РАСТЕНИЯ - АЛХИМИКИ ОТ ПРИРОДЫ

РАСТЕНИЯ -  АЛХИМИКИ ОТ ПРИРОДЫ

- 1 РАСТЕНИЯ -  АЛХИМИКИ ОТ ПРИРОДЫ

- 2 ЗВЕНЬЯ ВЕЛИКОЙ ЦЕПИ

- 3 ЛИШАЙНИКИ ПОСТАВЯТ «ДИАГНОЗ»

-  

1 РАСТЕНИЯ -  АЛХИМИКИ ОТ ПРИРОДЫ

Известный популяризатор науки Александр Горбовский однажды обмол­вился о занятном опыте, проведенном еще в 1600 г. фран­цузским химиком Гельмонтом. Большая кадка была заполнена землей, тщательно прокаленной в печи и взвешенной. После этого в кадку посадили росток ивы. После­дующие годы деревце поливали только дистиллированной водой. Больше оно не получало ничего, однако исправно росло. Когда по прошествии некоторого времени его выкопали и взвесили, оказа­лось, что вес дерева увеличился на 74 кг. Причем масса почвы в кадке практически не изменилась.

Откуда взялись эти 74 кг? Ни современники Гельмонта, ни уче­ные нашего времени так и не от­ветили на этот вопрос. Возмож­ное объяснение в любом случае не вписывается в традиционную картину мира: ведь придется признать, что в тканях растения произошла трансмутация. Иными словами, растение «творит» нуж­ные ему вещества из тех, кото­рые оказываются «под рукой». В опытах Гельмонта таким вещест­вом, причем единственным, была чистая вода.

Исследователь Альбрехт фон Герцель тоже проводил подобные эксперименты, выращивая в дис­тиллированной воде семена раз­личных культур, и всякий раз с удивлением обнаруживал в побе­гах заметно возросшее количество серы, фосфора, кальция или мар­ганца — элементов, взяться кото­рым было просто неоткуда. И это касается не только опытных расте­ний и почв.

Любопытно, что всякий раз, ког­да убирают урожай, почва теряет какое-то количество марганца, как и других элементов. Ученые под­считали, сколько марганца в сред­нем приходится на гектар и сколь­ко отчуждается с урожаем. По ло­гике вещей, почва сельхозугодий должна была давно лишиться этого элемента, тем более там, где уро­жай собирают ежегодно из века в век. Однако все необходимые эле­менты в ней сохраняются, да и марганца меньше не становится.

Может, его количество воспол­няется за счет удобрений? Чтобы проверить это, английские иссле­дователи из Аграрного института в г. Ротамстеде из года в год выра­щивали на опытном поле клевер. Каждый год его скашивали два-три раза, не внося ни грамма удобре­ния. Опыт продолжался 17 лет. За это время вместе с зеленой мас­сой с поля было удалено (в тон­нах): марганца — 1,2, калия — 2,1, азота — 2,6, извести — 2,6, фос­форной кислоты — 1,2. Казалось бы, из почвы выбрали элементов куда больше, чем в ней содержит­ся. Если только за эти 17 лет с уча­стка было удалено 10 т основных элементов, то сколько же за сотни лет возделывания поля? Словом, на том месте давно должна была образоваться огромная яма. Зна­чит, растения способны получать нужные элементы из воды, воздуха или даже синтезировать их.

Чтобы проверить это, профессор Пьер Беранже из престижной Эколь По­литехник (Франция) провел следу­ющий опыт. В растворе марганца он проращивал семена бобовых. Побеги энергично впитывали рас­твор, при этом появлялись кореш­ки, а затем листья. Но при анализе их состава оказалось, что марга­нец в тканях растений полностью исчез! Вместо него неведомо отку­да появилось железо... В другом опыте растения выращивали в рас­творе кальция, но со временем этот элемент уступил место фос­фору и калию.

— Я повторял опыты многократ­но, — рассказывал ученый. — За прошедшие годы проведены ты­сячи анализов, результаты кото­рых подтвердили мои коллеги, не посвященные в цели исследова­ния. Использовал разные методы, варьировал эксперименты, но в конце концов мне пришлось при­знать, что растениям известна тайна средневековых алхимиков: они преобразуют элементы! Это происходит на наших глазах каж­дый день...

Недавно английские экологи обнаружили, что некоторые рас­тения способны выживать на почвах, казалось бы, совершенно па­губных для них. На отвалах выра­ботанной породы, зараженной тя­желыми металлами (цинком и оловом), исследователи с удивле­нием обнаружили... редкий вид орхидеи.

Тайну разгадали биологи Мюн­хенского университета. Оказыва­ется, растения, попав в гибельную для них среду, неведомо как дез­активируют металлы в своих тка­нях! То же самое происходит, ког­да токсичные металлы попадают в организм дождевых червей. Как и растения, они преобразуют их в безвредные соединения.

Справедливости ради отметим, что многие ученые скептически относятся к опытам Беранже и его коллег. «Соединения марганца могли улетучиться из растения че­рез устьица в листьях, — говорят они. — Что касается железа, изве­стно: корни растений вытягивают из почвы даже считанные молеку­лы нужных элементов»...

Но поскольку мысль человечес­кая привычно ориентирована на извлечение практической пользы, исследователи задумались: нель­зя ли использовать растения для рекультивации зараженных почв? Оказывается, можно. Профессор Илья Раскин, например, предлага­ет с помощью растений привести в норму земли под Чернобылем. По его словам, лебеда, кукуруза и ряд других растений способны вбирать тяжелые металлы, в том числе и радиоактивные. Убрать же с поля стебли куда проще, чем снимать весь поверхностный слой почвы, как это зачастую делают сейчас...

Кстати, наряду с трансурано­выми в некоторых растениях были обнаружены и драгоценные ме­таллы — золото и серебро. А что, если растения не только вытяги­вают из почвы драгоценные ме­таллы, содержащиеся там в ничтожных количествах, но и превращают в золото другие элемен­ты? Если это так, то впереди весь­ма заманчивые перспективы: вме­сто того чтобы строить драги и перелопачивать сотни тонн земли, куда проще высаживать на золо­тоносных породах ту же кукурузу и другие растения, которые любят золото.

Причем содержание драгоцен­ных металлов в «зеленых старате­лях» может быть значительно по­вышено благодаря генной инже­нерии. И такой способ получения драгоценных металлов может ока­заться даже выгоднее традицион­ных методов. Во всяком случае, экологически безопаснее. Неужто кукуруза может стать добытчиком золота?

Максим ЯБЛОКОВ

«Мир зазеркалья», №15(192), 2005

2 ЗВЕНЬЯ ВЕЛИКОЙ ЦЕПИ

В сухом знойном воздухе каждый звук отчетливо слышен. Может быть, поэтому бичи в руках ковбоев щелкают так рез­ко. Измученные бескормицей коровы еле плетутся по выжженной безжалостным солнцем прерии. Засуха выкрасила блеклой желтой краской весь юг страны, и пастухам приходится дни и ночи прово­дить в седле в поисках пастбищ.

Но что это? Монотонное чередование поникшей травы и проплешин солонцов неожиданно нарушает изумрудный цвет, словно вспыхнувший на горизонте. Неужели свежая трава? Поскакавший в ту сторону ковбой привез радостную весть — наконец-то для измученных ко­ров и лошадей есть корм. Людям не­когда было раздумывать, откуда посреди выжженной прерии появился этот зеле­ный остров, поросший сочными кустика­ми астрагала.

С жадностью набросились животные  на растения. Стадо разбрелось. Пастухи натянули тент и с удовольствием разлеглись среди свежей зелени. Вдруг их внимание привлекло подозрительное оживление в стае грифов. Эти птицы сопровождали стадо в надежде на падаль. Пастухи забеспокоились и бросились к животным, но было уже поздно. Большая часть коров лежала на земле неподвижно, другие жалобно мычали, повернув к людям покрытые пеной морды.

Так ценой жизни животных было открыто месторождение селена на юге США, ценнейшего сырья, необходимого радиоэлектронной промышленности, которого по всему миру добывают не более тысячи тонн в год. Откуда было знать пастухам, что почва здесь была буквально пропитана этим ядовитым веществом.

Мы привыкли, что геолог собирает образцы горных пород и минералов, описывает их выходы на берету реки, где вода разрезает толщу пород, словно пирог, обнажая его начинку. Он рыщет по лесу или степи в поисках разломов, почти не обращая внимания на окружающую его растительность. Более того — она как раз больше всего ему мешает. Ведь чем гуще растительный покров, тем труднее понять геологическую картину участка. И тогда геолог обращается к приборам.

На самом деле все, что окружает геолога в его поиске и что, казалось бы, мешает ему, может помочь. В природе все взаимосвязано. Со всех сторон исследователя недр окружают живые «приборы». Нужно лишь уметь снять с них показа­ния. Известный нам астрагал не только укажет на присутствие селена в почве, но и оконтурит места, где прячется уран. Шаровидные утолщения на стеблях некоторых видов полыни словно по­дают сигнал: «Внимание в почве избыток бора». А ведь этот элемент вводится в сплавы для улучшения их механических свойств, применяется в медицине.

Вся информация недр как бы закодирована в растительном покрове. Вместе с питательными солями деревья и травы выкачивают из земли все элементы, которые в ней содержатся. И естественно, что одни компоненты благотворно влияют на те или иные растения, другие же, наоборот, способствуют их гибели. Поэтому многие представители флоры приурочены к определенным месторождениям полезных ископаемых. Химические элементы распределены на земле крайне неравномерно. Существующая тесная связь между организмами и геохимической средой и дает нам возможность использовать живые «приборы» при поиске и разведке полезных ископаемых.

Может возникнуть вопрос: «А зачем им сейчас, в технический век, когда со­здаются всё более совершенные приборы, обращаться к растениям?» В том-то и дело, что ни один самый современный прибор не в силах передать нам состояние геологической среды с высокой точностью, как это могут сделать растения.

Академик Н.И.Вавилов во время своих кавказских путешествий был поражен видовым разнообразием дикорастущей флоры. Нигде больше он не встречал та­кого обилия сортов и среди культурных растений. Ученый даже предположил, что горные районы являются настоящими очагами возникновения новых видов ра­стений.

Но ведь горные зоны славятся и сво­ими полезными ископаемыми, особенно рудами. Нет ли здесь связи? Конечно же, она нашлась. Так, в Дагестане на­ибольшее разнообразие культурных пшениц связано с повышенным содержанием в почвах цинка и свинца. Как известно, именно в горных областях химические элементы распределены с наибольшей не­равномерностью — то густо, то пусто. Что ни поле, то свой состав почв. А лю­бое изменение сразу же приводит к изме­нению обмена веществ в растениях. В итоге эволюционный процесс приво­дит к возникновению новых форм.

В непривычных условиях среды растение часто меняет свой облик, у него могут изменяться форма или окраска цветков, образовываться утолщения. Все это говорит о том, что в обмене веществ участвуют новые, непривычные элементы. Часто «меню» таких растений становится не менее изысканным, чем у австралийского коалы, который, кроме листьев семи разных видов эвкалиптов, сменяемых им в зависимости от сезона, ничем иным не питается. Вот такие-то «гурманы» больше всего помогают геоло­гам.

Так в определенных районах и созда­ется специфическая флора, которая чет­ко отражает содержание различных ме­таллов в почве. Такие формы есть среди лишайников, мхов, печеночников, хво­щей, папоротникообразных. Чем прими­тивней и древней форма растения, тем большим пристрастием к определенному металлу она отличается. Высокооргани­зованные растения приспосабливаются, как правило, к более сложному и разнообразному «меню», хотя есть и такие, которые просто не обращают внимания на «вестников» недр, продолжая выса­сывать из почвы лишь привычные эле­менты.

Конечно, нельзя забывать о том, что растительность гораздо сложнее и много­образнее самих условий среды. Она раз­вивается по своим законам, отличным от законов неживой природы. А еще на все это накладывается деятельность челове­ка, который постоянно нарушает естест­венную связь растений со средой.

Только благодаря идеям академика В. И. Вернадского мы смогли по-настоя­щему осознать великую связь земных недр с «живым веществом планеты». Работы этого замечательного ученого да­ли новое направление экологии. Они до­казали единство жизни и геохимической среды.

Наверное, среди всех составных ча­стей природы не найдется такого четкого показателя состояния среды, как расте­ния. Они как бы являются проводни­ком, связующим звеном между Землей и Космосом. Еще древние ученые рассмат­ривали наш мир как взаимодействие четырех стихий: воды, земли, воздуха и огня. Если посмотреть на живую приро­ду, то оказывается, что только растения живут в полной гармонии со всеми этими стихиями. Из земли растение получает растворенные в воде питательные соли, а из воздуха, пронизанного солнечным све­том, углекислый газ, превращая энергию светила в хлорофилл. Достаточно про­изойти ничтожному изменению в одной из этих стихий, как растение тут же от­реагирует. Поэтому растительными ин­дикаторами все больше и больше пользу­ются при различных исследованиях.

Они применяются в геологии не только для поиска полезных ископаемых. Расте­ния помогают в изучении геологического строения различных районов, указывают на состав осадочных пород и даже выяв­ляют тектонические нарушения. Они не­заменимы при поиске воды. Без этих ин­дикаторов не обойтись при изучении строения и свойств торфяных залежей болот. По растительному покрову опре­деляют присутствие вечной мерзлоты и глубину ее летнего протаивания, судят о климатических условиях, загрязнении ат­мосферы вредными газами и радиоактивными веществами. По растительности уже давно восстанавливают условия среды далекого геологического прошлого, судят о воздействиях человека на окружающий мир в разные времена.

С ее помощью оценивают плодородие почв, определяют их химический состав и степень влажности. Вот сколько профессий у растений, и с каждым годом появляются всё новые.

Чтобы работать с растительными «приборами», надо быть предельно внимательным наблюдателем и тщательно изучить закономерности связей в растительном покрове одних растений с другими и с геологическими объектами в целом. Здесь много тонкостей, и каждый район требует индивидуального подхода.

При поисках рудных месторождений с помощью растительных «приборов» нужно не забывать, что иные виды не проявляют никаких внешних изменений под влиянием пород, содержащих руду. Зато стоит эти растения сжечь, как химический анализ золы показывает повышенное содержание металлов. Так было при исследованиях  на западном Тянь-Шане.

Миндаль, растущий на месторождении Сары-Чеку, содержал иной раз  почти в десять раз больше стронция,  железа, хрома, меди, молибдена в ветвях и листьях, чем те же деревья на безрудных породах. Однако по внешнему виду деревья не отличались.

       

Теперь все чаще можно встретить геолога, собирающего вместо образцов горных пород листья и веточки разных растений. Что это, возврат к старым методам? Нет. Наука сделала новый качественный виток, соединив древние знания с современными достижениями. Вот почему ученые нашего технического века все чаще обращаются к истории науки, черпая из нее материалы для новых методов исследований. Геологи изучают исторические архивы, роются в древних книгах и вместе с тем ищут применение новейших достижений химии и физики для анализа растительного покрова.

Так ученые, изучая медно-колчедановые руды Южного Урала, сделали открытие: отражательная способность листьев у растений, растущих на месторождении, особенно в инфракрасной части спектра, повышается по сравнению с безрудными участками. Оказалось, что подобное явление связано с отложениями сульфата меди в растениях. А ведь такие свойства растений прекрасно можно использовать при аэрофотосъемке.

Хорошо видны рудные участки, обозначенные пожелтевшими раньше времени листьями растений. В некоторых местах под влиянием скопления металлов в почве одни из них превращаются в карликов, другие – в гигантов. На многих месторождениях, как например, на Курултыкене в Забайкалье, «осень» наступает раньше в связи с накоплением растениями тяжёлых металлов.   

…Наконец Ан-2 поднялся в воздух. Этого верного и испытанного труженика сельскохозяйственной нивы часто насмешливо именуют «кукурузником». А эта  машина незаменима при аэрофотосъёмке с небольшой высоты.

Пока  самолет не достиг западного берега Ладожского озера и не заработали камеры, я разговорился с кандидатом географических наук Федором Сергеевичем Зубенко, сотрудником Всесоюзного научно-исследовательского института космических и аэрометодов наблюдений.

- Цель нашего полета,— сказал он,— провести фотосъемку побережий Ладоги и Финского залива. Анализ того, какие пространства отвоевали у воды заросли тростника и осоки, покажет, насколько хозяйственная деятельность человека отражается на жизни водоема. Ведь растения -прекрасные индикаторы загрязнений. Любое наступление болотной растительности говорит о неблагополучном состоянии акватории. Пятна скоплений сине-зеленых водорослей дадут знать о кислородном «голодании» озера, вызванном слишком большим количеством минеральных удобрений, которые выносят дожди с полей.

Как видите, растения реагируют не только на руды, но и на загрязняющие вещества. Это свойство растений моментально откликаться на малейшее воздействие человека на природу все больше используют для контроля над состоянием окружающей среды. И немалая роль отводится здесь  воздушным и космическим полётам.

К сожалению, некоторые исследователи природы превращаются во что-то вроде приставки к точному прибору и, прильнув к нему, не замечают ничего вокруг себя.  Хотя иной раз достаточно бывает оглядеться, посмотреть на живые «индикаторы» , которые в изобилии нас окружают, чтобы решить поставленную задачу.

Где бы вы в дальнейшем ни работали — в лесу или тундре, степи или пустыне, в горах или на равнине,— подмечайте малейшие изменения в окружающей сре­де. Разгадать многие тайны вам помогут деревья и травы, цвет почвы, вкус род­никовой воды. Сравнивайте одни и те же

виды флоры, взятые из разных мест. Бу­дете ли вы геологом, агрономом, биоло­гом или представителем точных наук помните, что самый лучший прибор — это сама природа.

С. ЦВЕТКОВ Рис. В. Перльштейна

«ЮНЫЙ НАТУРАЛИСТ»

3 ЛИШАЙНИКИ ПОСТАВЯТ «ДИАГНОЗ»

В этом году загрязнение окружающей среды в столичных парках опреде­лят по состоянию лишайников. “Мосэкомониторинг” совместно с Лондон­ским королевским колледжем - одной из ведущих организаций Великобрита­нии по проведению экологического мо­ниторинга - будут воплощать в жизнь проект “Управление качеством воздуха в Москве и Лондоне”.

Лишайники - организмы, представля­ющие собой симбиоз гриба и водоросли. Чувствительность многих видов лишайни­ков к антропогенному загрязнению возду­ха уже давно использовалась для оценки качества воздуха в городах и на менее за­грязненных (фоновых) территориях. Даже появилось особое направление индикаци­онной экологии - лихеноиндикация. Самые медленно растущие лишайники - накипные (0,25-0,5 мм/ год). Намного быс­трее растут листовые и кустистые. Всего их больше 2000 видов, и они по-разному реаги­руют на загрязнение воздуха.

Долгое время не мог­ли объяснить, какие именно факторы в пер­вую очередь приводят к обеднению флоры ли­шайников. Позже выяс­нилось, что всему виной - двуокись серы (S0₂). Её повышенная кон­центрация приводит к тому, что в хлоропластах водорослевых клеток появляются бу­рые пятна, клетки начинают болеть и от­мирать.

Поэтому чем сильнее загрязнен воздух, тем меньше на отвалах деревьев видов ли­шайников.

Подобные исследования проводятся в Лондоне в течение многих лет. Велико­британия является страной с многовеко­выми традициями изучения флоры лишай­ников, а гербарий лишайников Лондон­ского музея естественной истории один из крупнейших в мире. В России монито­рингом лишайников занимались в неко­торых государственных заповедниках: Во­ронежском, Печеро-Илычском, Централь­но-Черноземном. В Москве подобные ис­следования проведут впервые.

Ольга Григорьева

4 

…только гусеница начинает жевать лист на помидорном кусте, остальные листья тотчас начинают вырабатывать протаиназу - ингибитор, который связывает у гусениц пищеварительные ферменты, тем самым затрудняя, а то и делая не­возможным усвоение ею пищи.

- Затем были найдены и каналы, по которым идут сигналы тревоги. Ими ока­зались своеобразные щели в мембранах растительных клеток. Называются они плазмодезматы. Но ведь любое движение электрического заряда приводит к воз­никновению электромагнитного поля. И есть гипотеза, что сигнализация с помо­щью ионных зарядов служит двоякой цели. С одной стороны, она заставляет другие листья данного растения или даже других растений вырабатывать ингибито­ры, замедляющие пищеварение у гусе­ниц. А с другой - возможно, эти сигналы призывают на помощь естественных вра­гов гусениц например птиц в жизни ко­торых, как установлено, электромагнит­ные поля играют определенную роль.

Эта идея кажется тем более вероят­ной, поскольку профессору биологии из университета штата Небраска удалось недавно установить: ионная сигнализа­ция присуща не только растениям, но и многим животным, обладающим разви­той нервной системой. Зачем она им? Возможно, просто рудиментарный оста­ток от тех времен, когда их нервная система была еще в зачаточном состоя­нии. А может быть, и поныне несет функ­цию приемника, настроенного на сигна­лы чужой беды. Реагировал же филоден­дрон в опытах Бакстера на сигналы бед­ствия, подаваемые креветкой...

В науке бывает так, что после серии ошеломляющих открытий и смелых гипотез наступает спад - период медленного накопления следующих фактов, осмысление пройденного пути. Именно так сейчас и в этой проблеме. Ученые работают. К каким выводам они придут? Несомненно одно: открытие "разума" у растений сулит огром­ные перспективы. Хотя бы поможет разга­дать самую жгучую тайну, как возникла жизнь на Земле. Ведь растения были пер­выми, кто обосновался на нашей планете. Так не сохранила ли их "генная память” воспоминаний о том времени? И как потом появились животные и человек? Природа сделала нас всех из одного материала, и развивались мы по одним законам. Неда­ром Самуил Маршак сказал однажды: "Че­ловек - хоть будь он трижды гением - остается мыслящим растением..."

Бывают же у поэтов гениальные про­зрения!

Альберт ВАЛЕНТИНОВ.

© "Российская газета".

К занятию по программе «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ», рассчитанной на 4 года обучения в дополнительном образовании.

Программа находится в электронной книге «ПРОГРАММА  «МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ»  https://yadi.sk/i/-yiYZfRe3JjkZz

и по частям (из-за большого объёма) в «Приложение МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» http://qps.ru/z3NEQ

Разработки занятий, дидактические игры, головоломки,… в рубрике «Приложение МИР ЖИВОЙ ПРИРОДЫ» http://qps.ru/z3NEQ

А также в книге «ОПЫТ РАБОТЫ. «ФОРМИРОВАНИЕ ЦЕННОСТНЫХ ОРИЕНТАЦИЙ ВОСПИТАННИКОВ ПОСРЕДСТВОМ ЭМПАТИИ» (воспитание детей через общение с животными) https://yadi.sk/i/m2hAOGHH3JnhTb