Что же такое стимуляция? В чем ее суть? Кто или что управляет ею?
Об этом речь в следующей главе.
Карлики управляют гигантами
Лет пятнадцать назад москвичи были поражены странным зрелищем. По Садовому кольцу двигалась колонна автомашин с необычным грузом. В каждом кузове стояло дерево. Дело происходило ранней весной. Кроны были без листьев. Из полуосыпавшихся комьев земли рваными клубками торчали корни. Машины сгружали липы возле ям, вырытых вдоль улицы Горького, вдоль Охотного ряда.
Прохожие останавливались и недоверчиво смотрели, как рабочие опускали дерево в яму, засыпали землей и поливали из леек, хотя было достаточно сыро и моросил дождь. Деревья были взрослые, и никто не верил, что они приживутся.
Но вопреки всем сомнениям, вопреки распространенному убеждению, что сорокалетние деревья пересаживать бесполезно, липы укоренились на московских улицах. Они и по сей день украшают их своей зеленью.
Почему корень растет вниз, а стебель вверх?
В самом деле: почему? Чарлз Дарвин, длительное время наблюдавший за развитием первых листочков злаковых растений, попытался дать ответ на этот вопрос в своей работе «Способность растений к движениям». Великий ученый поставил серию довольно простых опытов. Если свет падал на верхушку злака с одной стороны — она изгибалась. Если верхушку срезать, то листочки не реагируют на световые раздражения. Результаты исследований заставили Дарвина предположить, что в верхней части проростка есть какое-то вещество, на которое действует свет и которое стимулирует рост клеток.
Примерно в то же время, когда Дарвин поделился с научным миром своей догадкой, химики открыли бета-индолилуксусную кислоту. На новое химическое вещество, найденное в продуктах гниения мяса, почти не обратили внимания. А вот дарвиновская идея о передаче раздражения по растительным тканям вызвала яростную полемику в науке. Физиологи растений от Визнера до Тимирязева встретили эту идею в штыки.
Через тридцать лет после Дарвина серию блестящих экспериментов поставил академик Н. Г. Холодный. Он доказал, что стебель тянется вверх, а корень растет вниз под действием одного и того же вещества. Одновременно с голландцем Ф. Вентом советский ученый разработал гормональную теорию. Она гласила, что в процессах роста и в движениях растений большую роль играют физиологически активные вещества. Они были названы фитогормонами — по аналогии с гормонами роста, которое были известны науке из физиологии животных.
Прошел еще десяток лет, пока химик Кёгль, тоже голландец, сумел выделить эти удивительные вещества и распознать их структуру. В солоде Кёгль нашел вещество, названное им ауксином (от греческого «ауксо» — «расти»). А из культур плесневых грибов он извлек гетероауксин, который при ближайшем рассмотрении оказался… бета-индолилуксусной кислотой.
Поразительная способность этих веществ ускорять рост растений была по достоинству оценена.
Экспериментаторы получили в свои руки доступный синтетический препарат, который раньше с таким трудом добывался из сока живых растений. В короткий срок ауксины были испытаны в самых различных опытах и ситуациях. Они оказались не только стимуляторами роста. Находясь в точках роста стеблей в концентрации до миллиграмма на литр воды, они резко увеличивали скорость роста молодых стеблей. При концентрации в 100 раз меньшей они стимулировали развитие корней.
Механизм действия стимуляторов был таков. Попав в растущие клетки, они вызывали туда приток воды и питательных веществ. Ауксины стимулировали растяжение клеток, дыхание и обмен веществ в них, ускоряя движение протоплазмы и поступление в точки роста солей, сахаров.
Открытие гетероауксина в ряду давно известных соединений соблазнило химиков поискать стимуляторы среди других органических кислот. Один за другим синтезировались новые химические препараты. Бета-индолилмасляная кислота, альфа-нефтилуксусная и хорошо знакомая нам 2,4-Д. Эти вещества по своей физиологической активности нисколько не уступали ауксинам, найденным в природе.
Обнаружились и новые свойства стимуляторов. В больших дозах они становились не ускорителями, а тормозами жизненных процессов.
Действовали разные синтетические стимуляторы неодинаково. Одни ускоряли рост корней, другие — развитие семян и клубней, третьи — рост зеленой массы, четвертые — созревание плодов. Пятые даже увеличивали урожай.
И что особенно радовало, они требовались для нужд науки и практики в ничтожных количествах. Вымочив семена свеклы в растворе гетероауксина из расчета 2 грамма на гектар (всего 2 грамма!), земледелец получал урожай процентов на 10 побольше обычного. Повышалось и содержание сахара в корнях примерно на полпроцента. Прибавка будто бы небольшая. Зато ведь она получалась почти без всяких затрат!
Собрать дополнительный урожай, не внося удобрений, без лишних хлопот было весьма заманчиво.
Выяснялись все новые стороны механизма стимуляции. Такой препарат, как ТУ, вызывал образование бессемянных плодов. Разве плохо разрезать арбуз и найти там только мякоть, без единой косточки?
Стимуляторы предупреждали преждевременное опадение плодов в садах, задерживали прорастание клубней картофеля в хранилищах.
Выросшие, но еще не созревшие дыни, лимоны, апельсины, хурма созревали в присутствии газа этилена за 4–5 суток вместо обычных двадцати.
Новые вещества были взяты на вооружение и лесоводами. Они были использованы для ускорения процесса зарастания больших ран на ветвях и стволах деревьев. Раны эти не редкость. Их вызывают бактериальные и грибные болезни, наносят грызуны и сами лесоводы при обрезке старых сучьев.
Самый разительный эффект достигался при пересадке растений, деревьев, роз, кустарников. Стимуляторы применяются при черенковании вишни, сливы, смородины, маслины, лимона, винограда, жасмина. С их помощью успешно размножаются черенками сосна, дуб, клен.
Мне давно хотелось посадить в Москве сибирский кедр. Однажды летом я привез из Башкирии несколько деревцев. Время было выбрано самое неудачное — июль. Четырехлетние саженцы я высадил в грунт, не очень надеясь на успешный исход дела. Кедры действительно долго болели, хвоя желтела и понемногу осыпалась. Надо мною сжалился знакомый химик, дал мне четверть коричневой таблетки и сказал:
— Разведешь на ведро воды и польешь кедры. А потом посмотрим…
Я смотрю на эти кедры уже десять лет. Два с половиной метра высоты — это не так плохо, учитывая, что кедр дает первое время очень небольшой прирост — 10–20 сантиметров в год.
Палочка-погонялочка
Современная физиология растений все шире вовлекает в свой обиход физиологически активные препараты биологического и химического происхождения. Одни стимулируют жизнедеятельность, ускоряют рост живых существ и растений. Другие, напротив, ослабляют или тормозят биологические процессы. Третьи нарушают обмен настолько глубоко, что происходят необратимые явления и гибель организма.
Все эти вещества называют иногда стимуляторами. «Стимул» — слово латинское. Так называлась в древности палка, которой пастух подгонял скот. Стимуляторы — это своеобразные погонщики растений. Но у каждого пастуха свое стадо, своя узкая специальность. Ауксины подгоняют рост растений. Этилен ускоряет созревание плодов. Дефолианты вызывают листопад. Ферменты регулируют тысячи различных реакций в процессе обмена веществ. Одни стимуляторы будят растения, другие — укладывают их спать.
Существует одна общая закономерность в их действии. Как бы они ни вошли в жизнь растений — извне или изнутри, они не могут не учитывать внутренних ресурсов организма.
Палочка пастуха указывает стаду дорогу, торопит овец туда, где вдоволь травы. Сама она — эта палочка — не может заменить скоту корм.
Стимуляторы только усиливают жизнедеятельность организма. Они не заменяют ему питательных веществ. Ни ауксин, ни другие ростовые вещества не могут стать пищей. Но они могут помочь растению лучше усваивать удобрения, а животному — корм. Подстегнутая кнутом овца бежит в указанную пастухом сторону. Там больше травы — этот толчок пойдет ей на пользу. Ауксин тоже подталкивает растение, заставляя его интенсивнее питаться.
Если пастух собьется с верной дороги, палочка-погонялочка вряд ли выручит и стадо и его самого. Придется поголодать в поисках хорошего пастбища. Правильный севооборот и разумная агротехника — вот та надежная дорога, с которой не должен сбиваться земледелец.
