Невидимый мир, часть 2

Если срезать с листа острой бритвой тоненькую пластинку и рассмотреть ее под микроскопом, то легко увидеть, что вся она состоит из отдельных ячеек (клеток), похожих на пчелиные соты. Каждая ячейка наполнена соком. Из таких ячеек состоит все растение: стебель, веточки, корни, лепестки цветка, тычинки, завязь.

Из воздуха споры грибка-паразита попадают на кожицу листа. Смоченные росой или каплями дождя, они прорастают, то есть вытягиваются в нити. Нитей становится больше, они ветвятся, переплетаются и образуют грибницу. Некоторые из нитей грибницы выпускают из себя маленькие отростки, вернее, присоски. Отростки эти разрушают стенки клеточек, из которых сложен лист, и пробираются внутрь, где находится питательный сок. С помощью присосок грибок вытягивает из листа пищу, растет, производит новые нити, образует споры.

В то время как одни грибки растягивают свои нити но кожице листа, другие, например картофельный, забираются глубоко в тело растения. Грибница картофельного грибка внедряется то в листья и молодые побеги растения, то внутрь самих картофелин; ее нити пробираются в промежутки между рядами клеток, из которых сложен картофельный лист или клубень. При этом каждая нить выпускает маленькие присоски, которые пробуравливают стенки клеток, погружаются в клеточный сок и впитывают его. Пронизанные множеством нитей картофельного грибка, клубни так сильно изменяются, что под конец начинают походить на какую-то гнилую, вонючую жижу.

Понятно, что такой картофель не годится ни в пищу, ни для посева.

Виноградная плесень развивается на незрелых ягодах винограда. Грибница, развивающаяся из спор этого грибка, покрывает кожицу ягоды нежной паутиной из множества ветвящихся и перекрещивающихся нитей. Эти нити выпускают маленькие присоски, которые внедряются в клетки кожицы и вытягивают из них сок. При этой болезни пораженные грибком ягоды трескаются, гниют, не дозревают, и вследствие этого иногда весь урожай винограда гибнет. Название болезни, вызываемой виноградной плесенью,— оидиум. Эту болезнь называют также пепелицей — от слова пепел, потому что ягоды, на которых растет виноградная плесень, имеют такой вид, точно их посылали мелкой пылью или пеплом.

Есть и другой грибок, причиняющий много бед виноградникам. Болезнь, которую он вызывает, называют мильдью. Грибок поражает стебли, листья и ягоды виноградной лозы. Убытки, причиненные мильдью виноградникам Франции, достигали нескольких десятков миллионов рублей. Обе болезни — и оидиум и мильдью, а также картофельная гниль — завезены в Европу из Америки.

Каждый колхозник, конечно, знает, что такое спорынья, или рожки. В колесе ржи (а иногда и других злаков) среди обыкновенных, здоровых зерен попадаются зерна крупные, уродливые, действительно похожие на маленький рожок темно-фиолетового цвета. Грибок, вызывающий эту болезнь, проникает в завязь цветка. Здесь его грибница сильно разрастается, образуя плотный, твердый рожок. Это и есть спорынья. Она ядовита. Семена от нее нужно очищать (в продовольственном зерне примесь спорыньи допускается не свыше 0,2%). Хлеб, испеченный из ржи, содержащей значительное количество спорыньи, может вызвать тяжелую болезнь, которую называют «злые корчи», а даже смерть. Название болезни показывает, что яд спорыньи вызывает сильное сокращение мускулов (судороги). Спорынью употребляют в медицине, но только по предписанию врача и в очень малых дозах.

Спорынья вредна не только тем, что ядовита. Она снижает и ухудшает урожай. Ясно, что нужно бороться с этим врагом. Самое надежное средство — сбор рожков, очистка посевного зерна сортировками, веялками. Рожки можно отделять при погружении зерна в крепкий соляной рассол.

Не менее настойчиво приходится бороться с другой известной болезнью злаков — головней. Одно из средств борьбы с головней — протрава зерна, предназначенного для посевов, хлорной известью, суперфосфатом, слабым раствором медного купороса или формалина; эти растворы убивают грибки, не вредя самим зернам. Применяется также опыливание сухими протравителями.

Что такое головня? Как проявляется эта болезнь и почему ее так называют?

Существует около 700 видов головневых грибков-паразитов. Они селятся по преимуществу на цветочных частях злаков (пшеницы, ржи, овса, ячменя, кукурузы, проса, риса) и луговых трав. К этим частям растения обильно притекают соки, которыми и питается грибок. Его грибница, вырастая, часто пронизывает все растение сверху донизу. Первоначально растение выглядит здоровым, но к поре колошения метелки и колосья чернеют, точно их чем-то обожгло, обуглило. Отсюда и название болезни — головня. Почернение объясняется огромным количеством темных спор головневого грибка, развившегося на метелках, колосьях, листьях и стеблях.

Известен ряд болезней, вызываемых разными видами головневых грибков: обыкновенная «пыльная головня», обильно покрывающая темной пылью (споры грибка) полуразрушенные колоски; «головня пузырчатая», уродующая стебли, корни и цветы кукурузы и раздувающая пузырем междоузлия этого растения; «вонючая головня», набивающая зерна пшеницы твердой массой черных спор, отдающих запахом селедочного рассола.

Многочисленна семья головневых. Но куда обширнее семейство ржавчинных грибков. Почти все они паразиты. Эти паразиты селятся на различных растениях: злаки, яблони, груша, рябина, можжевельник, сосна, подсолнечник, лен — вот обычные «хозяева» ржавчинных грибков.

Давно было замечено, что кусты барбариса не следует сажать подле хлебных полей, так как такое соседство небезопасно. Весной на листьях барбариса появляются иногда небольшие бородавки ржавого цвета. Это — скопище ржавчинных грибков. Подобно другим грибкам, они образуют споры, которые ветром переносятся на листья и стебли злаков. Происходит это летом. Очутившись на злаках, споры барбарисного грибка прорастают.

Из них образуются нити, которые живут за счет хлебного растения. К концу лета грибок, сидящий на колосьях, производит, в свою очередь, споры, которые покрывают мелкими подушечками желтовато-красного цвета листовые пластинки и стебли злака. Вместе с частями больного растения споры попадают в почву. Тут они зимуют, а весной вновь переносятся на молодые листья барбариса.

Итак, один и тот же ржавчинный грибок в разное время года пользуется соками различных растений: весной он живет на листьях барбариса, а летом — на колосьях злаков; в первом случае он производит ржавчину на барбарисе, а во втором — ржавчину на хлебных колосьях. Теперь легко понять, почему кусты барбариса — опасные соседи для хлебных полей.

Такие грибки-кочевники встречаются нередко. Одни из них в начале лета селятся на стеблях брусники, а потом живут на иглах пихты, образуя здесь ржавчину наподобие бокальчиков красного цвета; другие в течение лета тянут соки сначала у дикого розмарина, а затем развиваются на иглах ели; третьи ютятся сначала в виде желтых пятен на листьях различных сложноцветных растений, а там, смотришь, усеяли красно-желтой сыпью иглы сосен.

Каждый вид ржавчинных грибков обычно имеет своего «излюбленного» хозяина. Так, например, на различных сортах пшеницы и селятся различные грибки. Но бывает и так, что на одном и том же злаке развивается «сборный грибок», состоящий из нескольких специальных форм.

Все эти грибки, поражая листья злаков, приносят растению большой вред. Ведь именно в листьях «сырая пища», получаемая растением из почвы и воздуха, перерабатывается в такие сложные питательные вещества, как крахмал и белок. Листья, пораженные ржавчинным грибком, плохо выполняют свою работу: растение чахнет, зерно получается тощее, не наливается, а то и вовсе не дозревает и гибнет. Вред, приносимый человеку «хлебной ржавчиной», порой огромен. Неудивительно, что приходится принимать самые решительные меры борьбы с этим вредителем. Ранний посев яровых, опыление озими серными препаратами, выбор стойких сортов для посева, истребление кустов барбариса, растущих вблизи полей,— вот обычные средства обезопасить посевы от ржавчины. Довольно хорошо действуют и удобрения: благодаря им растение, во-первых, лучше питается и, стало быть, легче выносит болезнь; во-вторых, оно быстро растет, тогда как грибок-паразит отстает в своем развитии от «хозяина» и не успевает причинить ему серьезный вред.

Грибки-паразиты не оставляют в покое и животных. Брюшко погибшей от грибка мухи вздувается, а снаружи покрывается тонкой паутиной: споры грибка попали в ее тело и проросли, а грибница разрушила внутренности.

На трупе мухи торчит «булава»: это грибок выгнал наружу свой плод — столбик с головкой на верхушке. В головке находятся споры. Головка отваливается и падает неподалеку. Зрелый спорангий (мешочек со спорами) с силой лопается и из него вылетают споры. Если здоровая муха окажется возле трупа, она заразится грибком.

Случается так, что одна из погибших мух заражает несколько других, которые, в свою очередь, заражают следующих и т. д. Тогда среди мух начинается мор.

Грибки-паразиты опасны не только для мух. Многие виды насекомых гибнут от болезней, которые вызываются различными вредными грибками.

Пчеловоды, например, часто жалуются на то, что пчелиная личинка в ульях погибает от особых грибков, которые вызывают заразную болезнь — гнилец. Различают европейский и американский гнилец. Грибки попадают в тело пчелиных личинок и так сильно разъедают его, что в ячейках сот вместо расплода остается какая-то гнилая, дурно пахнущая тягучая жижа буроватого цвета. Европейского гнильца чаще всего ликвидируют сами пчелы. При американском же гнильце необходимо энергичное лечение. Шелководы также нередко терпят большие убытки оттого, что на шелковичных гусеницах развивается мельчайший грибок-споровик, вызывающий трудноизлечимую болезнь — пебрину.

Стригущий лишай, или парша, также вызывается особыми грибками. Заражаются им от домашних животных или от больного человека. Лишай — болезнь кожи; грибки, поселившиеся на коже, раздражают и разрушают ее внешний покров.

Почти все рассмотренные нами грибки являются паразитами: они не могут сами вырабатывать необходимые для жизни питательные вещества, как это делают зеленые растения, и живут за счет других организмов. Не только простейшие грибки, но и все существующие на земле виды грибов могут поддерживать свое существование только двумя путями. Одни из них — паразиты — тянут живые соки из тела различных растений и животных; другие живут за счет мертвых разлагающихся остатков растений и животных, их называют сапрофитами. Многие виды, плесени, о которой шла речь в начале этой главы, относятся к группе сапрофитов.

Грибки-сапрофиты имеют большое значение в жизни природы и приносят человеку несомненную пользу. Их очень много в почве: по приблизительному подсчету ученых, в одном грамме почвы содержится около ста тысяч спор. Вся эта масса спор дает несчетное количество грибков. Грибки же, питаясь, разрушают находящиеся в почве органические вещества, обогащая ее различными минеральными солями, которые необходимы для питания растений.

В самое последнее время приобрели большое значение антибиотики как ценные лечебные средства от туберкулеза, менингита, воспаления легких и других тяжелых болезней. Антибиотики — это вещества, выделяемые некоторыми видами плесени и другими микроорганизмами. Эти лечебные вещества задерживают развитие болезнетворных микробов или даже убивают их.

Отмечу, наконец, еще один интересный факт из жизни микроскопических грибков.

Корешки многих деревьев покрыты густой сеткой из тончайших нитей микоризы (грибницы). Это не паразит и не сапрофит. Проникая в корень дерева, грибы получают от него пищу, дерево, в свою очередь, получает воду с растворенными в ней минеральными солями и органическими соединениями, которые грибок извлекает вместе с водой из почвы. Это пример содружества между двумя различными организмами (дерево — грибок) — пример союза, который возник в процессе эволюции.

В природе есть живые существа, имеющие столь малые размеры, что видеть их можно только при сильном увеличении под микроскопом — это микробы, или бактерии.

Бактерии — значит палочки — название подходящее для этих организмов, потому что многие из них действительно напоминают палочки — то короткие, то длинные, то прямые, то изогнутые; одни из палочек и шариков собраны в кучки, другие расположены в ряды и образуют то ниточки, то цепочки.

Бактерии чрезвычайно малы. Но и среди них есть великаны и карлики. Одной крупной капли воды хватило бы для сорока миллионов таких бактерий-карликов; они жили бы а ней так же свободно, как рыбы в пруду.

Строение бактерии очень простое. Каждая клетка — палочка или шарик — напоминает крошечный мешочек, наполненный протоплазмой,— бесцветной массой, похожей на белок куриного яйца. Снаружи она покрыта оболочкой. Многие из бактерий имеют жгутик, у некоторых бактерий жгутик один, у других много; жгутики либо сидят пучком на одном или на обоих концах бактерии, либо покрывают все ее тело. Так называемая сенная бактерия (название свое она получила оттого, что появляется всегда в большом количестве в настое из сена) вооружена длинными ресничками и самостоятельно передвигается.

Бактерии, подобно всем живым существам, размножаются. Палочка (или шарик) делится на две равные части; половинки растут и, в свою очередь, делятся пополам и т. д. Если каждая палочка через полчаса уже делится на две новые палочки, значит, через час вместо одной бактерии их будет уже четыре, а через два часа — 16.

Пройдет пять часов с того времени, как бактерия начала делиться, и перед нами будет уже 1024 палочки. Через 12 часов из одной бактерии появится около 17 миллионов бактерий (точнее 16 777 216).

Насколько быстро бактерии размножаются, настолько же быстро они и гибнут. Чтобы бактерии могли жить, расти и размножаться, им нужно достаточное количество пищи, влаги и тепла. Голод, засуха и морозы для них так же пагубны, как и для других живых существ.

Однако и в пору невзгод многие бактерии остаются целы и невредимы. Дело в том, что в это время внутри таких бактерий образуются небольшие шарики. Шарики эти растут, а тем временем сами бактерии и их оболочки разрушаются, так что шарики выходят на свободу.

Это уже не бактерии, а зародыши бактерий, или споры, которые легко переносят и засуху и стужу. Попав в благоприятные условия, они прорастают: оболочка споры набухает, разрывается, а сама спора вытягивается и превращается в бактерию. Палочка растет, потом делится на две новые палочки.

Живут бактерии всюду вокруг нас и даже в нашем теле. Воздух и почва, моря, реки и ручьи, болота и лужи, сточные ямы и канавы, колодцы и водопроводные трубы, сорные и навозные кучи, трупы животных — все это является местообитанием бактерий.

Вот один из путей распространения бактерий в природе. Летом лужи и болота высыхают: миллионы бактерий гибнут из-за недостатка воды. Другие же образуют споры, которые стойко переносят засуху. Ветер поднимает над высохшим болотом облака пыли, а вместе с нею поднимается в воздух масса засохших бактерий и их зародышей. Ветер проносится над селами и городами, рассеивая повсюду споры. Они попадают в ручьи и реки, на кучи навоза и сора, оседают на различные предметы, на шерсть и тело животных, забираются в нос, рот и легкие людей.

Захваченные дождевыми каплями, бактерии падают на землю и проникают в почву. В тумане и в облаках, которые стелются низко над землей, в блестящих каплях росы, на поверхности градин и снежинок можно найти бактерий и их зародыши. В благоприятных условиях они начинают размножаться.

Чтобы познакомиться с бактериями, поближе, ученые выращивают нужных бактерий. Бактерии хорошо размножаются на отварах из мяса, гороха, бобов и репы или же на кусках вареного картофеля, пареной репы и крутого яичного белка. Лучше всего взять мясной отвар, к которому прибавлено немного желатина 4. Когда отвар из мяса и желатина готов, его разливают в плоские стеклянные чашки. Остывший мясной отвар с желатином похож на студень; на таком-то студне хорошо размножаются многие бактерии и их споры.

Возьмем вместо пробирки стеклянную пластинку, на которую налит тонким слоем студень. Если брызнуть на эту пластинку водой из лужи или даже просто оставить ее на открытом воздухе, то студень сплошь или местами помутнеет и покроется налетом, похожим на плесень. Если соскоблить кончиком иглы частичку этого налета и рассмотреть его под микроскопом, то мы найдем в нем разнообразных бактерий. На поверхности пластинки бактерии образуют скопления, имеющие различную форму и величину. В каждом таком скоплении — миллионы бактерий. Бактерии и споры попали на питательный студень из воздуха и размножились. В воздухе находятся различные бактерии, поэтому на студне и получились скопления, или гнезда, разной формы; их называют колониями.

Изучая разных бактерий, ученые установили их форму, способы питания и размножения, значение для человека и животных. Было установлено, что одни бактерии вызывают у людей и животных различные болезни, другие совершенно безвредны, а третьи полезны.

Интересны бактерии, носящие название нитчатых. Такие бактерии почти всю жизнь связаны вместе наподобие длинных нитей — то простых, то ветвистых. Каждая нить состоит и а множества сложенных в ряд бактерий.

Нитчатые бактерии могут поселиться в водопроводных трубах. Иногда их набирается такое множество, что водопроводные трубы совершенно закупориваются. Вода, в которой эти бактерии накопляются в большом количестве, становится уже негодной для питья.

К нитчатым бактериям относятся и серобактерии, которые живут в серных ключах. Таких ключей у нас на Кавказе довольно много. В Тбилиси, например, бани выстроены как раз у подошвы горы, где бьют горячие серные источники. Вода в таких источниках имеет запах тухлых яиц. Так пахнет накопляющийся в серных источниках газ — сероводород. Сероводород служит питательным материалом для серобактерий. Они поглощают этот газ и перерабатывают его в протоплазме, в результате получаются вода и сера (в виде маленьких крупинок или капелек).

Много любопытных загадок разрешилось с тех пор, как люди узнали, что существуют особые микроскопические существа, названные бактериями.

Возьмем хотя бы такой случай. Хлеб, хранившийся во влажном месте, пришел в негодность: появился неприятный запах и какие-то красные пятна. В чем тут дело? — На хлебе поселились особые мелкие бактерии; они быстро размножились и выделили вещество ярко-красного цвета. Эта-то краска и выступила на хлебе в виде кровяных пятен. Такие бактерии могут размножаться не только на плохо выпеченном хлебе, но и на вареном рисе, и на картофеле, и на моркови, и даже в молоке. Тогда на поверхности этих продуктов появляется кроваво-красный налет. Другие бактерии выделяют вещества зеленого синего, бурого и желтого цвета; поэтому продукты, в которых поселяются такие бактерии, окрашиваются. Гнилые продукты иногда светятся в темноте благодаря светящимся бактериям. Светятся ночью выброшенная на берег рыба, туши погибших животных, гнилые пни.

Бактерии в определенных условиях могут принести людям и неисправимый вред и громадную пользу. Все живое в конце концов умирает. Сохнет трава на зеленых лугах, опадает листва, сваливаются на землю могучие стволы деревьев. Гибнут птицы, рыбы и животные. Куда же деваются погибшие растения и животные?

Они сгнивают и превращаются в прах. В этом процессе главными работниками оказываются бактерии. Где нет бактерий, там нет и гниения, а без гниения не было бы разрушения.

Почему гниет труп животного? Потому что в нем поселились бактерии, которые беспрепятственно разрушают труп. Отчего гниют и тлеют опавшие листья деревьев, стебли и корни однолетних трав? Оттого, что на них живут гнилостные бактерии. И пока эти бактерии живы, пока они питаются, растут и размножаются,—листья, стебли и корни трав гниют и распадаются: из них образуется перегной, делающий почву более плодородной. Такие бактерии — наши друзья и невидимые помощники в сельском хозяйстве: разрушая мертвое, они не только расчищают место для живых, но и приготовляют им богатую, удобоваримую пищу.

Правда, по вине бактерий портятся наши пищевые продукты. Но это зло ничтожно по сравнению с той пользой, которую приносят людям гнилостные бактерии. Да к тому же всякие продукты нетрудно уберечь от порчи: в холоде гнилостные бактерии не могут развиваться, и гниение не происходит.

Давно известно, что растениям необходим азот. Для того, чтобы обеспечить растения азотом, поля удобряют главным образом селитрой. Как выяснили ученые, селитра в почве получается и при помощи бактерий, которые обогащают таким образом почву азотистыми веществами. Известен и другой способ, при помощи которого микробы, живущие в почве, обогащают почву азотистыми веществами. Есть бактерии, использующие молекулярный азот воздуха. Таким активным азотофиксатором является азотобактер. Забирая из почвы изготовленную бактериями селитру, растения образуют белки — главный строительный материал всякого организма (растительного я животного). Где есть жизнь, там обязательно должны быть белки, без белков нет жизни.

Если бактерии, изготовляющие в почве селитру, усваивающие молекулярный азот, разлагающие белки, способствуют росту растений, т. е. увеличению урожая, го невольно возникает вопрос: нельзя ли истощенную почву удобрять не азотистыми соединениями, а бактериями? Наука дала положительный ответ на этот очень важный для земледелия вопрос. Мы уже знаем, что различные виды бактерий можно искусственно выращивать в лаборатории. Можно получить и «чистую культуру» азотобактера, способного усваивать азот из воздуха.

Советские ученые нашли способ приготовить из такой культуры препарат, который можно использовать как своего рода удобрение. В одном грамме препарата содержится около миллиарда бактерий, усваивающих азот воздуха и том самым обогащающих почву азотом.

Остановимся еще на одном примере, показывающем, какую огромную пользу могут принести человеку бактерии, фиксирующие азот. Известно, что почва, на которой много раз подряд сеяли рожь, истощается, и поэтому рожь растет плохая — жидкая, малозернистая. Однако, если засеять это поле клевером, чечевицей, горохом, фасолью или каким-нибудь другим бобовым растением, то почва даст хороший урожай этой культуры. Если после бобовой культуры снова засеять поле рожью, то урожай будет гораздо выше. В чем тут секрет? Почему после посева бобового растения истощенная почва становится снова плодородной?

Любой наблюдательный колхозник прекрасно знает, что на корнях бобового растения есть небольшие наросты: их называют желваками, или клубеньками. Внутри таких желваков живут миллионы бактерий, которые усваивают из воздуха азот. В этом секрет их деятельности: они снабжают азотом и бобовые растения и ту почву, в которой эти растения коренятся.

Когда урожай чечевицы или другого бобового растения снимают, то корешки остаются в почве. Вместе с корешками остаются клубеньки, набитые бактериями. Каждый такой клубенек — это крошечный пакетик, богатый азотом. Когда корешки сгнивают, клубеньки разрушаются, а заключенные в них азотистые вещества переходят в почву и делают ее более плодородной.

Ученые предложили использовать препарат из клубеньковых бактерий в земледелии. Как же применяют это «живое удобрение»? Берут чистую культуру клубеньковых бактерий и «удобряют» ими несколько килограммов почвы, из которой предварительно устранены другие микробы. Затем сдобренную клубеньковыми бактериями почву разбавляют водой и смачивают этой смесью зерно, предназначенное для посева. Десяти килограммов обогащенной клубеньковыми бактериями почвы вполне достаточно, чтобы удобрить двадцать гектаров пахоты.

Таким образом, одни бактерии разрушают остатки мертвых животных и растений, другие превращают образующийся при этом аммиак в селитру, третьи фиксируют азот из воздуха.

Для человека имеют большое значение и многие другие виды микробов. Уксусные бактерии, например, превращают пиво и вино в уксус. Происходит это потому, что в плохо закупоренную бутылку с вином или пивом попадают из воздуха уксусные бактерии. Эти бактерии вызывают уксусное брожение, то есть перерабатывают спирт вина и пива в уксусную кислоту; отсюда и название «уксусные бактерии».

Скисает также и молоко, если держать его в теплом месте. Молоко скисает, когда в него из воздуха попадают молочнокислые бактерии. В молоке есть небольшое количество сахара (молочный сахар), бактерии превращают его в молочную кислоту, которая створаживает молоко, то есть делает из него кислое молоко. В капле кислого молока можно при помощи микроскопа увидеть множество молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии не могут жить долго в присутствии молочной кислоты. Поэтому, когда в молоке накопится много молочной кислоты, на смену им приходят другие бактерии, споры которых попали в молоко. Эти бактерии развиваются только с того момента, когда молочнокислые бактерии закончили свое существование.

К чему же сводится деятельность этих бактерий? Они вырабатывают в кислом молоке масляную кислоту, от которой молоко горкнет.

Молоко скисает тогда, когда в нем заводятся бактерии молочнокислого брожения, а горкнет оно тогда, когда в нем появляется масляная кислота, которую образуют уже бактерии маслянокислого брожения.

Причина гниения и брожения была открыта замечательным ученым Луи Пастером. Он первый доказал, что гниение и брожение вызываются определенными бактериями. Пастер открыл много различных болезнетворных бактерий и нашел средстве бороться с ними.