно обеспечивают растения азотом. Совместная жизнь их начинается с того дня, как растение пускает первые корни.
Корни бобовых выделяют в почву своего рода приманку — глюкозу или яблочную кислоту. Бактерии тут как тут! Они проникают через корневые волоски в ткань растения и там обосновываются.
