Назаров Вадим Иванович

За порогом вражды

За порогом вражды: О дружбе и сотрудничестве разных, часто очень далеких существ, которые принадлежат к разным царствам живой природы и не только не поедают друг друга, но, наоборот, поселившись вместе, облегчают себе существование.

Редакции географической литературы

Рецензенты: член-корреспондент АПН СССР доктор биологических наук П. А. Генкель, доктор географических наук А. А. Насимович

Художник М. Н. Сергеева

В книге использованы фотографии 10. С. Аракчеева, Р. В. Воронова, Р. И. Денисова, К. Д. Обезьянова, В. Ф. Семенова, Э. И. Слепяна

(с) Издательство «Мысль». 1981

Взаимодействие мертвых, тел природы включает гармонию и коллизию; взаимодействие живых существ включает сознательное и бессознательное сотрудничество, а также сознательную и бессознательную борьбу.

Ф. Энгельс[1]

Быть может, историю рода человеческого правильнее вести с того безвестного дня, когда кто-то из членов первобытной общины принес к себе в жилище обычного волчонка, накормил его остатками своей пищи и отвел ему место возле очага. Прошло много столетий, и из волчьего племени выделилась собака. Став первым четвероногим другом человека, она помогла ему приручить диких быков, лошадей и баранов.

Приблизив к себе некоторых наиболее податливых животных, взяв на себя заботы об их пропитании и защите от врагов, человек получил взамен нечто несравненно большее. Ведь без своих четвероногих «помощников» он не смог бы создать основы современной цивилизации, пройти трудновообразимый путь от полудикого существования до положения властелина природы, штурмующего космическое пространство.

Но человек вовсе не единственное существо, приобретшее спутников в жизни. Оказывается, за много миллионов лет до его появления на Земле животные уже широко практиковали между собой союзы «дружбы». Муравьи и термиты в этом отношении превзошли всех. Если человек приручил каких-нибудь четыре десятка видов, то муравьи «одомашнили» по крайней мере в 50 раз больше. Как тут не удивляться! Крохотные существа, лишенные головного мозга, сами живут высокоорганизованной «коммуной» да еще принимают в своем доме столько постояльцев! Впрочем, дело по столько в числе союзников, сколько в характере и глубине их взаимоотношений. В природе чаще всего для совместной жизни объединяются всего два-три вида, зато они оказывают друг другу такие услуги, что порознь не в состоянии существовать.

В биологическом понимании жить — значит приспосабливаться. Не лучше ли всего демонстрируют нам этот закон природы существа, вставшие на путь взаимопомощи? Могучая инстинктивная потребность в тесном общении с привычными союзниками жизни прочно заложена в их генетической памяти. Без союзников они чувствуют себя в окружающем мире вражды жалкими и беспомощными. Но этого мало. Многие участники содружеств подчинили потребностям и удобствам друг друга само строение своего тела.

Отдельные сожители настолько сроднились со своими более крупными покровителями, что буквально влезли в их «чрево» — совсем как паразиты. И это служит на благо им обоим. Таковы, например, жгутиконосцы, нашедшие себе приют в задней кишке термитов.

Видано ли, чтобы кошка нянчила цыплят, а курица заботилась о котятах, чтобы собака воспитывала тигрят, а лиса дружила с петухом?! Когда такое случается, об этом пишут в газетах как о сенсации или курьезе. Однако нечто подобное постоянно совершается в природе.

Кто не слышал об обычае кукушки подбрасывать свои яйца в гнезда других птиц? Сколько корили ее за вероломство и беспечность, сколько сочувствовали трагедии приемных родителей кукушонка! Явление общеизвестное, но не из тех, что нас интересуют. Здесь перед нами пример односторонней выгоды и натурального паразитизма. В природе же немало случаев, когда отнюдь не родственные организмы взаимно помогают друг другу размножаться и расселяться по Земле. Это тоже одна из форм сотрудничества — кратковременного, но очень важного. В отношениях между растениями и животными такое сотрудничество вошло даже в правило.

Не так уж редко приходится нам отдирать от своей одежды колючие шарики репейника. А сколько разнообразных плодов и семян, вооруженных всевозможными зацепками, крючочками или липучками, пристает к телу животных и далеко разносится по округе! Сколько их поедается из-за сочной мякоти околоплодника — но при этом, пройдя через кишечник, они остаются совершенно невредимыми. Более того, не совершив путешествия по пищеварительному тракту, они не в состоянии прорасти. С другой стороны, масса мелких животных вверяет свое потомство всем частям растения, даже цветку.

О многих подобных отношениях, в которых вражда или безразличие уступили место тесной кооперации и взаимопомощи, и будет рассказано в этой книге. Мы побываем вместе с вами среди крупных пернатых и в колониях мелких насекомых, на коралловых рифах и в глубинах Мирового оксана, посетим пышные тропические леса и крайне бедные жизнью пространства за полярным кругом, заглянем под верхний слой почвы родных полей и лесов. Перед нашим взором пройдут удивительные, нередко совершенно уникальные союзы, объединившие узами сотрудничества представителей всех царств живой природы — животных, растений, микроорганизмов. Охваченные единым взглядом во всем их грандиозном и поистине неисчерпаемом многообразии, союзы эти представят нам иной мир, частично отвоеванный ими самими у окружающей стихии всеобщей и неумолимой борьбы за жизнь. Показать богатство этого мира едва ли не основная цель книги. Не случайно и раздел, посвященный ему, самый большой (для порядка главы в нем разбиты по союзам между царствами).

Человек всегда учился у живой природы. В век бионики и космических полетов его интерес к живому возрос неизмеримо. Немало полезных секретов поведали людям не только отдельные организмы, но и их разнообразные содружества. Но, пожалуй, еще больше секретов они продолжают хранить.

Как некоторые животные узнают о приближающейся опасности или близкой добыче? Как справляются с жертвами крупнее и сильнее себя? Каким образом рыбы и другие организмы, обитающие среди смертоносных щупалец кишечнополостных, избегают их действия? Отчего у ленивцев шерсть с зеленым отливом? Почему в суровых условиях первыми поселяются лишайники и откуда берут они силу, чтобы разрушать гранитные скалы? Почему грибы растут преимущественно в лесу? Как объяснить, что у многих тропических деревьев цветки распускаются прямо на стволах?

Разгадка этих и многих других явлений, затрагиваемых в книге, в одном — в совместной жизни организмов.

Из пристального знакомства с дружественными сообществами разных организмов можно вывести и более общие проблемы, причем не только биологические, но и философские. Как возникли такие сообщества? При каких условиях достигается их наивысшая продуктивность? Всегда ли для такого сообщества вреден паразитизм? Связан ли биологический прогресс с изменением соотношения между конкуренцией и взаимопомощью? Какова общая тенденция развития жизни на Земле? Подобные проблемы уже нетерпеливо толпятся перед воротами новой синтетической науки — симбиологии, рождающейся где-то в самых глубинных недрах экологии.

Тех, кому после картин жизни реальных «содружеств» такие общие вопросы не покажутся скучными, мы пригласим пофилософствовать вместе с нами в последних двух главах.

Тогда, во всеоружии неопровержимых фактов, мы постараемся доказать, что человечество сможет получить от природы гораздо больше благ, если будет не столько усердствовать в ее эксплуатации, сколько стремиться к сотрудничеству с ней. Такое сотрудничество, основанное на гармоничных и взаимно полезных отношениях, позволит сохранить вечный источник нашего материального благополучия и духовного богатства, истинное и бесценное сокровище планеты — живой красочный мир природы.

Прежде чем перейти к существу дела, хотелось бы сделать одну оговорку.

Говоря о симбиозе, мы будем часто употреблять слова «дружба», «дружественный союз», «взаимопомощь», «общественная жизнь» и т. д. и тем самым как бы наделять неразумные существа человеческими свойствами. Поэтому необходимо сразу же попросить у читателя снисхождения и оговориться, что и здесь, и в последующих главах мы пользуемся подобными выражениями исключительно ради большей живости изложения и для передачи лишь внешней стороны в поведении организмов. Конечно, такого рода выражения всюду следовало бы взять в кавычки, но тогда книга оказалась бы слишком ими перегруженной.

То дружбою соединены в одно целое

Все члены, составляя тело, и тогда цветут высшею жизнью;

То, напротив, мрачным разногласием разделенные,

Они блуждают, каждый в свою сторону, по границам жизни.

Подобное и для деревьев, и для рыб, живущих в воде,

И для горных животных, и для крылатых птиц.

Эмпедокл

Глава первая,

В КОТОРОЙ ЖИВОТНЫЕ ПОСТЕПЕННО УТРАЧИВАЮТ СВОЮ НЕЗАВИСИМОСТЬ

Во второй книге древнеиндийского эпоса «Панчатантра» рассказывается о дружбе очеловеченных животных — ворона, мыши, черепахи и газели, которые, помогая друг другу, сумели избежать опасности.

Судьбе было угодно сделать ворона свидетелем чудесного избавления голубей, попавших в сеть птицелова. Их освободила мышь, дружившая с предводителем голубиной стаи. Проникшись доверием и дружбой к мыши, ворон предложил ей покинуть края, в которых обоим не везло в жизни, и переселиться на большое лесное озеро, где жила черепаха — лучшая подруга ворона. Мышь взобралась ворону на спину, и они благополучно долетели вместе до озера, а там были радушно встречены черепахой. Вскоре к их дружной компании присоединилась газель, искавшая спасения от стрел охотника, и все четверо зажили спокойной жизнью, наслаждаясь взаимной любовью.

Но однажды газель не вернулась к озеру к положенному сроку. Ворон, полетевший на ее поиски, увидел, что газель попала в сеть охотника. На выручку несчастной поспешили все ее друзья. Но едва мышь перегрызла сеть и освободила пленницу, как появился охотник. Все животные успели разбежаться, а черепаха, попалась ему в руки. Охотник сплел из травы веревку, привязал черепаху за лапы к луку и понес с собой как добычу.

Потеряв черепаху, друзья были убиты горем, но не пали духом. Решив во что бы то ни стало её спасти, они пошли на хитрость.

Газель побежала вперед и, опередив охотника, упала на берегу реки, притворяясь мертвой. Ворон уселся на ее голову между рогами и сделал вид, будто выклевывает у нее глаза. Увидев неподвижное животное, охотник на радостях бросил черепаху на землю и с поднятой дубиной побежал к газели. Та, подпустив его на близкое расстояние, вдруг вскочила и скрылась в лесной чаще, а ворон взлетел на дерево. Меж тем мышь успела перегрызть веревку, которой была связана черепаха, и та быстро нырнула в реку. Сама же мышь укрылась в тростнике.

Растерявшийся охотник вернулся на место, где оставил черепаху, и нашел там лишь обрывки веревки. Испугавшись, не помутился ли у него рассудок, он поспешил восвояси. А ворону, мыши, черепахе и газели, собравшимся вместе, казалось, что они вновь родились на свет…

«Союз, связывающий зверей… достоин похвалы» — такими словами заканчивается вторая книга «Панчатантры», призванной служить наставлением в разумном поведении.

Хотя то, что только что было пересказано, относится к области фантазии, реальные факты, которым посвящена наша книга, часто тоже очень напоминают сказку. И они долго, если не всегда, будут удивлять людей.

Дружественные союзы между разными живыми существами, о которых мы будем рассказывать с надлежащей научной строгостью, были известны со времен Софокла и Аристотеля. Но только в 1879 году немецкий ботаник Антон де Бари предложил для их обозначения специальный термин — симбиоз, составленный из двух греческих слов: «сим», что значит «сообща, вместе», и «биос» — «жизнь». Из соединения этих слов получилась, следовательно, «совместная жизнь». От нее произвели еще одно слово — симбионт, которым стали называть тех, кто живет вместе.

Термин «симбиоз» прижился в литературе, но его стали толковать по-разному. Разногласия и споры возникли в основном из-за паразитов. Относить ли их, как это делал де Бари, к симбионтам? Ведь они тоже не живут отдельно от своих хозяев. А куда девать «нахлебников» и прочих «эгоистов», извлекающих выгоды из сожительства с «добропорядочными» животными лишь для одних себя?

Большинство иностранных ученых, следуя за де Бари, оставило и паразитов, и нахлебников в рядах симбионтов. Но нашлись и такие, кто высказался за то, чтобы присваивать это почетное «звание» исключительно равноправным союзникам, всегда готовым поддержать друг друга. В узком смысле слово «симбиоз» стало синонимом мутуализма — совместной жизни с обоюдной выгодой. Впрочем, в пользу последней точки зрения можно заметить, что, когда говорят о паразитах и хозяевах, связанных отнюдь не друже-ственными отношениями, редко употребляют слово «симбиоз». Предпочитают называть вещи своими именами.

Мы решили говорить преимущественно о мутуалистических симбиозах, меньше — о нахлебниках и почти не касаться паразитов. Начнем с животных и посмотрим, ради чего они объединяются.

Испытание терпимости и нахлебничество

Ещё А. Брем писал, что вблизи морских берегов утки пеганка и огарь часто живут с лисой в одной норе. Заядлая хищница, не щадящая ни одной птицы, почему-то милует уток, гнездящихся в её доме. У серьезных зоологов подобное утверждение всегда вызывало ироническую улыбку. Давно было известно, что в Казахстане и Средней Азии пеганки и огари действительно гнездятся в старых норах лисиц, сурков, барсуков, степных кошек, дикобразов, но поселяются в них только после того, как их покинут законные владельцы. В совместное проживание мало кто верил. Однако в сравнительно недавнее время известный советский зоолог А. Н. Формозов и некоторые охотники подтвердили, что они видели собственными глазами уток с выводками в жилых лисьих норах. Правда, такие случаи крайне редки, но они все-таки повторяются. По-видимому, кое-где уток толкает на столь рискованный шаг отсутствие свободных нор и твердая почва, не позволяющая птицам вырыть собственную нору. Что касается лисы, то причины ее «воздержания» остаются совершенно неясными.

В Новой Зеландии тысячами гнездятся буревестники. В брачный период птицы выкапывают в земле норы, похожие на кроличьи, где самка насиживает яйца. Чаще, однако, они пользуются из года в год одной и той же норой. Норы буревестника пришлись также по вкусу новозеландской ящерице гаттерии, знаменитой тем, что среди своих сородичей она самая древняя на Земле и что в отличие от них испытывает отвращение к солнечному свету. Буревестники приняли ее у себя с «уговором», что она не будет трогать их яйца и обижать птенцов. Так и стали они жить совместно, не вмешиваясь в дела друг друга.

Птенцы буревестника развиваются медленно и еще спустя несколько месяцев после того, как вылупятся, едва отваживаются выходить из гнезда. Днем, улетая в море за пропитанием, родители надолго оставляют их наедине с соседкой-гаттерией, которая покидает нору только ночью. Таким образом, времени для испытания того, честно ли гаттерия соблюдает уговор, оказывается более чем достаточно. И надо сказать, наследница древнего рода выдерживает это испытание с честью.

Гаттерия в одной норе с буревестником

В Африке некоторые ящерицы поселяются в норах бесхвостых копытных зверьков — даманов и тоже прекрасно с ними уживаются.

Сожительство животных, не питающих друг к другу особой симпатии, но давших взаимный обет терпимости, относят к одной из начальных форм симбиоза, названной в науке синойкией.

Было бы несправедливо обойти молчанием членистоногих обитателей нор грызунов и хищников только потому, что они мелкие. Малы ростом, зато велики числом. Они превратили эти подземные убежища в своеобразные общежития. Кроме настоящих паразитов — блох и клещей в норе какого-нибудь сурка или песчанки размещается целое сообщество постояльцев: жуки, тараканы, клопы, сверчки, кузнечики, бабочки, ядовитые скорпионы, пауки каракурты — всех не перечтешь. Их привлекает сюда благоприятный микроклимат и возможность укрыться от врагов.

На озерах, в устьях рек, в тихих заводях повсюду у нас встречается лысуха — водоплавающая птица размером с утку. Названа она так потому, что на лбу у нее белая бляха, рельефно выделяющаяся на фоне остального черноватого оперения. Питается лысуха главным образом водными растениями, изредка разнообразя свою вегетарианскую пищу насекомыми и моллюсками.

Там, где кормится стая лысух, все время кружатся крупные сазаны (конечно, если они есть). Благодаря тому что их золотистые бока хорошо отражают солнечные лучи, их трудно не заметить. Оказывается, птицы, ныряя за водорослями, взмучивают ил, в котором прячется немало лакомых для сазана мелких организмов. Вот и ходят сазаньи косяки за стаями лысух.

В природе немало случаев, когда мелкие зверьки и птицы питаются остатками трапез более крупного и сильного зверя или птицы, превращаясь в их спутников. Это песцы и белые чайки, сопровождающие в трудное зимнее время белых медведей (а на Аляске также и бурых); белые и серые куропатки, далеко не улетающие от зайцев — беляка и русака, которые лучше умеют разгребать снег; гиены с шакалами, стремящиеся быть ближе к царю зверей льву… Никогда не обманываются в своих ожиданиях скворцы и простые воробьи, поселяющиеся в стенках огромных гнезд аистов и крупных пернатых хищников.

Все подобные случаи, при которых одни животные систематически кормятся остатками пищи других и при этом не причиняют им вреда и не приносят пользы, объединяют под названием комменсализм. На обиходном языке это просто нахлебничество. Соответственно самих животных, кормящихся объедками со стола других, называют комменсалами, или нахлебниками.

Каким образом враги могут стать защитниками

Некоторые птицы, особенно во время гнездования, ищут защиты от врагов у самих врагов. Трудно сказать, кто более опасен для белых гусей — песец или крупные пернатые хищники. И те и другие не прочь пробраться к их гнезду и закусить только что вылупившимися птенцами. Но гуси нашли хороший способ «договориться» с пернатыми и при их помощи обезопасить себя от песцов.

Неискушенный человек, впервые попавший в тундру, вероятно, будет крайне удивлен, увидев, что гуси и сокол-сапсан гнездятся на одной и той же территории. Это почти все равно что встретить зайца, спокойно прогуливающегося возле логова волка. Тем не менее, когда парочка гусей доверчиво располагает свое гнездо возле гнезда сокола, тот их не трогает, и представители обоих родов, служащие классическими моделями хищника и жертвы, живут в мире. Как в сказке!

Разгадка их добрососедства проста. Гуси прекрасно знают, что сокол-сапсан никогда не промышляет вблизи своего гнезда. Гнездовой и охотничий участки у него, как, впрочем, и у большинства хищных птиц, не совпадают. Кроме того, он охотится, как правило, в воздухе. Этим гуси и воспользовались. У них даже выработалась привычка взлетать и садиться вдали от своих гнезд и добираться до них по земле. Преимущества же близости к соколу для гусей очевидны: оберегая свои яйца или птенцов, сокол невольно становится грозным защитником и гусиного потомства.

В роли спасительницы гусей выступает и белая полярная сова, от которой мало кому бывает пощада. На острове Врангеля, например, гуси систематически гнездятся под ее покровительством. Посредине гусиной колонии на возвышенности обязательно увидишь сидящую на гнезде сову. Гуси не будут селиться, если поблизости нет белой заступницы. Как показали многолетние наблюдения, совместные поселения возникают в годы обилия совиных гнезд (и соответственно леммингов, которыми совы питаются). Когда леммингов мало и совам не до размножения, исчезают и колонии гусей. Если совы загнездятся на новом месте, вслед за ними сдвинут свои поселения и гуси.

Совы не подпускают песцов к своему гнезду ближе чем на 200–250 м. Зарвавшегося песца сова-отец хватает в цепкие лапы и, подняв на воздух, бросает. Точно так же поступает она с шапкой человека, решившегося приблизиться к гнезду. При такой эффективной защите гуси спокойно сидят на яйцах.

В безопасной зоне, охраняемой совами, вместе с гусями сплошь и рядом гнездятся черные казарки и гаги. Казарки располагают свои гнезда непосредственно вокруг совиного гнезда в радиусе от 1 до 15 м, а гаги селятся на периферии смешанной колонии. Судьба казарок, так же как и гусей, целиком и полностью зависит от присутствия сов.

Многие орнитологи склонны давать этому факту такое же объяснение, как в случае с гусями и соколом. Однако этого объяснения, наверное, недостаточно. По мере того как гусята подрастают, мамаша начинает выводить их на прогулку, и случается, выводок переходит черту, за которой начинается охотничья территория совы. Но сова-покровительница, как это неоднократно было замечено, все равно на выводки «своих» гусят не нападает, тогда как холостые совы и совы, не несущие опеки над перепончатолапыми соседями, делают это сплошь и рядом. Выходит, что совы проявляют к своим подопечным определенное «снисхождение», и весьма вероятно, что их альянс носит двусторонний характер.

Надо сказать, что крупные гусиные колонии могут существовать и без покровительства сов. Но каждая такая колония, прежде чем она достигнет такой величины и плотности, при которой ей никто уже не страшен, проходит «совиную» стадию.

В тропиках сотни видов птиц прибегают к защите жалящих насекомых — ос, пчел, шершней и муравьев. Как правило, по соседству с такими насекомыми поселяются птицы, строящие достаточно большие гнезда, которые трудно замаскировать.

В Центральной и Южной Америке на плакучих ветвях некоторых деревьев можно увидеть висячие гнезда. Одни из них большие, имеют форму мешка или скорее плетеной корзины — такие используют в качестве футляров для стеклянных бутылей; другие поменьше, чаще всего шаровидные. Те и другие гнезда нередко расположены на соседних ветвях. Первые принадлежат небольшим птичкам кассикам, вторые — осам.

Такое соседство вовсе не случайно. Беззащитные кассики намеренно строят гнезда возле осиных в надежде уберечь себя и свое потомство от многочисленных врагов, которым ничего не стоит добраться до гнезд по ветвям. Это соображение подтверждается хотя бы тем, что в качестве своих защитников птицы избирают наиболее злобных и ядовитых насекомых.

Часто вокруг одного или двух осиных гнезд группируется целая колония пернатых. Английский орнитолог Ж. Майерс рассказывал, что в дельте реки Ориноко ему удавалось встречать до девяти гнезд кассиков, тесно сгруппировавшихся вокруг единственного гнезда ос, достигавшего 35 см в диаметре и 60 см в длину, в то время как соседние ветви, не менее удобные для гнездования, пустовали.

Осы, с яростью набрасывающиеся на любое животное, отважившееся приблизиться к их гнезду, и готовые в любую секунду пустить в ход свое грозное оружие, никогда не жалят своих пернатых соседей. Они остаются невозмутимо спокойными даже тогда, когда порывы ветра сталкивают друг с другом их гнезда. Разумеется, и птицы, всецело обязанные осам своей безопасностью, настроены к ним абсолютно лояльно.

Примеру кассиков следуют пищухи-медоносы. Они тоже сблизились с осами, а некоторые еще и с муравьями. Мало того что они пользуются охраной живых сторожей, им еще нравится устраивать гнезда в малодоступных колючих кустарниках (например, акации, меските). Тот же Майерс наблюдал многочисленные колонии этих маленьких веселых и ярко окрашенных пташек на Гаити и Ямайке. По его сообщению, одна пищуха умудрилась свить гнездо в самом центре обширного осиного поселения: оно было со всех сторон плотно окружено 57 гнездами ос малого и среднего размера. Помимо альянса с насекомыми эти очень общительные птички часто соединяются в общие стайки с другими птицами — колибри и танаграми.

Очень многие зимородки в Африке, Юго-Восточной Азии в Австралии привыкли гнездиться в постройках термитов. Одни из них обосновываются в огромных шарообразных гнездах древесных термитов, другие — в маленьких термитниках, приютившихся в дуплах старых деревьев, третьи — в наземных сооружениях этих насекомых. Во всех этих случаях, приступая к гнездованию, птицы выдалбливают в термитниках углубления, своего рода поры, причиняя этим постройке ощутимые повреждения. А избирают они термитники потому, что в них выдолбить нишу для гнезда гораздо легче, чем в живой древесине.

В ответ на вторжение термиты проявляют удивительную терпимость. Они лишь суетятся, бегают по гнезду, залезают на птенцов и самих родителей, но не причиняют птицам ни малейшего вреда. А те их, кажется, даже не замечают. В Перу и Бразилии зимородкам-термитникам подражает один попугай (по-латыни его название бротогерус пирроптерус). Питаются зимородки в основном разными насекомыми и мелкими ящерицами. Есть, однако, указания, что один вид из джунглей Квинсленда (Австралия), гнездящийся в термитниках, все-таки выкармливает своих птенцов самими термитами. Если это действительно так, то перед нами пример воистину безграничной терпимости.

Объясняется ли она только беззащитностью термитов? Извлекают ли они какую-нибудь пользу от бесцеремонных постояльцев? На этот счет приходится довольствоваться пока одними догадками, так как взаимоотношения птиц с термитами (и осами тоже) изучены еще очень мало.

Настоящий мутуализм

Когда в 1916 году И. А. Бунин приехал на Цейлон, его поразило не столько почти первозданное единение людей с живой природой, их наивное и в то же время глубоко поэтичное отношение к животным — об этом он знал и до путешествия, — сколько мирные и дружественные отношения между самими животными. Под впечатлением всего увиденного он написал стихотворение «Цейлон», в котором, в частности, есть такие строки:

Лагуна возле Ранны — как сапфир.

Вокруг алеют розами фламинги,

По лужам дремлют буйволы. На них

Стоят, белеют цапли, и с жужжаньем

Сверкают мухи…

Посетив затем Северную Африку, Бунин и там увидел нечто подобное. Как не прийти в восторг от такой идиллической картины, невольно наталкивающей на мысли о великой гармонии в природе?!

Но цапли и многие другие птицы взгромоздились на спины буйволов вовсе не из нежных чувств. К столь тесному общению с четвероногими их побуждают вполне материальные выгоды.

В тропиках всем крупным зверям, особенно с густой шерстью, сильно досаждают насекомые — слепни, оводы, мухи, блохи, — а также клещи. На их теле они не только питаются, но и плодятся. Случается, что из шерсти какой-нибудь антилопы или обыкновенной домашней скотины можно вычесать столько паразитов вместе с их яичками и личинками, что их хватит на целую коллекцию.

Сами животные избавиться от этой нечисти не в состоянии. Не помогает даже купание по нескольку раз в день. Обирать же друг друга, как это делают обезьяны, они не умеют. Ведь копытом или квадратной пастью бегемота клеща из кожи не вытащишь! Выходит, что без посторонней помощи тут никак не обойтись!

К счастью, на свете есть птицы. Клюв у них словно специально создан для подобных тонких операций — извлечет паразита лучше любого пинцета. К тому же не все ли им равно, где их искать — в траве, под копытами пасущейся скотины, или на ней самой! Важно только, чтобы их не бодали, не лягали и не кусали. Проявив такое воздержание, четвероногие приобрели в лице птиц неутомимых санитаров и друзей.

В тропиках стада буйволов, жирафов, зебр, антилоп, слонов, бегемотов, носорогов, кабанов, а также домашних животных — лошадей, верблюдов и коров — неизменно сопровождает свита пернатых, в которой могут быть аисты, цапли, ибисы, дрофы, утки, чайки, личинкоеды, скворцы, щурки, трупиалы, сороки, многие мелкие воробьиные. Правда, стада диких четвероногих теперь всюду сильно поредели и оказались оттесненными в национальные парки и заповедники. Однако птицы не растерялись. Они перенесли заботы на домашних копытных и, кажется, даже удвоили свою энергию. Поскольку за последние два-три десятка лет поголовье домашнего скота повсеместно возросло, некоторые его пернатые спутники также увеличили свою численность.

Более других преуспела египетская цапля. У себя на родине она всегда дружила с буйволами, а в Судане и южнее — со слонами. Хотя обычно цапли кормятся насекомыми, которых вспугивают пасущиеся животные, они частенько склевывают мух и с самих четвероногих. Случалось, на широкой слоновьей спине натуралисты одновременно насчитывали до 20 цапель. Зрелище впечатляющее! Белоснежные длинноногие красавицы совсем не боялись людей (которые были к ним настроены всегда дружелюбно), и даже деревенские собаки позволяли этим птицам копаться в своей шерсти. Чем больше становилось скотины, тем сильнее плодилась цапля. В 40-х годах нашего века вместе со скотом она перебралась через океан, захватила почти всю Центральную и большую часть Южной Америки и теперь дошла уже до Кубы. Вот что значит сделать правильный выбор в дружбе!

Виртуознее всех операцию чистки проводят африканские волоклюи и личинкоеды. За постоянное пребывание на теле буйволов волоклюев называют еще буйволовыми птицами. Но они с одинаковой готовностью обслуживают также и толстокожих. Держась небольшими стайками, они бесцеремонно лазают по телу носорога или бегемота, как дятлы по дереву (по родственные отношения у них не с дятлами, а со скворцами). Умеют даже повисать на брюхе или между ног своего приятеля, не стесняются забираться на морду и на самый нос. Животные все это терпеливо переносят, лишь бы их избавили от паразитов.

Как и другие пернатые спутники, волоклюй оказывают своим подопечным дополнительную услугу — оповещают их о приближающейся опасности. Сначала они взбираются животному на спину, затем взлетают и начинают над ним кружиться с громкими криками. Поскольку при этом волоклюи не делают исключения для человека, охотники считают их своим проклятием.

В былые времена многие звери благодаря зорким глазам птиц редко попадались в лапы врагов. В той же Африке союз кваг (зебра) и гну, у которых хорошее чутье, со страусами, которые лучше видят, отлично спасал этих копытных от львов да и от стрел африканцев (но не смог спасти от пуль белых охотников…). Страусы общаются и по сию пору с газелью и свиньей-бородавочником. Каждый из них может привести остальную компанию к кормному месту и предупредить об опасности.

Впрочем, чтобы быть до конца справедливыми, мы должны тут же сказать, что, выклевывая личинок оводов, клещей и прочих паразитов, волоклюи бередят нанесенные этими паразитами раны и тем невольно причиняют животным известные страдания. Чтобы умерить рвение чересчур усердствующих пернатых санитаров, несчастным четвероногим приходится работать хвостом, а то и кататься по земле…

Когда в Северной Америке еще паслись большие стада бизонов, в тесном симбиозе с ними жили тамошние воловьи птицы. По наблюдениям канадского писателя и натуралиста Эрнеста Сетона-Томпсона, они в шерсти бизонов не только кормились, но и ночевали в зимнее время.

Чтобы увидеть, как птицы общаются с четвероногими, нет необходимости ехать ни в Африку, ни в Америку. Достаточно понаблюдать за нашими обычными скворцами там, где пасется крупный рогатый скот. Коровы и волы охотно позволяют им путешествовать по своему телу и очищать его от разных паразитов.

Но все же в Африке чудес больше. Одно из них известно со времен Геродота и упомянуто Аристотелем. Заключается оно в содружестве нильского крокодила с маленьким куличком — египетским бегунком (Аристотель называл его трохилусом). В шутку птичку называют еще «живой зубочисткой» крокодила, потому что, пробежав по его спине и морде, словно по бревну, она, как утверждают старые натуралисты, совершенно спокойно садится прямо в пасть чудовища и принимается извлекать из нее пиявок и остатки трапезы, застрявшие между зубами. Правда, никто из тех, кому в наши дни довелось побывать в Африке, этого чуда не видел. Может быть, и в природе остается все меньше места для идиллий…

Обратимся к абсолютно реальным фактам и, если уж речь зашла о крокодилах, поговорим об американских аллигаторах.

Зоологи называют аллигаторов замечательными животными и утверждают, что у них премилый нрав. Трудно сказать, насколько подходит этот эпитет к столь крупным хищникам, но в его оправдание есть по крайней мере один веский довод: в отличие от своих нильских собратьев аллигаторы никогда не нападают на человека. Еще более приятным открытием оказалась для людей его кожа, за которую он расплатился утратой большей части своих владений. Некогда очень широко расселенный, аллигатор уцелел теперь в Северной Америке лишь в специальных питомниках и в болотах национального парка Эверглейдс во Флориде (США).

У аллигаторов, как и у бобров, большие способности по части «гидротехнического» строительства. Облюбовав для поселения низкое место, они роют пруд и ведут от него несколько туннелей к своему логову. Все глубокие водоемы Эверглейдса, пересыхающие в последнюю очередь, — это и есть пруды, вырытые аллигаторами. Во время засух в них ищет спасения вся водная живность.

Посредине пруда самки аллигаторов возводят из веток и ила гнезда, в которые откладывают по нескольку десятков яиц. Подстраиваемые из года в год, гнезда в конце концов превращаются в достаточно крупные островки, на которых со временем вырастают настоящие деревья. На них цапли, аисты и другие птицы в свою очередь вьют гнезда и выводят птенцов, а аллигаторы-древоустроители невольно становятся их стражами. В присутствии аллигаторов еноты, дикие кошки и другие четвероногие хищники не рискуют приближаться к деревьям. В гнездовых холмиках самих аллигаторов нередко откладывают свои яйца также черепахи и змеи. Они оказываются под непосредственной охраной мамаши-аллигаторши — едва ли не единственного в мире рептилий существа, способного сторожить свое будущее потомство.

За охрану своего потомства черепахи и змеи где-то вдали от гнезда расплачиваются с аллигаторами собственной жизнью, а птицы — оброненной рыбой, а иногда и случайно выпавшими из гнезд птенцами. Такая «скромная» дань устраивает обе стороны.

К тесной «дружбе» более всего склонны морские обитатели. Пусть по своей организации они стоят на несколько рангов ниже — мы имеем в виду беспозвоночных, — зато среди них попадаются гораздо чаще настоящие неразлучники, неспособные существовать друг без друга. В симбиотическом мире они как раз и стали теми звездами первой величины, о которых пишут во всех книгах.

Классический пример неразлучной пары подают рак-отшельник придо и актиния адамсия. Залезая в пустую раковину моллюска и обзаводясь таким образом собственным домом, рак начинает тут же заботиться о стороже. Он отыскивает адамсию нужного ему вида, с помощью нежного массажа отделяет ее от субстрата, бережно переносит в клешне и усаживает у входа в раковину — ниже и позади собственного рта. Замечательно, что актиния, обжигающая своими ядовитыми щупальцами всех, кто осмелится к ней приблизиться, не оказывает раку ни малейшего сопротивления.

Из объединения актинии и рака-отшельника получается нечто вроде комбинации лучника, убивающего жертву, и мясника, разделывающего ее тушу острыми ножами. При дележе добычи ссоры у них не бывает: мелкие куски, выскользнувшие изо рта рака, тут же попадают в рот актинии.

Со временем старая квартира становится отшельнику тесной. Но по мере того как он растет и его рот все больше отдаляется от актинии, она сама надстраивает раковину, выделяя быстро затвердевающую в воде слизь. Из этой слизи вокруг края раковины образуется своего рода роговая муфта, на которую актиния и переползает. Так и живут они вместе до самой смерти. Если снять с домика рака актинию, он немедленно снова посадит ее на прежнее место; если же извлечь из раковины самого рака, то адамсия, сколько и чем бы ее ни кормили, вскоре погибнет.

К дружной паре нередко присоединяется третий компаньон — червь нереис. В его обязанности входит забота о надлежащем санитарном состоянии жилища. Присутствие червя становится особенно незаменимым, когда отшельник, обросший несколькими актиниями, оказывается уже не в состоянии очищать собственный дом.

Уже Аристотель знал об удивительно прочном содружестве двустворчатого моллюска пинны и краба пиннотереса, обитающих в Средиземном море. У краба слишком много врагов, которые были бы не прочь им полакомиться, а средств самообороны никаких. Вот он и прибег к защите и покровительству пинны.

Когда вокруг все спокойно, краб сидит у входа в раскрытую раковину и далеко от нее не отлучается. Почуяв опасность, он бросается в объятия своей покровительницы, которая тут же закрывает «дом». За его мощными стенами крабу никто уже не страшен. В свою очередь краб тоже оказывает пинне услугу: он помогает ей охотиться. Когда поблизости проплывает какое-нибудь небольшое мирное существо, краб влезает на мантию пинны, и та смыкает створки. Пойманную добычу благодарный квартирант оставляет своей хозяйке, а сам питается растительной пищей.

Некоторые крабы тропических морей держат в каждой клешне по актинии, применяя их как для защиты, так и для нападения. Средиземноморский краб дромиа (его называют шерстяным) и краб-паук с Большого Барьерного рифа сажают себе на спину для безопасности губок, куски водорослей и вообще любые предметы, обвешиваясь ими, словно старьевщики. Если, подрастая, губка начинает выступать за края их панциря, краб-паук снимает ее со спины, подрезает до нужных размеров и водружает на прежнее место. О замечательных обитателях рифов мы поговорим специально, когда спустимся в морскую пучину.

Форму сожительства, при которой неподвижные организмы — актинии, полипы, губки — используют своих хозяев как средство передвижения, биологи называют форезией. Сидя верхом на раке-отшельнике или крабе, они получают больше возможностей для охоты и одновременно быстрее обновляют воду в своем «чреве».

Мы все время будем говорить о дружбе и сотрудничестве. Но это часто лишь внешняя, кажущаяся сторона отношений между симбионтами. На самом деле взаимоотношения партнеров по симбиозу носят характер взаимных услуг только тогда, когда каждый из симбионтов находится в одинаково сносных условиях. Стоит кому-то из них оказаться в непривычной обстановке, как взаимопомощь оборачивается односторонним «эгоизмом», когда пользу для себя начинает извлекать только одна сторона. Специалисты правильно называют «дружественный» симбиотический союз сбалансированным симбиозом. Подлинный характер отношений между участниками такого симбиоза мы попытаемся раскрыть дальше, когда дойдем до лишайников и микоризы.

Сотрудничество недолгое, но очень важное

Известно, что в 1827 году зоолог Эккерман рассказал великому Гёте о происшествии с двумя маленькими птенчиками королька, за которыми он вел наблюдение и которые по его собственной вине лишились матери. После случившейся трагедии птенцы сразу покинули материнское гнездо, а на следующий день их нашли в гнезде реполовов, которые принялись их кормить наравне с собственным выводком. Услышав об этом, Гёте был очень взволнован, но не столько самой трогательной историей, сколько ее значением. Он увидел в ней лишнее подтверждение своих мыслей о широкой взаимопомощи в природе.

Размышляя на тему взаимопомощи, И. А. Крылов в одной из басен писал:

Младая лань, своих лишась любезных чад,

Еще сосцы млеком имея отягчении,

Нашла в лесу двух малых волченят

И стала выполнять долг матери священный,

Своим питая их млеком.

Все это происшествия случайные, в одинаковой мере вероятные и невероятные. Мы же ищем постоянства, достоверности и главное — фактов взаимного участия.

Парочка горчаков в момент откладки икры самкой в жаберную полость беззубки

Когда утка с лисой или буревестник с гаттерией делят между собой общую нору и выводят в ней каждый свое потомство, никому из них, как мы видели, пользы особой нет. Когда кукушка и знакомые нам воловьи птицы поручают заботы о собственных птенцах птицам других видов, они освобождаются от нелегкого труда и выигрывают время для «личной жизни». Но есть среди животных и такие случаи, когда разные и далекие друг от друга виды берут на себя взаимные заботы о «малых детях». Тогда в выигрыше оказываются обе стороны. Остановимся только на одном, но очень показательном примере.

В реках Западной Европы и у нас на Дальнем Востоке обитает рыба горчак. Когда наступает пора нереста, самка отыскивает в реке обыкновенную беззубку, или перловицу, и, запустив между створками ее раковины яйцеклад, откладывает в жаберную полость моллюска порцию икры, которую самец сразу же оплодотворяет. Вылупившиеся мальки в течение целого месяца остаются на попечении своей приемной матери. А пока пара горчаков вьется вокруг раковины, из нее выплывают маленькие личинки, снабженные липким жгутиком. Набросив его на тело рыбы, личинки быстро внедряются в ее кожу и здесь, окружив себя защитной капсулой, дорастают почти до взрослого состояния. Рыбы разносят молодых беззубок далеко по реке. Необременительные взаимные услуги оказываются чрезвычайно полезными для обоих животных.

С рядом похожих примеров, по уже из истории «дружбы» животных с растениями мы встретимся, когда будем говорить о цветах и муравьиных деревьях.

Никого не удивляет, что волки охотятся на лосей стаями, а дельфины промышляют рыбу стадами. Подобная взаимопомощь в порядке вещей среди зверей одного и того же вида. Но когда в пылу охоты объединяются разные животные и они потом делят между собой пойманную добычу, получается довольно любопытная картина, имеющая прямое отношение к нашей теме. Иногда от кооперации ради добычи пропитания один шаг до постоянного симбиоза.

В степях и пустынях Средней Азии обитают лисица корсак и перевязка (последняя относится к тому же семейству, что и хорек, куница или ласка). Каждая из них добывает пропитание своими путями, но при этом обе интересуются большой песчанкой. Нора у этого грызуна неширокая. Перевязка забирается в нее легко, а лисица залезть не может — толста. Чует зверька, «да зуб неймет». Однако, пока перевязка пробирается по норе, песчанка уходит из нее через запасные выходы. Трудности добывания песчанок, по-видимому, и вынудили обеих хищниц кооперироваться.

Перевязка проникает в норы больших песчанок и стремится выгнать их на поверхность, а лиса дежурит снаружи и пугает зверьков, не давая им выбежать из убежища. Кому первому песчанка достанется, тот ее и съедает. Делить добычу и драться из-за нее не приходится.

Случается, что перевязка и лиса так и бегут вместе от норы к норе. Перевязка залезает во все норы по очереди, а лиса обнюхивает выходы из норы и прислушивается. Иногда, поймав добычу, лиса отбегает в ближайшее укрытие; съев ее, она возвращается к колонии песчанок и ждет, пока из норы вылезет ее компаньонка. Затем вместе отправляются дальше.

В Северной Америке барсук и койот совместно охотятся на зай-цев и луговых собачек. Их охотничий союз сложился благодаря тому, что они выслеживают добычу в одной и той же местности. Ссор из-за дележа у них тоже не бывает. Один раз выигрывает койот, в другой раз может повезти барсуку.

Бакланы и пеликаны очень склонны к совместным облавам на рыбу. Первые отлично ныряют, уверенно чувствуя себя на глубокой воде; вторые нырять не умеют и способны добывать пропитание лишь со дна водоема, если достанут до него благодаря своей длинной шее. Приступая к облаве, бакланы гонят рыбу в сторону берега, на котором пеликаны уже выстроились широким полукругом. Когда загонщики достаточно приблизятся, пеликаны принимаются бить по воде своими огромными крыльями, подымая страшный шум. Испуганная рыба, очутившаяся словно между Сциллой и Харибдой, мечется взад и вперед, тщетно пытаясь вырваться из окружения. Шеренги птиц все больше сближаются. Теперь, когда в бурлящем водовороте рыбы становится едва ли не больше, чем воды, пернатые рыболовы и начинают хватать добычу своими цепкими клювами. Кормятся в основном пеликаны, поскольку бакланы успели насытиться раньше.

Совместную охоту на рыб бакланы и пеликаны пытаются организовать и когда живут в неволе. Такие случаи наблюдались, например, на большом пруду Московского зоопарка.

В Африке живет внешне ничем не примечательная, но очень странная птичка, похожая на кукушку. Называют ее медоведом или медоуказчиком. Медоуказчики откладывают всего одно яйцо, но, подобно кукушкам, сами его не насиживают, а подбрасывают в гнезда других птиц, в основном дятлов. Птичка все время занята поисками гнезд диких пчел. Странность ее состоит в том, что, во-первых, она обнаруживает пристрастие не к меду, а к воску, из которого построены соты, а во-вторых, прибегает для разрушения улья к чужой помощи.

Чаще всего помощником ее в этом деле бывает барсук-медоед, но за неимением такового птичка не колеблясь избирает себе в сообщники павиана или даже человека. Отыскав где-нибудь на земле пли на дереве гнездо пчел, медовед отправляется на поиски первого встречного и пытается обратить на себя его внимание. Птица машет крыльями, выделывает необычные телодвижения и призывно стрекочет. Увидев такое, местные жители уже знают, в чем дело. Человек идет по пути, указываемому медоведом, иногда километр и больше, а птица, присаживаясь на деревьях, время от времени оборачивается, чтобы убедиться, следуют ли за ней. Приведя наконец человека к гнезду, кукушка-медовед устраивается поблизости и ждет, когда ее спутник разделается с пчелами, заберет мед и удалится. Тогда приходит ее черед лакомиться обломками сот (чтобы не обмануть ожидания птички и не охладить ее рвения на будущее, люди всегда оставляют ее долю).

Впрочем, доверившись птичке, именно человек нередко испытывает разочарование. Случается, что она приводит к ульям, которые местные жители специально вывешивают на опушках леса в расчете, что их займут дикие пчёлы.

На что способны муравьи и термиты

Чтобы получить представление о разнообразии типов симбиоза, нет нужды обращаться к разным животным. Достаточно сосредоточиться на муравьях — нескольких видов или даже одного вида. Богатство существующих у них «разноплеменных» союзов столь велико, что для их познания не хватило бы нескольких человеческих жизнен. В увлекательности изучения муравьиного «микрокосма» и его бесчисленных сожителей для натуралиста таится реальная опасность отрешиться от остального мира: уж очень он притягателен! Крохотные создания, их сложнейшая общественная жизнь завладевают умом пытливого исследователя безраздельно и навсегда. То, что о них уже написано, может поместиться на полках далеко не всякой даже крупной библиотеки.

Идя по лесу, мы еще издали замечаем сооружение рыжего лесного муравья — большущий муравейник, напоминающий кучу свеженасыпанного желтого песка. Вначале кажется, что обитатели этой кучи погружены в глубокий сон, охраняемый немногими сторожами, медленно ползающими по ее поверхности. Но такое впечатление обманчиво. На самом деле в муравейнике кипит жизнь сотен тысяч, а то и миллиона трудолюбивых созданий. Впрочем, оглядевшись вокруг повнимательнее, мы замечаем, что по проторенным «тропинкам», расходящимся от муравейника во многих направлениях, туда и сюда безостановочно снуют рабочие муравьи. Вот несколько трудяг волокут в дом зеленую гусеницу. А вот торопятся носильщики-одиночкп, крепко удерживающие свою ношу в челюстях. Один из них тащат какую-то маленькую букашку, другие — белые «яички», напоминающие рисовое зерно…

Муравьи расползлись и по деревьям. Наблюдая за их цепочками, движущимися в обоих направлениях по стволу соседней березы, нетрудно заметить, что вверх они чаще подымаются худыми и изящными, а вниз спускаются с изрядным брюшком. Нередко муравьишки из противоположных потоков, встретившись, останавливаются, скрещивают свои усики, точно обмениваются рукопожатиями, и что-то передают друг другу изо рта в рот. Затем каждый поворачивает в обратную сторону.

Если проследить до конца, куда ползут муравьи, то мы доберемся вместе с ними до зеленых листочков, точнее, до питающихся их соками тлей.

Муравьи — большие сластены. Тли привлекают их своими сахаристыми выделениями, которые образуются под действием ферментов из соков растения, не успевающих перевариться в их кишечнике. За сутки одна тля производит «сироп» в количестве, превышающем в несколько раз ее собственную массу. Когда по соседству мало муравьев, сироп капает с листа на лист сладким дождем, покрывая их медвяной росой, или падью. Листья начинают блестеть, как лакированные.

В присутствии муравьев тли, живущие с ними в симбиозе, сиропом листья не орошают, а передают его муравьям. Заметив тлю, муравей быстро к ней приближается и начинает щекотать усиками её брюшко, как бы доить. Тут тля и выделяет капельку сиропа, которую муравей отправляет себе в зобик.

Муравьи «доят» тлей

О том, что муравьи «доят» тлей, знал уже Карл Линней, метко назвавший тлю по-латыни «формикарум вакка», т. е. «муравьиная корова». С тех пор взаимоотношения обоих насекомых были выяснены во всех подробностях.

Зимой муравьи ухаживают за яйцами тлей не хуже, чем за своими собственными. В первые теплые весенние дни, едва из них вылупятся личинки, муравьи выносят их на воздух — сперва всего на несколько минут, а потом на все более продолжительное время. Молодые тли к этой процедуре привыкли: находясь в челюстях муравья, они совершенно замирают и специально поджимают лапки, чтобы их удобнее было транспортировать. Когда распустятся молодые листочки и поднимется свежая трава, муравьи перенесут своих «дойных коровушек» на зеленые пастбища, но первое время еще будут уносить их на ночь в гнездо. И лишь с наступлением настоящего тепла они окончательно отпустят их на волю. Впрочем, «воля» эта весьма относительная. Тли и на пастбищах все время будут находиться под бдительным присмотром и охраной своих хозяев — и не напрасно. Не будь у беззащитных тлей падежных телохранителей, они, несмотря на всю свою огромную плодовитость, могли бы давно пасть жертвами многочисленных врагов. Кроме того, ими всегда не прочь завладеть другие муравьи (из-за тлей между ними часто разыгрываются целые баталии).

Для пущей сохранности поголовья муравьи частенько строят для своих «коров» узкие и длинные земляные укрытия прямо на растениях, а у входов в них выставляют охрану. Такие укрытия одновременно служат убежищем от непогоды. Бывает, что муравьи поселяют тлей на корнях растений и тоже возводят над ними просторные земляные «коровники», которые соединяют подземными ходами с муравейником. Тогда хозяевам становится особенно легко добираться до своей «скотины», которая и питается и плодится в одном месте.

К дойным кормильцам муравьев надо причислить также щитовок, червецов, листоблошек, цикад и даже гусениц бабочек. На «пастбищах» они находятся под столь же бдительным присмотром, как и тли.

В Австралии водятся муравьи, выхаживающие потомство некоторых бабочек так, словно сами они его родители. Разыскав на акации яички бабочек, они возводят над ними земляной шатер и приставляют к нему охрану. Когда выведутся гусеницы, муравьи начинают их «пасти» в зеленых кронах акаций, а на ночь загоняют в «стойло». Гусеницы растут и через некоторое время оказываются уже не в состоянии выбираться наружу через узкую щель стойла. Тогда муравьи принимаются сами кормить их молодыми листочками. С наступлением поры окукливания надобность в кормежке отпадает, но заботливые хозяева продолжают охранять куколок до того дня, когда из них вылетят бабочки.

Спрашивается, какой прок муравьям возиться с потомством представителей совершенно другого отряда насекомых? А все тот же. Пока гусеницы растут, муравьи их доят.

Но расположение муравьев к маленьким шустрым жучкам ломе-хузам превосходит все ожидания и, кажется, утрачивает всякую целесообразность. По сравнению с ним их привязанность к тлям, червецам и гусеницам выглядит всего лишь деловым сотрудничеством, основанным на хладнокровном расчете. Ломехуз муравьи обожают. Иным словом, их «чувств» и не передать.

Все дело в том, что у ломехуз по бокам брюшка имеются особые кожные железы, которые выделяют эфироподобную жидкость. Ради нее муравьи, кажется, способны забыть все на свете. Повстречавшись с жучком, муравей щекочет своими усиками пучок прикрывающих железу золотых волосков, и желанный эликсир поступает по ним прямо в муравьиный рот. Некогда даже считали, что эта жидкость, притягивающая муравьев как магнит, обладает «веселящим» действием, и сравнивали муравьев с алкоголиками. Теперь установлено, что в ней содержатся витамины и важные ростовые вещества. В обмен на эликсир здоровья и роста муравьи делятся с ломехузами содержимым своих зобиков.

Личинок ломехуз муравьи лелеют и холят больше, чем своих собственных. Случись какая опасность, они бросаются спасать их в первую очередь. Гостеприимство муравьев доходит до того, что они у себя на глазах позволяют жукам пожирать свой расплод!

За неумеренное самопожертвование хозяева нередко расплачиваются дорогой ценой. В муравейниках, где слишком расплодились ломехузы, вскоре происходит снижение плодовитости самок (которых теперь рабочие хуже кормят), а затем они погибают. Колония, утратившая производительниц, неминуемо отмирает. Эти дает основание некоторым биологам толковать пристрастие муравьев к ломехузам как своего рода «социальную» болезнь.

На тех же основах, что и с ломехузами, строятся отношения муравьев с многочисленными жуками — пауссидами и ощупниками, богато представленными в тропических и субтропических странах. Кроме того, муравьи сумели «одомашнить» или согласились просто приютить у себя многих кокцид, клопов, кузнечиков, сверчков, цикад, мух, комаров, уховерток, а также клещей, пауков и мокриц. Если бы мы взялись перечислить всю эту братию поименно, то из достоверных квартирантов получился бы список на несколько страниц. А сколько еще постояльцев, постоянных и временных, предстоит открыть!

Сейчас считают, что в целом в тесном симбиозе с муравьями живет (по данным разных авторов) от двух до трех тысяч видов, преимущественно членистоногих. Всех их называют мирмекофилами — «любящими муравьев». Одних из них с муравьями связывают интересы желудка или безопасности, других — возможность вверить им судьбу своего потомства, как в только что рассмотренных примерах. Есть среди мирмекофилов и такие виды, которые специализируются на очистке муравейников от мусора и трупов (например, жучки-карапузики и мирмедонии только ими и питаются), занимаются туалетом самих муравьев (таковы жучки оксизомы и мелкие кузнечики) или заботятся о прочности муравейника (так, обитающий на Яве муравей полихарис вносит в свое гнездо гусениц бабочки вутри, которые «в благодарность» за предоставленный им полный пансион укрепляют стенки жилища собственной паутиной).

Наконец, среди обитателей муравейников есть немало настоящих паразитов и хищников, от которых муравьи при всем желании не в состоянии освободиться. Их мы касаться здесь не будем. Однако и полезные сожители далеко не всегда «честны» по отношению к своим покровителям. Многих членов муравьиной свиты И. А. Халифман образно сравнивает с мелкими воришками, льстивыми попрошайками, бесстыдными нахлебниками и приживалами, а то и тайными разбойниками. И это вполне справедливо. Зачастую борьба и взаимопомощь, паразитизм и симбиоз, которые мы наблюдаем в муравейниках, переплелись настолько тесно и причудливо, что вывести общий баланс и оценить такие отношения однозначно просто невозможно. Вероятно, компания по-настоящему честных и вежливых гостей не столь уж велика. Вполне понятно поэтому, что муравьи относятся к сожителям по-разному: одних кормят и лелеют, других не замечают, третьих недолюбливают.

С муравьями мирно уживаются не только членистоногие. В муравейниках иногда поселяются животные и размерами побольше, и рангом повыше, вплоть до попугаев. Чаще всего там можно встретить разных улиток, ящериц и змей. В наших лесах, например, в муравейники сплошь и рядом заползает ящерица веретеница. Самое замечательное, что этих гигантов, неизбежно сильно повреждающих муравейник, его обитатели никогда не жалят.

Муравьев на земле около 15 тысяч видов. По сравнению с жуками это не так много, зато какая у них высокая численность! Естественно, что представители разных видов муравьев каждодневно сталкиваются друг с другом, и эти столкновения очень часто для кого-то оказываются роковыми. С самыми воинственными среди муравьев легионерами и опустошителями, не уступающими саранче, нам еще предстоит познакомиться, а пока коснемся проявлений истинной взаимопомощи, способствующих сохранению и процветанию муравьиного рода.

Случается, что в гнезде одного из видов наших лесных муравьев (например, темно-бурого) по той или иной причине погибает плодущая самка — «царица». Тогда семье грозит вымирание. В то же время где-то поблизости растерянно мечется молодая царица другого вида (например, рыжего лесного муравья), готовая к основанию нового гнезда. Покинув материнский дом и не найдя в округе своих сородичей, она наконец решается войти в покои чужого племени. И что же? Ее принимают как самую желанную гостью, о ней заботятся так же, как некогда заботились о собственной матке. Из яиц, отложенных приемной царицей, родятся одни рыжие муравьи, которые вскоре, естественно, вытесняют своих добрых хозяев. Так мирным путем гнездо переходит к другому виду.

Бывает, что муравьи принимают чужую самку и в присутствии своей собственной. В этом случае возникает смешанная колония, в которой муравьи разных видов продолжают жить в полном согласии.

В природе узами подобной взаимной выручки связаны не два, не три, а десятки видов, да и живут они часто общими колониями. Это один из тех уникальных примеров, когда вопреки всем законам биологии особи одного вида, вместо того чтобы соперничать с родственными видами, живут исключительно для их блага. Биологический смысл такой взаимопомощи понятен при одном условии: если она действительно взаимна.

Ну, а можно ли отнести к обоюдополезному симбиозу, то «сообщество», которое возникает после насильственного захвата расплода у соседнего вида? В литературу эта операция вошла под названием «захват рабов».

Так называемые муравьи-амазонки вида полиергус руфесценс специализируются на ограблении гнезд других видов (например, лесных муравьев рода формака). В поход они отправляются колоннами. Совершив внезапное нападение на чужое гнездо, амазонки стремятся захватить куколок и быстрее возвратиться домой. Муравьи, подвергшиеся нападению, отчаянно сопротивляются, пытаясь отбить свое потомство, но победа остается за тем, кто сильнее. Так или иначе часть награбленных куколок попадает в гнездо амазонок, где из них выводятся рабочие муравьи соответствующего вида.

Едва обсохнув, они принимаются за обычную работу, которую выполняли бы в родном гнезде. В чужой семье она оказывается особенно необходимой. Дело в том, что амазонки, столь способные в ратных делах, в собственном доме совершенно беспомощны. Они не могут даже самостоятельно питаться. Сколько бы вокруг ни было пищи, они, оставаясь в одиночестве, обречены на голодную смерть. В кормлении амазонок и заключается главная функция захваченных ими чужих муравьев. Выполняют они ее без какого бы то ни было принуждения и пользуются равными правами со всеми остальными обитателями гнезда. Так что сравнение пленников с рабами не выдерживает никакой критики.

Что же все-таки перед нами — паразитизм или своеобразная форма симбиоза? Мнения по этому поводу расходятся. Склоняясь больше ко второй точке зрения, мы полагаем, что в конечном счете похищение куколок полезно и для безвинно пострадавшего вида, так как убыль населения в гнездах побуждает мирных муравьев быстрее плодиться и, следовательно, увеличивать свою численность, что всегда свидетельствуете процветании.

На второе место после муравьев по числу разнообразных сожителей надо поставить термитов. В их свите сейчас зарегистрировано примерно 700–800 видов. Впрочем, по сравнению с муравьями видовое разнообразие самих термитов раз в шесть меньше.

Если муравьи распространены повсеместно, то термиты, будучи от природы неженками, по-настоящему процветают лишь в тропиках. В нашей стране встречается всего несколько видов, обосновавшихся в Средней Азии.

Большинство термитов обитает в подземелье. Многие создают при этом обширные подземные колонии, а снаружи возводят высокие сооружения — термитники. В них поддерживается удивительно постоянный микроклимат, словно там стоят кондиционеры. Даже в засушливый сезон, когда вокруг выгорает вся растительность, влажность в термитнике никогда не падает ниже 96,2 процента; температура же колеблется в пределах нескольких градусов вокруг оптимума в плюс 30 градусов. Ясно, что столь комфортные условия не могут не привлекать в жилища термитов многих сожителей.

Термитники в форме гриба

В центре колонии расположены покои громадной царицы с непомерно раздутым брюшком. Здесь же рядом живет её крошечный супруг. А вокруг них суетится многочисленная свита, призванная обслуживать царскую чету. В составе свиты непременную группу составляют гости, среди которых особенно много разных мелких жучков из семейств коротконадкрылых, пластинчатоусых, жужелиц и риссопасид; встречаются также бескрылые мухи, комары, гусеницы молей, цикады, паучки, клещи и многие другие.

В отличие от муравьиных сожителей почти вся эта пестрая толпа постояльцев стремится своей внешностью во что бы то ни стало подражать царице. Многие преуспели в этом отношении настолько, что долго вводили в заблуждение самых опытных энтомологов. Так было, например, с термитной мухой, производящей всего одно крупное яйцо или даже сразу рождающей взрослое насекомое. Ученые долго не могли раскрыть ее мушиную природу. Так было и с рядом жуков. Самое интересное, что гости уподобились пузатой царице не спроста. Благодаря сходству они получают от рабочих термитов царскую пищу, предназначенную для основателей рода. Возможно, впрочем, дело обстоит и наоборот. Может быть, имитаторы приобрели сходство с царской особой как раз в резуль-тате обильного кормления. У всех у них брюшко непомерно разду-васмся, и они принимают страшно уродливый вид.

Питая гостей и ухаживая за ними, термиты в свою очередь слизывают с них питательные выделения, содержащие вещества, необходимые для нормального развития.

О способностях муравьев и термитов к «приручению» других насекомых, о проявлениях дружбы внутри муравьиного племени, о том, как ведутся наблюдения за жизнью этих удивительных созданий, можно говорить бесконечно. (Тем, кто заинтересуется этими вопросами специально, мы настоятельно рекомендуем книги 11. И. Мариковского и И. А. Халифмана.) Впрочем, с муравьями и термитами мы еще не раз встретимся по другому поводу.

Для полноты обзора не мешало бы снова вернуться к пернатым и вспомнить о грандиозных птичьих базарах Арктики, где отношения между совместно гнездящимися птицами разных видов тоже полны сложных противоречий. Но, к сожалению, мы не можем долго задерживаться на аналогичных примерах. Нам пора перейти к новым формам симбиоза и привлечь к делу растения.

Гнездо пчел в окружении гнезд кассиков

Буйвол и цапля — привычные спутники

Рак-отшельник с актиниями

Насекомые, живущие с термитами: вверху — термитная муха, внизу — жук коротока

Термиты обедают

Зеленая гидра: 1 — рот, 2 — щупальца, 3 — зрелое яйцо, зараженное зооллореллами

Зеленым цветом обозначено пространство, занятое зоохлореллами

Тридакна

Мантия гиридакны (черные тачки по краю — «глаза»)

Атолл Анкоридж (Северные острова Кука)

…и его внутренняя лагуна

На переднем плане коралл поцилопора, на заднем — гидроидный коралл миллепора

Меандровый коралл

Глазчатый коралл

Колония коралла миллепоры

Гриоовидные кораллы

Коралл акропора ночью (полипы вылезли из домиков в поисках пищи)

Коралл акропора днем (полипы спрятались в своих домиках)

Мозговидный коралл

Рыба-бабочка

Рыба ангел императорский

Глава вторая

ЭНДОСИМБИОЗ С ВОДОРОСЛЯМИ

О «водяном змее» и зеленых животных

Согласно древнегреческой легенде, в болотистой Арголнде обитало кровожадное чудовище с огромным, тяжелым телом, когтистыми лапами, змеевидным хвостом и девятью головами, средняя из которых была бессмертной. Его глаза сверкали злобой, а пасти, вооруженные острыми зубами, изрыгали огонь. Чудовище пожирало зверей и домашний скот, уничтожало всходы. Но этого ему было мало. На узкой тропе, зажатой между болотами и крутыми скалами, оно подстерегало неосторожных путников, направлявшихся в Лаконику. Звали этого дракона Гидрой.

Микенский царь Эврисфей приказал Гераклу убить Гидру. Сначала Геракл метал в ее логово стрелы. Когда же разъяренное чудовище бросилось на него, он стал рубить его головы мечом. К удивлению Геракла, всякий раз на месте каждой отрубленной головы появлялись две новые. Тогда он приказал своему вознице Полаю поджечь ближайший лес и стал прижигать шеи на месте отрубленных голов пылающими головнями — головы больше не вырастали. Так же разделался он и с бессмертной головой, закопав потом ее в землю. Край был навсегда избавлен от страшной опасности.

Много веков спустя, когда самые крупные животные уже были известны и их начали изучать, ученые заинтересовались, какие же из реально живущих или некогда живших на территории Европы существ могли послужить прототипами мифологических драконов. В отношении Гидры было твердо установлено, что никогда никаких подобных ей сухопутных животных ни в Греции, ни в Европе вообще не существовало и что образ этого дракона — чистейший вымысел.

Однако в 1703 году знаменитый голландский исследователь Антони ван Левенгук, открывший мир микроскопических существ, обратил внимание на мелкие живые буроватые комочки, встречающиеся в большом количестве в любом пресноводшом водоеме. Он описал их под общим названием «анималькулум», а знаменитый шведский натуралист и систематик Карл Линней дал им персональное название «гидра обыкновенная», что в переводе на русский означает «водяной змей». Гидрой обстоятельно занялся швейцарский натуралист Авраам Трамбле. Он открыл у нее удивительную способность: разрезанная на сто мелких кусочков, гидра не погибала. Из каждого кусочка спустя некоторое время вырастал новый организм — происходила регенерация. Эта-то способность, едва ли не превосходящая аналогичное свойство мифической древнегреческой Гидры, и послужила причиной того, что описанному существу дали имя сказочного «водяного змея». Есть и другое оправдание такого названия: по масштабам водного микромира гидра — прожорливая хищница.

Чтобы убедиться в этом, зачерпнем в стеклянную банку прудовую воду и положим в нее листочек растущей в пруду бедой кувшинки или желтой кубышки и немного обычной ряски, которая тянется сплошным зеленым покровом вдоль берега. Внимательно приглядевшись к этим растениям, через некоторое время мы сможем заметить сидящие на их нижней поверхности маленькие студенистые стебельки, увенчанные пучком длинных и тонких бахромок-щупалец (их обычно бывает от 5 до 12). Это и есть гидра. Широко раскинув щупальца, она в поисках добычи постоянно делает ими круговые движения, совсем как вращающаяся антенна радарной установки.

Вот с током воды к одному из щупалец приближается мелкий рачок. Секунда — и он словно к нему приклеился, не в состоянии больше оторваться. Щупальце постепенно сокращается и подтягивает жертву к ротовому отверстию гидры. Что же произошло с рачком?

На щупальцах гидры густо сидят особые стрекательные клетки — микроскопические капсулы с внутренней полостью. Выстилающая полость оболочка в одном месте образует впячивание в виде конуса, который заканчивается тонкой и полой внутри нитью, закрученной в тугую пружину. Из капсулы торчит наружу стрекательный волосок. Как только какой-нибудь мелкий рачок — циклоп или дафния — прикоснется к этому волоску, стрекательная клетка как бы взрывается: мгновенно открывается маленькая прикрывающая ее крышечка, конус выворачивается наизнанку, подобно пальцу перчатки, а продолжающая его нить пружины молниеносно расручивается. Еще до того, как эта нить раскрутится и вонзится в рачка, его тело прокалывают несколько острых и крепких шипиков-стилетов). В образовавшуюся ранку из стрекательной клетки впрыскивается ядовитая жидкость, мгновенно парализующая жертву. Такими «снарядами» гидра ловит свою добычу и одновременно защищается от врагов. Они взрываются целыми батареями, и их нити крепко удерживают жертву, которая потому и кажется прилипшей к щупальцу.

Кроме рачков гидра питается инфузориями, малощетинковыми червями, личинками разных беспозвоночных и даже только что вылупившимися из икры мальками рыб. Если добыча слишком велика, она заглатывает ее постепенно. Случается, что часть тела добычи уже переварилась, а остальная еще торчит изо рта. Любопытно, что переваривание пищи происходит не в самой полости, а внутри выстилающих ее клеток.

Но нас интересуют сейчас не гидры вообще (их в пресных водах земного шара насчитывается не более десятка видов), а лишь один ее вид — зеленая гидра, по-латыни «хлорогидра виридиссима», впервые описанная русским академиком П. С. Палласом в 1766 году. На протяжении ста лет ее яркая зеленая окраска почти никого не интересовала. Мало ли других животных зеленого цвета! Кузнечики, саранча, многие виды лягушек, ящериц, хамелеонов… Но в зеленой окраске гидры скрывалась большая тайна, фундаментальное биологическое явление. Раскрыть ее выпало на долю зоолога Т. Зибольда в Германии и ботаника Л. С. Ценковского в России.

Изучая эту гидру, а также некоторых зеленых червей и инфузорий, они независимо друг от друга обнаружили в их теле массу зерен хлорофилла — того самого хлорофилла, с помощью которого, как тогда уже было известно, на свету питаются растения и который придает им зеленый цвет! Кроме того, в опытах выяснилось, что такие зеленые животные могли месяцами обходиться без всякой пищи, а некоторые, по-видимому, вообще в ней не нуждались. Зато в темноте они не выдерживали голода и быстро погибали. Животные могли, подобно растениям, питаться светом и воздухом!

Добрых два десятилетия вокруг зеленых животных велись горячие споры: кто же они все-таки — животные или растения? Когда же одержала верх первая точка зрения, возникло новое предположение, будто наряду с обычным растительным хлорофиллом существует еще и животный. Это заблуждение опроверг путем удачно поставленного опыта Л. С. Ценковский. Он же установил истинную природу явления. Ему удалось извлечь из одноклеточной зеленой радиолярии зернышки «животного хлорофилла» и сохранить их живыми непосредственно в воде. Радиолярия после такой операции погибла, а «зернышки» продолжали жить и даже размножались. Так было неопровержимо доказано, что в теле интересующих нас зеленых животных живут не зерна хлорофилла, а одноклеточные водоросли. Ценковский ошибся только в одном. Он посчитал эти водоросли за паразитов. Однако вскоре другой русский ботаник — А. С. Фаминцын установил истину, показав, что сожительство животных и водорослей — яркий пример взаимовыгодного симбиоза.

Поскольку в данном случае один организм живет внутри другого, этот вариант сожительства назвали эндосимбиозом.

Но вернемся к зеленым животным. В легкости обеспечения своей жизни наша хлорогидра виридиссима вполне могла бы позавидовать маленькому ресничному червячку — конволюте. Ведь ей, несмотря на помощь симбионтов, все же приходится и самой заботиться о своем пропитании, а конволюта целиком избавлена от этого вечного бремени жизни: взрослые черви всецело питаются теми веществами, которые ассимилируют живущие в их теле водоросли. Чтобы этот процесс осуществлялся, им необходимо только побольше быть на свету. Вот и нежатся они на песчаных пляжах Средиземноморья и западного побережья Франции, принимая солнечные ванны. Во время отлива выползают из своих норок, а с наступлением приливной волны вновь зарываются в песок. Миллионы лет беззаботно живут зеленые конволюты, не ведая голода, в этой благодатной полосе морского прибоя, где извечно дружат четыре стихии — вода, суша, воздух и солнце и где, как предполагают, впервые зародилась сама жизнь.

Интересно, что в яйцах, отложенных конволютой-самкой, водорослей нет. Вылупляющиеся из них личинки первые часы жизни питаются самостоятельно, захватывая пищу ресничками, сидящими вокруг их крошечного рта. Но яйца помещаются в коконах, выделяющих особые вещества, которые сразу же привлекают к ним свободноживущие в воде шаровидные водоросли. Вскоре водоросли уже покрывают их сплошным зеленым налетом. Когда личинка выбирается из кокона, она непременно вымазывается этим налетом, а приставшие к ней водоросли быстро проникают под кожу, превращаясь в ее постоянных симбионтов. При этом с водорослями происходят большие изменения: они сбрасывают жгутики, утрачивают оболочку и «глазок», а на их теле образуются длинные выросты. Теперь они уже не могут вернуться к прежней свободной жизни. Впрочем, и хозяева находятся в полной зависимости от своих квартирантов. Личинки червя, по какой-либо причине лишенные водорослей, оказываются нежизнеспособными.

В тропических морях и океанах на коралловых рифах обитает самый крупный в мире двустворчатый моллюск тридакна, достигающий иногда полутора метров длины и веса в четверть тонны. Между приоткрытыми створками тридакны видны волнистые складки ее мантии, окрашенной в оливково-зеленый, сине-фиолетовый и коричневый цвета. Здесь, в межклеточных пространствах мантии, нашли себе приют и защиту от слишком ярких солнечных лучей микроскопические бурые водоросли. Продуктами их неутомимой созидательной деятельности она в основном и питается. Кишечник у нее недоразвит, и пищеварение, как и у конволюты, совершается прямо в клетках тела. Раньше считали, что тридакна переваривает также избыток водорослей, число которых не убывает благодаря тому, что они очень быстро размножаются. Теперь почти доказано, что этого не происходит.

Но вот что особенно интересно. Чтобы прокормить такого крупного хозяина, водорослей должно быть очень много. Всем им не поместиться на поверхности мантии, а внутри тканей слишком темно. Как же природа решила эту дилемму? Оказывается, она снабдила трндакну специальной оптической системой, собирающей свет и проводящей его внутрь тканей. Состоит она из прозрачных студенистых клеток конусовидной формы, широкий конец которых обращен к краю мантии, а узкий погружен в глубину ткани.

Внушительным размерам тридакны соответствует и ее недюжинная сила. Моллюск способен при смыкании створок своей раковины изогнуть железный лом, просунутый между ними. А чтобы насильно разомкнуть их, необходимы совместные усилия нескольких силачей. Настоящий живой капкан! В теле тридакны находят и самые крупные в мире жемчужины. И все эти удивительные свойства стали возможны благодаря союзу с микроскопическими одноклеточными водорослями!

На первых порах думали, что примеры подобного симбиоза уникальны. Однако, по мере того как биологи расширяли рамки своих интересов, примеры эти множились. Сейчас случаи симбиоза с водорослями известны чуть ли не среди всех крупных подразделений беспозвоночных животных — от простейших до оболочников. Водоросли обнаружены в теле амеб, инфузорий, радиолярий, флагеллят, многих губок, гидроидных полипов, сифонофор, медуз, кораллов, актиний, коловраток, мшанок, миогощетинковых червей, моллюсков…

Что же касается самих водорослей, то из их богатейшего царства к сожительству с животными оказалась способной лишь незначительная горстка видов. Зеленые симбиотические водоросли назвали зоохлореллами, желто-зеленые — зооксантеллами, а сине-зеленые — цианеллами. Сначала под каждым из этих названий мыслили один вид или в крайнем случае небольшую группу видов одного рода. Потом выяснилось, что это сборные понятия, объединяющие по нескольку разных родов. Зоохлореллы поселяются, как правило, в пресноводных животных. Среди них доминируют представители знаменитого рода хлорелла, того самого, на который еще недавно делали особую ставку в жизнеобеспечении космических полетов. Зооксантеллы кооперируются в основном с морскими организмами. Относятся эти водоросли к обширной группе панцирных жгутиконосцев, или динофлагеллят. Еще их называют перидинеями. Проникая под кожу своих хозяев, они не только сбрасывают жгутики и принимают округлую форму, но сплошь и рядом изменяют и свою окраску. Так, в радиоляриях и сифонофорах они ярко-желтые, в медузах — зеленые, а в кораллах и губках могут принимать самые различные цвета вплоть до красного и фиолетового. Наконец, цианеллы сожительствуют с самыми различными организмами, в том числе с другими водорослями.

Что происходит внутри клеток организма-хозяина?

Теперь, познакомившись с некоторыми зелеными животными, постараемся заглянуть, насколько это возможно, в их интимные отношения со своими квартирантами и вывести какие-то более общие принципы.

Мы знаем, что зеленые растения питаются углекислым газом и водой с растворенными в ней минеральными веществами. Хлорофилл, поглощая энергию солнечных лучей, синтезирует из этих веществ углеводы, из которых в основном и построены растения. При этом выделяется кислород. Такой тип питания, когда органические вещества создаются из неорганических, называют автотрофным. Животные на это не способны. Они питаются готовыми органическими веществами, которые в конечном счете получают от растений. Такой тип питания называют гетеротрофным. В процессе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Следовательно, основные потребности и обменные процессы растений и животных противоположны и призваны дополнить друг друга. Осуществление этих потребностей и образует самый большой круговорот веществ на Земле. Тот же принцип, естественно, лежит и в основе симбиоза растений с животными. Только в этом случае круговорот из планетарного становится сугубо интимным и как бы персонифицируется: теперь он не выходит за пределы организмов, связанных узами симбиоза. Но такое сужение масштабов с точки зрения экономической для живого только выгодно: не происходит потерь ценных материалов! Природа задолго до Цицерона осуществила его афоризм: Omnia mea mecum porto (Все свое ношу с собой).

Питание хозяев за счет фотосинтетической деятельности их зеленых симбионтов всего убедительнее было показано в экспериментах на зеленой гидре и инфузории парамециум бурсариа. В одной серии опытов гидр помещали в 0,5-процентный раствор глицерина и тем лишали их всех симбионтов. Почкование у таких гидр или вовсе прекращалось, или сильно замедлялось. А если их при этом ничем не кормили, они не могли так же долго голодать, как их нормальные родичи.

Чтобы узнать, как поглощают углекислый газ гидры с симбионтами и без них, пользуются радиоактивным изотопом углерода — С^14. Оказалось, что часть 14СС_2, растворенного в воде, куда были помещены нормальные, зеленые, гидры, из воды перешла в их тело, тогда как обесцвеченные гидры этот газ не ассимилировали. Установили также, что 10–20 процентов 11СО_2, усвоенного водорослями, вошло непосредственно в состав тканей их хозяина. А вот изучение созидательных способностей хлорелл показало, что если они ведут самостоятельную жизнь, то выделяют в окружающую среду от 0,4 до 7,6 процента продуктов своего фотосинтеза (в основном это сахар мальтоза). В случае же, если они поселились в парамеции (бурсариз), их отдача возрастает в несколько раз (максимально до 85 процентов). Только что извлеченные из зеленой гидры хлореллы выделяют до 40 процентов синтезированных ими органических веществ, главным образом глюкозы. Именно этими сахарами хлореллы и кормят своих хозяев.

Ну, а зооксантеллы, как было выяснено совсем недавно, синтезируют не сахар, а глицерин и выделяют для питания своим морским хозяевам до 40 процентов этого продукта.

Теперь с помощью меченого атома серы удалось установить еще одну интересную деталь. Оказалось, что оба участника симбиоза питают друг друга не только по принципу «возьми, что нам не гоже», но и обмениваются кое-какими готовыми органическими веществами, в одинаковой мере полезными для каждой стороны.

Но полезная роль симбионтов этим не исчерпывается. Помимо того что они снабжают животных пищей и кислородом, они еще взяли на себя функцию освобождать их от «шлаков» жизнедеятельности — ненужных продуктов обмена: углекислого газа, разных фосфорных и азотистых соединений. Это позволяет многим зеленым животным, в том числе знакомой уже нам конволюте, обходиться без всяких органов выделения.

Изучение эидосимбиоза поставило перед учеными ряд трудных проблем. Как мог возникнуть такой тип сожительства в истории жизни на нашей планете? Почему симбиотические водоросли не перевариваются в теле животных? Как развивалось их взаимное приспособление? Все эти вопросы взаимосвязаны.

Стали наблюдать за тем, как заражаются парамеции водорослями и какова дальнейшая судьба водорослей в теле хозяина. И тут обнаружилась очень любопытная картина. Оказавшись в контакте с хлореллами, парамеция заглатывала их ртом, как и прочую пищу. Так же как и пища, они попадали затем в пищеварительные вакуоли, по здесь их судьба складывалась иначе. Недавние исследования с помощью электронного микроскопа показали, что каждая хлорелла, будущий симбионт парамеции, окружается в этой вакуоли специальной мембраной (оболочкой), выделяемой цитоплазмой самой парамеции. Она-то и предохраняет хлореллу от опасности быть пере-варенной. Но этого мало. Здесь же водоросль делится на четыре дочерние клетки. Окружающая образовавшуюся тетраду мембрана впячивается в промежутки между стенками разделившихся клеток, в результате чего каждая из них оказывается в своей собственной оболочке. Согласитесь, что это совершенно необычное поведение вакуоли и мембраны клетки-хозяина. Ведь все прочие водоросли и бактерии вакуолью перевариваются!

Теперь перед учеными встает новый вопрос: каким образом и в силу каких причин обычная пищеварительная вакуоль, столкнувшись с хлореллами, перестает вдруг выполнять свои прямые обязанности? Ответ на него не только дал бы ключ к решению загадки о происхождении эндосимбиоза, но и помог бы понять взаимоотношения между внутриклеточным паразитом и клеткой-хозяином.

До сих пор остается неясным, каким образом водорослям удается проникать внутрь клеток других организмов и сохранять при этом свою нормальную жизнедеятельность. Впрочем, согласно наиболее распространенной точке зрения, первоначально большинство захваченных водорослей переваривалось и лишь единицам в силу стечения каких-то благоприятных обстоятельств посчастливилось не только уцелеть, но и постепенно приспособиться к необычному затворническому образу жизни и начать интенсивно размножаться.

Во многих случаях кооперация двух организмов, вступивших в симбиоз, становится настолько тесной, что раздельно они уже существовать не могут. Такой тип взаимоотношений в науке именуют облигатным (т. е. обязательным) симбиозом. Некоторые водоросли, превращаясь в облигатных симбионтов, изменяются до неузнаваемости, и определить, от каких известных свободноживущих организмов они произошли, оказывается просто невозможным.

В других случаях связь симбионтов непрочна. Извлекая из временного содружества определенную взаимную пользу, оба организма, однако, полностью сохраняют свой индивидуальный облик и независимость. Такие связи называют факультативными, т. е. необязательными.

К факультативным симбиозам, если рассуждать чисто теоретически, могла бы быть отнесена в первую очередь та форма сожительства, при которой водоросль-симбионт, подобно комменсалам, живет не внутри, а на поверхности тела другого существа. И таких случаев в природе не так уж мало. Только изучать их по вполне понятным причинам намного труднее, и потому сведения о них крайне скупы.

Водоросли, поселяющиеся на теле другого организма, называют эпифитами. Это, пожалуй, самая примитивная форма симбиоза, при которой основные выгоды извлекают водоросли. В последнее время, однако, все чаще выясняется, что взаимоотношения партнеров и тут носят двусторонний характер и что они вообще гораздо сложнее, чем принято считать. Так, одна из нитчатых зеленых водорослей рода кладогониум, живущая на некоторых креветках, именно под их воздействием утрачивает зеленую окраску и переходит к питанию органическими веществами. Способность к фотосинтезу у нее восстанавливается лишь в зооспорах, когда эти водоросли покидают родительский организм и начинают вести самостоятельную жизнь.

До сих пор мы говорили о водорослях, которые «дружат» с водными животными. Именно такой союз для них больше всего подходит. Ведь они сами чаще живут в воде. Оказывается, однако, что среди водорослей-эпифитов есть такие, которые сжились с наземными животными, и не с какими-нибудь червями или улитками, а с млекопитающими, причем нигде больше в природе эти водоросли не встречаются! Получается удивительная вещь: низшие среди растений объединились с высшими среди животных и существовать друг без друга не могут!

Главная фигура этого уникального симбиоза — ленивцы, а арена их жизни — дождевые тропические леса Южной и Центральной Америки. Давайте заглянем туда ненадолго.

«Волосистый» симбиоз и дерзкие мечты

Начнем с ленивцев. Относятся они, как известно, к отряду неполнозубых. По сравнению с большинством остальных млекопитающих им, стало быть, не хватает зубов. На самом деле им не хватает и многого другого — быстроты реакции и сообразительности, способности передвигаться по земле, орудий защиты и нападения. Всю жизнь проводят они на деревьях подвешенными спиной вниз, даже когда едят, спят, переходят с ветки на ветку, рождают и рождаются. Только при отправлении естественных надобностей они принимают иное положение, но случается это очень редко — от одного до трех раз в месяц (по свидетельству некоторых натуралистов, даже через 47 дней). На первый взгляд ленивцы кажутся искусно сделанными чучелами, шутливыми произведениями какого-нибудь скульптора-юмориста. Эта кажущаяся нелепость их строения и всего образа жизни ввела в заблуждение даже крупных натуралистов, наделивших эти существа весьма нелестными эпитетами. Жорж Бюффон, например, называл их «величайшей ошибкой природы», а Альфред Брем — «карикатурой на животных».

Но такое впечатление было вынесено из невольного сопоставления ленивцев с наземными зверями. Если же их рассмотреть как древесных обитателей, то окажется, что к своей среде они приспособ-лены совсем неплохо. Их несоразмерно длинные конечности, почти непригодные для передвижения по земле, служат великолепным инструментом для подвешивания к ветвям и лазания по деревьям. Все четыре лапы вооружены мощными загнутыми наподобие крючков когтями, достигающими в длину 7,5 см (это составляет приблизительно 1/7—1/9 длины их тела). Обладая такими когтями, зверек прочно подвешивается к ветвям, не затрачивая при этом на удержание своего тела никаких усилий. В зависимости от числа пальцев их делят на двупалых и трехпалых.

У ленивцев удивительно гибкая шея. Как и сова, они могут поворачивать голову на 270 градусов. Для зверей, живущих в кронах деревьев, это очень удобно, так как для обзора окружающей обстановки нет нужды менять позу. Нормальная температура их тела 28–35 градусов, во время сна она может падать до 20 градусов. Все они большие сони: спят по 15 часов в сутки, причем в дневное время. Двупалые ленивцы питаются листьями, молодыми побегами, цветами и плодами разных деревьев, а трехпалые — только очного дерева — цекропии. Воду не пьют совсем (им хватает влаги в нище и дождевых капель на листьях) и могут подолгу голодать.

Ленивцы целиком оправдывают свое название: их движения напоминают кадры, отснятые при скоростной киносъемке и пущенные затем с нормальной скоростью. Впрочем, куда и зачем им спешить? Они ведь висят среди еды.

Но самое интересное у ленивцев — их шуба. Такой больше не встретишь в зверином мире. Ворс ее направлен не от спины к животу, а от живота к спине. Для животного, висящего брюхом вверх, так и нужно. Благодаря этой особенности ленивцам нипочем тропические ливни. Вода стекает по их волосам, точно с гуся.

Сами волосы тоже необычные. Они стойко окрашены в зеленоватый цвет! Такой редчайшей среди зверей окраской ленивцы обязаны живым водорослям, издавна поселившимся в их шерсти. С уверенностью можно сказать, что, не будь этих микроскопических зеленых сожителей, не выжить бы медлительным беззащитным зверькам в суровой битве за жизнь. Слишком много у них врагов. Не спас бы их от вымирания и ночной образ жизни. Единственное их средство самозащиты — быть невидимками. Благодаря водорослям они даже при ярких лучах солнца, когда неподвижно висят на ветвях, совершенно сливаются с зеленью деревьев, уподобляясь причудливым лианам или лишайникам. Их нелегко заметить даже специалистам-зоологам.

За сотни тысяч, а может быть, и миллионы лет совместной жизни ленивцы выработали для своих симбионтов удобные «гнезда». Остевые волосы (они достигают на спине длины 17 см) у них несколько уплощены, клетки их покровного слоя неплотно прилегают друг к другу, образуя продольные и поперечные ложбинки. В этих ложбинках и поселяются зеленые квартиранты. Очевидно, что естественный отбор благоприятствовал зверькам, волосы которых давали пристанище водорослям, и они выживали в борьбе за существование; те же, что были лишены живого зеленого камуфляжа, чаще становились жертвами хищников.

В волосах каждого рода ленивцев «цветет» по два вида водорослей, которые больше в природе нигде не встречаются. Один род, трихофилюс, относится к зеленым водорослям, другой, цианодерма, — к сине-зеленым. У представителей обоих родов тело нитевидное, состоит из одного ряда клеток, но нить может и ветвиться, как у их свободноживущих водных сородичей. Цианодерма размером поменьше и отливает слегка розоватой окраской. Больше об этих водорослях почти ничего не известно.

Но в шерсти ленивцев живут не только водоросли. Здесь, в косматых зеленых дебрях, нашли себе удобный приют жуки, несколько видов мелких бабочек-огневок, а из паразитов — клещи и вши. Если почесать шерсть ленивца гребешком, из нее посыплются сотни насекомых. Чем не живой инсектарий! Экологи с полным правом приравнивают всю эту пеструю компанию к настоящему маленькому сообществу, или биоценозу. Пока еще трудно сказать, являются ли жуки и бабочки комменсалами, т. е. простыми нахлебниками. Известно, что многие из них питаются слущивающимися чешуйками кожи вместе с ее выделениями; возможно, что они или их личинки поедают также водоросли. Судя по всему, они не причиняют ленивцу сколько-нибудь заметного вреда и не склонны от него надолго отлучаться. Можно не сомневаться, что дальнейшее изучение уникального симбиоза ленивцев обогатит науку ценными сведениями о взаимоотношениях разных организмов.

Наш век знаменателен тем, что человек всё больше учится у живой природы. Так, убедившись в совершенстве некоторых органов животных, наделяющих зачастую их обладателей способностями, какими обделила природа людей, ученые и конструкторы начали усиленно изучать и копировать эти органы, создавая новые машины и приборы и совершенствуя уже существующие.

Схема строения крыла летучей мыши была положена в основу конструкции первых летательных аппаратов, ставших прототипами современных самолетов. Изучение эхо-локационных сигналов у тех же летучих мышей позволило усовершенствовать уже существовавшие локационные системы. Свойство кожи дельфинов устранять завихрения воды и тем самым обеспечивать животному большую скорость движения частично воспроизвели в искусственных покрытиях, которыми теперь обшивают корпуса быстроходных подводных лодок. По принципу строения и функционирования бобровых резцов в нашей стране сконструированы самозатачивающиеся резцы многих металлорежущих станков. Все эти вещи прочно вошли в жизнь. Без них нам трудно представить теперь современные средства производства, связи, транспорта. Замечательно, что лежащие в основе многих технических достижений явления и принципы были впервые открыты у живых организмов.

Уже на пороге нашего века людей стала волновать проблема быстрого роста населения земного шара и истощения природных ресурсов. Специалисты занялись подсчетами. Выходило, что, если демографический взрыв будет продолжаться, в недалеком будущем над человеком, нависнет угроза голода. Какой же предлагали выход из этого положения? Одни видели его в насильственных мерах ограничения рождаемости, в неизбежных войнах и т. п., другие — в завоевании человеком новых пространств и миров. Руководствуясь лучшими побуждениями, ученые-гуманисты призывали к поискам путей освоения океана и ближайших к нам планет.

Вспомним Ихтиандра из фантастической повести А. Р. Беляева «Человек-амфибия», которому в детстве доктор Сальватор пересадил жабры молодой акулы. Произведя эту операцию, ученый-хирург пытался вернуть человеку преимущества низших позвоночных животных, которые тот утратил благодаря эволюционному усовершенствованию в других отношениях. Сальватор ясно сознавал, что океан с его неистощимыми запасами пищи и промышленного сырья мог бы обеспечить существование миллиардов людей. Как упростилось бы его освоение, если бы человек смог жить и работать под водой без скафандра и кислородных приборов!

Мы знаем, чем закончилась эта история. Изменив физические возможности одного Ихтиандра и не будучи в силах запретить ему общаться с остальными людьми, доктор Сальватор вопреки собственной воле сделал его несчастным. Тем самым писатель показал, что проблема освоения океана должна решаться по-другому.

С разгадкой секрета зеленых животных для человека открылась еще одна перспектива — обзавестись симбионтами и таким образом хотя бы частично удовлетворить свою потребность в пище за счет их фотосинтетической деятельности. Такой симбиотический вариант решения проблемы питания особенно заманчив. Судите сами, ведь на построение своего тела все растения земного шара, вместе взятые, потребляют всего от 0,1 до 0,5 процента падающей солнечной энергии. Вся остальная энергия частично отражается атмосферой и поглощается ее водяными парами, а частично идет на нагрев земной поверхности, вод морей и океанов.

В неизбежности эволюции человека от гетеротрофного к автотрофному способу питания был убежден создатель учения о биосфере В. И. Вернадский. Это был строго научный прогноз. Но, быть может, не все знают, что еще до Вернадского та же дерзновенная идея родилась у К. Э. Циолковского, причем в еще более широком — космическом масштабе. Воображению великого калужского мечтателя рисовался образ человека грядущего, освобожденного от бремени повседневных забот, связанных с необходимостью добывания пищи. Энергия такого человека всецело отдана созиданию, творчеству, а его дом — вся Вселенная. В своем раннем произведении «Грезы о Земле и небе» Циолковский изобразил фантастических «эфирных людей» — жителей астероидов, способных «дышать и питаться» солнечным светом. Он наделил их сильными, как у альбатроса или буревестника, крыльями, позволяющими легко парить в эфире. У крыльев «эфирных людей» была еще одна, главная особенность: они были изумрудные. Такой цвет зависел от огромного количества заключавшихся в них зернышек хлорофилла. Они легко поглощали солнечные лучи и ничего не выпускали наружу. В сущности, по способу питания «эфирные люди» Циолковского ничем не отличались от уже известных тогда зеленых животных, например червя конволюты.

Микроскопическая хлорелла как своего рода искусственный внешний симбионт космонавтов, а в будущем один из возможных компонентов замкнутой экологической системы космического корабля достаточно успешно выдержала экзамен. Советские ученые всесторонне оценили ее как в термокамере на земле, так и в космическом аппарате. Вопрос заключается в том, удастся ли когда-нибудь с помощью настоящих симбионтов создать круговорот веществ не в кабине космического корабля, а внутри самого человека.

Пока мы твердо знаем: если бы человеку ввели в кровь культуру зеленой водоросли, возникла бы такая же инфекция, как при заражении болезнетворными бактериями и вирусами. Сработали бы те же защитные механизмы, которые так ревностно оберегают организм от всех и всяких чужеродных тел и до сих пор являются труднопреодолимой преградой на пути пересадки органов и тканей от одного человека к другому. Чтобы снять защитную реакцию, надо преодолеть так называемый белковый барьер — биохимическую несовместимость тканей.

Но вот 17 февраля 1965 года ученый мир облетела весть о сенсационных опытах американского профессора Генри Харриса (в этот день о них сообщила под броским заголовком газета «Нью-орк таймс», а несколькими днями ранее результаты опытов были опубликованы Харрисом совместно с Дж. Уоткинсом в журнале «Нейчер»). Ему удалось при посредстве вируса получить на клеточном уровне гибрид человека и мыши! Вскоре Харрис создал не менее фантастические гибриды между клетками человека и кролика, человека и курицы и других далеких друг от друга животных. В них совмещались свойства обеих родительских клеток, и, что самое замечательное, они продолжали жить и делиться, давая до нескольких десятков поколений гибридных клеток. При этом полностью исчезала несовместимость, обычно ограждающая виды от гибридизации половым путем.

Эти эксперименты позволили Харрису сделать важный вывод: иммунологические реакции, действующие в тканях животных и человека, теряют свою эффективность на уровне клеток. С той поры стали «синтезировать» живые клетки с самыми различными сочетаниями исходных свойств. Такие работы успешно ведутся и в нашей стране. Конечно, от переделки клеток до перестройки сложнейшего многоклеточного организма — дистанция огромного размера, по первый шаг сделан…

С момента публикации книги Циолковского прошло 85 лет. Наука за это время широко раздвинула свои горизонты. То, что раньше казалось утопическим, обрело вполне реальное содержание. Приблизилась и перспектива воплощения идеи перехода людей к автотрофному питанию. Только теперь признано целесообразным решать эту проблему не с помощью эндосимбионтов, поселяемых в покровных тканях человека[2], а путем налаживания производства синтетических продуктов питания непосредственно из минеральных веществ, как это делают все зеленые растения. Задача, очевидно, заключается в том, чтобы разгадать «технологию» этих «зеленых фабрик» и суметь рационально воплотить ее в производстве.

Глава третья

БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ, КАПИТАНЫ!

Загадка атоллов

Мы познакомились в общих чертах с микроскопическими водорослями, поселяющимися в теле многих водных животных и облегчающими их жизнь. Не будем торопиться с ними расставаться. Мы еще не знаем, на какие грандиозные дела они способны!

Давайте мысленно перенесемся в край вечного солнца и ярких красок, в мир тысяч и тысяч островков, затерянных в бескрайних просторах Тихого океана. Представьте себе, что мы летим над этой безграничной водной стихией. Неожиданно нашему взору открывается картина, захватывающая своей красотой. Перед нами воочию предстает тот манящий образ экзотического острова, который грезился с детства в сказках и в описаниях путешествий в далекие страны. Для нас, северян, непривычны такие чистые и контрастные краски. Но даже те, кто хорошо знаком с яркой природой тропиков, отмечают чарующую гармонию этого своеобразного ландшафта. На современном сверхзвуковом лайнере до этих сказочных островов можно добраться из Москвы, Лондона или Нью-Йорка за какие-нибудь 10–12 часов. А с высоты бреющего полета их можно охватить взглядом целиком, потому что они часто совсем маленькие.

Перед нами низкий остров, имеющий правильную форму кольца. Почти вся его площадь занята необычайно сочной зеленью, среди которой преобладают рощи кокосовых пальм. Некогда они выросли здесь из тех орехов, которые были занесены сюда волнами океана с далекой земли. Семена кокосовой пальмы лучше, чем семена других растений, выдерживают длительные скитания по соленым волнам.

Зеленое кольцо растительности опоясывается снаружи нешироким песчаным пляжем и полосой мелководья, частично обнажающейся во время отливов. Неутомимые волны прибоя яростно набрасываются на наветренный берег острова, оборачиваясь кружевом ослепительно белых бурунов. Их бурлящее полукольцо отделяет весь этот «оазис» от темно-синих вод океана. В сильный прибой над островом сияет радужный ореол, образованный облаком мельчайших брызг. За бурунами берег обычно круто обрывается в морскую пучину, часто на глубину в несколько километров.

С неспокойным и темным океаном разительно контрастирует тихая округлая лагуна в центре острова с зеркально-спокойными и прозрачными лазурными водами. Сюда не доходит волнение океана, хотя лагуна зачастую и сообщается с ним глубокими проходами в породе. Если сам остров большой и проходы достаточно широки, то через них в лагуну могут заходить даже крупные морские суда. Вокруг тишина. Ночью над головой загораются яркие звезды, а утром и вечером пламенеют огненные и пурпурные зори. Совсем как на острове Робинзона! Пожалуй, нигде больше не ощутить себя в столь непосредственной близости с природой, с ее могучей и вечной стихией, как на одном из таких часто совершенно необитаемых островов.

Это и есть атолл. Человек издавна заселил многие из них, особенно те, что покрупнее. В этом замкнутом мирке на самом краю света, не испытывая особой потребности в общении с большим миром, люди не торопливо вели свою немудреную жизнь, питаясь кокосовыми орехами и щедрыми дарами океана.

Таких атоллов в Тихом и Индийском океанах множество. Обычно они сгруппированы в большие архипелаги или тянутся длинной цепочкой вдоль побережий материков и больших островов. Есть среди них малютки с поперечником в каких-нибудь 100–200 м. есть и «гиганты», противоположные берега которых удалены друг от друга на несколько десятков километров.

Самое интересное, что все атоллы — и маленькие и большие — состоят из известняка. Образовался он в результате титанической созидательной деятельности живых организмов — коралловых полипов, которые на протяжении миллионов лет извлекали из морской воды кальций, чтобы создать из него опору для своего крохотного студенистого тельца. Полипы жили и умирали, а их известковые домики оставались. Постепенно они скапливались в большие отложения чистой породы. В каждом коралловом полипе живут водоросли-симбионты. Как теперь совершенно точно доказано, полипы, если они и могут существовать без своих квартирантов, почти совершенно утрачивают при этом способность строить известковые домики. Выходит, следовательно, что водоросли, живущие в симбиозе с коралловыми полипами, и являются главными стимуляторами возведения коралловых построек. А о масштабах подводного строительства можно судить по следующим фактам.

Взглянем на карту. Мы увидим, что многие острова, особенно расположенные в Тихом океане, к востоку от Австралии, обрамлены здесь мелкозубчатыми красными овалами. Так обозначаются постройки полипов — коралловые рифы. Они встречаются во всем тропическом поясе, простираясь приблизительно от 35 градуса северной до 32 градуса южной широты, т. е. в пределах акватории, равной 190 миллионам квадратных километров. Это больше площади всей суши на Земле. Одни только атоллы в сумме превосходят по площади такой материк, как Австралия. Но кроме атоллов существуют еще так называемые барьерные и окаймляющие рифы, а также рифовые отмели, частично обнажающиеся при отливе. Если сложить площадь всех коралловых сооружений, то она значительно превысит площадь всей нашей страны и составит более 27 миллионов квадратных километров!

Великая китайская степа, тянущаяся на 4 тысячи километров и достигающая местами 10-метровой высоты, ничтожна по сравнению с сооружениями коралловых полипов. Например, простирающийся вдоль северо-восточного берега Австралии Большой Барьерный риф, хотя он и вдвое короче этой стены, скопил в себе столько известняка, сколько его не было израсходовано на строительство за всю историю человечества. Толщина его известкового пласта измеряется сотнями метров, а ширина ложа мелководья, отделяющего риф от материка и также сложенного известью, в среднем колеблется между 50 и 100 км. Барьерные рифы внушительных размеров тянутся также вдоль берегов Новой Каледонии, архипелага Фиджи и других островов.

Мощность известкового слоя у некоторых атоллов совершенно поразительна. Так, во время бурения на атолле Эниветок базальтовое вулканическое основание острова было достигнуто на глубине 1300, а на атолле Бикини до него добрались только на глубине свыше 2000 м. Совершенно ясно, что при таких поистине планетарных масштабах своей созидательной деятельности кораллы заслуживают самого пристального изучения.

Коралловые рифы очень прочны. Сколько кораблей, сбившихся с курса, потерявших управление или попавших в шторм и неожиданные течения, разбилось о видимые и невидимые коралловые сооружения или село на мель! Не на коралловую ли скалу налетел корабль Синдбада-морехода из сказок «Тысячи и одной ночи»? Рифы стали кладбищем не только для шхун и фрегатов, ходивших под парусами во времена рыцарей и морских пиратов, но и для многих современных судов, особенно тех, что совершают перевозки по местным линиям и лишены локаторов и других средств навигации. Мореплавателям приходится быть особенно внимательными, когда они проводят суда узкими извилистыми проходами в прибрежных рифах.

Происхождение атоллов и коралловых рифов долгое время оставалось загадкой. Немногие творения природы вызывали столь ожесточенные споры. Одни считали, например, что атоллы образовались на подводных кратерах вулканов, поэтому-то у них такая правильная форма. В самом деле, почему бы кораллам и не обосноваться на заснувшем вулкане? Ведь есть же острова вулканического происхождения! Смущали только внушительные размеры некоторых атоллов с поперечником в несколько десятков километров. Таких гигантских кратеров на Земле мы не знаем. Другие ученые придерживались точки зрения, что полипы возводят свои сооружения в кроме кольца в силу особого инстинкта, направленного на то, чтобы защитить себя от прибоя. Но как могут крохотные существа согласовать свои действия вдоль кольца огромного диаметра? Никто не мог дать на эти вопросы убедительного ответа.

Веское научное слово о причинах рифообразования суждено было сказать великому Дарвину. В 1842 г. он опубликовал свою блестящую и вместе с тем простую теорию, в которой происхождение коралловых рифов получило убедительное объяснение.

Во время кругосветного путешествия Дарвин установил, что рифообразующие кораллы не могут жить глубже 90 м, а лучше всего развиваются на глубине 20–40 м. Изучая геологическое строение западных и восточных берегов Южной Америки, он отметил следы несомненных поднятий и опусканий земной коры, совершавшихся очень медленно. Так, он видел в слоях древней породы поднятые на высоту до 1000 м и выше кости гигантских вымерших зверей, захороненные миллионы лет назад. Но если поднятия — реальность, то вполне вероятна возможность и длительных опусканий. Теперь мы знаем, что в современную эпоху продолжают, например, опускаться побережье Голландии, северо-западные берега Адриатического моря (для спасения Венеции от затопления уже приходится разрабатывать специальные проекты), впадины Турфанская и Мертвого моря.

Дарвину не были известны эти факты, но сопоставления натолкнули его на мысль, что коралловые сооружения образуются на медленно опускающемся дне мелководного моря. При погружении вместе с дном кораллы растут преимущественно вверх, чтобы удержаться в светлых, богатых кислородом поверхностных водах. Чем значительнее погружение, тем мощнее слой образующейся коралловой породы.

Рифы, тянущиеся вдоль берега, называют береговыми или окаймляющими. Их рост в высоту ограничен уровнем отлива (без воды большая часть полипов более двух часов обходиться не может), а вширь — размером мелководной полосы. По этой причине риф продолжает нарастать в основном с края, обращенного в открытое море. Если берег с прилегающим мелководьем медленно опускается, то край рифа, растущий быстрее, оказывается отделенным от береговой линии мелкой лагуной, которая все более расширяется.

Так Дарвин объяснил образование барьерного рифа. Доказательство того, что последний образовался из берегового, он видел в том, что очертания барьерного рифа нередко точно повторяют очертания береговой линии. Допустим теперь, что барьерный риф окаймляет не берег материка, а небольшой остров, который медленно опускается. Если опускание острова зайдет далеко и море покроет его «с головкой», то барьерный риф превратится в кольцевой — возникнет атолл, в центре которого на месте опустившегося острова будет находиться лагуна.

По законам эстетики

Теория Дарвина о происхождении рифов произвела в научном мире впечатление разорвавшейся бомбы. Сто раз опровергнутая и сто раз вновь подтвержденная, она наконец окончательно восторжествовала.

Но оставим геологию. Поспешим к самим кораллам и мысленно совершим подводную прогулку по живым рифам. Мы попадаем в сказочный мир, ошеломляющий яркостью красок, разнообразием и причудливостью форм, богатством жизни. Кажется, природа вложила в создание этого райского уголка все свои творческие силы, всю свою изобретательность, породив огромное видовое разнообразие. По щедрости и изобилию жизни рифы можно сравнить разве что с влажными тропическими лесами.

Разнообразие кораллов поистине безгранично. Одних только строителей, занимающихся возведением самих рифов (их называют мадрепоровыми шестилучевыми кораллами), свыше 2500 видов. Правда, большинство из них попадаются не слишком часто и основу подводного пейзажа образуют всего полтора-два десятка видов. Но и при таком положении в размерах, форме и строении колоний наблюдается большое разнообразие. Они могут быть гигантами и карликами, монолитными и ветвистыми, гладкими и сплошь пористыми, столбчатыми и кустистыми. Кроме того, один и тот же вид в разных условиях, главным образом в зависимости от глубины и движения вод, может значительно варьировать в размерах и форме колоний.

Подводный пейзаж на рифах при всей яркости и разнообразии красок подчиняется правилам строгой гармонии. Можно целиком согласиться с бельгийским зоологом Бернаром Горским, автором недавно вышедшей великолепной книги-альбома о мире кораллов, который считает, что первый закон этого мира — красота, эстетичность, заставляющая человека широко раскрывать глаза.

Опустившись в воду с внешнего (прибойного) края рифа на глубину 3–5 м, мы оказываемся в настоящих джунглях. В великом беспорядке теснятся здесь густые «кусты» и «деревца» всевозможных очертаний и разного роста. Одни из них отдаленно напоминают цветущие кусты сирени, другие — молодые елочки, сосенки, кустики туи и можжевельника или заросли араукарий. Они чаще сочного ярко-зеленого цвета, но попадаются и оранжево-желтые, словно тронутые дыханием осени. Сверху и с боков над ними нависли живые груды колоний, будто навес из виноградных лоз, прикрывающий дворик от жаркого солнца. А вот совсем гладкие, точно только что подстриженные заботливой рукой садовника кустики. Среди них есть совершенно круглые, слегка вытянутые, а есть с весьма витиеватыми контурами, напоминающие каких-то сказочных исполинов. Иногда массивные глыбы кораллов кажутся покрытыми бархатом изумрудного или шоколадного цвета, на живом ворсе которого мерцают частые голубые звездочки крошечных щупалец.

Проплыв всего несколько десятков метров, мы попадаем совсем в иной ландшафт. Перед нами словно заросли саксаула: те же голые, лишенные листьев ветви, торчащие вверх, тот же монотонный серый цвет. Но такие скучные леса на рифах редкость. Можно подумать, что они существуют специально для усиления контраста.

Между «кустами» и «деревьями» вьются «дорожки», то суживающиеся в едва заметные тропинки, зажатые между неприступными стенами джунглей, то вовсе исчезающие в сумраке какого-нибудь грота, а то переходящие в «лесные поляны» и «пойменные луга». В спокойных водах лагуны поляны часто посыпаны песком, а в открытом море густо поросли сочной морской травой. Траву имитируют тоже кораллы. Это нежные альционарии. Только «травинки» у них потолще. Скорее это сосковидные выросты, напоминающие ворс пушистого паласа. Ступаешь по такому паласу и чувствуешь, как ноги мягко погружаются в скользкую, податливую массу. Выросты могут быть зелеными, розовыми, сиреневыми пли серыми.

Сплошь и рядом среди полян торчат кочки, поросшие высокими метелками отцветших «злаков». Метелки все время колышутся, словно ковыль на ветру. Это голодные кораллы выставили свои бесчисленные длинные щупальца. Такие же щупальца, разве только покороче, высовываются из каждой ячейки кораллового кустика, наподобие лепестков цветка обильно цветущего растения. Стоит погладить такой кустик рукой (конечно, одетой в перчатку!), как все цветы тотчас исчезают, и на минуту коралл становится гладким, прилизанным.

Немного придя в себя после первых восторгов, мы сможем заметить более частные, но не менее поразительные творения природы. Вот на подводном склоне выросла «цветная капуста». Только в отличие от обычной она коричневая с голубым или сиреневым нале-том. Это так называемая монтипора фолиоза. А вот лежит шаровидная колония, своей покрытой извилинами поверхностью напоминающая головной мозг. Эти кораллы так и называют кораллами-мозговиками. Есть на рифах и свои «грибы». Одни из них и по внешности, и по размерам уподобились обыкновенной сыроежке, с той лишь разницей, что их шляпка перевернута пластинчатой стороной вверх. Под нее подделываются одиночные кораллы фунгии (в переводе с латинского это и означает «грибы»). Когда шляпка достигает 2–3 см в диаметре, ножка обламывается. Шляпка, упав на дно, начинает самостоятельную жизнь, а на бывшей ножке вырастает новая шляпка. Таким простым способом этот коралл размножается. Некоторые фунгии вырастают до 30–35 см в диаметре. По цвету они обычно желтовато-охрисгые, а край шляпки нередко розовый. Другие «грибы» похожи на трутовиков, только размеры у них совсем не грибные (они достигают иногда 3–5 м в диаметре). Эти кораллы относятся к роду акронора.

Поглубже, там, куда не доходит волнение прибоя, та же акропора разрастается в нежные ветвящиеся колонии, с виду похожие на елочки или колючий кустарник. Обильно ветвятся здесь и другие кораллы. Некоторые виды приобретают причудливые очертания и напоминают граммофонные трубы с волнистыми краями, огромные воронки, вазы, кубки. Форма других совершенно не поддается описанию. Из роговых кораллов попадается красный органчик, названный так потому, что его тело образует ряд параллельно идущих труб. Все это феерическое скопление живых тел создает необыкновенно красочную картину. Между скромными буро-коричневыми и зелеными массами яркими пятнами выделяются карминно-красные поциллопоры и дендрофилии, кремово-желтые и огненные милле-поры, фиолетовые альционарии (это уже мягкие кораллы) и небесно-голубые солнечные кораллы.

Подводные пещеры и гроты, которых особенно много на крутых склонах рифов, тоже не пустуют. Исследователи океана сравнивают их живое убранство с миниатюрными японскими садиками. Помимо кораллов их стены украшают кустики разнообразно окрашенных мшанок и зелено-бурые гидроиды, мясистые оранжевые и розовые асцидии, пурпурные губки.

Чем глубже, тем более тонкими и изысканными становятся формы ветвистых кораллов, хотя сохраняются и очень массивные столбчатые колонии. На глубине 35–40 м рифостроящие кораллы исчезают, уступая место изящным и все более вычурным колониям с тонкими длинными ветвями. Одновременно начинают преобладать сочные красные и оранжевые цвета, своей яркостью напоминающие картины Матисса. Палитра теплых красных тонов столь богата, что невольно задаешься вопросом: зачем такое обилие оттенков там, где царит вечный сумрак? Разве что расточительная природа готовила сюрприз специально на тот случай, когда исследователь подводного мира разгонит мрак лучом мощного прожектора?!

Но вернемся ближе к поверхности, к свету и дополним рифовый пейзаж последними деталями. Завершают картину подводного сада так называемые мягкие кораллы, актинии и многие другие морские животные. Вот у подножия уступа пышно разрослись огромные лилово-розовые и желтые горгонарии с ниспадающими веерами ветвей, похожих на страусовые перья. В красоте им ничуть не уступают величественно-изящные морские лилии (они относятся к типу иглокожих), горделиво приподнявшие свои перистые лучи. Их таки хочется сравнить с экзотическим папоротником или саговником, которые на лето вкапывают в землю вместе с кадушкой для украшения клумбы. Повсюду натыканы губки всевозможных цветов и оттенков, то в виде чаш или кубков, то в виде широких блюдец и мелких тарелок.

Всего удивительнее, что даже черви, столь невзрачные на земле, на рифах преобразились в красавцев. Одни из них, спрятав свое тело в трубчатые известковые домики, выставили наружу пышные султаны красных или белых щупалец, другие украсили себя частыми пушистыми щетинками, уподобившись мохнатым гусеницам (их поэтому и называют многощетинковыми). О красоте и многообразии морских червей можно было бы написать целую книгу.

Нельзя забывать и об актиниях. То однотонные — пурпурные или изумрудно-зеленые, то двухцветные, с венчиком розовых или фиолетовых щупалец, они похожи на распустившийся цветок хризантемы. Эти одиночные цветы иногда раскидывают свои лепестки на 2–3 м в окружности (такова актиния стоихактис). В общем живые рифы поистине напоминают волшебный сад из сказок Шехеразады!

Совсем иной облик кораллов у прибойной кромки рифа. Здесь вся их жизнь подчинена вечной борьбе с натиском морской стихни. От их способности противостоять разрушительному накату волн зависит существование остальных колоний и рифа в целом. Подсчитано, что при скорости ветра 70 км в час на 100-метровую полосу рифа при каждой волне обрушивается две тысячи тонн воды. Такой титанический удар повторяется пять раз в минуту, или 7200 раз в сутки! А что же сказать о штормах, приносимых тропическими циклонами?!

Чтобы устоять и выжить в таких условиях, кораллам приходится наращивать очень толстый и прочный известковый скелет и придавать ему компактные, обтекаемые формы. Мы встречаем у кромки плотно сросшиеся многоярусные нагромождения, образованные шаровидными или уплощенными колониями поритов, орбицелл, фавитов, массивных мозговиков, колючих галаксей. Скелет некоторых колоний, например акропоры, пронизан порами и напоминает решето. Набегающие и откатывающиеся назад волны свободно проходят сквозь отверстия, не разрушая постройку. На время отлива полипы этих кораллов могут глубоко втягивать свои тельца внутрь колония и переносить непродолжительное обсыхание с поверхности. Отдельные виды (турбинарии, нодобацпи), неспособные втягиваться, строят колонии в форме чаши, в которую запасают воду.

И все же вода и разные организмы частично разрушают край рифа, а волны переносят его обломки дальше от прибойной полосы в сторону берега. Здесь они цементируются коралловым песком, погибшими водорослями, образуя широкую каменистую полосу, почти лишенную живых кораллов. За ней начинается тихая лагуна, у кораллового населения которой свой особый облик. Кораллы, как правило, не образуют здесь сплошных зарослей, а растут отдельными деревцами и кустиками пли просто свободно лежат на песчаном дне. Спокойные воды позволяют отдельным формам образовывать чрезвычайно ветвистые колонии. Кроме уже знакомых нам видов здесь попадаются полушаровидныс эуфилип, достигающие иногда метра в диаметре, ячеистые павоны, причудливо ветвящиеся, словно «оленьи рога», поциллопоры.

Теперь, когда мы в общих чертах представляем себе облик кораллов, не приходится удивляться, что их очень долгое время считали морскими растениями, микроскопические «цветки» которых тотчас же вянут на воздухе. В XVIII веке установили, что мягкое тело полипов — животного происхождения, но образование скелета по-прежнему продолжали считать делом растений. Кораллы стали относить к зоофитам, что в переводе означает «животные-растения». Такой точки зрения придерживались и великие систематики Карл Линней и Жорж Кювье. Истинная природа этих удивительных созданий была раскрыта лишь в середине XIX века.

Любопытна и история самого слова «коралл». Оно происходит от греческого korallion, в свою очередь производного от korax, что значит «крюк». Древнегреческие пловцы-ныряльщики добывали кораллы для знати с помощью специальных крюков, отрывая ими «морские растения», росшие на береговых склонах Средиземного моря на глубине больше 20 м. В течение столетий твердые огненно-красные куски этого «растения», обработанные лучшими мастерами, считались самыми ценными украшениями. За ними и закрепилось название «коралл». Но красный коралл Средиземного моря (его относят к восьмилучевым кораллам), с постройкой Суэцкого канала проникший даже в Красное море, не способен образовывать рифы.

Описывая разнообразные формы коралловых колоний, мы по традиции сравнивали их с похожими наземными растениями. Возможно, читателям, знакомым с кораллами по собственному опыту, наше описание покажется слишком упрощенным и искусственным. Действительно, внешняя аналогия между кораллами и растениями весьма и весьма приблизительна. Однако нам думается, что в онисанни она все же может оказаться полезной для тех, кто никогда не видел этих своеобразных животных в живом состоянии.

При всем разнообразии кораллов полипы, из которых слагаются колонии, устроены однотипно. Это крошечный, размером в 1–1,5 мм, живой комочек протоплазмы, но со сложным внутренним устройством. Сидит он в известковой ячейке и напоминает маленькую актинию. В центре его помещается рот, окруженный одним или несколькими венчиками щупалец. Рот переходит в глотку, которая открывается в кишечную полость. Один из краев рта и глотка покрыты крупными ресничками, которые гонят воду внутрь полости, Последняя поделена неполными перегородками (септами) на камеры. Число перегородок бывает довольно большим, но равно числу щупалец и у шестилучевых кораллов кратно шести. На септах тоже сидят реснички, и они тоже постоянно движутся, только гонят воду в обратном направлении — из кишечной полости наружу. Рот одновременно служит и для удаления непереваренных частиц пищи, так как отдельного анального отверстия у коралловых полипов нет.

Скелет у мадрепоровых кораллов развит особенно сильно и достигает большой сложности. Его строят клетки наружного слоя (эктодермы) полипа. Сначала он похож на пластинку или низкую чашечку, в которой сидит сам полип. Затем, по мере разрастания и образования радиальных перегородок, живой организм оказывается как бы насаженным на свой скелет, который снизу глубоко вдается в его тело. Колонии образуются при бесполом размножении в результате не доведенного до конца почкования. Но у кораллов существует и половое размножение (полипы раздельнополы). При этом из оплодотворенного яйца развивается активно плавающая личинка, которая по прошествии нескольких дней оседает на дно и дает начало новой колонии.

У некоторых кораллов в ячейке сидит не один, а два или три полипа. При этом ячейка вытягивается, становясь похожей на ладью, а рты располагаются в один ряд, окруженный общим венчиком щупалец. У других видов в одном известковом домике сидят уже десятки полипов. Они объединены друг с другом настолько тесно, что все их действия и «побуждения» становятся коллективными. Они вместе охотятся, вместе питаются, вместе «отдыхают». Их рты представляют собой единую щель. Наконец, у кораллов из рода меандрин все полипы сливаются воедино. Колония приобретает вид полушария, покрытого многочисленными извилистыми бороздами. Это уже знакомые нам кораллы-мозговики. Борозды образованы у них сплошными ротовыми щелями, обсаженными рядами щупалец. В этом случае границы между отдельными полипами установить вообще невозможно: вся колония превратилась в единый организм.

При своих миниатюрных размерах кораллы растут довольно быстро. Ветвистые формы при благоприятных условиях наращивают за год ветви длиной 20–30 см. Массивные колонии, естественно, растут медленнее. Поритес, например, увеличивается за год на 3–4 см, а мозговики — только на 1–2 см. В способности к регенерации кораллы не отстают от гидры. Из их крошечных обломков вырастают большие новые колонии. Верхушки кораллов, достигнув уровня отлива, останавливаются в росте и в конце концов отмирают, колония же продолжает расти с боков.

На зрелых рифах именно на краю, под ударами волн, колония и совершает свой самый активный рост. И не только потому, что силы созидания утверждают здесь свое торжество над силами разрушения. Каждая новая волна несет с собой из открытого моря пищу и много кислорода, столь необходимые полипам, а движение воды очищает их от ненужных продуктов и производит живительный массаж. На краю нет и такой тесноты, как в центре рифа. Расти себе в море, коль не страшишься риска рано или поздно погибнуть под натиском разбушевавшейся стихии. И кораллы идут на этот риск. Такова уж диалектика жизни.

Одна из интереснейших и до сих пор не разгаданных тайн кораллов состоит в том, что эти во всех отношениях солнцелюбивые животные в своем росте, как это ни странно, подчиняются власти… луны. Наращивание скелета идет у них концентрическими слоями, следуя ритму смены лунных фаз. И, судя по данным геологии, таинственная связь с луной установилась у них очень давно. Она оказалась настолько надежной, что сопоставление данных о характере роста современных кораллов с данными о росте в прошлые геологические эпохи, которые дает палеонтология, позволяет судить о том, насколько изменилась за это время продолжительность лунного месяца. Скорее всего связь с луной проявляется у кораллов через ритм высоких приливов и низких отливов.

Чтобы узнать, как быстро растут кораллы, вовсе не обязательно проводить специальные наблюдения. Дело в том, что любой предмет, тем или иным путем очутившийся под водой в зоне жизни кораллов, непременно ими обрастает. Эти сидячие животные используют его просто как удобное место, на котором можно обосноваться: ведь дно и береговые уступы давно заняты их старшими собратьями. Ну а в море всегда можно найти достаточно предметов (в том числе изготовленных человеческими руками), о которых точно известно, когда именно они там оказались. Так, когда на острове Парасель, расположенном в Южно-Китайском море, производили взрывы в целях изысканий, нашли монеты, отчеканенные в 1410 году. Они были глубоко вмурованы в коралловый полипняк. На камнях, выброшенных пз кратера вулкана Кракатау и упавших в море при извержении в 1883 году, уже через два года образовалась известковая корка в 10 см толщиной.

Но проще всего судить о росте кораллов по облику затонувших кораблей. Жак Ив Кусто отмечает, что кораллы обживают их с неимоверной быстротой, набрасываясь без разбора на дерево, металл, стекло, на снасти, пушки, ядра, драгоценности, погребая все под своим плотным панцирем. Одну из экспедиций на рифы Карибского моря Кусто с увлечением описал в книге «Затонувшие сокровища». На некоторых из этих рифов в свое время нашли погибель десятки парусных судов, переполненных серебром и золотом, которые испанские завоеватели вывозили из Нового Света. Не случайно эти роковые места назвали Серебряной банкой.

Обломки кораблей, одетые кораллами, моллюсками, мшанками и другими морскими обитателями, производят жутковатое впечатление сочетанием живой плоти и мертвого металла. К тому же обилие самых разнообразных рыб, находящих здесь убежище, усиливает ощущение безучастности населения этих цветущих оазисов к человеческим драмам. Поистине погибшие корабли обретают под водой новую жизнь… Одновременно они как бы предостерегают тех, что плавают там, на поверхности: «Будьте осторожны, капитаны и лоцманы! Лучше держитесь от кораллов подальше. В одиночку они слабы и ничтожны, но сообща грозны и неприступны, как гранитные утесы. Будьте внимательны и вы, мужественные исследователи рифов, когда ищете узкий фарватер в их манящих лабиринтах!»

Зачем нужна кораллам водорослевая «начинка»?

Чтобы коралловые полипы могли нормально расти и возводить рифы, им необходимы определенные и строго постоянные условия. Эти неутомимые строители — большие консерваторы, но их консерватизм сродни изнеженности орхидей. Малейшие отклонения в температуре, солености, прозрачности воды оборачиваются для них гибелью.

Кораллы не переносят падения температуры воды ниже 20,5 градуса Цельсия. Гранины их распространения в тропических водах почти полностью совпадают с годовыми изотермами плюс 20 градусов. Местами зона обитания кораллов сильно расширяется, выходя за пределы экваториального пояса, а местами сильно сужается. На меридиане западного побережья Южной Америки она даже целиком переходит в более теплое северное полушарие. Эта прихотливость очертаний коралловых «владений» связана в основном с размещением в океане теплых и холодных течений. В мелких, хорошо прогреваемых лагунах они выносят предельный нагрев воды до 35 градусов.

Зона распространения рифообразующих кораллов

Очень чувствительны кораллы и к изменениям солености воды. Нижний предел солёности составляет для них около 35 промилле. Если некоторое повышение содержания солей они переносят совершенно безболезненно (в Красном море они отлично развиваются при солености 38–40 промилле), то даже кратковременное опреснение оказывает на них самое пагубное воздействие. Массовая гибель кораллов из-за сильных ливней в момент отлива неоднократно отмечалась на рифах к востоку от Австралии. После таких дождей большие участки колоний надолго остаются безжизненными. Дотоле населявшая их богатая фауна погибает или уходит в другие места. Из-за сильного опреснения рифы не развиваются и там, где в море впадают крупные реки.

Проникновению рифообразующих кораллов в глубь водяной толщи препятствуют недостаток света и отчасти падение температуры. Нижний предел распространения кораллов целиком зависит от их симбионтов — зооксантелл, которые на глубине свыше 50 м уже не способны к эффективному фотосинтезу: для его нормального протекания там слишком мало света.

Непременное требование кораллов — чистота и прозрачность вод. Это отнюдь не прихоть. Мелкий песок, ил и другие взвешенные в воде частички, оседая на полипах, закупоривают их глотку, затрудняют работу ресничек и в результате нарушают нормальный ток воды через кишечную полость. При продолжающемся оседании посторонних частиц полипы оказываются не в состоянии от них освободиться, обмен веществ у них затрудняется, и они погибают. Кроме того, мутная вода задерживает больше света и тем замедляет рост. Очень важно для них и достаточное содержание в воде кислорода. Вот до чего капризны эти создания!

Жизнь коралловых полипов — пример удивительно гармоничного эндосимбиоза. Едва молодой полип начнет извлекать из воды карбонат кальция и строить из него свой скелет-домик, как к нему присоединяются добровольные помощники — те самые зооксантеллы, которые сожительствуют с тридакной и червем конволютой. Они-то и окрашивают живые ткани полипов в зеленоватый и желтоватый цвет. Не так давно американские экологи X. и О. Одум установили, что в симбиозе с мадрепоровыми кораллами кроме зооксантелл живут еще и зеленые нитчатые водоросли, поселяющиеся в порах известкового скелета. Если подсчитать массу всех водорослей-симбионтов и сравнить ее с массой тела самих полипов, то окажется, что растительной протоплазмы в кораллах втрое больше, чем животной. Кораллы буквально начинены водорослями, которые образуют с ними сложный физиологический комплекс.

До 50-х годов нашего века большинство биологов были склонны считать, что коралловые полипы — строгие вегетарианцы. Полагали, что они питаются микроскопическими водорослями фитопланктона, а в случае нужды могут переваривать и своих симбионтов. Это ошибочное представление опроверг английский зоолог Морис Йонг. Он неопровержимо доказал, что коралловые полипы, как и подобает кишечнополостным, — настоящие плотоядные животные. Они питаются зоопланктоном и совершенно не способны усваивать растительную пищу. Йонг показал опытным путем, что даже при неблагоприятных условиях — голодании, нехватке кислорода, понижении температуры — зооксантеллы совершенно не усваиваются полипами, хотя и попадают в их кишечную полость. В случае серьезного заболевания полипа (а кораллы болеют, подобно всем живым существам) зооксантеллы погибают и сначала выталкиваются в кишечную полость, а затем выводятся наружу.

Если поместить колонию кораллов в темноту, ее зооксантеллы также погибнут. Что касается кораллов, то одни виды останутся в живых и будут продолжать нормально развиваться, другие окажутся в угнетенном состоянии, третьи отомрут. Пожалуй, крайний пример зависимости от эндосимбионтов подают кораллы альционарии. Они нацело утратили способность питаться самостоятельно, а на животную пишу вообще не реагируют. У них даже редуцировались некоторые участки пищеварительной полости.

При разнообразии реакций на потерю симбионтов все три группы сходны в одном: они утрачивают при этом «профессию» каменщиков, способность строить рифы. Факты такой «дисквалификации» кораллов побудили исследователей искать разгадку таинственной связи между жизнедеятельностью симбионтов и накоплением извести их хозяевами.

Долго думали, что постройка скелета в основном «дело рук» зооксантелл. Существуют же свободноживущие известковые водоросли — литотамнии, способные возводить рифы не хуже кораллов. Иногда их вклад в постройку рифа даже значительнее, чем самих полипов. Не они ли скрепляют прочной розово-красной «штукатуркой» волнорезный гребень на краю рифа? В пользу гипотезы о строительных способностях зооксантелл как будто косвенно свидетельствовал и тот факт, что по массе эти симбионты намного превосходят кораллы. Существовало также мнение, будто в своей созидательной деятельности водоросли используют продукты выделения полипов, например углекислый газ.

Йонг и другие исследователи доказали, что основа симбиоза кораллов и водорослей та же, что и у других зеленых животных. Водоросли поселяются в теле кораллов ради углекислоты, азотистых и фосфорных продуктов выделения. Углекислота идет не на образование извести, а на фотосинтез глицерина, из жидких же продуктов выделения водоросли строят белковое вещество своего тела. Симбионты, следовательно, заменяют кораллам органы выделения, поглощая отходы их жизнедеятельности. В свою очередь кораллы получают от симбионтов в дневное время дополнительные порции кислорода и, возможно, часть глицерина. В этих взаимных выгодах и кроется основное условие их альянса. В этом и главная причина любви кораллов к свету.

По-видимому, живя в теле кораллов, водоросли участвуют в образовании рифов опосредствованно. Поставляя кислород и удаляя продукты обмена, они создают условия для быстрого роста кораллов, а тем самым и для наращивания их мощного скелета.

Начиная с 60-х годов американские специалисты Т. и Н. Горо стали экспериментально исследовать биохимическую сторону механизма отложения извести у кораллов с помощью радиоактивного изотопа углерода. Им удалось установить, что между интенсивностью фотосинтеза и скоростью отложения извести существует прямая зависимость: на свету этот процесс шел в девять раз быстрее, чем в темноте. По свидетельству другого исследователя, американца Уэйнрайта, толчок к отложению извести дают водоросли. Они вырабатывают некое хитиноподобное вещество, на котором, как на твердой основе, и откладывается известь будущего скелета.

В общем секрет слаженной работы кораллов и водорослей все еще остается для нас загадкой. По сути дела наука только начинает подбирать ключи к тайнам этой сложнейшей симбиотической системы. Об одном интересном открытии советского исследователя, касающемся питания кораллов, будет сказано в последней главе книги.

Большинство кораллов, подобно крупным хищникам, активны преимущественно ночью. Днем они вялы, так как вся их энергия направлена на переваривание захваченной пищи. Основное орудие охоты и одновременно защиты этих сидячих организмов — стрекательные капсулы (книдобласты), устроенные по тому же принципу, что и у гидры. Во время охоты полип может наполовину выставлять из известкового домика переднюю часть своего тела, на кончике которого распускается «цветок». Это полип распустил свои нежные, но коварные щупальца. В них спрятаны сотни и тысячи «бомб», готовых взорваться при малейшем соприкосновении с чем-нибудь съедобным. Тогда из них мгновенно выскакивает длинная, туго скрученная нить (нематоцит) с «копьями» и крючками, смоченными ядовитой жидкостью, и вонзается в тело какого-нибудь рачка. Потом щупальца и тонкие реснички подтягивают парализованную жертву к ротовому отверстию.

Особое впечатление производит риф ночью, когда в поисках пищи активно работают щупальца всей колонии. Сразу даже трудно себе представить, как миллионы и миллиарды этих крохотных созданий, эти пожизненно прикрепленные к одному месту и замурованные в собственном доме существа своими «гарпунами», крючками и ядами ловят и убивают мельчайшую живую добычу и как потом столь же несметное число миниатюрных пастей поглощает ее. Когда риф «ест», он уподобляется маленькому спруту, отраженному в тысяче зеркал. Говоря словами Кусто, поистине риф живет одновременно «масштабами микромира и Гаргантюа».

«Большой симбиоз» грозного «рая»

Познакомившись с эндосимбионтами, живущими внутри кораллов, перейдем теперь к отношениям кораллов с окружающими живыми существами. Тут уже не будет той кажущейся внешней пассивности или, вернее, скрытности, которые отличают союз растений и животных. Речь пойдет об активных отношениях животных к животным, которые наделены острыми реакциями и определенными, пусть самыми примитивными, эмоциями.

Рифы сосредоточили в себе львиную долю мира беспозвоночных. Здесь представлены все его крупные подразделения, ныне существующие на Земле, исключая разве только насекомых. Кроме того, для рифов характерно великое множество рыб. Большинство обитателей рифа одето в яркие разноцветные наряды, подстать самим кораллам. Для многих это жизненная необходимость: чтобы быть незаметными для врагов, нужно уметь слиться с окружающим фоном. Именно на рифах в одной и той же группе мы найдем одновременно и крошечных, и гигантских представителей животного царства.

Коралловые джунгли служат для обитающих в них морских животных тем же, чем вечнозеленые леса — для сухопутных. Они дают им убежище, укрытие для выведения потомства; они их кормят и в отличие от леса еще и активно защищают от врагов.

Чего только не увидишь на рифах! Умей только смотреть, не пропуская ни одной мелочи. Встретишь все — от нежной привязанности «неразлучных друзей» до лютой неприязни непримиримых врагов, от взаимных услуг «заботливых соседей» до поедания сильным слабого. Нити, связывающие обитателей рифов, сплетены в столь сложный клубок и отличаются столь щедрым многообразием, что на сегодняшний день распутана лишь очень небольшая его часть. Человек только начинает постигать тонкость и сложность организации этого уникального комплекса, равновесие которого природа отлаживала миллионы лет.

Выше мы называли рифы райскими, цветущими уголками. Но если у читателя сложилось впечатление, что здесь царят мир и безмятежность, то мы должны его глубоко разочаровать. Рифы могут показаться человеку раем только с первого взгляда, и то, если на него никто не пытается напасть. На самом деле «рай» этот довольно грозен, так как его кажущаяся гармония держится на крови миллионов и миллиардов живых существ. Достаточно сказать, что в коралловом «раю» живут или в него заплывают, привлеченные обилием пищи, такие страшные хищники, как акулы, мурены, барракуды. Неумолимая борьба за существование здесь сильнее, чем где бы то ни было. Она вынудила хищников изыскивать все новые и новые методы и средства нападения, а их жертвы — находить новые способы защиты и спасения.

Законы рифовых джунглей суровы. Жизнь многих их обитателей можно сравнить с цирковым акробатическим представлением, участники которого при каждом трюке смотрят смерти в глаза. За малейшие отклонения в исполнении легко поплатиться жизнью. По трагедии, ежеминутно разыгрывающиеся в мире безмолвия по вине хищников, — не наша тема. Коль скоро мы решили говорить о симбиозе, оставим в стороне диссонансы, которых слишком много в симфонии жизни, и займемся созвучиями.

Коралловые рифы дают нам множество примеров дружеского единения и согласия. Пожалуй даже, по числу разных симбиозов это сообщество (на научном языке — биогеоценоз или экосистема) занимает на нашей планете первое место. Как в энциклопедии, в нем представлены все существующие типы и разновидности симбиоза. Вместе все обитатели рифов за вычетом хищников и паразитов составляют единое симбиотическое сообщество, своего рода «большой симбиоз», обнимающий тысячи видов.

Перечислить даже основных участников большого симбиоза не представляется ни малейшей возможности. Легче описать в общих чертах, где и как они живут. Часть животных проводит всю жизнь внутри колонии кораллов, для чего многие из них просверливают ходы в скелете. Нередко колония окружает такое животное со всех сторон, и оно оказывается замурованным в толще коралла, получая пищу через небольшое отверстие. Другие ползают по поверхности кораллов или держатся от них на расстоянии каких-нибудь нескольких сантиметров, третьи укрываются в зарослях кораллов только во время опасности.

Маленькая тридакна кроцея живет в толще кораллового известняка, словно в двойном блиндаже (у нее ведь есть еще своя раковина), сообщаясь с внешним миром через узкую щель, из которой торчит наружу край раковины и видна мантия. В самых прибойных местах рифа можно встретить морского ежа гетероцентротуса. Он тоже забирается в узкие щели и небольшие пустоты в породе. Часть игл на его спине сильно уплощена. Вместе с находящимися в их основании сильными мышцами они помогают ему прочно удерживаться в расщелинах. Между ветвями и вдоль ложбин кораллов неторопливо ползают крохотные крабы и креветки. У всех мелких животных — червей, моллюсков, ракообразных, иглокожих — большие клешни, всевозможные выросты в виде шипов, колючек, ершиков, предназначенные для удержания тела в пустотах и среди ветвей кораллов. К поверхности колонии прирастает длинная скрученная трубка раковины брюхоногого моллюска верметуса, домики червей серпулид; на них находят пристанище морские лилии. На дне обитают моллюски с необычайно красивыми раковинами — мурексы, оливы, ламбдисы, жемчужницы. Попадаются и пятнистые ципреи. Это ее пустую раковину подносят к уху, чтобы услышать «шум моря»…

Каждый крупный коралловый массив — это целый замкнутый мир с разнообразной микрофауной. Но этого мало. Примеру кораллов следуют многие другие рифовые животные, давая приют разнообразной мелкой живности. На рифах буквально любая губка, актиния, моллюск с достаточно крупной раковиной образуют свой микромир, в котором живут рачки, черви, мелкие рыбки, простейшие…

Друзья, которые никогда не изменяют

Если бы о жизни многочисленных коралловых симбионтов все было известно и мы захотели бы их классифицировать в зависимости от пользы, которую они приносят своим хозяевам, то наверняка установили бы целую иерархию. В первом приближении их можно разбить на три основные группы. Одни сожители кораллов (комменсалы) пользуются их приютом и покровительством, ничего не давая взамен. Другие оказывают им небольшие услуги, облегчая существование. Третьи, наиболее «благодарные», в обмен на гостеприимство и защиту взяли на себя важнейшие функции, от которых зависит сама жизнь кораллов. К этой последней группе «истинных друзей» относятся, в частности, те симбионты, которые отвечают за санитарно-гигиеническое состояние рифов.

Для кораллов проблема номер один — удаление трупов, как «своих», так и «чужих». При высокой продуктивности рифового сообщества (она измеряется количеством производимой биомассы) увеличивается и число мертвых растительных и животных организмов, которые падают вниз непрерывным дождем. Кораллы во многих делах самостоятельны, но очищать себя от мертвой органики они не в состоянии. Вспомним, что кораллы — сидячие организмы, прикрепленные к одному месту. Правда, и тут есть исключения. В шаровидные известковые домики некоторых полипов иногда забирается червь, который судорожными рывками, то сокращая, то расслабляя свое тело, передвигает по дну и себя, и колонию. Но подавляющая масса кораллов живет и умирает там, где родилась. Если бы их никто не чистил, они задохнулись бы под слоем мертвых частиц. К тому же эти частицы оказались бы очень быстро сцементированными известковыми водорослями и превратились бы в твердую корку. Вот тут-то кораллам и необходима помощь санитаров.

Среди организмов, питающихся падалью, очень важную группу составляют крабы и креветки, живущие в тесном симбиозе с полипами. В частности, они самые обычные квартиранты грибовидных фунгий. В сумерки полчища этих работяг выходят из укрытий на поверхность рифа и принимаются энергично подбирать разные трупы. Если это полип или другой организм, заключенный в вестковый домик, они извлекают его и оттуда, ловко и быстро раздробляя скелет своими мощными клешнями.

Санитарную службу на рифах несут и многие рыбы, например рыбы-бабочки рода хетодон. Если крабы и креветки трудятся ночью, то хетодоны работают «в дневную смену». Весь день они мирно пасутся на тучных коралловых «пастбищах», выщипывая при этом только мертвых полипов и осевшие частицы погибших животных и растений. Им принадлежит фундаментальная роль в сохранении рифов.

К различным видам рода хетодон относятся мелкие ярко окрашенные, часто полосатые рыбки с овальным, круглым или иногда вытянутым в высоту телом, маленьким ртом и прозрачными плавниками. Их преобладающие цвета желтый, золотистый, оранжевый, коричневый и черный. Все они оседлы и обычно тесно привязаны к маленькому участку рифа. Представители одних видов пасутся здесь неразлучными парами, другие — группами по нескольку рыбешек, третьи — большими стаями, словно облако закрывающими собой склон рифа. Именно рыбы-бабочки, добровольно пекущиеся о здоровье и красоте кораллов и моментально скрывающиеся в них при малейшей опасности, и вносят в картину жизни на рифах идиллический элемент.

Ещё раз о диссонансах

Но у кораллов есть и враги. Самые серьезные враги из рыб — это рыбы-попугаи, названные так за свои массивные челюсти, напоминающие клюв попугая. Другая отличительная черта их внешности — большая шишка на «лбу», которой они наносят удары по колониям. Среди них преобладают рыбы средней величины. У всех толстое, неуклюжее тело, чаще всего окрашенное в зеленый и синий цвета.

Рыбы-попугаи (их еще называют скарами) — профессиональные разрушители рифов. Дело в том, что ничем другим, кроме кораллов, они не питаются. Отгрызая их ветви своим мощным клювом, рыбы-попугаи легко раздробляют их зубами, обращая в мелкий песок. Мягкие части они усваивают, а пустая порода, пройдя через их кишечник, выводится наружу. Так Как органического вещества в ячейках полипов мало, рыбам приходится трудиться очень усердно. За год каждая из этих рыб-камнедробителей перемелет не одну тонну кораллов. Крупные рыбы (до метра и более длиной) могут отгрызать куски величиной со страусовое яйцо. Таким образом одним махом уничтожается то, что создавалось много лет! Кроме попугаев тем же ремеслом промышляют рыбы-шары, единороги и даже некоторые рыбы-бабочки.

Из мира беспозвоночных рекордсменами по количеству пропускаемого через кишечник песка и ила слывут голотурии, играющие ча рифах роль земляных червей. В поисках остатков животной и растительной пищи они также заглатывают небольшие обломки скелета кораллов и способствуют их размельчению. Только в отличие от рыб голотурии имеют дело с мертвой породой.

Рифы разрушают не только те, кто поедает полипы, но и те, кто устраивает в них свои гнезда. Этим занята целая армия сверлильщиков. Буравят рифы даже водоросли, казалось бы вообще лишенные всяких побуждений, причем делают они это не хуже животных. В результате поверхность коралловых массивов бывает сплошь испещрена кавернами, ведущими во внутренние «квартиры».

Разные животные сверлят по-разному. Большинство делает это чисто механически, пользуясь в качестве сверла теми орудиями, которыми их наделила природа. Так, у некоторых морских ежей для этой цели предназначены особые иглы. Они очень тверды, снабжены сильной мускулатурой и прикрепляются к телу так, что способны вращаться, точно сидят на шарнире. Мелкие тридакны пробуравливают породы острыми краями своей раковины.

Многие организмы проделывают отверстия химическим путем, выделяя те или иные вещества, растворяющие известь. Двустворчатый моллюск «морской финик», проводящий всю жизнь внутри породы, достигает желанной цели при помощи кислоты, которую выделяет специальная железа, расположенная в передней части мантии. Наконец, третьи пользуются одновременно обоими способами. Интересно, что против них, как и против рыб-камнедробителей, стрекательные клетки кораллов бессильны.

В ячейках живых полипов часто поселяются личинки усоногих раков рода пиргома. Сами полипы вскоре погибают, а ячейки по мере развития рачка продолжают разрастаться вместе со всей остальной колонией, сохраняя прежние пропорции. Своим видом такие ячейки очень напоминают галлы, образуемые на листьях растений клещами и насекомыми.

Однако совокупная деятельность всех этих отнюдь не безразличных для кораллов организмов ничто в сравнении с аппетитами некоторых морских звезд. Впрочем, до недавнего времени даже эти обжоры не могли причинить кораллам большого вреда. Миллионы лет поедали они полипы и разрушали рифы, а кораллы продолжали процветать и расширять свои владения. Возможности тех и других оставались примерно равными, между ними существовало подвижное экологическое равновесие.

Но вот в начале 60-х годов нашего века на рифы Австралии и Океании обрушилась беда. На них вдруг в несметных количествах появился страшный хищник — морская звезда акантастер, или «терновый венец», принявшаяся уничтожать живые кораллы на огромных площадях. Представьте себе мускулистый, на первый взгляд малоподвижный комок с одной или двумя дюжинами радиально расходящихся рук-лучей размахом до 60 см, утыканных сотнями острых и очень ядовитых иголок, между которыми просвечивает слизистая кожа неопределенной (чаще буро-фиолетовой) и весьма изменчивой окраски, — и портрет звезды готов. Единственная ее пища — живые коралловые полипы. Неподвижные части брюха звезды с расположенными на нем присосками смазаны клейкой слизью. нейтрализующей действие стрекательных капсул кораллов и позволяющей безнаказанно садиться на колонию. Устроившись на кораллах таким образом, звезда выворачивает наружу большой желудок и с помощью его мощных ферментов переваривает полипы тысячами. Там, где посидела звезда акантастер, не остается ничего живого. Вместо цветущей колонии торчат лишь голые белые скелеты.

Морская звезда акантастер на колонии кораллов (белые участки колонии — скелеты кораллов, съеденных звездой)

Но почему звезды вдруг так «озверели»? Ведь они жили на рифах всегда. Отчего же раньше они не причиняли им заметного вреда? Чтобы ответить на эти вопросы, к месту трагедии были срочно снаряжены научные экспедиции, которые подтвердили факт небывалого размножения «тернового венца». В некоторых местах эти хищники сидели такими плотными скоплениями, что лучи соседних особей накладывались друг на друга. Что же позволило им так сильно расплодиться?

Причину этого явления разгадал австралийский исследователь Роберт Пирсон. Он высказал предположение, что, несмотря на все свое грозное вооружение, звезда акантастер, очевидно, до сих пор сама была жертвой более сильного хищника, численность которого по какой-то причине вдруг резко упала.

Вскоре это предположение полностью подтвердилось. Действительно, оказалось, что у звезды акантастер есть враг, против которого она бессильна. Это моллюск хардния тритонис, или просто тритон. И вот как он с ней расправляется.

Тритон подобен танку. Его тело защищено от игл звезды толстой броней раковины (она достигает в длину 40 см). Настигнув звезду, тритон прежде всего выдвигает из раковины свою «ногу» (часто она по размеру больше человеческой ступни); при этом передняя часть раковины опускается и моллюск ловко засовывает «ногу» под звезду, слегка приподымая ее тело. Потом тритон выпячивает вперед «голову» и приставляет ее к центру брюха своей жертвы. Это место у звезды лишено игл и твердых пластин. Присосавшись к нему, моллюск спокойно опорожняет внутренности звезды. От грозного врага кораллов остается лишь дряблый мешок с опавшими иглами.

Истинной причиной нарушения равновесия между кораллами, «терновым венцом» и тритоном оказался, как и во многих подобных случаях на суше, человек. По мере того как все более входило в моду плавание под водой, появилось много любителей, занявшихся коллекционированием красивых ракушек и других морских диковин. Их стали в больших количествах поставлять в магазины в качестве местных сувениров. В итоге в течение нескольких лет только на ближайших к Австралии рифах было собрано несколько тысяч тритонов. Последствия не заставили себя долго ждать. Там, где не стало этих моллюсков, все пространство быстро заполонили звезды (ведь они за один прием выметывают около миллиона яиц!).

Пока не был принят закон, запрещающий сбор тритонов, война, объявленная морским звездам, — а их истребляли тысячами — не меняла существенно положения: рифы продолжали гибнуть. Сейчас обстановка постепенно нормализуется, и можно думать, что рифы полностью оправятся. Если их не постигнет новая беда, угрожающая всему живому…

Кусто, решивший выяснить, как влияет загрязнение океана на его обитателей, и за тридцать с лишним лет избороздивший с этой целью воды всего земного шара, пришел к выводу, что «мир коралла — эта прекрасная, сказочная, волшебная страна — погибает». Погибает из-за отравления нефтепродуктами, сточными водами, бытовым мусором. Но его еще можно спасти, если серьезно взяться за дело.

Ученые уже подняли свой авторитетный голос в защиту живых рифов. И не только по научным или эстетическим соображениям. Они убедительно показали, что если в борьбе с загрязнением Мирового океана не будут срочно приняты радикальные меры, то вслед за смертью кораллов может погибнуть остальной живой мир океана. А это неминуемо отразится на судьбе всех наземных обитателей, включая самого человека…

Глава четвертая

РЫБЫ ВСЕМ НА УДИВЛЕНИЕ

«Бал-маскарад»

Можно ли поверить, чтобы у лютых хищников были друзья-симбионты? Чтобы маленькие рыбки могли чувствовать себя спокойно только в иглах морского ежа пли между «заряженными» щупальцами актиний и медуз? Слыхано ли, чтобы рыба охотилась, сидя верхом на другой рыбе, или, встретив своих более мелких собратьев, которыми вполне можно закусить, вдруг забывала свою хищническую природу и даже позволяла мелким рыбешкам безнаказанно заплывать к себе в рот? Обо всех подобных чудесах симбиоза, изо дня в день происходящих с разными рыбами, человеку опять-таки поведали коралловые рифы.

Несметное множество рыб, о которых пойдет теперь разговор, нашли здесь свою обитель и больше нигде не водятся. У них характерное плоское или округлое тело и очень подвижные плавники. Это обеспечивает им большую маневренность и быстроту движений. Почувствовав опасность, они молниеносно прячутся в пустотах и трещинах. У аквалангиста, плывущего вдоль склона рифа, создается впечатление, что риф буквально впитывает стаи рыб, только что неподвижно державшихся у его кромки. В спасительных зарослях умещаются даже большие спинороги и груперы, присутствие которых выдает только торчащий наружу кончик хвоста.

Чаще всего встречаются мелкие рыбки размером всего в несколько сантиметров, реже — средней величины, до 60–70 см. Многие из них, особенно те, что не пользуются укрытиями и покровительством кораллов или актиний, предпочитают в целях самозащиты держаться стаями. Есть на рифах и рекордно крупные представители рыбьего царства. Некоторые барракуды (их называют морскими щуками) и мурены достигают 2–2,5 м длины, а у гигантского ската манты размах «крыльев» доходит до 4-м. Сюда периодически наведываются самые крупные среди рыб — китовые акулы.

Яркие краски и чудесные узоры коралловых рыб сразу приковывают к себе внимание. Они словно вышли на бал-маскарад. Веро-ятно, любое из этих восхитительных созданий природы аквариумисты-любители были бы счастливы держать у себя дома, но, увы, условия их содержания столь сложны, что большинство любителей может об этом только мечтать…

Мелкие рыбешки чаще щеголяют двухцветным нарядом, составленным из разных полос, то проходящих непосредственно по телу, то окаймляющих жаберные крышки или плавники. Полосы могут дополняться отдельными пятнами. Бывает, что полос нет, и тогда пятна располагаются на однотонном фоне. Характерны изысканные сочетания — желтого с голубым, желтого с вишневым и коричневым, серого с розовым, оранжевого, зеленого и желтого с черным и т. д. Любуясь совершенством цветовой гаммы и выразительной простотой рисунка, трудно поверить, что все это создано слепой природой, а не волшебным художником-декоратором, вложившим в оформление подводного царства безукоризненный вкус и могучую фантазию.

Интересно, что у многих видов самцы и самки «одеты» по-разному. Ряд рыб меняет свой наряд с возрастом и по временам года (в тропиках тоже есть свои сезоны). Рыбы-попугаи, например, делают это на протяжении своей жизни трижды.

Почему у коралловых рыб такая яркая, бросающаяся в глаза окраска? Чистая ли это случайность или следствие каких-то особых законов, управляющих всем живым на рифах? В этом чрезвычайно сложном вопросе ученые еще далеки от единого мнения. Проще всего допустить, что окраска рыб определяется теми же причинами, что и окраска сухопутных животных. Так, ее можно считать покровительственной, маскирующей рыб под окружающий фон. Действительно, многие рыбы именно таким способом избегают своих врагов. Поскольку фон часто яркий, ярка и окраска обитающих здесь рыб. Но большая часть фактов противоречит такому объяснению. Логично также предположить, что яркий наряд — «плод любви», неизменного стремления самцов и самок выбирать все более красивых партнеров для продолжения рода, как это принято, например, у птиц. Иными словами, тут действует половой отбор. Однако, встав на эту точку зрения, приходится признать, что «вкусы» рыб далеко не равноценны… Вероятно, найдутся и такие случаи, когда рыбы всем своим броским видом предупреждают, что они ядовиты или попросту несъедобны. Очевидно, все подобные объяснения вполне справедливы по отношению к целому ряду видов рыб, но для основной массы рифовых рыб они малоубедительны.

Конрад Лоренц, крупнейший специалист по поведению животных, посвятивший много лет наблюдениям за жизнью в коралловых дебрях, высказал предположение, что яркая окраска рыб служит сигналом для опознания своих своими. Действительно, для многих оседлих видов, занимающих в качестве «личного» владения небольшую территорию и ревниво охраняющих ее от непрошеных пришельцев, зрительные образы очень важны. Та или иная яркая окраска уже издали сигнализирует расселяющимся особям, что данный участок занят.

В распределении видов на рифах существует строгий порядок. Большинство из них оседло и точно знает свое место. В самых верхних частях рифа, осушаемых во время отлива, держатся маленькие морские собачки, бычки, окуни, молодь рыбы-хирурга и рыб-бабочек. При отливе они оказываются в мелких лужицах, иногда нагреваемых до 38–40 градусов, где терпеливо ждут, когда снова придет большая вода. В зоне, никогда не подвергающейся осушению, на глубине до 20–30 м, обитает основная масса рыб. Среди них выделяются губаны, груперы, рыбы-попугаи, рыбы-хирурги, рыбы-бабочки, султанки, цезио, морские ласточки, кардиналы, луцианы, а из особо хищных — каранксы, атерины, сарганы, барракуды, мурены, каменные окуни и прочие. На большой глубине чаще попадаются рыбы-солдаты, батрахусы. Для лагун характерны рыбы-шары, рыбы-ежи, кузовки, спинороги. (В дальнейшем для краткости мы будем опускать в двойных названиях слово «рыба».)

Всю жизнь на «минном поле»

Мы уже упоминали вскользь об актиниях, или морских анемонах. Вот одна из них. Сидит, прикрепившись подошвой кубышкообразного тела к чему-то твердому и раскинув свои ловчие «сети» — многочисленные слегка колышущиеся щупальца, собранные в яркий венчик. Всем своим видом она напоминает роскошный экзотический цветок. Но красота и безмятежность такого «цветка» обманчивы. За ними скрывается хищность необыкновенно прожорливого животного.

Большинство коралловых рыб избегает приближаться к этим красавцам. Рыбы прекрасно знают, что прикосновение к их щупальцам грозит смертью.

Но что мы видим? Парочка красивых полосатых рыбешек, только что беззаботно кружившихся возле венчика щупалец одной из актиний, вдруг — о ужас! — при нашем приближении быстро юркнула в самую его середину. Через одну-две минуты, успокоившись и убедившись, что им ничто не угрожает, рыбешки выплыли из ядовитых дебрей целыми и невредимыми. Яд актиний, это самое грозное оружие в морском царстве, для их близких друзей не страшен. Более того, он служит их безопасности. Благодаря «дружбе» с актиниями они могут позволить себе любой наряд. За его яркость и пестроту рыбок прозвали клоунами, а за дружбу с морскими анемонами — анемоновыми рыбками. Приглядимся поближе и к рыбкам, и к их покровителям.

Актинии, в какой-то мере конкурирующие с полипами, обитают в основном на отмелях и во внутренних лагунах, где живых кораллов меньше или нет совсем. Размерами они бывают от нескольких сантиметров до одного метра. Самые крупные относятся к семейству стоихактид. Кроме одиночных актинии есть и колониальные. Кусты некоторых из них, живущих большими «коллективами» (например, ризобраихии Рамзая), могут достигать 3–4 м в диаметре. Наиболее обстоятельное изучение симбиоза стоихактид с анемоновыми рыбками предприняли зоологи Ричард Марискал из США и Иренаус Эйбль-Эйбесфельдт из ФРГ.

Обычный размер анемоновых рыбок (принадлежат они к семейству помацентрид) от 5 до 12 см. Есть среди них и совсем малюсенькие, длиной 1–3 см. Таков, например, амфиприон перкула. Чаще всего пара взрослых рыбок и несколько особей подрастающей молоди того же вида облюбовывают себе одну актинию и никуда далеко от нее не отплывают (мелкие держатся на расстоянии до 10–15 см, а те, что покрупнее, могут удаляться максимально до 2–2,5 м). Это их дом с охотничьим участком, которые они ревниво оберегают от прочих сородичей.

Сразу поставим стандартный вопрос: что дает каждому из симбионтов их тесный союз? На каких взаимных выгодах он основан? Главное, что извлекают рыбки из дружбы с актиниями, — это безопасность. Без них эти беззащитные существа, чем-то напоминающие беспечных бабочек, вьющихся над цветком, давно бы стали жертвами хищников. Услуга, как видим, немалая. Во всяком случае, как замечает Эйбль-Эйбесфельдт, на рифах встречаются актинии, которые великолепно обходятся без рыб, зато ему ни разу не попадались анемоновые рыбки без актиний.

Актинии не только надежно укрывают своих рыбок в случае опасности, они их еще и кормят. Впрочем, кормежка, как мы сейчас узнаем, бывает взаимной. Все зависит от обстоятельств.

В основном анемоновые рыбки питаются планктоном. Однако часто можно наблюдать, как они отгрызают у своих защитниц отмершие щупальца, по-видимому поедая находящиеся в них нематоциты и зооксантеллы. Но кроме отмерших они отрывают и живые щупальца, которые у актинии постоянно обновляются. Заглатывают также непереваренные остатки пищи, «выплюнутые» актинией, и не стесняются даже вырывать у нее изо рта то, что она намеревалась съесть сама. Актиния все это терпит ради одной важной услуги: рыбки ее чистят.

Для неподвижных актиний, как и для кораллов, самая серьезная угроза — быть заживо погребенными под частичками песка, мертвых организмов и собственных выделений. Актинии, перенесенные в аквариум без симбионтов, в случае недостаточного тока воды даже при хорошем кормлении в конце концов погибали.

Очистка — главная услуга анемоновых рыбок. Держась в зарослях щупалец или где-то поблизости, они создают движение воды, и актинии становится легче дышать. Если на нее падают какие-либо ненужные частицы, рыбки их тотчас удаляют. В опытах наблюдали, например, как они захватывали ртом небольшие камешки, которые специально бросали на край ротового диска актинии, и оттаскивали их на расстояние 20–30 см от своей подопечной. С другой стороны, замечено, что и рыбки, изолированные от актиний, чувствуют себя намного хуже. Они, в частности, становятся более восприимчивыми к заболеваниям.

Очутившись в неволе вместе с актиниями, представители рода амфиприон берут на себя еще одну функцию: они начинают их кормить. Марискал рассказывает, что ему приходилось неоднократно наблюдать эту процедуру в лабораторных аквариумах. Рыбкам бросали на небольшом расстоянии от актинии кусочки мяса. Мелкие они тут же проглатывали, а те, что покрупнее, хватали ртом и подталкивали к ее щупальцам. Интересно, что рыбки держали кусочек до тех пор, пока она его не схватывала. При этом щупальца, соприкасаясь вплотную с ртом рыбки, никогда не разряжали своих стрекающих клеток. Затем начиналась совместная трапеза. Оба рта поддавали кусочек, словно мяч, раздробляя его на мелкие части. Некоторые амфиприоны любые куски пищи (рыбу, креветок и пр.) тащат к актинии.

Самое любопытное, что если вынуть из аквариума актинию — «собственность» ухаживающей за ней рыбки, то нередко эта рыбка начинает приносить корм ближайшей актинии, с которой «дружат» другие особи. Потребность заботы у «кормящей» рыбки столь велика, что ее не останавливает риск подвергнуться оборонительным атакам со стороны законных опекунов другой актинии. Она готова выжидать в течение нескольких минут удобного момента, когда можно покормить «чужую» актинию более или менее безнаказанно.

Высказывались предположения, что симбионты актиний способны играть еще роль приманки, соблазняющей некрупных хищных рыб и побуждающей их к нападению, при котором они могут войти в зону, доступную для щупалец актинии. Логично также допустить, что простое присутствие анемоновых рыбок в зарослях щупалец актиний в состоянии притупить осторожность других рыб. Существует ли подобный «тайный сговор» между актиниями и амфиприонами в дикой природе, еще не доказано. При содержании обоих животных в аквариуме Марискалу посчастливилось, например, наблюдать, как амфиприоны загоняли в щупальца своих актиний мелких сардин.

Он же отмечал, что амфиприон одного вида энергично прогонял всех живых анемоновых рыбок (другого рода), видя в них конкурентов, тогда как мертвых, наоборот, подталкивал ко рту актинии, подобно тому как он поступал с неанемоновыми рыбками.

Обстановка среди щупалец актиний, с нашей, человеческой точки зрения, скажем прямо, нервная. Она ничем не отличается от условий жизни на кустах кораллов. Рыбки, дружащие с морскими анемонами, по существу проводят всю жизнь словно на минном поле. Но, что особенно интересно, они никогда не подрываются ни на одной «мине». Рыбки могут плотно прижиматься к щупальцам, затевать среди них драки с соперниками и, как мы видели, даже откусывать щупальца, но актиния никогда не обожжет своих симбионтов. В чем причина такого поведения? Этот вопрос уже много лет служит предметом горячих споров.

Одни ученые считают, что анемоновые рыбки обладают по отношению к оружию актиний врожденным иммунитетом, другие — что их предохраняет покровный слизистый слой, третьи — что актинии «лично» знают своих подопечных и потому в силу выработавшегося у них инстинкта их не обжигают. В подтверждение каждой из этих точек зрения исследователи приводят результаты своих опытов и наблюдений.

Первое объяснение, пожалуй, дальше всего от истины. Как показали недавние эксперименты, застрахованность анемоновых рыбок от разрядов нематоцитов отнюдь не абсолютна. Так, достаточно отделить ее на несколько дней от актинии, к которой она привязана, чтобы рыбка утратила свою неуязвимость. Весьма вероятно, что при новом контакте с прежней своей актинией она получит «ожог».

Наблюдали и за реакцией будущих симбионтов при их первом знакомстве. Американцы Д. Девенпорт и К. Норрис подсаживали к актинии в аквариум амфиприона одного из видов, с которыми она обычно живет в содружестве, и следили за его характерным поведением. Сначала рыбка держалась от актинии на известном расстоянии, затем стала кружиться вокруг ее массивного тела, лишь изредка подплывая к венчику щупалец, но не ближе чем на один сантиметр. Постепенно прогулки над венчиком становились все более частыми, а расстояние между щупальцами и рыбкой все более сокращалось. Потом, совсем осмелев, она стала заигрывать с актинией: слегка коснется ее щупалец одним из плавников и тотчас отскочит, видимо получив легкий ожог. Коснется раз, другой, третий… Наконец, рыбка вошла с ними в постоянный контакт, и они уже больше на нее не реагировали.

Необходимость такого постепенного взаимного привыкания (акклимации) говорит о том, что в симбионтах происходят в это время какие-то изменения. Может быть, просто поведение рыбки рассчитано на то, чтобы актиния ее запомнила? Эйбль-Эйбесфельдт думает, что актиния действительно способна «узнавать» свою спутницу. Эта способность сохранялась, например, и после того, как он, крепко удерживая рыбку, несколько раз энергично провел ею по щупальцам. Даже при таких неестественных движениях нематоциты бездействовали. Конечно, вопрос о возможностях «памяти» актиний весьма спорный. Что же касается их друзей — симбионтов, то они прекрасно запоминают и узнают своих попечителей, руководствуясь в основном зрением. При подмене «обжитой» актинии надеяться на то, что рыбка этого не заметит, можно только в том случае, если ее новая хозяйка будет не только того же биологического вида, но и полностью походить на прежнюю по размеру, окраске и внешности.

Большинство ученых справедливо считает, что тайна «иммунитета» скрыта в свойствах слизистого покрова рыбок. То, что роль этого покрова не сводится к роли простого механического изолятора, совершенно ясно. Вопрос в другом: кто посылает физические или химические стимулы и соответственно кто кого «выбирает» в партнеры — актиния или рыбка? По мнению одних, активная роль в акклимации принадлежит актинии, которая берет в качестве симбионта не любую анемоновую рыбку, а только определенного биологического вида и размера; по мнению других, актиния пассивна, а облюбовавшая ее рыбка способна сама предохранять себя от ожогов благодаря каким-то изменениям в своем слизистом покрове. Возможно даже, что во время «заигрывания» рыбка и актиния как раз и обмениваются какими-то веществами своей слизи, которые тормозят разрядку нематоцитов. Дать достоверный ответ на все эти вопросы пока еще никому не удалось.

Актинии служат для анемоновых рыбок надежной крепостью. За густым частоколом их щупалец рыбки чувствуют себя неуязвимыми для хищников. Маленькие рыбешки способны даже, как утверждают некоторые зоологи, забираться через рот внутрь самой актинии и там пережидать опасность. Как правило, они торопятся укрыться от своих явных врагов, которые могут их съесть. Другое дело, если к актинии попытаются приблизиться их собратья — анемоновые рыбки своего или чужого вида. Тут их ждет самый решительный отпор. Для опознания непрошеных гостей, вторгшихся в чужие владения, и служит сигнальная окраска, позволяющая «домовладельцу» заранее определить, от кого надо прятаться, а кого надо прогонять. Как только любой пришелец, намеревающийся завладеть актинией, пересечет условную границу «территориальных вод», его встречает яростная атака местною владыки. Защищая свои законные права, он проявляет такую решительность и отвагу, что заставляет обратиться в бегство даже рыб, в несколько раз превосходящих его по размеру. Самки многих видов в период, когда они охраняют гнездо, приготовленное для откладки икры, способны на подлинный героизм. Но и в обычные дни амфиприонам не приходится занимать у других рыб мужества.

Марискал рассказывает, что нередко, когда он приближался к актинии, маленькие амфиприоны набрасывались на него самого. При этом они делали в его сторону стремительные короткие броски, отступая после каждого из них на 10–15 см. Чем ближе был он к актинии, тем чаще становились атаки. Находясь в активной обороне, несколько рыбок часто действуют сообща.

Следует сказать, что самоотверженность, полнейшее пренебрежение к собственной жизни, так сказать, борьба до конца, которые проявляют морские обитатели в критической ситуации, — закон на коралловых рифах. Там чаще, чем где бы то ни было, исход поединка решает «психологический настрой». Существа, которые вместо того, чтобы дать отпор, обращаются в бегство, обречены.

Кусто ставил тест на испытание «мужества» рыб прямо в море. Правда, он экспериментировал не с анемоновыми рыбками, а с груперами, которые охраняют не актиний, а свои норы. Но то, что он узнал, характерно для тех и других. Кусто сначала приручал групера, подкармливая его кусочками рыбы (на это поддаются даже акулы и мурены), а затем помещал перед его гнездом зеркало. Едва ли можно сомневаться, что групер видел себя в зеркале не только впервые в жизни, но и впервые в истории своего рода. Не удивительно, что он принимал собственное отражение за мнимого соперника и вступал с ним в бой до победного — конца. Некоторые выдающиеся «вояки» разбивали вдребезги подряд до четырех зеркал, которыми их окружали со всех сторон. Много зеркал было таким образом разбито во время экспедиции Кусто на рифы Коморских островов.

Расставаясь с анемоновыми рыбками, которые, несомненно, еще поведают людям о многих тайнах своего поведения, упомянем еще об одном свидетельстве их оседлости. Если удалить из аквариума актинию, которая до этого давала приют рыбкам, они при отсутствии других укрытий долго будут оставаться на том месте, где раньше сидела их хозяйка. Даже если их насильно сгонять, они все равно будут продолжать к нему возвращаться.

В сожительстве с некоторыми актиниями находятся также креветки. Держатся они тоже парами, иногда вместе с подрастающей молодью. Деятельно ползая среди щупалец, они старательно подбирают своими крохотными клешнями все лишнее. Без актиний этих креветок нигде не встречают.

С кем еще рыбы дружбу водят

Небольшие рыбки фиерасферы избрали в качестве своего дома голотурий — тех самых, которые «питаются» коралловым песком и илом и которых на Востоке подают на стол под названием трепанга. Не будь на свете голотурий, фиерасферов давно бы съели хищные рыбы. Правда, их спасают от этой участи еще некоторые моллюски, пускающие рыбешек внутрь своей раковины, и даже морские звезды. Фиерасферы абсолютно беззащитны. Кожа их змеевидного тела, очень напоминающего тело маленьких угрей, совершенно лишена пигментации и потому выглядит белой.

Хотя у голотурий и нет стрекающих клеток, острых игл и зубов, они все же располагают эффективным средством защиты, причем весьма оригинальным. Подвергшись нападению, голотурия спасает себя тем, что жертвует собственными внутренностями, выстреливая ими в хищника. Пока тот их пожирает, голотурия бросается наутек. Через 10–12 дней у нее вырастают новый кишечник и новые легкие, и она в случае нужды снова может повторить свой необычный трюк.

Фиерасфера голотурия никогда не обстреливает. Рыбка забирается в ее клоакальную полость, а иногда и в легкие. Интересно, что фиерасфер влезает в соответствующее отверстие не головой, а хвостом, извиваясь при этом всем телом. Иногда внутри голотурии поселяются сразу 3–4 рыбки, по-видимому не причиняя ей никакого вреда. Днем они спят, а с наступлением темноты отправляются на промысел. Гостеприимная хозяйка беспрепятственно их впускает и выпускает. Что за польза голотурии от таких сожителей, никто не знает.

Голотурий с фиерасферами встречают не только на рифах. Они весьма обычны, например, в Средиземном море.

Кто бы мог подумать, что можно жить в иглах морского ежа? А вот у ежа диадемы есть верный друг — голубая рифовая рыбка, или кардинал, для которой его иглы служат родным домом.

Наткнуться на ежа диадему где-нибудь на пляже удовольствие не из приятных. Это крупные иглокожие красновато-бурого цвета с очень острыми и ядовитыми иглами до 25–30 см длины. Иглы обламываются и застревают в коже, вызывая на ней болезненные волдыри. Ежи держатся обычно группами. Каждого ежа сопровождает стайка кардиналов. Они что-то деловито склевывают с кожи своего хозяина, а тот специально наклоняет иголки, собирая их в пучки, чтобы рыбки могли свободно добраться до поверхности его тела. Это идет санитарная чистка. Почуяв опасность, рыбки своим поведением подают ежу сигнал. Тот сию же минуту распускает иглы, в частоколе которых они и укрываются. Самое интересное, что, пока кардиналы плавают возле ежа, они такого же, как и он, красновато-бурого цвета. Очутившись между иглами, они сразу меняют окраску — становятся ярко-голубыми. На лазоревом фоне их тела рельефно выступают продольные серебристые полосы. От их присутствия красивее становится и еж: между иглами ярко светятся голубовато-синие пятна.

Фиерасфер и голотдрий

Исследователи пробовали отгонять рыбок от их колючего «дома», а ежей тут же в море заточать в прозрачные пластиковые шары, Рыбки в панике метались вокруг шаров, а как только ежи оказывались на свободе, бросались искать защиты между их иглами. Подобно фиерасферам, кардиналы днем прячутся среди игл своего хозяина, а вечером выплывают на охоту.

Кроме кардиналов среди игл ежей обитает еще один сожитель — креветка стегопонтония. По-видимому, в круг ее обязанностей также входит забота о гигиене ежей.

Не пустуют и щупальца многих медуз. В экваториальных водах у самой поверхности обитает сифонофора физалия. Ее легко заметить издали по выступающему над водой воздушному пузырю светлого синевато-фиолетового цвета, отливающего серебром. Благодаря пузырю и находящемуся на нем гребню (отсюда старое название этих медуз — гребневики) физалия как бы идет в воде «под парусом», отдаваясь во власть ветра. Французские моряки в шутку прозвали физалию «португальским военным кораблем», потому что, плывя на юг, они впервые встречали их на широте Португалии. Под «парусом» скрывается в воде довольно массивное тело, от которого спускается вниз пучок метровых щупалец нежного ультрамаринового цвета. Кто бы мог подумать, что физалия не одно животное, а колониальный организм, в котором каждый его член выполняет свою функцию?!

Красивые нити щупалец служат одновременно килем и ловчими сетями. На них расположены сотни мощных стрекательных клеток, поражающих любого сталкивающегося с ними рачка или мелкую рыбешку. Парализованные жертвы подтягиваются щупальцами к пищеварительным членам колонии, сидящим под телом физалии.

Стрекательные клетки наполнены сильным ядом. Ф. Ф. Талызин утверждает, что достаточно ввести несколько миллиграммов этого яда под кожу мыши, как она через несколько секунд погибает. Чтобы убить 1000 мышей, хватит одного наперстка яда. Он удивительно стоек: если хранить высушенные щупальца в холодильнике, то они не теряют токсических свойств в течение шести лет. Небезопасен этот яд и для человека. Купающиеся, случайно задевшие щупальца физалии, получают сильный ожог. У них учащается пульс и падает кровяное давление. Бывает, люди даже тонут, потеряв сознание. Иногда физалии попадают из Северного экваториального течения в Гольфстрим, с которым доплывают живыми (если лето жаркое) до Ла-Манша. В пору их массового появления у берегов Англии и Франции печать, радио и телевидение этих стран предостерегают купающихся от встреч с опасной гостьей из тропиков.

Но яд физалии нипочем маленькой рыбке номиусу, постоянно живущей в самой гуще ее щупалец. Если номиусу ввести под кожу дозу яда, вдвое превышающую смертельную для других рыб, он не погибнет. Похоже, что он вполне адаптировался к жизни среди смертоносных нитей, эффективно оберегающих его от хищников. К тому же номиусы в них отлично маскируются. По их серебристой чешуе тянутся полоски точно такого же цвета, в который окрашены щупальца.

Какую пользу приносят физалиям номиусы, неотлучно следующие за ними небольшими стайками? Как показали наблюдения последних лет, они привлекают к своей хозяйке небольших хищных рыб, которых затем, в случае удачной охоты, поедают вместе. Впрочем, «дружба» симбионтов для физалии не всегда безобидна. Когда долго нет добычи, голодные номиусы начинают поедать ее щупальца.

Медуз взял себе в защитники целый ряд рыб из семейств строматеевых, ставрид, центролофовых и других, обитающих в водах умеренного пояса. Мальки обыкновенной трески и мерланов чувствуют себя в безопасности под колоколом медуз ризостом и цианей — самых крупных из этих студенистых созданий. Среди цианей, живущих в Атлантике, попадаются настоящие гиганты: их колокол достигает в поперечнике 2.5 м, а нити многочисленных щупалец тянутся на несколько десятков метров. В Черном море под колоколом ризостомы всегда можно увидеть молодь ставриды.

Часто для рыб симбиоз с медузами бывает временным. Они дружат с ними в самую юную пору своей жизни. Затем, возмужав и окрепнув, они собираются в большие стаи и начинают вести вполне самостоятельный образ жизни. Медузы же, словно заботливые няньки, берут попечительство над молодой сменой.

Кардиналы и морской ёж диадема

Мы подробно говорили о симбиозе в зарослях кораллов и актиний. Эти неподвижные животные, как мы знаем, растут, прикрепившись к твердому субстрату. Среди кишечнополостных есть, однако, некоторые гидроидные полипы (они родственны актиниям), которые умудрились каким-то образом поселиться на теле рыб. Гидроиды, сидя на своем быстро передвигающемся хозяине, получают все новые порции пищи и автоматически действующую механическую очистку, а рыба, становясь ядовитой, утрачивает всякую привлекательность для хищников. Кто решится, к примеру, проглотить лакомый кусок, обработанный горькой хиной?!

Некоторые рыбы обрастают гидроидами только на брюхе. А вот у миноусов, распространенных в Тихом и Индийском океанах, за кустистыми дерновинами этих полипов и чешуи не увидишь. Рыбы почти сплошь покрыты живым жгучим «войлоком», от которого шарахается все живое. Подобное защитное покрытие не менее эффективно, чем острые иглы рыб-ежей. Гидроиды селятся и на раковинах моллюсков. Двустворчатая теллина, живущая в Белом море, всегда обрастает гидроидом монобрахием. На раковине другой двустворки — иольдии — постоянно сидят на тонких стебельках «бутоны» гидроида перигонима.

Рыбы вступают в симбиоз и друг с другом. О самом интересном из них мы расскажем в следующем разделе. Здесь же ограничимся тремя примерами сожительства другого рода.

Поистине нет предела изобретательности хищников в способах ведения охоты. Среди кораллов или просто прибрежных скал прячется рыба-флейта. Прозвали ее так потому, что ее 80-сантиметровое тело вытянуто в длинную трубку. Держась в вертикальном положении и покачиваясь в такт движению ветвей, флейта почти незаметна. Из этой засады она могла бы непосредственно хватать свои жертвы, не прибегая ни к чьей помощи. Но флейта предпочла весьма оригинальный окольный путь (часто он надежнее) достижения цели: она охотится, предварительно оседлав какую-нибудь мирную рыбу. Облюбовав проплывающего поблизости попугая или сигана, флейта молниеносно выскакивает из засады и ловко устраивается у него на спине. Тот пытается от нее освободиться, но не тут-то было. С помощью сильного брюшного плавника флейта прочно удерживается в «седле» своего «коня». После тщетных усилий сбросить «седока» «коню» ничего не остается, как примириться со своей участью. Отныне они всюду плавают вместе. Во время кормежки мирной рыбы к ней в надежде поживиться остатками с ее «стола» устремляется ничего не подозревающая рыбья мелочь. Тут флейта внезапно соскакивает с «коня» и успевает схватить добычу раньше, чем рыбешки догадаются об опасности. Совершив этот разбойничий налет, коварная хищница снова удобно устраивается в «седле». Чтобы быть менее заметной, она нередко маскируется под цвет «коня»: на темных сиганах сидят темные «наездники», на желтых — желтые и т. д. Такой симбиоз от мутуализма, конечно, далек.

Вероятно, многим из наших читателей известно, что акул почти постоянно сопровождают мелкие полосатые рыбы-лоцманы. Словно почетный эскорт, следуют они за морской владычицей, точно повторяя все ее движения и, как говорится, ни на шаг от нее не отставая. Если одному из лоцманов и случается время от времени ее опередить (что делается в целях разведки обстановки), то очень скоро он снова возвращается на свое место. Лоцманы эскортируют и самых крупных акул — китовых. Всего любопытнее, что акулы их никогда не трогают и даже разрешают им в случае опасности прятаться в своей пасти. Какой же им прок от лоцманов?

Раньше думали, что лоцманы помогают своим «патронам», у которых слабое зрение, отыскивать добычу. Однако, когда убедились в совершенстве других органов чувств акул, от этой гипотезы пришлось отказаться. Скорее всего, главное назначение эскорта-постоянный санитарный надзор за кожей «патрона», с которого лоцманы на ходу удаляют разных паразитов. Косвенным подтверждением этой окончательно, впрочем, еще не доказанной роли лоцманов служит тот факт, что их часто видели занятыми процедурой ловли морских «блох», когда они с этой целью забирались в пасть скатов мант.

Рыба-флейта на спине рыбы-попугая

С акулами неразлучна еще одна группа очень своеобразных рыб — прилипал, или ремор. В отличие от лоцманов прилипала сам не плавает, а присасывается с помощью огромной присоски к телу акулы, кита или крупной черепахи (у каждого вида прилипал свой «вкус» в выборе хозяина). Присоска, закрывающая снизу всю голову рыбы, удерживает ее на теле другого животного так прочно, что рыбу легче разорвать, чем отделить от своего «патрона». Говорят, что на присоске прилипалы средней величины (50–60 см) можно поднять груз массой до 50 кг. Этим свойством прилипалы и его склонностью быстро находить достойного хозяина и присасываться к нему пользуются местные рыбаки. Они постоянно держат несколько прилипал. Выходя на промысел в море, рыбаки спускают прилипал в воду на длинной бечевке, а затем подтягивают к лодке вместе с их жертвами. Прилипалы широко распространены в Мировом океане. Встречаются они и в Средиземном, и в Черном море.

Еще не так давно считали, что прилипалы паразитируют на своих хозяевах, высасывая их соки, или по крайней мере ведут себя как нахлебники, урывая остатки их пищи. Теперь установлено, что питаются они в основном зоопланктоном, а акула или черепаха им нужны только как удобное средство передвижения. Действительно, если бы прилипалы кормились за счет своих хозяев, то чего ради стали бы они присасываться к днищам лодок и кораблей, где им явно нечем поживиться?

Редкая акула не несет на себе прилипал. Случается иногда, что их присосется сразу добрый десяток. Пользы от этих бесцеремонных наездников акуле нет никакой. Напротив, они только мешают ей плыть, сковывая движения. Но избавиться от них акула не в состоянии. Вот вам еще один классический пример форезии, когда один симбионт использует другого как средство передвижения.

Акула с рыбами-прилипалами

В давние времена люди охотно верили, что присосавшиеся прилипалы способны остановить корабль. Среди древних римлян существовало даже мнение, будто эти рыбы не раз бывали причиной опозданий военных судов и трагического исхода морских сражений. В наше время никто, конечно, не верит этим сказкам. Трудно найти человека, который стал бы утверждать, что небольшая рыбка в состоянии остановить хотя бы лодку.

«Санитарные станции» на рифах

Мы знаем, что постоянная очистка — первейшая жизненная потребность сидячих организмов. Избавлены ли от этой заботы остальные животные? Достаточно вспомнить, как старательно занимаются своим туалетом птицы, перебирающие клювом каждое перышко, кошки, вылизывающие свою шерсть с ног до самой шеи, обезьяны, выискивающие друг у друга насекомых, — достаточно представить себе все это, чтобы можно было с уверенностью сказать, что в чистоте и гигиене в той или иной степени нуждается все живое.

Рыбы в этом отношении тоже не исключение. Казалось бы, они так быстро двигаются, одеты в такой гладкий, блестящий панцирь, что к ним никакая нечисть пристать не может. Но это только кажется. На самом деле чистота их туалета — следствие вовсе не его неуязвимости для паразитов, а плод усилий «профессиональных» чистильщиков, посвящающих свою жизнь заботе о надлежащем санитарном состоянии других рыб. Не будь чистильщиков, многие виды рыб давно прекратили бы свое существование. Во время процедуры чистки, которая периодически повторяется, между чистильщиками и их клиентами как раз и устанавливаются временные симбиотические отношения.

Обычно рыба, желающая привести в порядок свой туалет, подплывает к коралловому кусту и замирает над ним в вертикальном поле жегши. Это служит сигналом для живущих здесь маленьких рыбок-чистильщиков, которые быстро подплывают к своему клиенту и принимаются его чистить. При этом одни склевывают все лишнее с его боков, другие забираются под оттопыренные жаберные крышки, а третьи залезают прямо в пасть. Случается, что, если рыба, прибывшая на санобработку, сама не раскрывает пасть, один из чистильщиков начинает тыкаться в края ее рта и быстро добивается своего.

Работают чистильщики на совесть. Они не только склевывают паразитов, присосавшихся к небу, краям глотки, лепесткам жабер или застрявших между зубами, но и «врачуют раны», тщательно удаляя с кожи любой нарост, любую неровность. Обрабатывая поверхность тела рыбы, чистильщик все время касается ее брюшными плавниками и этим как бы сигнализирует о своем местонахождении. В ответ рыба помогает ему в работе — то плотнее прижимает плавники, то, наоборот, распускает их веером, оттопыривает жаберные крышки и т. д. Иными словами, между обеими рыбами устанавливается полное взаимопонимание. Некоторые рыбы на время чистки даже изменяют цвет. Например, темные единороги становятся светло-голубыми. И это не случайно: на светлом фоне паразит гораздо заметнее.

Когда клиент сочтет, что его наряд стал достаточно опрятным, он энергично захлопывает пасть и тут же ее снова открывает. Это сигнал, по которому чистильщики должны ее покинуть. Затем характерным встряхиванием тела подается приказ и санитарам, работающем снаружи: пора, мол, и вам кончать.

Часто крупным рыбам, нуждающимся в санитарной обработке, даже не приходится просить чистильщиков об этой услуге. Те бывают настолько предупредительны, что, еще издали заметив своих клиентов, сами спешат им навстречу. Приглашая новых и особо «важных особ» почиститься, санитары затевают перед ними характерный ритуальный «танец»: ритмично покачиваются из стороны в сторону, грациозно распускают плавники, приподнимают и опускают хвост (перед старыми знакомыми они не танцуют). Основное назначение такого танца — парализовать хищнический инстинкт опасных посетителей. Загипнотизированные подобной обходительностью, хищники застывают в самых необычных позах — вверх или вниз головой, лежа на боку, иногда даже вверх брюхом — и позволяют начать себя чистить.

Энбль-Эйбесфельдт рассказывает, что в неволе между чистильщиками и клиентами завязывается иногда нечто вроде личной дружбы. У него была, например, рыба-бабочка, имевшая своего постоянного «лейб-саннтара». Когда однажды к ней подсадили другого чистильщика и он прогнал своего предшественника, то бабочка попросту не подпустила к себе этого самозванца. Как только вместо новоявленного санитара вернули прежнего, она сразу изъявила желание почиститься.

Надо заметить, что чистильщики трудятся не бескорыстно. Все, что удаляется с клиентов, тут же ими поедается. Ради этого они, собственно, и трудятся. Но паразиты не только не единственная, но даже и не главная их пища. Без нее они могли бы совершенно безболезненно обойтись. Одни виды чистильщиков — мелкие хищники, другие растительноядны. Что побуждает их столь безотказно заботиться о пользе чужих видов? Вот загадка, пожалуй достойная интересов всей биологии.

Явление санитарной чистки у рыб открыл в 1949 году американский исследователь Конрад Лимбо. Он же установил, что на рифах чистильщики держатся обычно на постоянных местах, где и ведут «прием» посетителей. Дорогу к этим «стационарным» пунктам санобработки — «санитарным станциям» — хорошо знают местные рыбы. Поблизости от «станций» можно встретить большие косяки рыбы, в том числе промысловой. Нередко сюда наведываются и обитатели открытых вод, например кефаль. Она приплывает целыми стаями и, покорно опустив голову вниз (и соответственно подняв хвост), терпеливо ждет своей очереди. По подсчетам ученого, в такие дни массового наплыва посетителей один проворный чистильщик может обслужить за шесть часов свыше 300 клиентов.

Лимбо первым выяснил роль санитаров в жизни коралловых рыб, прибегнув к простому эксперименту. Он старательно выловил всех чистильщиков на двух рифах Багамских островов и стал вести наблюдение за их рыбьим населением. Через несколько дней большая часть этого населения перекочевала в другие места, и рифы осиротели. У единичных же аборигенов, оставшихся на рифах, уже через две недели на коже и плавниках образовались открытые раны, наросты, участки, пораженные грибком, и т. п. Нормальная жизнь восстановилась на рифах только с появлением молодого поколения чистильщиков.

Сейчас известно около трех десятков видов рыб-чистильщиков, относящихся к разным семействам. Это бычки, губаны, рифовые окуни, бабочки, хирурги и др. Все они похожи друг на друга своими вытянутыми, наподобие клюва, рыльцами, яркой окраской и танцующей «походкой». Но самая удивительная черта, общая для всех санитаров, — их «личная» неприкосновенность. Трогать санитаров не смеет ни один даже самый страшный хищник. Запрет, наложенный природой, прочно запечатлен в памяти поколений. Санитары обычно не бегут от морских «волков», которые в их присутствии превращаются в кротких «овец». Впрочем, как стало известно в самые последние годы, запрет в абсолютном смысле этого слова соблюдается некоторыми видами только в момент самой чистки.

Трудно представить себе существо кровожаднее мурены, с ледяным блеском глаз раздирающей свою жертву. Не случайно древнеримские императоры держали мурен в бассейнах своих дворцов как средство устрашения рабов. Но каменный окунь промикропс, достигающий 2 м длины, и своим видом, и физическими возможностями, кажется, превзошел мурену. Сидит он в огромном гроте с широко раскрытой пастью, готовый схватить любую добычу килограммов этак на 150–200. Его феноменально широкие челюсти и глотка усажены сотнями мелких, но острых, как иглы, зубов, слегка загнутых назад. К всеобщему удивлению, в его чреве находили акул, черепах, колючих рыб-шаров и самих мурен.

В обычных условиях даже хирурги-санитары, подобно прочим рыбам, боятся его как огня. Когда же промикропса заедят морские «блохи», его отношение к хирургам резко меняется. Эти осторожные рыбы тогда без малейшего страха приближаются к хищнику и начинают его чистить. Очень немногим посчастливилось наблюдать, как спокойно и деловито кружатся хирурги в пасти морского чудовища, ловко выуживая паразитов, сидящих на его жаберных дугах и между зубами. Закончив процедуру чистки, рыбки выбираются наружу и спокойно уплывают восвояси. Этот пример, очевидно, совершенно аналогичен упомянутому симбиозу между египетским бегунком и крокодилом.

И еще один неписаный закон действует на «санитарных станциях». Если к ним устремится вдруг сразу много самых различных клиентов, то, естественно, удовлетворить их потребности одновременно небольшой «штат» санитаров окажется не в состоянии. В этом случае можно наблюдать, как даже крупные хищники терпеливо ждут своей очереди, не пытаясь воспользоваться силой, чтобы разогнать беззащитных растительноядных рыб или тут же поживиться ими. Рыбы как бы считаются с правом того, кто пришел раньше. Не убеждает ли нас все это в высокой организованности «общества» самого низшего класса позвоночных, в богатстве и сложности форм поведения его членов?!

Репутация неприкосновенности, прочно утвердившаяся за чистильщиками, породила подражателей, копирующих их окраску, рисунок и повадки. Одни из них рядятся в чужую одежду ради сохранения собственной жизни, другие — чтобы притупить бдительность своей жертвы и не спугнуть ее раньше времени. Так или иначе сам факт существования ложных чистильщиков лишний раз говорит о том, что в подводном мире никогда не прекращается жестокая борьба за жизнь. Обман удается потому, что псевдочистильщики встречаются значительно реже настоящих. И то на него больше поддаются молодые, неопытные рыбы. Взрослые же распознают обманщиков довольно легко. Этим и ограничен рост их численности. Впрочем, перед имитаторами открылись бы более широкие перспективы развития, если бы они переняли от своих моделей и их умение чистить.

На тех же рифах на глубине свыше 20 м в роли санитаров подвизаются креветки. Вот, например, на ярко-красной рыбе крылатке из семейства морских ершей сидит изящная и такая же ярко-красная креветка с белой полосой вдоль спины и старательно соскребает что-то своими длинными клешнями. Лимбо убедился, что креветки, подобно рыбам-чистильщикам, часто тоже приманивают к себе клиентов, энергично шевеля усиками. Те охотно подплывают и подставляют креветке то место, которое хотят почистить. Разрешают также забираться к себе в рот и под жаберные крышки.

Креветки очень нежны и аппетитны, и не только на человеческий, но и на рыбий вкус. Однако ни одна рыба, как бы голодна она ни была, никогда не позволит себе закусить креветкой-санитаром, от которой зависит ее здоровье и красота.

Глава пятая

ЦВЕТЫ, ДОВЕРИВШИЕ ЖИВОТНЫМ САМОЕ СОКРОВЕННОЕ

С человеческой же точки зрения мы должны сознаться, что, не ведая цветка, мы знали бы очень мало истинных проявлений и выражений счастья.

Морис Метерлинк

Цветы, красота, любовь. Три слова, три неизменных спутника мечты о счастье. Вдумайтесь в их содержание, и вы убедитесь, что они неотделимы друг от друга не только в стихах поэтов, но и в самой жизни.

На вечные темы вроде этой можно спорить и философствовать бесконечно. Но кто решится отрицать, что самый высокий смысл цветов для человека заключается, по-видимому, в том, что они всегда были его союзниками в любви? Любовь же в конечном счете — это то, что не позволяет иссякнуть роду человеческому.

Воистину достойны сожаления те, кто потребовал бы от нас доказательств. Тогда пришлось бы вспомнить бесчисленные легенды и предания, начав, конечно, с древнегреческих, затем привести дошедшие до нас исторические факты, упомянув о замечательных праздниках цветов, на которых впервые становились известны имена влюбленных, потом перейти к художественным произведениям, таким, как «Дама с камелиями» А. Дюма-сына или «Красная лилия» А. Франса, и многим-многим другим. Впрочем, на эту тему написано немало и научных трактатов.

Красота — сила. У детей Флоры, воплощающих в себе идеал красоты, сила особая. Им суждено издавна одерживать самые трудные победы — завоевывать человеческие сердца.

Каким счастливцем был Рюи Блаз, герой драмы В. Гюго! Ему удалось пробудить ответную любовь своей избранницы тем, что, рискуя жизнью, он добыл ее любимые цветы — фиалки. Возможно, этот случай рожден фантазией писателя, но сама фантазия не беспочвенна. В Альпах издавна существовал обычай, по которому юноша дарил девушке в знак своей любви эдельвейсы. Росли они в самых труднодоступных местах — будто специально для того, чтобы испытать мужество и глубину чувства влюбленного. В наш век юноши уже не отправляются в горы за эдельвейсами. Красивый обычай утрачен, однако не в силу потери ощущения прекрасного или оскудения чувств у современной молодежи, а из-за того, что ее предшественники слишком переусердствовали и чудом уцелевшие цветы пришлось взять под охрану.

На Востоке много веков назад влюбленные изобрели своеобразный язык цветов — язык любви, в котором за каждым цветком был закреплен определенный смысл. Вместо любовных посланий они обменивались друг с другом букетами цветов, выражавшими тайны их сердец лучше, чем слова.

Язык цветов не умер и сейчас. Он живет, например, в японском искусстве икебаны — умении составлять маленькие «говорящие» букеты, — которое завоевывает все большую популярность в мире. Впрочем, разве обычный, пусть самый скромный букет в руках молодого человека, пришедшего на свидание, менее красноречив в наши дни, чем самые пылкие признания?!

Цветы — это не только любовь. Они были и остаются вечным источником вдохновения, высокого настроя мыслей и чувств и просто хорошего настроения. Ныне цветы стали даже соучастниками производства, и их ставят прямо возле станков. Представьте, как обеднела бы наша жизнь, если бы вдруг исчезли цветы! Слишком прочно вошли они в наши радости, в наше благополучие. Без них не обходится ни один народный праздник, ни одно семейное торжество. Не лучшее ли доказательство того, как нужны человеку цветы, — создание все новых, еще более прекрасных сортов и разновидностей и то, что их посвящают выдающимся событиям, нашим замечательным современникам! Из цветов, выведенных в честь Юрия Гагарина и Валентины Терешковой, уже можно составить огромные букеты…

Зачем и как родились цветы?

Цветок всю ночь готовит мед,

Пчелу-сластену в гости ждет.

Бери, мол, но, как другу,

Мне окажи услугу:

Пыльцу мучную эту

Перенеси соседу…

Пчела несет ее, и вот —

Цветок увял, и зреет плод.

Николай Грибачев

Однако цветы существуют вовсе не ради украшения жизни человека.

Всем известно: чтобы на месте цветка появился плод, цветок должен быть опылен, т. е. на рыльце его пестика должна попасть пыльца, с помощью которой происходит оплодотворение. Хотя у большинства растений цветки обоеполые, к постоянному опылению собственной пыльцой способны немногие. Основная масса представителей зеленого царства для продолжения своего рода нуждается в перекрестном опылении — переносе пыльцы с цветка одного растения на цветок другого. При вынужденном опылении собственной пыльцой — если, конечно, оно возможно — растения дают меньше семян и из них вырастает хилое потомство. Чтобы этого не происходило, природа изолировала друг от друга тычинки и пестики внутри цветка, разобщила сроки их созревания и снабдила цветок массой других приспособлений.

Но если самоопыление вредно, а встречаться друг с другом цветки сами не могут, то кому доверить столь ответственную миссию, как перенос пыльцы? Очевидно, из неживых стихий — ветру, а из животного мира — мелким, самым подвижным и таким же многочисленным, как растения, обитателям планеты — насекомым. Действительно, насекомых так много, что на все цветы хватит, и к тому же пыльца легко пристает к их волосистому наряду.

Большинство высших цветковых растений (около 80 процентов от общего числа приблизительно 250–300 тысяч видов) и избрало их в соучастники своих брачных забот. Пользоваться их услугами куда более экономично и надежно, чем ветром. Ведь пыльца тратится при этом непосредственно по назначению и ее не нужно производить так много. Когда же ее «пускаешь по ветру» и когда, следовательно, все зависит от слепой случайности, у растений имеется только один шанс повысить вероятность опыления — во много раз увеличить выработку пыльцы.

Но в юную пору жизни на Земле все было иначе. Ученые установили, что некогда все прародители цветковых растений опылялись ветром. Ему и сейчас всецело обязано продолжением своего рода большинство наших древесных пород — ель, сосна, береза, дуб, ольха, а также злаки. Но вот где-то около 100 миллионов лет назад, ближе к концу мезозойской эры, самые прогрессивные формы тогдашних растений установили первые контакты с шестиногими летунами. Убедившись в их пользе, они пошли на заключение с ними широкого взаимовыгодного союза. От этого союза, по-видимому, и родился цветок.

Первые насекомые, изредка посещавшие растения ради пыльцы, играли в их опылении весьма скромную роль. Чтобы привлечь их к себе и сделать своими служителями, растениям надо было о многом позаботиться, и прежде всего обзавестись ярко окрашенным венчиком, заполнить «кладовые» постепенно развившегося цветка сладким нектаром и придать ему нежный аромат. Те растения, которые не смогли приобрести крупные цветки, собрали мелкие в хорошо заметные издали соцветия, такие, как у клевера или ромашки, черемухи или подсолнечника. Содружество с опылителями сыграло, таким образом, очень важную роль в развитии и совершенствовании мира растении, и одно из самых больших украшений нашей жизни — цветы — появились на Земле, как считают многие ученые, только благодаря симбиозу с насекомыми. Об этом со всей убедительностью сказал еще Дарвин: «Красотой и ароматом наших цветов и накоплением больших запасов меда мы, конечно, обязаны существованию насекомых».

Попутно, естественно, и насекомые «подгоняли» свое строение к цветам. У одних образовался хоботок для сосания нектара, у других — сложный аппарат для сбора пыльцы.

Как ни очевидна привязанность насекомых к цветам, смысл ее был разгадан только в конце XVIII века. Но еще долгое время о сделанном открытии мало кто знал. Если Дарвин доказал пользу и преимущество перекрестного опыления, то о капитальной роли насекомых в самом опылении впервые поведал миру замечательный немецкий натуралист-любитель Конрад Шпренгель. В 1793 году он издал чудесную книгу с симптоматичным названием «Раскрытая тайна природы в строении и опылении цветов». Но современники только посмеялись над ней и вскоре забыли ее вместе с автором. И лишь через 70 лет восхищенный Дарвин вызвал ее из безвестности.

Вот что писал по этому поводу Анатоль Франс: «В книге Шпренгеля, прочитанной в дни ранней юности, есть несколько соображений о любви цветов, которые после полувекового забвения приходят мне на ум и сейчас интересуют меня в такой мере, что я с грустью мыслю, почему не посвятил я скромных способностей души на изучение насекомых и растений».

Посмотрите, какое буйное веселое разнотравье, какое обилие цветов на лугу летом! Колокольчики, лютики, васильки, ромашки так и тянутся к солнцу, стремясь выставить себя напоказ. Они наперебой раскрывают свои синие, желтые, красные, розовые венчики навстречу пчелам и мухам. Запаха чаще всего у них нет. Он им и не нужен. Насекомые и так их не пропустят. Зато многие мелкие лесные цветы, растущие под пологом деревьев и кустарников, — ландыши, майники, линнеи — сильно пахнут. Особенно сильный аромат издают цветы, распускающиеся ночью. Всем знакома любка двулистная, или ночная фиалка. Ее цветки, собранные в длинный колосок, раскрыты круглые сутки, но сильнее пахнут ночью, когда просыпаются опыляющие их ночные бабочки. Для них в длинном и тонком шпорце любка приготовила нектар, достать до которого другие насекомые не могут. О неугомонных мотыльках, бражничающих целые ночи напролет, очень одухотворенно сказал Эдмон Ростан в специально им посвященном стихотворении:

Весной, когда цветет весь мир

И май земле смеется ясно,

У мотыльков — веселый пир…

…….

В вечернем мраке над цветком

Одною мыслью каждый занят:

Припавши жадным хоботком —

Коктейль из чаши лилий тянет.

Кроме аромата для ночных цветов характерен белый цвет венчика. В сумерках и при лунном свете он лучше всего заметен.

С того времени, как открыли, что пчелы опыляют растения, люди не раз убеждались, что без насекомых многие сельскохозяйственные культуры остаются бесплодными. Так, европейские колонизаторы Австралии долго не могли понять, почему яблоня и клевер, привезенные на этот континент, не давали плодов и семян, хотя и прекрасно цвели. Когда наконец причина была установлена и в Австралию завезли их естественных опылителей — шмелей и пчел, в садах стали наливаться сочные плоды, а клеверные луга — давать много семян. На полезную работу крылатых тружениц не могли не обратить внимания и европейские садоводы, когда, установив для пчел только что изобретенные ульи, стали собирать вдвое больший урожай.

Насекомые посещают цветы всегда ради собственной пользы, в расчете поживиться нектаром или пыльцой. Они давно оценили их питательные свойства. Нектар представляет собой водный раствор разных сахаров (их концентрация доходит иногда до 75–78 процентов) и специально предназначен для питания насекомых-опылителей. В некоторых особо крупных цветках тропических растений его выделяется так много, что из трех-пяти цветков можно набрать целый стакан «сока». Пыльца питательнее нектара и по калорийности приближается к мясной пище. Кроме сахаров в ней содержится много белков, жиров и витаминов. Обычно растения производят ее в количестве, которого хватает и на опыление, и на прокорм опылителей. Потребляя нектар и собирая пыльцу, насекомые попутно производят опыление. Для растений же эта последняя операция — главная цель всей жизни, ради достижения которой и существует вся красота и совершенство их цветка.

Многие насекомые всю свою недолгую жизнь только и питаются пыльцой и нектаром. Часть из них находит в цветах «и стол и дом» — если не для себя, то для своего потомства. Личинки, вылупляющиеся из яиц, отложенных в цветки, оказываются обеспеченными всем необходимым для успешного развития. А сколько насекомых забирается в цветы на ночлег, спасается в них от холода и непогоды?! Ведь внутри цветка температура всегда на несколько градусов выше, чем на открытом воздухе, а то и вовсе тепло, как в теплице. Почему бы их крылатым друзьям не воспользоваться гостеприимной теплой квартирой?! Так, в холо’шые ночи излюбленным убежищем насекомых становятся, например, цветка персиколистного колокольчика и наперстянки. В них забираются мелкие пчелы и мухи. Жуки и пчелы ночуют также во внешних язычковых цветках скерды и других сложноцветных, которые на ночь закрываются. С восходом солнца они покидают удобный пршог, унося с собой пыльцу… А вот жуки-бронзовки, проникнув в только что распустившийся цветок магнолии, остаются в нем до тех пор, пока через несколько дней [он не завянет. Зачем им его покидать, если они получают щедрую (пищу?

Каково бы ни было устройство цветка, в нем всегда должна быть та или иная приманка для насекомого, до которой оно могло бы сравнительно легко добраться; доставая пищу, насекомое обязательно должно коснуться в одном цветке пыльников, в другом — рыльца. Иначе его посещение осталось бы для цветка не только бесполезным, но даже вредным, поскольку пришельцы даром расхищали бы то, что приготовлено для опылителей.

Как разные цветы утверждают свою «волю»

В сравнении с животными растения всегда кажутся нам пассивными, лишенными каких-либо побуждений. Действительно, у них ведь нет нервной системы, нет ни глаз, ни ушей. Тем удивительнее приспособления, облегчающие доступ к цветку желанных посетителей и ограждающие его от «воров» — искателей дарового пропитания. В них как бы воплотилась «воля» цветка.

Распускаясь, очень многие из них повертываются «лицом» в ту сторону, откуда скорее всего можно ждать прилета опылителей. Бутоны полевых цветов, первоначально обращенные к небу, опускают свои головки. Бобовые перед тем, как их цветок созреет, подают для опылителей «посадочную площадку»: цветоножка у них поворачивается вокруг собственной оси так, что лодочка венчика, на которую садится насекомое, ранее бывшая наверху, теперь оказывается внизу. Так же на 180 градусов поворачивают свои губы цветки лесных орхидей. А уж как только не оборудуется сама «посадочная площадка»! Ее лопасти, гребни, бугорки, бахромки — все это безграничное разнообразие форм призвано создать максимум удобства для крылатых посетителей. Орхидея фаленопспс Шиллера дошла в своих «заботах» прямо-таки до курьеза: мухи, прилегающие опылять ее цветок, садятся в настоящее кресло!

Зато против незваных гостей, даром расхищающих сладкие припасы, цветы вооружились разными средствами защиты. К незваным относятся прежде всего мелкие бескрылые насекомые, улитки и другие беспозвоночные, заползающие в цветки по цветоножкам, Они почти не способны опылять перекрестно, так как слишком сложен и долог их путь от одного растения до другого. За время их муторных скитаний по стеблям и веткам пыльца либо облетит, либо утратит свежесть.

Одни растения воздвигают на подступах к цветку всевозможные баррикады в виде валиков, складок, бугорков, колючих шипиков и жестких волосков, другие выделяют клейкие вещества, образующие на стеблях или цветоножках непроходимые липкие «пояса». Мелкие насекомые пристают к ним, как мухи к липкой бумаге, и погибают. Некоторые рас гения за это свойство так и назвали — смолевками или смолянками. А вот гималайский бальзамин для муравьев, стремящихся проникнуть в цветок, специально выделяет густой нектар уже на прилистниках, и здесь, случается, скапливается великое множество этих лакомок. Зачем им тогда лезть в цветок?

Есть еще растения, у которых цветоносные стебли покрыты воском и скользки, как хорошо натертый паркет, или цветки защищены очень плотной листовой оберткой. Всех хитроумных преград не перечислить!

Всего интереснее, пожалуй, случаи, когда растения защищаются от насекомых-расхитителей с помощью самих же насекомых. О растениях, вступивших в дружбу с муравьями и потому называемых мирмекофильными, речь будет в следующей главе. Здесь же упомянем только о случае, когда муравьи превращаются из врагов цветка в его защитников.

На цветки серпухи и некоторых других сложноцветных, растущих в южной половине Европейской части нашей страны, часто нападают прожорливые жуки окситиреи, родственные обычным майским жукам. Они прогрызают корзинки соцветий и губят цветки. Чтобы оградить себя от такой опасности, серпуха нередко привлекает себе на помощь целый гарнизон воинственных муравьев (чаще всего фор-миков), для которых на внешней стороне корзинки припасен «мед». Стоит только жуку приблизиться к головке цветка, как муравьи выставляют ему навстречу свои крепкие челюсти, а в случае надобности выпускают фонтан муравьиной кислоты. Защищая собственный корм, муравьи невольно становятся стражами молодых цветков. Любопытно, что если на одном цветке собираются муравьи разных «племен», то между собой они никогда не враждуют.

От самых простых до самых сложных

Насекомое-опылитель и цветок часто «подогнаны» друг к другу с удивительным совершенством. Тут невольно напрашивается аналогия с ключом и замочной скважиной — сравнение хотя и прозаическое, но зато хорошо передающее суть дела. Достаточно один раз понаблюдать, как, скажем, работает шмель на цветках красного клевера, чтобы убедиться, что они образуют единый слаженный механизм. Сейчас на отдельных примерах мы и попытаемся проследить устройство и работу этих механизмов — от самых простых до наиболее сложных.

Муравьи, защищающие соцветие серпухи от жуков окситирей

У липы, бузины, лютиков нектар находится у самой поверхности цветка и доступен для разнообразных крылатых посетителей. У сурепки, горчицы и капусты он скапливается на дне короткой трубочки венчика, а у яблони, шиповника и земляники слегка защищен волосками, но также легко досягаем для многих насекомых с коротким хоботком.

Просто устроены цветки у красного клевера, собранные в хорошо знакомую всем головку. Они представляют собой длинную трубку (8-10 мм), на дне которой скапливается нектар. Внутри трубки помещаются столбик и рыльце пестика, а чуть ниже рыльца — пыльники тычинок. Вход в цветок закрыт лепестками венчика, сросшимися в форме лодочки. Шмель или пчела, опыляющие клевер, садятся верхом на цветущую головку и запускают хоботок в цветок. При этом лодочка раскрывается, освобождая пыльники и пестик, которые упираются в нижнюю часть головы насекомого — так называемый подбородок. К нему пристает много пыльцы. Когда шмель перелетает на другое растение и запускает свой хоботок в один из его цветков, с подбородком сначала соприкасается рыльце, принимающее пыльцу с предыдущих головок. Затем, когда в попытке до стать нектар со дна шмель погружает хоботок глубже, с подбородком входят в плотный контакт и тычинки, в свою очередь оставляющие на нем новую порцию пыльцы. Так, перелетая с цветка на цветок, мохнатый труженик успешно производит перекрестное опыление.

Шмель на цветке шалфея. Пунктиром обозначено верхнее положение «коромысла» с тычинками

А вот добраться до нектара у шалфея посложнее. На это способно лишь сильное насекомое, так как предварительно надо раздвинуть лепестки, закрывающие вход в цветок. Венчик у шалфея дву губый: верхняя губа выпуклая и похожа на шлем, нижняя плоская и отогнута вниз. Под сводом верхней губы находятся две тычинки, надежно защищенные от дождя. По ней же проходит и длинный столбик пестика, конец которого с раздвоенным рыльцем выступает наружу. Ниже венчик сросся в трубочку, на дне которой помещаются завязь и нектарники. В целом цветок очень напоминает раскрытую пасть змеи, из которой торчит тонкий, раздвоенный на конце язык.

Вот на нижнюю губу одного из цветков садится шмель и в поисках нектара сует голову внутрь цветка. При этом своим хоботком он непременно наталкивается на нити тычинок, состоящие из двух подвижно соединенных половинок, напоминающих колодезный жу равль. На верхнем конце коромысла сидит пыльник, а свободный нижний конец торчит в зеве цветка. В обычном состоянии «журавль» поднят в вертикальном положении. Как только мохнатый гость заденет хоботком за его нижний конец, он тотчас опускается и ударяет его пыльником по спине, густо обсыпая золотистой пылью. Напудренный ею шмель летит на другой цветок шалфея и прежде всего невольно касается спинкой выступающего рыльца, производя опыление. Затем, засовывая голову внутрь цветка, он повторяет ту же операцию с толканием «журавля» и обсыпанием спинки пыльцой.

Самыми поразительными приспособлениями к опылению насекомыми обзавелись орхидеи. Раскрытием их тайн наука опять-таки обязана Дарвину. Начало его исследованию опыления у этих замечательных растении положил счастливый случай, когда однажды летом он заметил бабочку с необычными булавовидными придатками на хоботке. Она порхала между цветками одной из обычных для Англии орхидей.

Чтобы оценить все совершенство приспособления орхидей к их опылителям, нам придется на минутку вникнуть в тонкое устройство их цветка. Без этого не понять, как работает его механизм. При всем разнообразии существующих орхидей принципиальная «конструкция» цветка у всех у них одинакова. Возьмем в качестве примера нашу обычную орхидею — ятрышник пятнистый.

Растет он на сырых лугах и лесных полянах. Его фиолетоворозовые крапчатые цветки собраны колоском. Один из шести лепестков цветка отогнут книзу. Это губа, служащая посадочной площадкой. Сзади она вытянута в тонкий шпорец. Остальные пять лепестков образовали шлем. Тычиночная нить единственной тычинки срослась со столбиком пестика в характерную для всех орхидей колонку, а одна из трех лопастей рыльца превратилась в особый орган — клювик, или носик, выступающий над входом в шпорец и нависающий над рыльцем. В клювике, напоминающем карман, сидят два самых интересных образования, похожих на булаву. Каждое из них состоит из пыльцевого мешочка грушевидной формы (иоллипия), ножки и маленькой клепкой подушечки-прнлииальца. Всю «булаву» вместе называют поллинарием. Пыльцевой мешок поллинария направлен вверх, а прилипальце погружено в клювик.

Как только насекомое садится на губу цветка и пытается засунуть свой хоботок в шпорец, внешняя перепонка клювика разрывается и освободившиеся поллинарии своими прилппальцами пристают ко лбу, а то и к глазам насекомого. Кажется, что у него сразу выросли рога. Высосав сок, такое «рогатое» насекомое летит на другой цветок ятрышника.

Пока пчела или муха совершает этот перелет, с «рогами» происходит поразительная метаморфоза: клейкое вещество прили-пальца затвердевает, его маленький диск сокращается и сидящие на ножках поллинии наклоняются вперед, описывая дугу в четверть круга. Теперь они не стоят на голове насекомого торчком, а приняли горизонтальное положение. Не случись этого, комочки пыльцы пришлись бы во втором цветке, на который село насекомое, против его пыльников и никакого бы опыления не произошло. Благодаря же изгибу они упираются точно в самое рыльце.

В том, как работает этот удивительный механизм, вы можете легко убедиться сами, если засунете в распустившийся цветок ятрышника топко очиненный карандаш и сразу его вынете. К кончику карандаша обязательно пристанут два параллельных друг другу поллинария. Затем они на глазах поникнут своими головками. Замечательно, что это произойдет в среднем через 30 секунд, т. е. за то время, за которое насекомое как раз успеет перелететь на другой цветок. Придатки на хоботке бабочки, поразившие Дарвина, как раз и были поллинариями.

Устройство цветка ятрышника:1 — вход в шпорец с нектарником,2 — поллинарии,3 — рыльце, 4 — клювик. Отдельно показаны два положения поллинариев, прилипших к карандашу

Пыльца у ятрышника расходуется экономно. Рыльце и поллинии липки, но не настолько, чтобы при их соприкосновении поллинарий оторвался от насекомого целиком; однако их «липучей силы» хватает на то, чтобы эластичные нити, связывающие пакетики пыльцевых зерен, разорвались и некоторые из них остались на рыльце. Благодаря подобному расчету «липучих сил» один поллинарий может опылить много цветков.

Яркие, пурпурные цветы европейской пирамидальной орхидеи, спрятавшей нектар на дне глубокой кладовой, могут опыляться только бабочками. Только их длинный и тонкий хоботок в состоянии до него добраться. Как поллинарии с обычными прилипальца-ми могли бы удержаться на таком хоботке? Изобретательная природа применила здесь иное конструктивное решение. Она снабдила поллинарии общим клейким образованием в форме дуги или седла. Стоит такому «седлу» соприкоснуться с хоботком бабочки, как его края под действием воздуха почти мгновенно закручиваются внутрь, крепко обхватывая хоботок, подобно тому как пальцы птиц обхватывают ветку. При этом булавы поллинариев, сидевшие в цветке параллельно друг другу, расходятся в стороны. Это совершенно необходимо, чтобы в цветке, на который они будут перенесены, прийтись напротив раздвоенного рыльца. Так путем преобразования одного прилипальца одновременно решаются две задачи — надежное прикрепление пыльников к хоботку и подгонка к положению рыльца. Затем следует уже знакомое нам движение — опускание пыльников на 90 градусов. Бабочка, обремененная поллинариями (нередко от нескольких цветков), теперь уже не может свернуть своего хоботка и, чтобы избавиться от груза, вынуждена посещать цветки только пирамидальной орхидеи.

Но вот американская тропическая орхидея катазетум оригинальностью и совершенством своего полового аппарата, кажется, превзошла все остальные орхидеи. В свое время она поразила не только Дарвина. Ее образ запечатлен в удивительно поэтичном произведении Мориса Метерлинка с характерным названием «Разум цветов».

У этой орхидеи поллинарий целиком заключен в колонку, а его ножка свернута в тугую пружину. Одним концом в нее упирается длинное щупальце, другой конец которого свободно свисает к нижней губе. Стоит насекомому едва коснуться этого свободного конца, как возникшее в щупальце раздражение мгновенно передается чрезвычайно чувствительному диску прилипальца, который отрывается от колонки. Освободившийся поллинарий благодаря разворачивающейся пружине ножки с силой выбрасывается наружу. Поскольку большой клейкий диск тяжелее пыльцевых мешочков, поллинарий всегда летит прилипальцем вперед и благодаря удивительному баллистическому расчету ударяется прямо в спинку насекомого. Испуганное метким выстрелом, оно стремится как можно скорее покинуть агрессивный цветок и скрыться в соседнем. Орхидее только этого и нужно.

Катазетум и некоторые другие орхидеи способны выстреливать сзоими пыльценосными «снарядами» почти на метр. В оранжерее человек, прикоснувшийся к чувствительным частям цветка, обычно получает удар поллинарием прямо в лицо! Метерлинк описал еще одну удивительную орхидею — гонгору макранта, которая перед принудительным актом опыления заставляет пчелу искупаться в чистой воде, скапливающейся в чаше на нижней губе.

Вот кратко суть дела. Над чашей, или, если пользоваться языком Метерлинка, над кубком, находятся мясистые наросты, издающие сладкий аромат (они-то и привлекают пчел, которые их с жадностью поедают). Смыкаясь, наросты образуют подобие горницы, куда ведут два боковых отверстия. Если бы в «горницу» проникла одна пчела, она по окончании трапезы спокойно бы ушла, не прикоснувшись ни к чаше, ни к рыльцу и пыльникам, и «ничего бы, — замечает Метерлинк, — не произошло из того, что требуется» орхидее. Но благодаря тому, что пчелы слетаются «толпой… Они теснятся, толкаются, так что одна из них попадает в кубок, ожидающий ее под коварным пиршеством. Она находит в нем неожиданное купанье; добросовестно промачивает в нем свои прекрасные прозрачные крылья и, несмотря на страшные усилия, не может больше лететь. Вот этого-то и ждет коварный цветок». Из кубка есть только один выход — «сток», через который выливается наружу избыток влаги. Проходя по нему, насекомое сначала касается своей спиной липкой поверхности завязи, затем — клейких пыльников. «Таким образом, — продолжает Метерлинк, — оно спасается, нагруженное липкой пылью, входит в соседний цветок, где повторяется драма пиршества, толкотни, купанья и спасенья, заставляющего соприкасаться с жадной завязью унесенную пыльцу».

«Факты эти научно наблюдены и точно установлены, и невозможно объяснить иначе назначение и расположение разных органов цветка, — заключает Метерлинк. — Надо поверить очевидности. Эта невероятная и успешная уловка тем более поразительна, что она не стремится к удовлетворению потребности в питании, непосредственной и неотложной, обостряющей самые тупые умы; она имеет в виду отдаленную цель: продолжение вида».

Некоторые европейские орхидеи, чтобы задержать насекомое на то время, пока на них не затвердеет липкий диск прилипальца, прибегли еще к одному хитроумному приспособлению. Как бы мы ни старались обнаружить хотя бы малейшую капельку нектара в их шпорцах, нам никогда это не удастся. Он всегда пуст. Желанный напиток заключен между его двойными стенками, и, чтобы до него добраться, насекомое должно проколоть хоботком внутреннюю стенку…

О «нечестных» растениях и их «простодушных» жертвах

В лице огромного большинства растений опыляющие их насекомые имеют верных друзей, которые редко обманывают их ожидания. За небольшую, но жизненно важную для них услугу цветы честно кормят своих опылителей, стараясь угодить их потребностям и вкусам. Но, оказывается, и среди цветов есть «неблагодарные». Они заманивают к себе насекомых, но, пользуясь их услугами, ничего не дают взамен.

Так «нечестно» поступает с мелкими дикими пчелками наша красивая лесная орхидея венерин башмачок, занесенная теперь в Красную книгу. Названа она так потому, что нижний лепесток ее венчика похож на низкий башмачок с узким входом. Он ярко-желтого или розового цвета. Остальные лепестки красно-бурые и обычно имеют форму ланцетовидную. Пчелок привлекает в цветке яркая окраска и тонкий ванильный аромат. В надежде найти нектар пчелка забирается через входное отверстие внутрь башмачка, но ничего в нем не находит. Тогда она пытается выбраться на свободу, но над ней со всех сторон нависают сводчатые стенки башмачка, преграждающие обратный путь. Оказавшись в западне, пчелка начинает в беспокойстве метаться по дну. Наконец, она замечает по бокам два маленьких окошечка. Чтобы до них добраться, ей приходится проползти сначала под рыльцем. Затем в попытках выбраться из плена она проползает через окошечко — а сделать это нелегко, так как его отверстие очень узкое, — и при этом непременно задевает за пыльник одной из двух тычинок, торчащих у каждого окошка, и обмазывается пыльцой.

Как ни странно, но неудачный опыт пчелку отнюдь не вразумляет, и, едва выбравшись из одной западни, она тут же летит на другой цветок, где повторяется та же история. В долгих поисках выхода она снова проползает под рыльцем к одному из окошек, оставляя на нем пыльцу от предыдущего цветка. Когда она вновь выбирается на свет, то уносит с собой новую пыльцу.

Случается, что мытарства простодушной труженицы кончаются трагично. Если пчелка почему-либо не в состоянии пролезть через окошко, она неминуемо погибает голодной смертью. Но в этом случае и башмачок оказывается в проигрыше: ведь его пыльца пропала даром. Тут «эгоизм» цветка оборачивается против него самого. К счастью, таких «коварных» растений немного.

Любознательного читателя, конечно, заинтересует, каким образом подобным растениям удается обманывать насекомых и почему последние не в состоянии извлечь урок из своих неудачных опытов. Может быть, у мелких пчел слабее развит «интеллект» или слишком короткая память? А может быть, задача опылять была специально заложена в программу их инстинкта той же мудрой природой, которая лишила некоторые цветы «чувства взаимности»? Прежде чем выносить суждение о недостатке «умственных способностей» обманутых пчел-дикарок, нужно провести соответствующие эксперименты, а их пока никто не ставил. Что же касается второй гипотезы, то в случае, если она подтвердится, объяснить явление, не прибегая к допущению намеренных действий со стороны насекомого, будет нелегко.

Малютка, задавшая трудную загадку

А между тем среди тесных союзов растений и насекомых-опылителей, проводящих друг с другом не какие-нибудь считанные минуты, а важнейшую пору жизни, есть по крайней мере один уникальный пример. Это мексиканская юкка (ее часто держат в комнатах) и моль пронуба.

Гусеница этой маленькой ночной бабочки с серебристыми крыльями рождается в цветке юкки. Для этого самка пронубы в одну из теплых южных ночей, когда юкка выбрасывает длинную свечу благоухающего белого соцветия, проникает в один из цветков-колокольчиков, проделывает яйцекладом отверстие в его завязи и откладывает в него несколько малюсеньких яичек. Через два-три дня из них вылупляются крошечные «червячки», которые начинают питаться семяпочками завязи. В этом и состоит, пожалуй, единственный урон, который насекомое причиняет гостеприимному растению. Но его семяпочек, оставшихся неповрежденными, с лихвой хватает на продолжение собственного рода. Выросшие гусеницы покидают завязь и на нитях, выделяемых особыми железами, опускаются на землю. Там они окукливаются. Через год, когда юкка опять зацветет, из коконов вылетают бабочки, самки которых после роения снова торопятся вверить цветкам свое будущее потомство. Замечательно, что, если юкка какой-то год предпочтет отдохнуть от цветения, куколки бабочки останутся в почве до следующего года. Поразительно, как только они об этом «договариваются»?!

Но вот та уникальность в поведении моли, которая до сих пор ставит биологов в тупик. Оплодотворенная самка, как это часто бывает у мелких бабочек, живущих каких-нибудь несколько дней, ничем не питается. Забираясь в первый цветок юкки, она собирает пыльцу, скатывает ее в шарик, чуть ли не втрое превосходящий по величине ее собственную голову, и, прижав его хоботком к «подбородку», перелетает на цветок другого растения. Ничего другого она в первом цветке не делает.

Во втором цветке самка в первую очередь откладывает яйца. Выполнив это основное назначение любого живого существа (ради которого оправданы и могут быть рационально объяснены какие угодно, пусть самые сложные, действия), самка доползает по столбику пестика до рыльца и, крепко удерживаясь ножками за столбик, заталкивает головой в углубление рыльца принесенный комочек пыльцы (!). Действие, которое все прочие насекомые совершают автоматически, попутно с делами сугубо «личными», юкковая моль проделывает специально и уже после того, как выполнит долг перед собственным родом! По каким критериям прикажете в этом случае провести грань между поведением неразумной «букашки» и намеренными действиями человека, производящего искусственное опыление?!

Со времен Дарвина в биологии утвердилось представление, что приспособления, выработанные тем или иным видом, не могут быть направлены на пользу другому виду. На этом зиждется весь рациональный смысл дарвинизма. С раскрытием сущности мутуалистических симбиозов это положение претерпело первое ограни-чение. Стало ясно, что в мире беспощадной борьбы за жизнь есть место и для «разноплеменных» союзов, в которых на основе взаимности и при условии непосредственного извлечения какой-то выгоды особи одного вида могут приносить пользу особям другого. Приведенный пример с юккой и молью в конечном счете укладывается в этот «устав» симбиоза. Но глубокой тайной остается вопрос с том, как сложилось целенаправленное поведение моли.

Впрочем, мы немного забежали вперед, затронув одну из проблем, о которых специально пойдет речь в конце книги. Вернемся лучше к нашей теме и расскажем теперь о насекомых и некоторых высших животных, которые не хуже их справляются со своими «обязанностями» перед цветками.

Самые большие труженики

…Пчела за данью полевой

Летит из кельи восковой.

А. С. Пушкин

Среди громадной армии шестиногих опылителей первое место, бесспорно, принадлежит пчелам и шмелям. Какие только растения они не опыляют! Это благодаря их титаническому труду плодоносят наши сады, ягодные кустарники, бахчевые и технические культуры, кормовые травы, многие деревья, лесные и полевые цветы. С ранней весны и до начала осени, пока на кормление расплода требуется пыльца, над садами, полями и лугами не смолкает их деловитое гудение. Во всех странах и на всех континентах, там, где только есть цветы, трудятся и их перепончатокрылые опылители. В нашей стране свыше сотни важных сельскохозяйственных культур не способны плодоносить без опыления пчелами.

В апреле в Подмосковье еще холодно, но именно в этом месяце, когда зацветает ива, первыми от долгого зимнего сна пробуждаются молодые самки шмелей. Они торопятся восполнить на ее соцветиях утраченные силы, чтобы скорее приступить к постройке гнезда. В тихие солнечные дни к ним присоединяется множество медоносных и диких пчел, некоторые бабочки, жуки и мухи. В южных степях тучи мелких пчел осаждают кизильник, терн, степную вишню, астрагалы, дикие ирисы. Всюду бросается в глаза бурная деятельность крылатых вестников весны.

Вон — уж пчел рои шумят

И летит победным флагом

Пестрых бабочек отряд!

А. Н. Майков

С медом — этим ценным питательным и целебным продуктом — у нас ассоциируется и само слово «пчела», и та польза, которую с незапамятных времен приносит это маленькое неутомимое создание человеку. Но не всем, вероятно, известно: чтобы собрать килограмм меда, надо взять нектар примерно с 19 миллионов цветков и налетать при этом 300 тысяч километров — три четверти расстояния от Земли до Луны! Если одна рабочая пчела успевает облететь за день 7 тысяч цветков, то за 30–35 дней своей жизни она посетит 150–200 тысяч цветков. Следовательно, на сбор такого количества меда потребуется жизнь 95—125 пчел. Кроме меда домашние пчелы дают еще воск, прополис, пчелиное молочко и пчелиный яд, которые широко используются в народном хозяйстве и медицине.

Но и это еще не все и даже не главные слагаемые пчелиной пользы. В ЧССР, ГДР, ФРГ и США подсчитано, что доход, получаемый от пчел как опылителей растений, в 8—12, а при некоторых условиях даже в 20 раз превосходит стоимость производимых ими меда и воска. В США существуют даже специальные компании, которые в период цветения садов и полей сдают ульи с пчелами в аренду фермерам.

В наших широтах рабочий день домашней пчелы продолжается 11–12 часов. Установлено, что за одну минуту пчела посещает в среднем десять цветков яблони. За сезон из опыленных ею цветков может сформироваться до 2 843 000 яблок! (Такую цифру приводит советский энтомолог П. И. Мариковский.)

В Грузии в районах промышленного садоводства лет десять назад стали систематически брать пчел напрокат, и в результате урожаи возросли почти в полтора раза. В некоторых же хозяйствах сборы яблок даже утроились.

Кроме домашней пчелы в природе существует 30 тысяч видов одиночных диких пчел. Благодаря своей многочисленности они приносят еще большую пользу, чем домашние, особенно на юге (никто, кроме них, не в состоянии, например, опылить люцерну). К сожалению, мы еще очень мало знаем об их жизни.

А какие работяги шмели! Производительность труда у них намного выше и рабочий день длиннее, чем у пчел. Считается, что в работе один шмель стоит трех, а то и пяти пчел. Они к тому же и более выносливы по отношению к суровому климату и непогоде. На севере их можно встретить даже за полярным кругом. При небольшом дожде и ветре, когда все пчелы сидят по домам, шмели продолжают трудиться. У них длинный хоботок, поэтому они лучшие опылители красного клевера.

Добрых слов заслуживают как опылители осы, многие дневные и ночные бабочки, жуки, цветочные и некоторые другие мухи. О них известно немало интересных фактов, достойных упоминания. Одни из них готовы оказать услугу десяткам и даже сотням разных растений, другие, подобно маленькой осе бластофаге, опыляющей инжир, — только одному-единственному. Все зависит от того, насколько цветок и насекомое соответствуют друг другу по строению. Случается ведь, что одним ключом нам удается открыть несколько разных замков, но чаще лишь тот, для которого ключ предназначен.

Жуки — древняя группа насекомых. Советский энтомолог Э. К. Грипфельд даже допускает, что, поскольку большинство жуков постоянно питается пыльцой, исторически они могли стать первыми опылителями высших растений. Тогда именно нм мы обязаны появлением самого чудесного творения природы — цветка.

С посредничеством в брачных делах растений жуки справляются ничуть не хуже других насекомых. Среди них явно преобладают ге, что способны в течение минуты посетить несколько цветков. Рекордсменом можно считать усача — лептура ливида, который, питаясь пыльцой гречихи, в безветренную погоду обслуживает 10–12 цветков в минуту. На некоторых полях, где усачей много, они опыляют растений больше, чем пчелы.

Занимаясь сбором пыльцы, жук и пчела зачастую оказываются одновременно в одном и том же цветке. Тогда по логике вещей они на короткое время становятся прямыми конкурентами. Однако ни малейших признаков антагонизма они при этом не проявляют. Судя по всему, пчел мало тревожит присутствие медлительных чужаков в хитиновых доспехах. Большинство жуков в свою очередь не реагируют на появление суетливых перепончатокрылых.

Цветы с «извращениями» и, кстати, о мухах и комарах

Мухи… Кто, кроме Корнея Чуковского, помянет их добрым словом да еще отважится запечатлеть в стихах? Назойливые нечистоплотные создания, распространяющие заразные болезни, — вот их характеристика. Инстинктивно мух стремятся отогнать и люди, и животные. Какая и кому может быть от них польза? С этой стороны мух, естественно, мало кто изучал. Но все же наука есть паука, и она должна быть выше эмоций. Прежде всего она установила, что мухи бывают разные…

Многих мух мы по неопытности путаем с пчелами и осами, которым они во всем усердно подражают. Только в отличие от них мухи не могут ужалить: нет у них жала. Ничем другим, кроме пыльцы цветов и отчасти нектара, они не питаются. Постоянно посещая цветы и пачкаясь пыльцой, они успешно осуществляют их перекрестное опыление. Их так и называют цветочными мухами или сирфидами.

Из большого отряда двукрылых растения, кроме того, опыляют толкунчики, жужжала, паразитические большеголовки, львинки и настоящие мухи. Доказано, например, что самки слепней помимо крови сосут также нектар цветков и сахаристые выделения (падь) других насекомых. В воздухе парят уже сытые мухи, предварительно заправившиеся дарами цветков. Самцы же крови не сосут вовсе. Наша обычная комнатная муха в сельской местности, где много цветущих растений, охотно переходит на питание нектаром и таким образом начинает приносить пользу. У всех настоящих мух хоботок короткий, поэтому в поисках нектара они садятся только на открытые цветки розоцветных, сложноцветных, лютиковых, зонтичных и растений некоторых других семейств, играя большую роль в их перекрестном опылении. Нектар оказывается их универсальной пищей.

Самое удивительное, что нектаром питаются и опыляют цветы даже мясные и падальные мухи — саркофага, каллифора, протоформия, люцилия, — те самые, которые всему на свете предпочитают протухшее мясо, навоз и всякую падаль. Кажется, при таких низменных вкусах куда им до цветов!

Но не думайте, что все цветы, раз они цветы, непременно должны хорошо пахнуть. В черноземной полосе нашей страны, особенно по берегам рек, кое-где еще встречается скромное и внешне ничем не примечательное растение кирказон обыкновенный. Трубчатые цветки этой лианы издают запах тухлого мяса! Для пущего сходства с мясом отгиб венчика приобрел у них грязно-красный цвет. Муха, поддавшаяся соблазну такого цветка и проникшая в него, долго не может выбраться наружу. Этому препятствуют направленные вниз волоски, покрывающие внутреннюю стенку цветка. Барахтаясь в цветке, муха опыляет рыльце пыльцой, принесенной с предыдущего цветка, и обсыпает себя новой порцией пыльцы. Вскоре волоски завядают, и пленница, освободившаяся из заточения, летит опылять следующий цветок. Чтобы другая муха «понапрасну» не залетела в опыленный цветок, он опускает свою головку и закрывает вход загибающимися концами венчика.

Цветки аронника, растущего в сырых тенистых местах в Крыму и на Украине, привлекают своих опылителей запахом падали. В отличие от кирказона соцветия аройника (они имеют вид початка) держат в заточении иногда до нескольких сот мелких мушек и комаров, причем в течение нескольких дней, предоставляя им в качестве пищи сочную мякоть крыла соцветия. В прохладные дни в нижней камере цветка очень уютно и тепло. Температура в ней держится на уровне 30–36 градусов!

Растений с подобными «извращениями» в природе хватает. Но мало у кого внешность и аромат находятся в таком разительном противоречии, как у одного паразитического растения, встречающегося только на Суматре. Быть очень красивым, огромным и одновременно заставлять людей зажимать нос из-за отвратительного запаха тухлого мяса, расточаемого ради привлечения каких-то мух, — это ли не насмешка природы, не «профанация» доброй идеи цветка?! К тому же по иронии судьбы у этого цветка весьма поэтичное название — раффлезия Арнольди (по имени открывшего ее натуралиста).

Цветок у раффлезии, наверное, самый большой на свете. Его правильный пятилепестковый венчик достигает метра в диаметре и трех метров в окружности, весит от трех до пяти килограммов! Лепестки венчика мясо-красного цвета с беловатыми бородавками, напоминающими белые крапинки на шляпке мухомора. В центре, в углублении, отделенном от венчика кольцевым валом, находятся тычинки и нектарник. У цветка нет ни листьев, ни стебля, ни корня, и лежит он, распластавшись, прямо на земле. Вырастает цветок на корнях лианы циссуса (она сродни виноградной лозе), которые его кормят. Неискушенный человек легко может принять его за цветок самой лианы. Из семян раффлезии (их разносят на ногах слоны и другие крупные животные), прилипших к корню циссуса и проросших на нем, постепенно образуются громадные, величиной с крупный кочан капусты, почки, которые потом и распускаются в цветок-великан. Опыляющие его мухи в него же откладывают свои яички. Получается весьма любопытная с точки зрения биологической ситуация. Мало того, что циссус вскармливает своими соками паразитический цветок, он еще содержит и его симбионтов!

Краткое ревю насекомых-опылителей завершим комарами, и прежде всего кровососущими. Известно, что самцы у них питаются растительными соками, в том числе нектаром, кровь же сосут только самки. Причем до недавнего времени считалось, что ничем другим, кроме крови, они питаться не могут.

Мало кто задавался вопросом, могут ли опылять цветы хотя бы самцы. Объяснялось это двумя причинами: тем, что комары активны преимущественно ночью, когда трудно наблюдать за их поведением, и тем, что некоторые из них настолько мелки, что их и в цветке не заметить.

Но вот более настойчивые исследователи поймали на рассвете самок обычного комара аэдес с поличным — с поллинариями орхидей на голове. Гринфельд выдавливал содержимое зобика самок, пойманных после безветренной ночи. В большинстве из них оказался нектар. Так было доказано, что и самцы и самки толстоногих комаров, долгоножек, звонцов, бабочниц, мокрецов и мошек — активные опылители цветов. Как это ни парадоксально, но, чем гуще и нестерпимее становятся тучи гнуса (а он состоит, как известно, из кровососущих самок разных комаров) в тундре или тайге, тем больше возрастает его полезная роль для растений. Ведь на Севере, где практически нет пчел, комары становятся единственными опылителями! Замечено, например, что на Кольском полуострове самки комаров аэдес длительное время питаются на цветках рябины, черемухи и брусники. Полезны комары для растений и в тропиках. Некоторые авторы считают мокрецов важнейшими опылителями какао на Яве и в Западной Африке и каучуконосов в Южной Америке.

На примере мух и комаров мы видим, что и у заведомо вредных насекомых могут быть кое-какие основания для частичной «реабилитации». Это не означает, конечно, что против них надо прекратить борьбу, но указывает на то, что при некоторых обстоятельствах нельзя сбрасывать со счетов их полезную роль в поддержании природного равновесия.

Колибри, летучие мыши и нелетучие звери

В тропиках и субтропиках с опылением цветов кроме насекомых неплохо справляются всевозможные мелкие птицы. Их без малого две тысячи видов — почти четверть всего пернатого богатства земли. Большую их часть также влечет к цветам нектар, но некоторые дополняют свой сладкий рацион пыльцой или насекомыми, которых ловят в цветах.

Высшего, «профессионального» совершенства в опылении тропических цветов достигли колибри, населяющие обе Америки. Все в них, начиная с размеров, подчинено выполнению этой деликатной миссии. Самые крупные колибри не крупнее ласточки, а самые мелкие — чуть больше обычного шмеля. Масса такого крохотного создания меньше 2 г, а яйца не крупнее горошины. Но сердце птахи бьется с частотой 600 ударов в минуту, а при напряженной работе крылышек число сокращений может доходить до 1000! Не удивительно, что оно занимает половицу полости тела. У колибри длинные и узкие крылья, часто — раздвоенный хвост и очень маленькие ножки. Как и стрижи, они изумительно быстры и вертки в полете, а по земле ходить не могут.

Колибри сосут нектар, не садясь на цветок. Подлетая к нему, они зависают в воздухе, делая крылышками до 50 взмахов в секунду. По бокам тела видны тогда только два туманных облачка, раскинувшихся в форме веера. Из длинного, часто изогнутого серпом клюва пташка выбрасывает еще более длинный трубчатый язык (он может вытягиваться в 4–6 раз!) и, запустив его в цветок, выкачивает нектар, как насосом. На конце язык раздвоен или заканчивается кисточкой. Так же на лету кормят колибри и своих птенцов, закачивая добытый нектар в их клюв.

У цветов, опыляемых колибри, нет посадочной площадки и нет запаха. Зато они крупные и очень ярко окрашены. С их стороны это целесообразно и закономерно. Ведь у птиц обоняние слабое, и они целиком полагаются на зрение. А о красоте и яркости оперения самих колибри и говорить не приходится. Многие виды благодаря способности их перышек преломлять солнечные лучи при каждом повороте тела меняют окраску, словно алмазы.

Справедливости ради надо сказать, что одним нектаром колибри обходиться не могут. Им нужна еще животная пища. Перепархивая с цветка на цветок, они попутно ухватывают разных мелких жуков и пауков.

Колибри опыляют орхидеи и многие хозяйственно ценные растения. Так, орхидея ваниль, из ароматных плодов который добывают ванилин, опыляется на своей родине, в Мексике, только колибри. На плантациях Явы она не могла плодоносить, пока не было организовано ее искусственное опыление.

В тропиках Старого Света колибри как опылителей заменяют нектарницы, а в Австралии также медоносы и попугаи лори.

Если днем на цветах трудятся птицы, то ночью их сменяют летучие мыши, питающиеся нектаром и фруктами. Разумеется, опыляют они разные растения. В тропиках восточного полушария в роли опылителей выступают так называемые летающие лисицы — крупные рукокрылые с размахом крыльев до метра, в Америке — листоносые летучие мыши. Летающие лисицы обязательно садятся из цветущую ветку и, засунув мордочку в цветок, принимаются быстро слизывать сок. Им надо торопиться, пока ветка не опустилась под их тяжестью. Мелкие летучие мыши высасывают нектар либо на лету, запуская в цветок свой длинный красный язычок, подобно колибри, либо обхватив цветок крыльями.

Такие растения, как кигелия, паркия, дуриан, ороксилон, некоторые виды баобабов, бананов, алоэ, хлопчатника, в основном опыляются летучими мышами. Их цветы распускаются ночью и сообразно вкусам своих опылителей издают очень неприятный (чаще затхлый) запах. Растут они на концах длинных веток или прямо на стволах и отличаются большим и прочным венчиком.

У африканских баобабов, цветущих в течение нескольких месяцев, на длинных цветоножках сидят огромные пятилепестковые цветки с многочисленными пурпурными тычинками. Каждый цветок живет только одну ночь. Вечером свежий упругий бутон раскрывает свои нежные, шелковистые лепестки, а с первыми лучами солнца они уже увядают. И всю ночь вокруг цветущих деревьев кружится множество летучих мышей.

Опылители известны и среди сумчатых зверей Австралии и Юго-Восточной Азии. Это летающие сумчатые летяги и сони, сосущие нектар из цветков эвкалиптов.

До сих пор речь шла о летающих насекомых, птицах и зверях. Мы даже отметили, что растения выбрали исполнителей своих сокровенных забот исключительно среди летунов. Оказывается, однако (в порядке исключения из этого правила), что перекрестное опыление могут успешно производить и отдельные нелетающие животные. В той же Австралии к этому в значительной мере причастны кенгуру и маленький ночной зверек, живущий на деревьях, — узкорылый пяткоход.

Кенгуру — основные опылители низкорослого кустарника дриандры, встречающегося среди зарослей скрэба. Цветки дриандры расположены по краям странной «чашечки» (ее диаметр около 4 см), в которую стекает их сок с запахом скисающего молока. Пестики цветков, очень похожие на булавки, слегка наклонены в сторону чашечки. На их концах в начале цветения, казалось бы в нарушение всех правил, выделяется пыльца, а затем образуются рыльца. Таксе расположение пестиков по отношению к соку «рассчитано» явно не на насекомых. Зато оно хорошо подходит к габаритам кенгуру. Засовывая морду в чашку то одного, то другого соцветия в поисках хорошо утоляющего жажду бодрящего напитка, кенгуру пачкает пыльцой свой нос и производит перекрестное опыление. Сейчас, когда кенгуровое население Австралии сильно поредело, реже стала встречаться и дриандра.

На Гавайских островах растет панданус фрейцинетия, ползучие ветвящиеся стебли которой образуют в предгорьях непроходимые заросли. Это, пожалуй, единственное растение, опыляемое… крысами. В период цветения на концах некоторых веток фрейцинетии развиваются прицветники — десяток оранжево-красных мясистых листьев. Внутри прицветника торчат три ярких султана. Каждый из них образован сотнями мелких соцветий, состоящих из шести слившихся цветков, от которых сохранились лишь плотно сросшиеся пестики или тычинки. Душистые и сладковатые у основания прицветники — большой соблазн для полевых крыс. Поедая их и перебираясь с одной цветущей ветки на другую, крысы невольно пачкают пыльцой усы и щеки и опыляют цветки.

Другие родичи фрейцинетии, взбирающиеся по скалам или деревьям и поднимающиеся высоко над землей, опыляются летучими мышами, которые также находят прицветники достаточно аппетитными.

Об опылении цветов животными можно было бы рассказать еще много интересного, но пора перейти к иным, не менее удивительным формам содружества двух великих миров — животных и растений.

Креветка-чистильщик

Спинорог

Рыбы среди коралловых джунглей: вверху желтохвостая лакедра, внизу рыбы-бабочки

Рыба-клоун среди щупалец актинии

Рыбки-клоуны возле актинии

Мурена и губан

Чистильщики

Молодь рыб под колоколом медузы ризостомы

Оса на головке дикого чеснока

Шмель на васильке полевом

Белянка на цветке календулы

Колибри, «зависшая» перед цветком

Бражник-языкан, «зависший» возле соцветия гебелии

Соцветие аройника в разрезе: 1 — кроющий лист соцветия, 2— стерильная часть соцветия, 3— ллжчкис цветки, 4 — женские цветки

Раффлезия Арнольда

Кувшинчики лианы непентес

Цветок кирказона в разрезе

Кирказон

Венерин башмачок

Голова пчелы с двумя приставшими к ней поллинариями орхидеи

Орхидея катазет

Глава шестая

НАСЕКОМЫЕ — ЗАЩИТНИКИ РАСТЕНИЙ, САДОВОДЫ, ГРИБОВОДЫ И НАХЛЕБНИКИ

Для человека, впервые попавшего в непроходимые дебри Амазонки, величавая тропическая природа, вдохновившая стольких путешественников на восторженные описания, сразу оборачивается царством кошмаров и ужасов. Один из них — муравьи. Черные, красные, серые, бурые — эти злобные, больно жалящие и кусающие вездесущие существа всех пород и размеров скитаются по лесу миллионными полчищами. Ягуар, крокодил или удав поймает и съест отдельное животное. Армада прожорливых муравьев уничтожает на своем пути все живое. В этом отношении их можно сравнить только с саранчой.

Когда движется лавина муравьев эцитонов, лес наполняется зловещим шумом, напоминающим гул верхового пожара или рев воды, прорвавшей плотину. В страшной панике, спасаясь от клокочущего вала «черной смерти», бегут звери, ящерицы, змеи, насекомые и люди. Деревья, которые не могут убежать, вынуждены расстаться со своей зеленой кроной. Вместо нее они одеваются живым черным покрывалом, ползущим все выше и выше. От несчастной собаки, которую забыли спустить с цепи, остается кучка дочиста обглоданных костей…

Но в Бразилии водятся и такие муравьи, которые причиняют вред только растениям. Таковы, например, аттины. Рыжие, длинноногие и неутомимые, они набрасываются на деревья тысячными толпами, срезая листья своими острыми и сильными челюстями, работающими наподобие ножниц. За это их еще называют листорезами. Срезав лист, они передают его своим более мелким соплеменникам — муравьям-листорубам, которые разрывают его на части. Те в свою очередь вверяют зеленую добычу совсем маленьким фуражирам, а они уже затаскивают ее в муравейник. В момент нашествия аттин кажется, будто вниз по стволу дерева движется нескончаемый поток маленьких демоне грантов с высоко поднятыми зелеными флагами — листьями. Работая дружно, листорезы за ночь способны раздеть догола не одно дерево.

Муравьи-листорезы, несущие листья

Растения, «любящие муравьев»

Против такой беды ряд деревьев и кустарников приобрели надежную защиту. Их «телохранителями» стали опять-таки муравьи, только другого вида.

В тех же лесах, где орудуют муравьи-листорезы, растет изящное растение с пальчатыми, как у каштана, листьями, с прямым и полым внутри, как у бамбука, стволом. Это цекропия цинерея, родственница щелковицы, ставшая с момента ее описания еще в прошлом веке классическим примером мирмекофильных (т. е. «любящих муравьев») растений. Деревцам, предоставившим своим защитникам — муравьям-ацтекам «стол и квартиру», нечего бояться листорезов. Хотя ацтеки ростом и поменьше, но настолько свирепый ядовиты, что листорезы предпочитают с ними не связываться.

Цекропия стала для муравьев родным домом. Ее полый ствол поделен поперечными перегородками на отдельные камеры. Снаружи на каждом междоузлии можно заметить неглубокий желобок, заканчивающийся на верхнем конце углублением величиной с булавочную головку. В этом месте стенка стволика особенно тонка. В ней под покровом кожицы спрятаны ходы, словно специально приготовленные гостеприимным растением для будущих квартирантов.

Оплодотворенная самка ацтека в поисках убежища для гнезда пробуравливает в этом месте отверстие и, очутившись в пустом междоузлии, откладывает в нем яички. Отверстие скоро зарастает сочной тканью (ею самка питается), и муравьиха оказывается заточенной в одиночной камере до той поры, пока вылупившиеся из яичек рабочие муравьи снова не вскроют вход. Подрастающая молодежь проделывает также отверстия в перегородках междоузлий, и квартира получается многоэтажной. В ней теперь может разместиться большая семья.

Цекропия предоставила ацтекам не только квартиру. Ради обеспечения собственной безопасности она взяла их на полный пансион. В основании черешков ее листьев между тонкими волосками образуются многочисленные беловатые зернышки, называемые мюллеровыми тельцами. Они богаты белками, жирами и витаминами и составляют для муравьев прекрасную высококалорийную пищу. На месте съеденных телец все время вырастают новые. Не удивительно, что, живя в цекропии на всем готовом, ацтеки круглосуточно несут караульную службу. При всяком подозрительном сотрясении растения они выскакивают из своих убежищ, готовые дать отпор любому зверю.

Цекропия полезна и для людей. Она даёт кисло-сладкие съедобные плоды и выделяет млечный сок, содержащий каучук. Ее полый ствол индейцы используют в качестве водопроводных труб и незатейливых духовых музыкальных инструментов, а из коры изготовляют веревки.

В тех же местах, где растет цекропия, встречается кордия. Это дерево дает пристанище муравьям (по-бразильски их называют «тахи») в утолщениях своих ветвей и особых сумках, образующихся в их развилках. У бразильского дерева трипларис ветви почти всегда продырявлены множеством крохотных отверстий. Это ворота, из которых по сигналу дозорных, постоянно прогуливающихся по стволу, в любую секунду готов появиться грозный гарнизон. Муравьями заселены практически все представители гречишных — муравьи выскабливают у них всю сердцевину от корней до верхушек. А у гумбольдтии лавролистной, растущей в Южной Индии, муравьи обосновались в полых цветущих побегах.

В Центральной Америке произрастает еще одно интересное растение — рогатая акация. Она дает приют муравьям в своих огромных (до 8 см длиной) толстых, как клыки, но полых внутри колючках. Между колючками, сидящими попарно, у этой акации вырастают изящные двоякоперистые листья, на концах которых образуются привлекающие муравьев питательные шарики. Твердую пищу муравьи запивают сладким соком, выделяемым дополнительными нектарниками, помещающимися на черешках.

У других акаций муравьи находят пристанище в шаровидных галлах, образующихся от их погрызов возле колючек. Когда галлы почернеют, муравьям остается лишь немного почистить их изнутри — и жилище готово.

1 — стебель цекропиа (частично вскрытый между двумя узлами) с муравьями-ацтеками,

2 — мюллеровы тельца,

3 — веточка рогатой акации с колючкой,

4 — колючка в разрезе

Заросли муравьиных акаций совершенно непроходимы. От проникновения людей и крупных зверей они защищены острыми шипами, а от мелких животных и насекомых — населяющими их квартирантами. В этих зарослях, находясь под двойной защитой, спокойно вьют свои гнезда многие птицы, подвешивая их прямо к колючкам.

Масса деревьев, растущих в джунглях Южной Азии и Индонезии, пользуется защитой муравьев через посредников — лианы и эпифиты. Высоко вверх по стволам и ветвям вскарабкались мирмекодии, гидрофитумы и другие лианы из семейств мареновых и ластовневых. В нижних частях их клубневидно раздутых стволов, пронизанных широкими туннелями, обитают мириады черных муравьев, которые одинаково усердно оберегают и своих непосредственных хозяев, и деревья, дающие им опору. Так и существует этот тройственный союз среди вечного сумрака девственного леса.

Любопытно, что мирмекодии, будучи эпифитами, не получают из почвы всех необходимых для роста минеральных солей. Они извлекают их из скоплений муравьиного помета. Получается, что муравьи невольно кормят мирмекодии.

Кроме деревьев, размещающих муравьев внутри своих стволов, ветвей и корней, есть и такие, которые пускают их внутрь листьев. Чаще всего муравьи находят или прогрызают вход у основания листа и раздвигают его верхние и нижние покровы, словно две склеившиеся страницы. Такой превращенный в гнездо лист, если в него подуть, раздувается, как бумажный пакет.

Макаранга из Малайи в этом отношении одно из самых оригинальных муравьиных деревьев. Живущие в ее листьях свирепые и воинственные муравьи питаются кроме крохотных маслянистых шариков, образующихся на черешках, также выделениями тлей, целыми стадами пасущихся на ее листьях. У растущей там же дишидии раффлезиевидной муравьи заселяют кроме обычных еще и видоизмененные листья, превратившиеся в особые кувшинчики. В этих странных образованиях, достигающих 10 см в высоту, постепенно скапливается различный «хозяйственный» мусор, затаскиваемый муравьями. Когда скопится достаточное количество мусора, а дождь его увлажнит, лиана пускает в него воздушные корни, приносящие ей дополнительную пищу.

Муравьи заселяют не только деревья, специально «предназначенные» для этого природой. Те же бразильские муравьи ацтеки и кампонотусы, превратившись в настоящих садовников, устраивают высоко над землей висячие сады-муравейники. Это огромные зеленые шары, составленные из разных эпифитов и украшенные великолепными цветками. По неопытности их легко принять за гнезда каких-то крупных птиц.

Приступая к закладке чудо-сада, шестиногие садовники сначала облюбовывают для него удобное место где-нибудь в развилке ветвей, а затем дружной гурьбой принимаются таскать на дерево маленькие комочки земли и склеивать их слюной и испражнениями. Как только скопится достаточная кучка почвы, муравьи приступают к поиску семян подходящих растений и их посадке. Одновременно они продолжают таскать землю и по мере прорастания семян обкладывают ею корешки молодых проростков. Сад растет. Разрастается и земляной ком, обильно оплетенный корнями заботливо культивируемых саженцев. Тем временем внутри кома муравьи устраивают себе гнездо.

Замечательно, что насекомые ведут закладку висячего сада не хаотично, а по принятым ими «стандартам» садового искусства. Судите сами: в его середине высеваются, как правило, бромелин, а по округе — геснерии, фикусы, пеперонии и всевозможные другие эпифиты. Не забывают муравьи и о настоящих цветах, и тут, конечно, дело не обходится без орхидей. Шомбургкия, диакриум, кориантус красиво цветут, по самое главное — образуют на корнях и стеблях полые вздутия, очень удобные для поселения муравьев.

В висячем саду хорошо живется и растениям, и его устроителям. Благодаря заботам муравьев зеленые неженки легче переносят случающиеся засухи и остаются живыми, в то время как их родичи, выросшие по соседству без помощи насекомых, сплошь и рядом засыхают. Корни растений укрепляют земляные стенки гнезда, не позволяя размыть его тропическим ливням. Несомненно, члены этого замечательного симбиоза извлекают для себя и какую-то иную материальную пользу, о которой пока можно только гадать.

Союзы растений с муравьями-защитниками вовсе уж не такая экзотическая диковина. В предыдущей главе мы уже коснулись одного из любопытнейших примеров того, как наши муравьи охраняют цветки серпухи от жуков-вредителей.

Не случалось ли вам примечать, как обычные рыжие лесные муравьи длинными цепочками деловито снуют взад и вперед по стволу осины? Если увидите подобную картину, то знайте, что муравьи взяли это дерево под свою защиту и покровительство. Но не бескорыстно. Дело в том, что на некоторых листочках осины, с их нижней стороны, образуются маленькие железистые бугорки, выделяющие сладкий сок. Вот и охраняют муравьи ради этого сока все дерево целиком от прочих насекомых.

Такие же железы возникают на листьях черемухи, калины и бузины. У калины они ярко-красного цвета — быть может, для того, чтобы уже издали привлечь своих друзей-охранителей.

Крайне интересно, что некоторые цветы специально приманивают к себе муравьев, чтобы защититься не только от насекомых-вредителей, но и от своих обычных опылителей. Вот так парадокс!

Мы уже знаем, что красный клевер опыляют шмели. Случается, что к их «честной» компании примазывается небольшая доля так называемых шмелей-операторов, «ворующих» нектар через отверстие, которое они прогрызают снаружи трубки венчика. В семье, как говорится, не без урода. Дурным примером они «совращают» и рабочих пчел, которые начинают искать прогрызенные цветки. Разумеется, такое поведение шмелей и пчел для растения нежелательно: нарушаются его расчеты на опыление. Избавиться от «неблагородных» действий горе-друзей растению помогают муравьи.

У некоторых цветков снаружи околоцветника образуются дополнительные нектарники. Завладевшие ими муравьи не подпускают шмелей с этой стороны цветка. Счастливчикам удавалось наблюдать, как подлетевший к цветку шмель предпринимал неоднократные попытки сесть на венчик в неположенном месте в надежде сделать прокол в его стенке, но, встречая отпор муравьев, в конце концов оставлял свое намерение и забирался в цветок изнутри.

Кроме муравьев с растениями сожительствуют различные клещи, для которых на черешках и листьях их зеленых хозяев развиваются специальные кармашки или волосяные «шалашики». Растения, приютившие клещей, всасывают их азотистые выделения и благодаря клещам очищаются от грибков-паразитов.

Пауки-«нахлебники» и особо ловкие хитрецы

В душных дождевых лесах Южной Азии и Индонезии на болотах и по берегам мелких водоемов растет насекомоядное растение лиана непентес. Черешки некоторых его листьев превратились в глубокие кувшинчики с приоткрытой крышечкой-листом. У большинства видов непентеса высота кувшинчиков 10–15 см. На Борнео же встречаются формы с высотой кувшинчика до 50 см! У одних видов по его желтовато-зеленоватому фону разбросаны яркие цветные пятна и полосы, а края устья ярко и контрастно оторочены, у других большая часть кувшинчика окрашена в пурпурный цвет. Издали такие изумительно красивые сосуды выглядят совсем как цветок какой-нибудь чудо-орхидеи. Но это всего лишь ловушки для насекомых. Снаружи по их стенкам сочится соблазнительный нектар, а изнутри разит гнилым мясом перевариваемых жертв.

Идея ловушки воплощена в кувшинчике с поразительным совершенством. Неосторожное насекомое, привлекаемое яркой окраской и нектаром, источаемым «медовыми устами» — устьем и крышечкой, садится на край кувшинчика и, ползая по нему, легко соскальзывает по словно натертой воском отвесной внутренней стенке в скопившуюся на дне жидкость. Из кувшинчика нет возврата. Выбраться оттуда насекомому не позволяют многочисленные, направленные вниз шипы и жесткие волоски. У некоторых видов непентеса края кувшинчика образованы винтообразно скрученными и сверху очень скользкими шипами. Стоит чуть-чуть «оступиться», как их острые лопатки уже не позволяют насекомому подняться на прежнее место.

На дне кувшинчика выделяется настоящий пищеварительный сок. Он состоит из смеси органических кислот и ферментов, необходимых для расщепления белков, жиров и углеводов. Недавно биохимики пришли к выводу, что по набору ферментов сок непентеса ничем не отличается от желудочного сока человека. А скапливается его столько, что он наполняет кувшинчик на одну треть или даже наполовину. Между прочим, эту кисловатую освежающую жидкость с большой охотой пьют орангутанги.

Но нас интересуют сейчас не ловчие возможности кувшинчатого растения, а то, что и у него есть среди членистоногих «нахлебники». У входа в кувшинчик часто поселяются два вида пауков, чтобы охотиться на прилетающих насекомых. Вот один из них, упершись шестью ногами в боковые стенки кувшинчика, ловко ловит свободной передней парой тех, что, не удержавшись, падают на дно. Если же он почему-либо допустит промашку, то без малейших колебаний ныряет за своей жертвой прямо в сок. Это проходит для него совершенно безнаказанно. Затем он тут же выбирается наружу и принимается за завтрак. Остается неясным, есть ли все же какая-нибудь польза растению от столь бесцеремонного «нахлебника».

Некоторые мухи ухитряются даже размножаться внутри кувшинчика. Их яйцам и личинкам нипочем пищеварительный сок непентеса. Живут они тоже за счет разлагающихся трупов насекомых, пойманных растением. Среди них особенно интересна одна муха — саркофага. Благодаря острым коготкам своих лапок, цепляющимся за шипы, она уверенно карабкается по гладким стенкам, как альпинист по отвесным скалам. На этих мух охотится паук другого вида.

Растений, подобных непентесу, довольно много, и они широко распространены в тропиках Старого и Нового Света.

Росянки считаются типичными представителями насекомоядных растений, ловящих насекомых с помощью клейкого сока. Во Флориде произрастает особая росянка рода дрозера, выделяющая жидкость, липкую, как канцелярский клей. Казалось бы, какие у нее могут быть «нахлебники»! И все же одно насекомое сумело перехитрить коварную липучку.

Американским энтомологам, напавшим на следы периодического появления в дрозере какого-то существа, остающегося при этом живым и невредимым, долго не удавалось обнаружить самого храбреца, отваживающегося на столь рискованные рейды. Пришлось взять несколько дрозер в лабораторию и установить за ними круглосуточное наблюдение. Что же выяснилось? Им оказалась гусеница бабочки трихоптилус длиной всего в один миллиметр.

Гусеницы, спавшие днем в укромных местах на листьях и ветвях дрозеры, в полночь, когда растение, переваривая дневную добычу, впадало в оцепенение, выползали ужинать. Неторопливо и с большой осторожностью, обходя липкие участки, пробирались они между основаниями щетинок. Задень гусеница за одну из них, спящее растение тут же проснулось бы и пригвоздило дерзкого «червяка» к месту, выпустив на него изрядную порцию «клея». Но маленькие хитрецы подгрызают щетинки у самого основания и валят их от себя, как лесорубы деревья. Здесь, на обезвреженных участках, они находят пойманную дрозерой, но еще не переваренную добычу. Гусеницы проникают в тела еще живых жуков и выедают их внутренности. С восходом солнца, насытившись, они возвращаются по уже проложенному пути в свои дневные пристанища.

Гусеницы вылупляются на кормных местах, так как самка трихоптилуса откладывает яички прямо между клейкими щетинками. С этой целью она предпринимает поистине героические усилия, ежесекундно рискуя прилипнуть. Правда, все ее тело осыпано своего рода пудрой, предохраняющей от клея. Но в единоборстве с дрозерой, угрожающе смыкающей свои щетинки вокруг непрошеной гостьи, бабочка часто утрачивает свой защитный покров, обтрепывает крылья, теряет усики, а то и ноги. Хорошо, если ей, хотя и калекой, все же удается после откладки яиц вырваться на свободу… Но проходит несколько дней, и за отважную мать начинают «мстить» ее дети.

Неподражаемые грибоводы

Вернемся теперь к вредным муравьям-листорезам.

Может быть, вы подумали, что они срезают листву потому, что она составляет их основную пищу, а несут ее в гнездо для того, чтобы накормить свою многочисленную общину и заготовить корм впрок? Ничего подобного! Листва им нужна как субстрат, на котором будут высажены грибы — целые плантации грибов! Но не будем забегать вперед, а расскажем обо всем по порядку.

Жилище у листорезов подземное. Оно состоит из сложной системы разветвленных ходов, глубоко проникающих (иногда до 10 метров) в землю и занимающих площадь большой городской квартиры. В жилище ведут отверстия, расположенные в небольших кучках земли, раскиданных здесь и там по поверхности. Местами ходы расширяются, образуя на своем пути десятки и сотни камер с полукруглым сводом средним размером 30x20x20 см. Одну из центральных камер, как правило, занимает глава семьи — матка, а окружающие камеры заполнены расплодом.

Кусочки листьев, принесенные в гнездо фуражирами, передаются самым мелким членам общины, которые обращают их в труху и удобряют «навозом». Одни виды используют для этого экскременты гусениц, которых специально содержат в соседних камерах, другие — компост из древесной пыли и продуктов жизнедеятельности жуков-древоточцев. Третьи поступают гораздо проще. Муравей-малютка хватает передними лапками частичку зеленой массы и, поднеся ее к кончику брюшка, смачивает капелькой собственных испражнений. Затем он смешивает ее с общей массой и повторяет ту же операцию с новой порцией зелени. Получается равномерно густая кашица — отличная «почва» для посадки грибов. Теперь муравьи отправляются в соседние камеры за «рассадой» — кусочками грибницы и засаживают ими новую плантацию.

Что же это за грибы, способные расти в подземельях?

Муравьев не интересуют те высшие шляпочные грибы, которые мы собираем в лесу. Они имеют дело исключительно с низшими плесневыми грибами, вроде тех, которые вырастают на хлебе и забытых продуктах. Нам они хорошо знакомы еще и благодаря тому, что из ряда видов получают антибиотики — пенициллин, стрептомицин, тетрациклин и т. п. Некоторые виды плесневых грибов часто растут у нас во рту в налете, образующемся на зубах, не причиняя нам ни малейшего вреда. Ученые называют их актино-мицетами, или лучистыми грибами, и, выделяя их в особую группу, сближают с бактериями. Это одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла и, следовательно, не способные усваивать углекислый газ из воздуха. Как и все сапрофиты, они питаются готовыми органическими веществами и потому не нуждаются в свете. Все тело таких грибов состоит из очень тонких ветвистых нитей (гиф), которые вместе образуют грибницу, или мицелий. Как установили немецкие исследователи Геч и Грюгер, муравьи культивируют грибы родов фузариум и гипомицес, которые нигде в природе, кроме как на муравьиных плантациях, не встречаются.

Высаженная «рассада» очень скоро дает молодую поросль, и все подземное поле покрывается беловатыми (иногда буроватыми) всходами — гифами грибов. Муравьи принимаются за ними ухаживать — подрезать, удобрять, пропалывать. Подрезка нужна для того, чтобы на грибнице не развивались плодовые тела. Кроме того, подрезанные гифы быстрее растут. Из концов откусанных гифов вытекают капельки жидкости. Постепенно затвердевая, они превращаются в своеобразные наплывы, получившие название кольраби. В них очень много белков и гликогена. Этими искусственно выведенными «плодами», образующимися вместо настоящих плодовых тел, шестиногие грибоводы кормят своих малышей и питаются сами.

Муравьи бдительно следят за тем, чтобы плантация с «монокультурой» не зарастала «сорняками» — грибами других видов, в том числе настоящими шляпочными. Все такие случайные примеси тщательно выгрызаются. Слюна муравьев обладает уникальным свойством: она уничтожает болезнетворные и бесполезные виды грибов (или сильно замедляет их рост) и стимулирует рост культи-вируемой формы. Удалению подлежат и почему-либо захиревшие части культуры.

Грибы не только кормят огромное население муравейника, но и, работая подобно кондиционеру, поддерживают в нем постоянную температуру (порядка плюс 25 градусов) и влажность (не ниже 55 и не выше 60 процентов). В нагреве камер участвует разлагающаяся листовая масса, а грибница регулирует их микроклимат благодаря тому, что способна, как губка, поглощать влагу из воздуха и, когда надо, отдавать ее обратно.

Интересно, что муравьи-листорезы производят заготовку листвы на почтительном удалении от гнезда и никогда не трогают ближайшие к дому деревья и кустарники. Целесообразность такого поведения понятна. Сохранение окружающей растительности совершенно необходимо для нормального функционирования муравейника, ибо корни здоровых деревьев, выкачивая из почвы влагу, избавляют его от затопления и избыточного переувлажнения.

А как возникают новые муравейники?

Улетая в брачный полет, будущая матка берет с собой из родного дома крошечный кусочек грибницы, помещая его в так называемой подротовой сумке. После оплодотворения она подыскивает подходящее место между деревьями и принимается за рытье подземного убежища. Обычно она ограничивается прокладкой неглубокой галереи, переходящей в небольшую камеру, вход в которую снаружи затыкается землей. В этой камере в заранее подготовленную «почву» она сажает кусочек грибницы и туда же откладывает яйца. Они у нее двух типов — плодущие и кормовые. Вторые гораздо крупнее первых и богаче желтком. Ими она питается сама, а также кормит свой расплод. Случается, что и грибницу она помещает на эти же предварительно разгрызенные яйца.

На первых порах все бремя забот по уходу за грибными посадками несет одна матка. Но едва лишь из куколок выйдут рабочие муравьи, как они тут же включаются в «полевые работы». Дней через десять после появления на свет они проделывают отверстия для выхода наружу и приступают к заготовке листьев. Отныне матка всецело посвящает себя приумножению молодой муравьиной семьи.

На сегодняшний день известно около сотни видов муравьев-листорезов, которые различаются между собой не только по внешнему виду и образу жизни, но и по характеру выращивания грибов. К тому же каждый вид листорезов разводит грибы какого-то одного определенного вида. Грибоводством занимаются и некоторые европейские муравьи, но только в более скромных масштабах.

Настоящие грибные сады существуют по крайней мере у 30 видов термитов, населяющих саванны и не слишком влажные тропические леса Старого Света. Как истинные дети подземелья, термиты не переносят белого света и почти всю жизнь проводят в темных лабиринтах своего гнезда.

В отличие от муравьев термиты высаживают грибную «рассаду» на древесную труху, предварительно пропущенную через собственный кишечник. Ею в основном и забиты теплицы, окружающие камеры с расплодом.

Отмершая древесина — единственная пища взрослых термитов (рабочих и солдат). Поскольку она малопитательна, термиты поедают ее в огромных количествах и оказываются в тропических странах главными разрушителями деревянных построек. Деревянный дом в состоянии просуществовать там не более нескольких лет. Однажды в нем без всякой видимой причины рушится потолок и проваливаются полы. Недавно приобретенная мебель разваливается от легкого прикосновения. Когда великий гуманист нашего века Альберт Швейцер, бывший также незаурядным музыкантом, поселился в Африке, ему пришлось тотчас заковать в «броню» свой рояль, чтобы его не съели термиты. В свое время Александр Гумбольдт, вернувшись из Бразилии, рассказывал, что по вине термитов не видел там ни одной книги старше 50 лет.

В середине XIX века бразильские термиты были случайно завезены на остров Св. Елены. В результате их энергичной деятельности главный город острова — Джеймстаун к 1875 году выглядел как после землетрясения. Случается, что из-за термитов приходится переносить на новое место целые поселки и небольшие города.

Однако в дикой природе деятельность термитов полезна. Разрушая мертвую древесину, они участвуют в почвообразовании.

Каким образом термитам удается расщеплять клетчатку древесины и превращать ее в легко усвояемую пищу? За счет чего строят они собственное тело, состоящее, как и у всех живых существ, из белков? Вот вопросы, которые долгое время оставались мучительной загадкой. Поистине сверхъестественные способности термитов привлекли к этим скрытным, злобным насекомым пристальное внимание ученых. Интерес к ним повысился и по чисто практическим соображениям, поскольку раскрытие способа превращения древесины, скажем, в сахар и тайны синтеза белка «из ничего» рисовали заманчивые перспективы получения ценных продуктов из дешевого сырья.

В конце концов термитам пришлось открыть свои тайны. Оказалось, что обе задачи они решают с помощью симбионтов! Жгутиконосцы, обитающие в их кишечнике, разлагают целлюлозу, а грибы, которые они культивируют в своем гнезде, расщепляют самое прочное вещество древесины — лигнин. Пока, кроме грибов, науке не известно других организмов, которые могли бы творить такое чудо. О жгутиконосцах и других эндосимбионтах термитов мы специально поговорим в следующей главе, а о грибах закончим наш рассказ здесь.

Как выяснилось, грибы не только обладают уникальной способностью расщеплять лигнин — они служат для термитов и основным источником белков. Правда, термиты едят грибы не всю жизнь, а в пору своего роста (ими питаются соответственно личинки и подрастающая молодь). Исключение составляют царь и царица, которые постоянно восполняют грибами силы, затрачиваемые на продолжение обширного рода.

Помимо муравьев и термитов хорошо поставлено грибное хозяйство у жуков-короедов и сверлильщиков, у некоторых ос, мух и даже комаров. Жуки-древоточцы засаживают грибницей свои ходы в дереве, стенки которых сплошь покрываются мягким белым налетом. Выделяемые грибами вещества разлагают древесину и делают ее легкоусвояемой для насекомых. Грибницу либо приносят с собой самки, либо она развивается из грибных спор, которыми заражены отложенные самкой яйца.

На примере жуков-древоточцев и низших плесневых грибов, объединяющих свои усилия в разрушении древесины, мы сталкиваемся с вредным симбиозом, наносящим большой урон лесам, лесозаготовкам, деревянным сооружениям и некоторьш сельскохозяйственным культурам.

О грибах, поселяющихся в самих насекомых, речь еще будет впереди.

Симбиоз поневоле

Как нарядно и радостно выглядит лиственный лес в июне! Его молодая листва еще сохраняет свежесть весенних красок. Земля во власти буйного разнотравья. Цветы, высыпавшие пестрой гурьбой на залитые солнцем поляны, так хорошо смотрятся в обрамлении еще не скошенной изумрудной травы! Звенит разноголосый хор птиц и кузнечиков.

Но вот на фоне ликующего пейзажа здесь и там печально стоят, словно погибшие, отдельные черные дубы с совершенно голыми ветками. А вот и целая мертвая дубрава. Присмотревшись, замечаем на ветвях виновников грустной картины — жирных гусениц. Вот они свисают с дерева на тонких паутинках и с характерным шумом ударяются о сухие опавшие листья. Ба, да их вокруг несметное множество! Это гусеницы непарного шелкопряда. Они-то и раздели деревья.

Гусеницы страшно прожорливы и съедают листву целиком. Но на дубе живет и кормится масса других насекомых. Ему в этом отношении почему-то особенно не повезло. Однако ни одно из них так не плодится и не бывает то такой степени прожорливым.

Вы замечали, конечно, что на некоторых здоровых зеленых листьях дуба сидят нередко плотные шарики величиной с крупную вишню, только с виду они скорее похожи на крошечное румяное яблочко. К концу лета, созрев, они буреют и подсыхают. Еще Плиний назвал эти «яблочки» галлами, что в переводе с латинского означает «чернильный орешек». Название связано с тем, что в старину их собирали, измельчали, кипятили вместе с железным купоросом и получали великолепные черные чернила, не выцветавшие на солнце.

Разрезав такой «орешек», увидим, что внутри его камеры лежит белая безногая личинка. Из нее вышла бы самка обыкновенной дубовой орехотворки.

Кроме галлов насекомые способны вызывать у растений разнообразные уродства, называемые тератоморфами. Их основное различие состоит в том, что в то время, как галл поражает часть какого-то органа и тот продолжает сохранять свой обычный облик и выполнять положенную функцию, уродство, как следствие нарушения нормального хода развития во всем органе, преобразует его целиком. Уродства возникают особенно часто при поражении почек.

Замечательно, что, как правило, каждый вид насекомого способен вызвать на одном и том же растении образование галлов или уродств совершенно определенной формы и строения, так что по внешнему виду галла можно сказать, какое насекомое за него «в ответе». Иногда даже у разных поколений одного и того же насекомого свои особые галлы и уродства.

У той же дубовой орехотворки кроме весеннего поколения, дающего одних самок, есть еще летнее. Ранней весной неоплодотворенные самки откладывают яички в еще не раскрывшиеся почки на нижней стороне ветвей. В результате образуются маленькие фиолетовые бархатистые выпуклости, в которых развивается уже обоеполое летнее поколение. Поздней осенью в верхушечные побеги кладут яички бескрылые самки корневой орехотворки. На следующий год на верхушках веток вместо обычных листьев вырастают огромные многокамерные тератоморфы размером с настоящее яблоко. В июле из них выходит на свет обоеполое поколение. Оплодотворенные самки этого же вида помещают свои яйца в покровы корней дуба, на которых появляются мелкие красноватые галлы. В них развивается поколение бескрылых девственных самок. Цикл замкнулся.

Тип галла зависит и от вида растения. Одно и то же насекомое на разных растениях или на разных его частях вызывает разные галлы. В зависимости от внешнего вида и строения ботаники различают галлы головчатые, бобовидные, шишковидные, войлочные, морщинистые, наплывные, сердцевинные, одно- и многокамерные… Многие десятки страниц заняло бы описание их поистине безграничного многообразия.

Галлы могут возникать на всех органах растения — на листьях, черешках, ветвях, корнях, цветках. Важно только, чтобы в этой части растения еще не иссяк «напор» бурного молодого роста. В самом простом случае никакой специальной «постройки» вообще нет. К примеру, то, что называют галлом, может представлять собой всего лишь скрученный трубочкой край листовой пластинки. Внутри образовавшейся полости и поселяется виновник такой метаморфозы.

Если поинтересоваться, как построены галлы, вызываемые орехотворками, галлицами или листоблошками, то, к своему удивлению, мы сплошь и рядом обнаружим, что стенки этих вынужденных и в общем совсем ненужных растению наростов состоят из тех же трех слоев клеток, что и другие ткани. Снаружи они покрыты кожицей (эпидерма), далее идет защитный (против иссушения, птиц и других животных) слой коры, в котором помещаются проводящие пучки, и, наконец, образовательная ткань (сердцевина), окружающая внутреннюю полость. Ее нежными клетками, богатыми питательными веществами, и кормятся личинки насекомых. Они их с жадностью уничтожает, но клетки сердцевины необыкновенно быстро восстанавливаются делением.

Галлы обладают еще одним поразительным свойством, пока что до конца не объясненным наукой. Часто по внешнему виду, строению и типу обмена веществ они совершенно неотличимы от плодов, причем если не своего растения, то — и это особенно удивительно! — совсем другого. Сходство с плодами усиливается тем, что на поверхности галла появляются те же покровы из волосков, колючек, в виде скорлупы или бархатистого налета, что и на настоящих плодах. Ряд сердцевинных галлов даже называют так же, как и плоды, — ягодами, костянками, яблоками, орехами и пр.

Видано ли, чтобы на дубе висели кисти красной смородины?! Что это — курьезный случай, каприз природы, вздумавшей вдруг нарушить «благопристойный» мир живого незаконным «браком»? Вовсе нет. Перед нами всего лишь несколько своеобразных тератоморф (уродств) соцветий австрийского дуба. Вызваны они орехотворкой цинипс. Каждое из этих образований не только повторяет по форме и величине ягоды смородины, но и, подобно им, окрашено в красный цвет и очень сочно. В строении уродства здесь все наоборот: твердый слой, напоминающий косточку, находится в середине, а сердцевинный, уподобившийся сочному околоплоднику, окружает его снаружи.

А вот галлы на листьях красного бука (они вызываются маленьким комариком) сильно смахивают на мелкую вишню, в которой воплощен тип плода, называемый ботаниками костянкой.

Очень любопытны такие «костянки» у обыкновенного шалфея, котовника венгерского и многих других губоцветных. Завязь, в которую галлица отложила свои яички, разрастается и через неделю превращается в гладкий желтовато-зеленый шарик, похожий на незрелые плоды черемухи. Разрезав такой галл, убедимся, что по строению он совершенно аналогичен сливе или вишне. Разница только в том, что внутри косточки вместо семени лежит белая личинка.

В устройстве некоторых галлов поражают разного рода приспособления, призванные облегчать высвобождение созревшего насекомого. Ни самки, ни их потомство не принимают в их образовании ни малейшего участия. Об этом «заботится» само растение.

Так, молодым мухам, выросшим в сердцевинных галлах осины или ивы, нет никакой нужды прогрызать стенки своей колыбели. Дерево уже «приготовило» отверстие для их выхода на свет в виде щели или канала в тонкой кожуре галла. А у галлов в форме коробочки, вызываемых комариками на листьях того же австрийского дуба, имеется особая крышечка. Когда для личинки приближается пора покинуть свое убежище, в стенке галла-коробочки намечается круговая щель, словно кто-то специально прорезал ее перочинным ножом. В один прекрасный момент крышечка сбрасывается, и личинка падает на землю. В земле она превращается в куколку.

У крупнолистной липы и некоторых южноамериканских деревьев галлы, вызываемые комариками и различными бабочками, состоят из двух частей. Внутренняя вместе с заключенной в ней личинкой сидит, наподобие пробки, в наружной части, имеющей форму бокала. В нужный момент ткани этого «бокала» с силой выталкивают «пробку» наружу, и она оказывается на земле.

У одних только дубов известно примерно 900 различных галлов, а всего в природе их описано более 60 тысяч! Чтобы составить некоторое представление об их разнообразии, приведем лишь несколько примеров.

Весной одна небольшая орехотворка откладывает яйца прямо в ткань листа шиповника, который сидит еще в почке. Яйца у нее длинные и на одном конце острые, как шипы. Поэтому они легко протыкают кожицу листа. В местах поранения формируется характерный сердцевинный галл, состоящий из массы длинных и постоянно растущих волосков, скрученных клубком. Тератоморфы, вызываемые тлями хермесами у молодых побегов ели, несколько напоминают шишку. Под воздействием мелких комариков у ивы на конце побега иногда образуется масса укороченных листочков, группирующихся подобно лепесткам махровой розы. Любопытно, что лепестков в такой «розе» вдвое больше (до 50–60). чем листочков у нормального побега. Это странное уродство так и прозвали «ивовой розой».

А каких только метаморфоз не происходит с цветками! К немалому своему удивлению, вы вдруг замечаете, что среди цветков с простым венчиком в вашем саду распускаются великолепные махровые красавцы, точно посаженные рукой незримого садовника-селекционера. Большинство тычинок этих красавцев, словно по волшебству, превратилось в многочисленные добавочные лепестки. В роли же волшебника, как потом окажется, выступили мелкий комарик или какая-нибудь орехотворка. Случается также, что лепестки цветка, увеличиваясь в размере и толщине, превращаются в мясистые лопасти, а цветоножки срастаются в образования причудливой формы, напоминающие петушиные гребни, цветную капусту, кораллы и т. п. В их формировании нередко участвуют сотни цветоножек и листьев.

Среди чудесных превращений цветков бывают и обратные, когда, скажем, лепестки венчика «опрощаются», уподобляясь обычным зеленым листочкам.

Всех насекомых, достоверно уличенных энтомологами в подобных деяниях, перечислить просто невозможно. Это тли, листоблошки, комарики, орехотворки, бабочки, всевозможные жуки, пилильщики, рогохвосты, наездники, некоторые мухи и пр. А сколько еще новых галлообразователей предстоит открыть! Кроме шестиногих образование галлов вызывают также клещи, нематоды, бактерии, вирусы и даже… грибы. Но с нас хватит шестиногих и клещей.

Формирование галлов — процесс очень сложный. Возможно, они возникают под действием чисто механических повреждений, но скорее всего под влиянием выделяемых насекомыми гормонов — ростовых веществ типа ауксинов (цитокининов и гиббереллинов). Сравнительно недавно удалось выяснить, что в ряде случаев постройкой галла заведует измененная ДНК поврежденных клеток. Биохимики установили, что в пораженном месте радикально меняется обмен веществ — белков, аминокислот, фенольных соединений. В отличие от соседних частей растения в галлах много воды и часто запасных питательных веществ. Некоторые из них богаты дубильными веществами.

Тонкость и эффективность, с каковыми насекомые воздействуют на растение, добиваясь желанной цели, просто неподражаемы. Тут перед нами совершенный продукт все той же длительной эволюции, за время которой оба члена симбиоза успели отлично приспособиться друг к другу. Насекомые сумели найти подход к своему зеленому кормильцу-хозяину и побудить его самого построить для их беспомощных младенцев падежное укрытие. И в этом укрытии, как некогда монахи за неприступными стенами монастырей, чувствуют они себя в полной безопасности. Не страшна им непогода, не грозит им иссушение. Еды вокруг сколько хочешь. Действительно, растение ограждает юных симбионтов от всех жизненных невзгод.

Очень часто «законный» владелец галла вынужден делить свой кров с непрошеными квартирантами. Некоторые галлы и тератоморфы настолько ими переполнены, что ему самому едва хватает места (в шишковидном уродстве — «ивовой розе» может быть, например, до 10 видов сожителей и до 20 видов паразитов). Но все же надо сказать, что живут они хотя и в тесноте, но не в обиде. Квартиранты сами зависят от благополучия своего домохозяина, и между ними устанавливаются в общем добрососедские отношения.

Гораздо чаще, чем в наших лесах и даже в тропиках, встречаются галлы в пустыне. Понять это нетрудно. Ведь все помыслы пустынных обитателей подчинены одной цели — найти укрытие от палящего, всеиссушающего зноя. Для мелких насекомых лучшее укрытие — «домик», образованный тканями растения, дающего одновременно и пищу.

Обилием галлов и уродств в наших среднеазиатских пустынях славится саксаул. Их вызывают к жизни личинки листоблошек псиллид, воздействующих на спящие почки. Одни виды псиллид способны спровоцировать саксаул на образование уродства, похожего на миниатюрную еловую шишку; уродства, вызываемые другими видами, напоминает колосок ячменя. Но какова бы ни была форма уродства, каждое из них состоит из центральной оси, покрытой налегающими одна на другую чешуйками.

Личинки самих псиллид сидят лишь под частью его чешуек, все же остальные места под «кровлей» заняла разношерстная компания других членистоногих, питающихся соками растения: трипсов, галлиц, тлей, червецов. Вокруг этой мирной группы как основного ядра сформировалась целая фауна паразитов и хищников, существующих за ее счет. В экологии такое сообщество, судьба которого тесно связана с каким-то другим организмом-хозяином (чаще всего им бывает зеленое растение), называют консорцией. В дополнение к этому сообществу надо учесть еще частые визиты к галлам саксаула разных муравьев, привлекаемых сладкими выделениями псиллид, червецов и тлей. Вот и получается, что в пустынях тератоморфы служат своеобразным средоточием бурной животной жизни.

Замечательно, что некоторые галлы и уродства охраняются от проникновения паразитов муравьями, для которых на их поверхности выделяется сладкий липкий сок. Иногда они даже возводят над галлами защитный футляр из склеенных друг с другом песчинок и частичек земли.

Комарики, развивающиеся в галлах на зонтичных и бобовых растениях, очень часто заносят в них уже знакомые нам плесневые грибы, которые одевают внутренность галла бархатистой «подкладкой». В этом случае возникает тройственный союз очень далеких организмов: высшего растения-хозяина, образующего галлы, насекомого и гриба. Растение своими соками питает грибы, а те в свою очередь кормят комариное потомство.

Поскольку галл — это часть растения, а растение не передвигается, то обитатели галлов, естественно, вынуждены вести сугубо оседлый образ жизни. Однако не так давно в Польше и Северной Италии обнаружили необычный кочующий галл, Образуется он из бутонов вьюнка полигонуса, куда откладывает свои яйца моль колеофора иктрела. Из яиц выходят гусеницы, которые ведут себя как типичные галловые насекомые. Закончив свое развитие, гусеница круговым надрезом отделяет галл от ветки, опускается вместе с ним по паутинке с растения и отправляется путешествовать, волоча за собой собственный походный домик. В конце концов она прикрепляет его паутинными нитями к какому-нибудь другому растению и, подготовив отверстие для вылета, превращается в куколку.

Если вы раскроете энциклопедию или подходящий справочник и поинтересуетесь, что написано о слове «галл», то прочтете примерно следующее. Это патологическое новообразование у растений, вызываемое различными членистоногими, ведущими в основном паразитический образ жизни. Оно ведет к отмиранию листьев, задерживает рост и нередко приводит растение к гибели. Против такого общего определения трудно возразить. Выходит, что, расписывая случаи столь явного паразитизма, мы изменили обещанию говорить лишь о гармоничных симбиозах. Чем тут можно оправдаться?

Во-первых, говоря о галлах, мы и сами кое-где сгустили краски. Часто ли приходится видеть, чтобы на том же дубе было так же много галлов, как гусениц непарного шелкопряда? Обычно на совершенно здоровых кустах и деревьях не сразу сыщешь «болезненный» орешек или вздутие. Судя по всему, такие единичные «болячки» не причиняют им заметного вреда. Ведь дело это сугубо местное.

Во-вторых, надо учесть, что довольно часто в галлах поселяются вовсе не те членистоногие, которые их вызвали, а совсем другие виды, которые либо ищут в них только удобную квартиру, либо начинают использовать на свой лад. Таких новых поселенцев называют инквиллинами.

1 — веточка инжира с плодами, 2 — тычиночныйи пестичные цветки, 3 — плод в разрезе

В-третьих, среди насекомых, образующих галлы, есть немало и полезных. Более того, сами «плоды» их труда оказываются весьма желательными для человека. А вот и пример таких плодов в буквальном смысле этого слова.

Это всем известные фиги, или инжир. Уже Аристотель знал о странном союзе этого гигантского плодового дерева с осой-малюткой бластофагой. Правда, он думал, что ее роль сводится только к тому, чтобы воспрепятствовать преждевременному опадению плодов. Лишь в конце XVIII века разгадали, что союз этот взаимовыгоден для обеих сторон: он обеспечивает плодоношение инжира и продолжение рода бластофаги. Друг без друга они просто не способны существовать.

Прежде всего, оса опыляет инжир, перенося пыльцу с цветков мужских смоковниц на цветки женских. Кроме того, в цветки самка откладывает яички и в них совершается развитие ее потомства. Но для этого подходит далеко не всякий цветок. Приют бластофаге дают только недоразвитые женские цветки, собранные в соцветия особого типа. Их называют также цветками-галлами. Те из них, в которые отложены яички, разрастаются и превращаются в хорошо всем знакомые сочные плоды (точнее, соплодия) инжира — фиги с мелкими семенами, придающими им приятный ореховый привкус. Если же бластофага не успела «заразить» цветки-галлы, то соцветия, не созрев, опадают.

Вся жизнь взрослых фиговых ос проходит внутри плода, исключая перелет самок с одного соцветия на другое. Внутри же цветков-галлов самцы оплодотворяют самок осеннего поколения и тотчас погибают, так и не увидев белого света.

Поскольку мужских деревьев всегда мало, для лучшего опыления цветков на женских деревьях специально развешивают нанизанные на нити каприфиги, т. е. соцветия тычиночных цветков. Этот прием, практиковавшийся еще в Древней Греции, получил название каприфнкации. Следовательно, человек, преследуя собственные интересы, сознательно способствует заражению культурного растения полезным насекомым — опылителем и галлообразователем.

Примеры, когда галлообразование приносит пользу и растению-хозяину, легко можно было бы умножить. К этому надо добавить, что не столь уж редки случаи, когда от традиционного взгляда на галлы как на патологические образования приходится вообще отказаться.

Пожалуй, самый убедительный пример полезных галлов дают нам маленькие узелки на корнях бобовых растений, вызываемые клубеньковыми бактериями и столь ценимые в культуре земледелия. К ним и многим другим деяниям микробов мы сейчас и перейдем, но прежде подведем итог уже сказанному.

Изучение различных новообразований, возникающих у растений под воздействием членистоногих, — одна из увлекательных страниц экологии и биологии развития. Познание интимных сторон взаимоотношений растений и животных на примере галлов и тератоморф дает большой и очень ценный материал для понимания механизмов роста и развития растений. В нашей стране этой проблемой особенно успешно занимаются в лаборатории, возглавляемой Э. И. Слепяном. Однако, несмотря на то что с каждым годом биологи открывают все новые факты и закономерности, в указанной области биологии все еще остается много загадок.

Оса бластофага

Глава седьмая

СОЮЗЫ С НЕВИДИМКАМИ

Незримые союзники в борьбе за урожаи

Всем зеленым растениям необходима минеральная пища. Высасывая из почвы различные соли, они постепенно лишают ее плодородия. Кому не известно, что если из года в год на одном и том же поле высевать только рожь или пшеницу и не вносить никаких удобрений, то в конце концов собранного урожая и на семена не хватит!

Однако из мира зеленых потребителей выделяется группа растений, которые не только берут из почвенных кладовых нужные им вещества, но и обогащают их одним из самых важных для всего живого элементом — азотом. Про азот еще в 1923 г. наш крупнейший микробиолог В. Л. Омелянский сказал, что он «более драгоценен с общебиологической точки зрения, чем самые редкие из благородных металлов». Замечательным свойством черпать азот прямо из воздуха обладают представители семейства бобовых — всем хорошо знакомые клевер, люцерна, люпин, горох, фасоль, соя, накапливающие его в корнях.

По своим возможностям химическая промышленность всех стран мира, вместе взятых, производящая азотистые удобрения, не в силах тягаться с естественными подземными фабриками бобовых. Согласно подсчетам американских ученых, все сельскохозяйственные культуры земного шара изымают из почвы около 100 миллионов тонн азота в год. Из них только 12 миллионов тонн вновь возвращается в почву с минеральными удобрениями. Остальные же 88 миллионов тонн восполняют бобовые растения и некоторые свободноживущие организмы. По мнению крупного американского симбиолога Уильяма Трагера, доля их вклада значительно больше и, возможно, доходит до 90 процентов.

К этому надо добавить, что посев бобовых культур — самый экономичный способ вернуть почве плодородие. Ведь азот, накопленный этими культурами, оказывается по существу даровым. Вот почему во всех странах мира широко практикуют севообороты, при которых посевы основной культуры (скажем, каких-нибудь зерновых) чередуют с посевами бобовых. У нас в стране, например, бобовые занимают по площади второе место после зерновых. При этом они вносят в почву 1,5 миллиона тонн азота.

О свойстве бобовых повышать плодородие почвы знали со времен классической древности. О нем писали Теофраст, Катон, Баррон, а Вергилий и Плиний даже указывали, что бобы, люпин и вика удобряют почву не хуже навоза, и выступали с практическими рекомендациями. Однако они не подозревали, что «утучнению земли» способствуют не сами растения, а бактерии, поселяющиеся на их корнях. Об этом ученые узнали только в конце XIX века.

В почве обитает огромное число разнообразных микробов. Каждый из них осуществляет какие-то важные превращения почвенных веществ путем брожения, окисления, синтеза. Есть среди них группа, способная улавливать атмосферный азот и связывать его в молекулах сложных соединений (в науке этот процесс называют азотфиксацией). Одни из азотфиксаторов, такие, как азотобактер или клостриднум, умеют это делать сами, живя в почве самостоятельно, другие — только в содружестве с высшими растениями. Будущие симбионты активно проникают в корешки бобовых, образуя на них галлы — маленькие клубеньки. Корни, зараженные такими микробами, похожи на клубок ниток с множеством узелков. Поэтому микробы и называют клубеньковыми бактериями. Научное же название их — ризобии.

Знакомясь с разными формами симбиоза, мы всякий раз убеждались, что объединение рождает силу, а сила — залог успеха в жизненной борьбе. Но силе нередко сопутствуют и новые свойства. Так, например, клубеньковые бактерии, объединившись с корнями своих зеленых хозяев, приобрели способность усваивать азот.

Большую часть своей жизни ризобии проводят в почве, ведя совершенно самостоятельный образ жизни. Подобно другим почвенным микроорганизмам, они питаются тогда готовыми органическими веществами и никакого азота не фиксируют. Так могут просуществовать они десятки лет в ожидании встречи с подходящим растением. Но как только подобный счастливый случай представляется, они охотно расстаются со «свободой» и, проникнув в корни, строят на них свои домики-клубеньки. Тут-то они и обретают свое чудесное свойство — начинают фиксировать азот.

Вот уже три четверти века ученые бьются над тем, чтобы разгадать, как они это делают. Овладение великой тайной ризобий нужно не для того, чтобы научиться получать азотистые соединения из воздуха. Эю люди и так умеют. В технике для фиксации азота пользуются методом Габера — Боша. Но обходится такой синтетический азот очень дорого, так как для его получения требуется высокая температура (300 градусов) и давление (300 атмосфер). Задача заключается в том, чтобы сделать его производство возможно более экономичным — в идеале по «технологии» клубеньковых бактерии. Ведь в клетках микроорганизмов этот процесс идет без всякого напряжения, при нормальном давлении и обычной температуре! Надо понять, почему им так легко дается то, ради чего человеку приходится строить громоздкие заводы и расходовать массу энергии.

Слева: клубеньки на корнях сои. Справа: так выглядят под микроскопом клетки клубеньковых бактерий

На пути к этой цели многое уже сделано. Познаны некоторые важные звенья химической «технологии» бактерий, выделен и чудодейственный катализатор азотфиксации — фермент нитрогеназа, расшифровано его строение. Сейчас в ряде стран предпринимаются смелые попытки включения методами генной инженерии кодирующего этот катализатор гена прямо в хромосомный набор клеток хлебных злаков, чтобы сделать их самих способными поглощать атмосферный азот или по крайней мере «научить» симбиозу с клубеньковыми бактериями. Но эти попытки пока скорее относятся к области научной фантастики. Рано еще отказываться от бобовых и сдавать их в исторический музей земледелия. А посему обратимся лучше к тому реальному и самому полезному для человека симбиозу, в котором они участвуют.

Все начинается с проникновения бактерий в корневой волосок растения. Дотоле очень энергично передвигавшиеся с помощью жгутиков, они, войдя в контакт с волоском, вдруг перестают двигаться, одевают себя слизью и, готовясь к штурму корешка, образуют так называемую инфекционную нить. Через некоторое время покровы корешка в месте прикрепления этой нити разрушаются, и бактерии беспрепятственно вторгаются во внутренние ткани, вызывая их разрастание в виде клубеньков. Утратив жгутики и размножившись делением, все они через две-три недели после об-разовапия клубенька превращаются в более крупные клетки — бактероиды. В пору цветения растения-хозяина бактероиды заполняют собой весь клубенек.

Если разрезать зрелый клубенек, то внутри он окажется розовым благодаря содержащемуся в бактериях пигменту. По составу ' он очень близок гемоглобину животных и назван здесь леггемоглобином. Он и фиксирует газообразный азот. Все попытки обнаружить леггемоглобин в незаражеиных корешках и изолированной культуре ризобий дали отрицательные результаты. Он оказался продуктом их симбиотического союза. Что же касается основного активного начала азотфиксации — фермента нитрогеназы, то его несут с собой бактериальные клетки.

В однолетних бобовых клубеньки функционируют один сезон, в многолетних — несколько лет подряд. Но в конце концов и они стареют и отмирают. Старые клубеньки становятся темно-бурыми и дряблыми. При надрезе из них вытекает водянистая слизь и они превращаются в сплошную кашу. Никаких бактероидных клеток в них уже не обнаружить, все они разрушены.

Тут перед учеными встает основной вопрос: как у бактероидов обстоит дело с продолжением рода? Способны ли они размножаться и замкнуть жизненный цикл клубеньковых бактерий?

Мнения на этот счет резко расходятся. Большинство специалистов считает, что, как это ни парадоксально, главные азотфиксаторы не оставляют после себя никакой смены и, таким образом, представляют собой тупиковую ветвь жизни бактерий. На последних стадиях их существования растение-хозяин изменяет принципам симбиоза и попросту переваривает своих симбионтов. Заражение следующих поколений растений происходит путем вторжения новых партий бактерий из почвы, где они беспрепятственно размножаются. По мнению отдельных ученых, не все бактерии превращаются в бактероиды; небольшое число палочек, пройдя «нетронутыми» через все испытания в корнях, в конце концов вновь оказывается в почве. Наконец, третьи считают, что бактерии превращаются в неактивные кокки. Самое интересное, что никакие новейшие методы исследования с применением сверхмощных электронных микроскопов пока не в состоянии примирить горячо спорящих оппонентов.

Не так давно советскому академику Е. Н. Мишустину и его сотрудникам удалось довольно убедительно показать, что внутри бактероидов формируются мелкие округлые клетки — автоспоры, которые, по-видимому, и спасают их род от вымирания. Мишустин даже предполагает, что именно в форме автоспор клубеньковые бактерии пребывают в почве в пору своей независимой жизни. Так ли это на самом деле, покажет будущее.

Тесное сожительство клубеньковых с корнями бобовых — пример одного из самых взаимовыгодных эндосимбиозов. Помимо азота ризобии снабжают своего хозяина витаминами, а, возможно, также и ростовыми веществами; растение же кормит их тем, что в изобилии производит само, — углеводами. Однако первая встреча будущих симбионтов проходит отнюдь не дружелюбно. Бактерии идут в атаку, а растение активно обороняется. Основной способ его самозащиты заключается в том, что клетки корневых волосков усиленно делятся, очевидно чтобы локализовать вторжение (в результате деления и образуются клубеньки). Кроме того, из волосков выделяются токсичные для бактерий вещества. При этом в своей реакции на пришельцев растение не делает никаких различий между ризобиями и какими-нибудь паразитическими микробами. Не говорит ли это о том, что некогда клубеньковые начинали свою симбиотическую «карьеру» с простого паразитизма? Между прочим, английский исследователь Н. Торнтол убедительно доказал, что, если в почве нет бора, клубеньковые бактерии становятся настоящими паразитами своего растения-хозяина.

Но с того момента, как бактерии принимаются за «работу» на пользу хозяину, между наши и растением устанавливается мир и сотрудничество. Строятся они на самой глубокой и прочной основе — взаимодействии генов обоих симбионтов. Вопрос о том, кто же теперь управляет симбиозом, большинство ученых решает в пользу растения. Как-никак, а оно все-таки организм высший, и ему не подобает быть в подчинении у одних из самых примитивных существ-невидимок, с которых, возможно, начиналась жизнь на Земле.

Всего убедительнее были, пожалуй, опыты на Ротамстедской сельскохозяйственной станции в Англии. Там выращивают много разновидностей клевера. Среди них оказалось несколько таких, которые хотя и заражались эффективными расами ризобий и давали массу клубеньков, но клубеньки эти не фиксировали азот. Если такие растения не подкармливали минеральным азотом, они погибали. Очевидно, именно клевер по какой-то причине делал бактерии неактивными.

После того как наука раскрыла роль клубеньковых бактерий в добывании азота, все помыслы ученых были направлены на то, чтобы заставить этих незримых мастеров плодородия «работать» в полную силу. Для этого надо было изучить, какие условия им благоприятствуют.

В ходе несчетного числа опытов и полевых наблюдений выяснилось, что клубеньковые бактерии довольно «капризны». Их плодотворная созидательная деятельность зависит от степени влажности и кислотности, от температуры почвы, от содержания в ней минерального азота, фосфора, калия, кальция, магния и ряда микроэлементов. При несоблюдении хотя бы одного из этих условий работоспособность бактерий резко падает или они совсем не образуют клубеньков. К примеру, в условиях нашей нечерноземной зоны на симбиозе бобовых с клубеньковыми пагубно сказывается повышенная кислотность и недостаточная влажность почв. На таких почвах клубеньки перестают расти и быстро отмирают. Впрочем, всех требований клубеньковых бактерий мы еще просто не знаем.

Сначала думали, что ризобии неразборчивы в выборе растения-хозяина и могут поселяться на корнях любой бобовой культуры. Но потом оказалось, что, как и везде в живой природе, у них есть свои «вкусы» и «склонности». В зависимости от вида растения, на котором они устраивают свое «жилье», клубеньковые делятся на виды и расы. Кроме того, для жилья им подходит лишь десятая часть существующих бобовых растений (из 13 тысяч видов этого семейства клубеньки пока обнаружены у 1300, в том числе приблизительно у 200 сельскохозяйственных культур). К этому надо добавить, что среди ризобии имеются еще неэффективные расы, которые хотя и образуют клубеньки, но азот не фиксируют: в их клубеньках нет леггемоглобина. Растение, следовательно, «даром» кормит своих постояльцев.

Но ученые нашли способ преодоления таких осложнений. Из эффективных рас клубеньковых соответствующего вида промышленным методом готовят специальный препарат нитрагин, которым в день посевов обрабатывают семена бобовых. Для каждой культуры — своя разновидность бактерий. Это дает значительное повышение урожая. Замечено также, что благодаря нитрагинизации растения меньше болеют и лучше переносят разные невзгоды.

На смену нитрагину сейчас идет новый, более эффективный стимулятор — ризоторфин, выдержавший в 1977–1978 годах свой первый экзамен на совхозных и колхозных полях. Технологию его производства недавно разработали во Всесоюзном НИИ сельскохозяйственной микробиологии в Ленинграде.

Ризоторфин, приготовляемый на основе торфа, в десять раз превосходит нитрагин по количеству живых бактерий. В 1 г торфа их содержится 5–8 миллиардов, а в гектарной дозе набирается не меньше тысячи миллиардов невидимых глазу «тружеников» поля! Там, где применяют ризоторфин, помимо значительного роста урожая бобовых в их зеленой массе увеличивается содержание белка и витаминов.

Сложнее всего дело обстоит с почвенным азотом. Нужен ли он вообще, и если да, то сколько его должно быть, чтобы бактерии работали дружно? Вопрос практически немаловажный, и, казалось бы, решить его можно раз и навсегда, поставив соответствующие опыты. Такие опыты ставили и ставят тысячами, но получают весьма противоречивые результаты. Отсюда и разнобой во мнениях.

Большинство ученых сейчас согласно в том, что минеральный азот нужен, но в небольших количествах. Дело в том, что азот биологический (симбиотический) и азот минеральный благодаря растению становятся антагонистами. Чем больше в почве доступного растению минерального азота, тем меньше растение нуждается в работе клубеньковых бактерий, и наоборот. Если растение полностью удовлетворяет свои потребности за счет почвенного азота, то оно подавляет развитие клубеньков, а уже существующие разрушаются через несколько суток. Так зеленый хозяин утверждает свою «власть» над примитивными симбионтами и одновременно регулирует содержание в почве важнейшего элемента плодородия.

Остается решить вопрос об оптимальной дозе азота: сколько же надо вносить минеральных удобрений? Для этого важно понять, почему бесчисленные опыты с точно учтенным количеством вносимых удобрений дают несопоставимые результаты.

Оказывается, отношение симбионтов к минеральному азоту зависит не только от тех условий, о которых сказано выше, но и от множества других обстоятельств, которые в экспериментах просто невозможно учесть. Стало ясно, что единой оптимальной дозы, подходящей для всех случаев, просто не может быть. Для каждой почвы, культуры бобовых и бактерий и даже для времени посева она своя. Везде и всюду нужен дифференцированный подход!

Эффективность работы клубеньковых зависит, конечно, и от окружающих микроорганизмов — других бактерий, сине-зеленых водорослей, амеб, со многими из которых они нередко вступают в тесные отношения. Но эта сторона их жизни совсем слабо изучена. Известно, например, что амебы могут вести себя по отношению к клубеньковым то как хищники, то как симбионты, стимулируя рост их клеток. Наблюдали даже вторжение амеб в корень гороха без каких-либо заметных вредных последствий для растения.

В самое недавнее время выяснилось еще одно весьма существенное обстоятельство, заставившее нас с особой признательностью и надеждой взглянуть на «сотрудничество» микробов и бобовых и всерьез позаботиться о процветании этого полезнейшего симбиоза.

В связи с загрязнением атмосферы окислами азота, образующимися при сгорании традиционных видов топлива, на землю вместе с дождем и снегом стало выпадать слишком много продуктов их окисления — нитратов. Однако эти «удобрения», падающие с неба, обернулись вовсе не благом. Во-первых, за их счет размножились бактерии (их называют денитрифицирующими), которые стали разлагать селитру (нитраты), превращая ее в недоступные для питания растений соединения, и истощать запасы почвенной органики. Во-вторых, в почве нашлась особая группа бактерий, которая стала переводить аммиак и вообще азотистые удобрения в селитру. Внесение удобрений только «подливает масла в огонь», вовлекая в циркуляцию по этому порочному кругу все новые порции азота. Создастся парадоксальная ситуация, когда удобрение теряет смысл: в почве много азота, а растения не могут его использовать.

Тут-то на выручку могут и должны прийти наши симбионты — бобовые с клубеньковыми бактериями. Они разомкнут порочный круг и направят азот в естественный круговорот, сулящий плодородие. Успех дела целиком будет зависеть от того, сумеют ли агротехники учесть «интересы» мельчайших существ и заставить их бесчисленную рать трудиться на высокие урожаи.

Бобовые — не единственные «счастливчики», сумевшие заманить в свои сети микробов-азотфиксаторов. Кроме них сейчас известно еще шесть семейств высших цветковых растений, у которых на корнях также вырастают желанные розовые клубеньки. Только поселяются в них не ризобии, а какие-то другие микроорганизмы, природа которых точно еще не установлена. Зато доподлинно известно, что в клубеньках ольхи, лоха и казуарины вместо бактерий живут актиномицеты. Они тоже умеют фиксировать атмосферный азот. А вот в коралловидных корнях (они отличаются тем, что растут не вниз, а вверх) австралийских саговников уже давно обнаружены сине-зеленые водоросли. Примечательны они тем, что способны улавливать азот, находясь как в корнях саговника, так и в изолированной культуре.

Живой покров растения

Если клубеньковые бактерии поселились в самих растениях, то бесчисленные легионы их разнообразных сородичей окружают растения снаружи.

Почва — их родной дом. Приведя все к одному масштабу, мы могли бы сказать, что в земле микробов во много раз больше, чем муравьев в муравейнике. По приблизительным подсчетам, микробное население 1 г почвы может достигать нескольких миллиардов. Если вести расчет не на количество, а на массу, то окажется, что в пахотном слое хорошо возделанной почвы на площади в 1 га живет от 300 до 3000 кг микроорганизмов. Общая же их масса на Земле в 25 раз превышает массу всех животных!

Если бы вдруг исчезли все почвенные микробы, то очень скоро, исчерпав запасы минеральных солей, погибли бы и растения. За ними последовали бы животные. Только благодаря неустанной работе этих бесконечно малых и в то же время бесконечно многочисленных существ на нашей планете незримо совершаются «великие дела».

Ни одно живое существо не способно «трудиться» с такой энергией, как микробы. За сутки они могут переработать такое количество пищи, которое в десятки раз превышает их собственную массу. Поэтому только им и по силам вращать гигантские «маховики» круговорота веществ.

Кроме азота микроорганизмы вносят в почву фосфор, калий, серу, магний, поставляют растениям витамины, ауксины, гиббереллины, антибиотики и многие другие важные для их жизни вещества.

Невидимки, населяющие почву, совсем не безразличны к растущим на ней травам, деревьям и кустарникам. Их, словно магнитом, так и притягивает к корням. Окружая корни со всех сторон, они создают вокруг них как бы сплошную живую муфту (ее называют ризосферой), которая почти полностью изолирует корни от самой земли. Фактически большую часть того, что растение извлекает из почвы, оно получает через посредство микробов, среди которых есть мастера любых «профессий».

Однако растение подпускает к себе далеко не всех почвенных обитателей. Оно отбирает лишь тех, с кем ему выгодно вступить в содружество. Кории активно сопротивляются атакам всевозможных болезнетворных микробов, и в этом им помогают друзья-симбионты.

Очень интересно было бы разобраться во взаимоотношениях самих микробов. Наряду с фактами открытой враждебности и «неприязни» науке известны и случаи их самой тесной кооперации. Но они выглядят пока ничтожно малыми островками в безграничном океане неизвестного. Впрочем, этому едва ли можно удивляться, если на сегодняшний день открыто и описано самое большее 20 процентов существующих микробов.

Содружество с растениями не ограничивается ризосферой. Микробы поселяются также на их листьях, ветвях и стеблях, образуя так называемую эпифитную микрофлору. Их незримый мир окружает будущее растение с первых шагов его вступления в жизнь.

Толпы бактерий, точно заботливые няньки, берут на свое попечение прорастающие семена. Так, по подсчетам американского физиолога А. Ровира, на пяти сухих семенах овса оказалось 3 тысячи микробов. Через день, когда они набухли, на них уже было 58 тысяч, а еще через три дня, когда они наклюнулись, — 840 тысяч! Обосновавшись на проростке, микробы начинают выделять незаменимые для его развития соединения — витамины, аминокислоты, антибиотики, разные ростовые вещества. Для микробов это во многом продукты выделения, так сказать «шлаки», а для растения — важнейшие стимуляторы роста. По-видимому, 40 процентов всех микроскопических обитателей проростков так или иначе помогают их развитию. Существует даже гипотеза, что большей частью своих гормонов роста — ауксинов растение обязано окружающей микрофлоре. Веществ этих много не нужно. Ведь они выполняют роль катализаторов, действующих в ничтожно малых количествах. Правда, когда растение вырастет, оно и само начинает вырабатывать гормоны.

Те же ауксины и витамины вырабатываются микробами, поселяющимися на листьях, которые тут же эти вещества поглощают. В Индии растет интересное растение — паветта. На ее листьях микобактерии образуют желвачки, аналогичные клубенькам бобовых. В желвачках происходит фиксация азота воздуха.

Получается, что растения «одеты» микробами «с ног до головы» и постоянно обмениваются с ними разными веществами через все свои органы и ткани. Здоровая листва не хуже корня способна дать отпор вредным пришельцам и укрепить иммунитет растения благодаря союзу со своими полезными обитателями. Кроме того, против разносчиков инфекции у нее есть еще одно оружие — фитонциды, которые попутно стоят на страже и нашего здоровья.

Они живут в нашем животе

В привычной жизненной обстановке, в повседневных делах и заботах мы обычно забываем о мириадах невидимых существ, которые сопутствуют нам на каждом шагу и буквально заполняют окружающий мир. И когда говорят о микробах, в сознание прежде всего приходит мысль о болезнях. Вероятно, трудно освободиться от воспоминаний о трагических событиях прошлых столетий, когда чума и холера уносили сотни тысяч и миллионы человеческих жизней, а оставшиеся в живых пребывали в паническом страхе перед неведомыми грозными врагами.

С тех пор как в XVII веке Антони ван Левенгук открыл мир невидимых существ, ученые вот уже 300 лет охотятся за микробами, видя в них источник всех зол. Но за это время среди микробов были найдены не только враги, но и активные помощники человека, со многими из которых мы сталкиваемся повседневно. Теперь можно смело утверждать, что польза, приносимая микроорганизмами, превосходит причиняемый ими вред.

«Ломоть хорошо испеченного хлеба составляет одно из величайших изобретений человеческого ума», — сказал как-то К. А. Тимирязев. Так не надо забывать, что задолго до того, как виновники основных микробиологических процессов были открыты и изучены под микроскопом, они надежно служили людям. Веками подымалось в квашне тесто, молоко, прокисая, превращалось в простоквашу, в чанах бродило пиво, а из виноградного сока получалось вино, веселившее души наших предков…

Человек рождается свободным от микробов. Но вот сделал новорожденный первый вздох, открыл рот, чтобы возвестить миру о своем появлении на свет, как вездесущие бактерии вторгаются внутрь его организма и отныне получают в нем постоянную прописку.

К концу первых суток жизни ребенок уже заселен 12 видами бактерий. На третий — седьмой день они проникают в его кишечник. По мере дальнейшего взросления ребенка его микробное население быстро растет. В организме взрослого человека оно представлено уже сотнями видов, численность которых достигает астрономических цифр. Так, в одном кубическом сантиметре содержимого желудка в среднем 25 тысяч бактерий, а в 1 г содержимого толстых кишок их можно было бы насчитать 30–40 миллиардов! Мало где еще в природе встретишь столь высокую плотность живых существ. Специалисты выделяют среди микробных обитателей желудка и кишечника до 250 видов.

Но не надо пугаться такого обилия бактерий. Для нашего кишечника это совершенно нормальное явление. Его мирные сожители не только не причиняют нам ни малейшего вреда, но и многие из них бдительно охраняют наше здоровье, помогая в борьбе со случайно попавшими в организм болезнетворными микробами — дизентерийными, брюшнотифозными, гнилостными и прочими. Другие обитатели кишечника синтезируют необходимые для нас витамины, аминокислоты и ферменты. Мы поглощаем эти вещества вместе с их производителями, но бактерии размножаются быстрее, чем мы успеваем их «съедать».

Как говорит русская пословица, «что имеем — не храним, потерявши — плачем». Всю пользу микросимбионтов начинаешь сознавать только тогда, когда их лишишься. Чаще всего это случается, когда, не спросясь совета врача, мы при первом же недомогании принимаемся глотать антибиотики. Для большинства микробов, поселившихся в животе, это яд, которого они не переносят. В результате вместе с вторгшимися носителями инфекции гибнут и наши друзья. Теперь проникшие в организм вредные микроорганизмы не встречают сопротивления и начинают усиленно размножаться. Так возникают разные осложнения, нередко оказывающиеся серьезнее основного заболевания.

Полезная микрофлора имеется и в кишечнике большинства зверей, птиц, рыб, насекомых и т. д., где она выполняет примерно те же функции. По результатам опытов на мышах и крысах лучше всего удалось убедиться в ее значении и для здоровья человека.

В одном из экспериментов, когда мыши были ограждены от возможности заразиться патогенными микробами, микрофлора их кишечника резко отличалась тем, что содержала много полезных молочнокислых бактерий, но в ней совсем не было потенциально хотя и болезнетворных (в случаях сильного размножения), но также обычных представителей кишечной флоры — кишечной палочки, бактерий родов протей и псевдомонас. Мыши быстро росли и проявляли большую устойчивость к бактериальным ядам. Стоило дать им пенициллин (или тетрациклин) и заразить чистой культурой кишечной палочки, как, судя по экскрементам, эти бактерии вместе с энтерококками очень быстро вытеснили молочнокислые бактерии. В результате мыши стали терять в весе.

Значение бактерий-симбионтов было ясно продемонстрировано на крысах с убитой микрофлорой, которым давали корм, лишенный то, одного, то другого витамина. Так, при отсутствии витамина К, заведующего нормальной свертываемостью крови, у них через неделю возникали кровотечения, которые прекращались, как только нм вводили кишечную палочку или сарцину. Если крысам не давали тиамина (витамина B_1), но позволяли поедать свои экскременты, то все оставалось нормальным. Стоило их лишить такой возможности, как у них начинали развиваться болезненные симптомы — исключительно от нехватки этого витамина.

Что за странность, скажете вы, поедать собственные испражнения?! Не иначе как поголовное патологическое извращение, достойное этих всеми презираемых тварей. Однако, если поинтересоваться, где у крыс живут бактерии-симбионты, этот врожденный «порок» получит ясное и простое объяснение. У большинства животных бактериальная флора концентрируется в желудке или основной части кишечника, где — происходит всасывание пищи. У крыс же она сосредоточена главным образом в задней кишке, т. е. уже позади зоны максимального всасывания. Вот и получается, что все витамины, выработанные бактериями, попадают в экскременты и вместе с ними выводятся наружу. Чтобы они даром не пропадали, животные и вынуждены исправлять оплошность природы — заглатывать в качестве витаминизированных «пилюль» собственные экскременты.

Можно сказать, что жизнь наших буренок и вообще рогатого скота целиком зависит от микробного населения их желудка. Не было бы у них симбионтов — не быть бы нм сытыми травой и не быть жвачными!

Из школьного курса зоологии мы помним, какой большой и сложно устроенный желудок у коров. Четыре пятых его объёма занимает самый важный первый отдел — рубец. Вместимость рубца около 100 л. Фактически это огромный бактериальный бродильный чан. В нем растительная пища, смешанная со слюной, в течение 12 часов остается всецело во власти богатого микробного населения. Желудочный же сок выделяется у коровы только в последнем отделе желудка — сычуге.

Благодаря ферментам главных обитателей рубца — румино-кокков, бактероидов и бутиривибрионов, «работающих» без доступа кислорода, происходит разложение основы растительной пищи — клетчатки, или целлюлозы, на сравнительно простые продукты, которые тут же всасываются стенками рубца. Микробы снабжают животное также белками и всеми необходимыми витаминами. Поэтому жвачные могут нормально расти и существовать без белковой пищи. Коровам можно давать, например, в качестве источника азота такой дешевый продукт, как мочевина. Из нее эндосимбионты сами вырабатывают нужный их хозяину белок, причем он ничем не хуже белка, содержащегося в пищевых продуктах. Кормовые белки бактериального происхождения давно выпускаются промышленностью.

Вместе с бактериями в рубце жвачных обитает несколько родов жгутиконосцев и инфузорий, которые больше нигде в природе не встречаются (исключая пищеварительный тракт бегемотов и лошадей). Они тоже способны расщеплять клетчатку и вносят известный вклад в общее дело.

Содружество «в два этажа»

Спустимся теперь сразу на много ступенек вниз по «животной лестнице» и присмотримся повнимательнее к насекомым. У них микросимбионтов для изучения более чем достаточно.

Рыжий таракан, или прусак, справедливо считается типичным представителем этого самого обширного класса живых существ. На нём как на классическом объекте будущие энтомологи знакомятся с организацией шестиногих. Начнем с него и мы.

Давно известно, что тараканы могут месяцами, а то и всю жизнь питаться бумагой, тряпьем, ватой, картоном и прочей макулатурой, оставаясь при этом абсолютно здоровыми и продолжая регулярно размножаться. Что это за удивительная способность? И какие питательные вещества могут быть в бумаге?

Разгадка секрета все та же. В кишечнике тараканов обитает масса помощников-симбионтов, весьма облегчающих суровую жизнь своих хозяев. Это всевозможные микробы и простейшие. Бактериями, кроме того, буквально забита часть клеток (их называют мицетоцитами) так называемого жирового тела, принимающего активное участие в обмене веществ. А у самок они концентрируются также в яичнике, где незадолго до откладки кокона ими заражаются яйца. Молодые личинки, едва появившиеся на свет, уже, таким образом, заражены бактериями в полном ассортименте.

Первые попытки выяснить опытным путем роль симбионтов в жизни тараканов были неудачными. Хотя коконы в экспериментах и дезинфицировали, а личинок выращивали на стерилизованной пище, полностью освободить от микробов все внутренности, конечно, не удавалось, и часть бактерий, видимо, оставалась живой. Для полного их уничтожения нужны были антибиотики, а их еще предстояло открыть.

Решающие опыты на тараканах провела в 50-х годах XX века американка Марион Букс. В течение нескольких дней она добавляла в их пищу препарат хлортетрациклина. У взрослых насекомых особых последствий не наблюдалось, зато у потомства изменения были налицо. Личинки росли очень плохо, а их покровы совершенно не темнели: в них не вырабатывалось пигмента. И это несмотря на то, что содержались личинки на обычной диете, без антибиотика. Когда исследовали их внутренности под микроскопом, в них не нашли ни одной бактерии. Так было убедительно доказано, что тараканы не могут долго жить и питаться без привычных симбионтов.

От бактерий зависит еще одно удивительное свойство прусаков, которого нет у высших животных: они способны использовать для постройки своего тела минеральную серу. Насекомым специально добавляли в пищу сульфаты, содержавшие радиоактивный изотоп этого элемента. Вскоре такую меченую серу находили уже в составе их белков. Прусаки, лишенные симбионтов, эту способность утрачивали.

Еще интереснее симбиоз у близких родичей тараканов — термитов. Из предыдущей главы мы знаем, что термиты способны питаться древесиной благодаря помощи жгутиконосцев. Впервые об этом поведал миру в начале 30-х годов американский протозоолог Лемюэль Кливленд. Его открытие было подлинной научной сенсацией, которая неожиданно привлекла к миру шестиногих внимание многих исследователей с совершенно новой стороны. Теперь им было легче подбирать ключи к тайнам однообразного «меню» других насекомых, потому что руководящая идея уже была найдена и торжествовала: надо искать симбионтов!

Термиты «отвели» для своих постояльцев заднюю кишку. Она у них сильно расширена и буквально набита жгутиконосцами, бактериями и спирохетами. Большинство видов этих жгутиконосцев нигде, кроме как у термитов (и еще одного вида тараканов), до сих пор не обнаружено.

Жгутиконосец, заглатывающий кусочек древесины

Кливленд убивал жгутиконосцев, помещая термитов на несколько часов в камеру с повышенным давлением и достаточным количеством кислорода, что не причиняло насекомым непосредственного вреда, но губительно воздействовало на жгутиконосцев. Таких термитов он продолжал кормить обычной пищей — древесными опилками и фильтровальной бумагой, соблюдая также прочие необходимые условия. Через две-три недели все подопытные термиты, лишенные жгутиконосцев, погибли. Смерть удавалось предотвратить, если в садок к неполноценным насекомым подсаживали несколько нормальных, у которых те слизывали капельки выделений из задней кишки. Жизнь термитов можно было также продлить, давая им глюкозу.

Вывод, сделанный из этих опытов, совершенно очевиден: жгутиконосцы играют в жизни термитов ту же роль, что бактерии у жвачных. Кливленду удалось даже наблюдать в микроскоп, как эти неутомимые «работяги» захватывали кусочки древесины. Затем из их компании выделили первый вид из рода трихомонас и заставили его расти в специальной среде вне тела хозяина. От него получили и чистый фермент, разлагающий клетчатку, — целлюлазу. Секрет питания термитов был окончательно раскрыт.

Стали изучать симбионтов обстоятельнее и, в частности, обратили внимание на одного жгутиконосца, выделенного из австралийских термитов. Кажется, весь он покрыт жгутиками. На переднем конце клетки торчит пучок из четырех жгутиков, которые постоянно колышутся. Рассмотрели их в электронный микроскоп — и тут исследователей ждало открытие. Оказалось, что из четырех жгутиков только один, самый длинный действительно настоящий и принадлежит этому одноклеточному существу; остальные три — вовсе не жгутики, а отдельные бактериоподобные организмы, прозванные за спиральную форму тела спирохетами.

Ими оказались и все остальные «жгутики», покрывающие клетку симбионта. По поверхности этой клетки выстроились небольшие выросты в виде полукруглых петелек. С задней стороны на них сидит по одной спирохете, с передней — по одной бактерии-палочке. Внутри самого жгутиконосца обитают еще какие-то бактерии.

О назначении обоих типов бактерий ничего не известно. Что же касается спирохет, то они играют роль основных «двигателей»: посредством их волнообразных движений, каким-то образом точно скоординированных, жгутиконосец энергично передвигается.

Странного симбионта со «жгутиками», «смонтированными» из других организмов, удачно назвали миксотриха парадокса, что в переводе с латинского означает «парадоксальный организм с разными жгутиками». С его открытием обнаружилось, что симбиоз строится у термитов как бы в два «этажа» и по своей идее напоминает русскую матрешку: внутри главной фигуры симбиоза — термита — обитают жгутиконосцы, а внутри и на теле жгутиконосцев — бактерии и спирохеты.

Примерно в то же время, когда открыли этот двойной симбиоз у термитов (казавшийся тогда уникальным), была раскрыта и загадочная способность тараканов довольствоваться скудной диетой. Тогда же обратили внимание на их тропических сородичей, живущих на одной древесине. В их задней кишке без особого труда обнаружили массу бактерий, а у крупного яванского таракана нанести и прибежищем для бактерий служила передняя кишка.

Но если у тараканов клетчатку помогают переваривать бактерии, то, может быть, и у термитов главные помощники не сами жгутиконосцы, а их микробы? Тем более что термиты и тараканы довольно близкие родственники. Действительно, вопрос этот возник сразу, но окончательный ответ на него до сих пор не получен. Судя по некоторым фактам, бактерии жгутиконосцев не остаются простыми «нахлебниками», но доступными только им средствами помогают своим хозяевам в их нелегком «труде».

В дополнение ко всем «чудесам» термитов стоит еще отметить, что в этих с виду жалких обитателях темных подземелий, лишенных радости видеть красоту мира, к тому же обнаружены и бактерии-азотфиксаторы, поставляющие их хозяевам материал для постройки белков. Подводя общий итог, приходится признать, что термиты не так уж обижены судьбой.

Снова о грибах и о том, где симбионты находят пристанище

Вскоре у самых разных насекомых — да и не только у них — были открыты и описаны сотни всевозможных симбионтов. Особая заслуга в этом отношении принадлежит западногерманскому зоологу Паулю Бухнеру и его коллегам.

Выяснилось, что без микроскопических квартирантов не могут обходиться клопы, вши, комары, мошки, клещи и даже некоторые пиявки — все те животные, которые питаются кровью. Лучше всех в этом убедила ученых африканская муха цеце.

То, что кровососы действительно нуждаются в определенных сожителях, можно косвенно подтвердить, сравнивая их с ближайшими сородичами, для которых кровь не постоянная пища. У многих таких сородичей сожителей нет. Все дело в том, что в крови животных и человека кровососам не хватает витаминов и еще некоторых веществ, необходимых им для роста. Вее это они и получают от своих симбионтов.

В симбионты выбираются чаще всего актиномицеты или дрожжи. Еще в начале нашего века немецкий протистолог Фриц Шаудин обнаружил в теле обыкновенного комара особые мешкообразные расширения пищевода, заполненные грибками. Допущены они сюда не спроста. Когда комар вонзает свой тонкий хоботок в кожу человека, он делает сильное дыхательное движение, повышает давление собственной крови и с силой впрыскивает в ранку небольшую порцию слюны, углекислого газа, выделенного грибками, и часть самих грибков. Углекислота препятствует свертыванию крови, а грибки, попавшие в ранку, благодаря особым ферментам увеличивают приток крови к хоботку комара и вызывают на коже сильное местное раздражение. Под действием выделяемых грибками веществ на месте укуса вскакивает зудящий волдырь. Роль грибков в этом деле Шаудин доказал вполне убедительно. Вводя в кожу тонкую иглу, смоченную эмульсией из комариных грибков, он получал искусственно точно такие же волдыри. Значит, грибки, обильно размножающиеся в пищеводе комара, несут вполне определенную функцию: они облегчают ему сосание крови.

А вот пример участия грибов во вредном для человека симбиозе другого типа. В природе широко распространен особый гриб, поражающий мякоть яблок плодовой гнилью. Теми же яблоками питается жук казарка. Вместе с мякотью жук поедает и споры гриба, которые, пройдя через его кишечник, остаются невредимыми. Для откладки яиц самка казарки выгрызает в здоровых плодах небольшие камеры, в каждую из которых помещает по одному яйцу. Проделав эту операцию, она замуровывает камеру экскрементами, в которых содержатся споры грибов. Так при откладке яиц казарка одновременно заражает яблоки плодовой гнилью.

Одна самка производит до 200 яиц. Дней через 5—10 из них выходят личинки, которые начинают питаться мякотью загнивающего плода и проделывают в нем свои ходы. Важно подчеркнуть, что в плодах, не пораженных грибом, личинки жить не могут. Таким образом, заражая плоды, казарка способствует расселению гриба. Оба симбионта — и гриб и насекомое — извлекают из своего сожительства взаимную выгоду. Человеку же приходится вести борьбу на два фронта.

Вспомним птичку медоуказчика, питающуюся пчелиным вос-ком. Сравнительно недавно было доказано, что воск разлагается в ее желудке обитающими там дрожжами и бактериями.

Проанализировав разнообразные случаи сожительства, Бухнер сделал важное обобщение: симбиоз особенно необходим тем насекомым, которые приспособились к какой-то одной определенной пище. По этому признаку он разделил всех шестиногих на четыре группы: питающихся соками растении, древесиной, кровью теплокровных животных и человека и пищевыми запасами человека.

У одних насекомых для симбионтов нет подходящего укромного места, и тем приходится жить прямо в кишечнике хозяев. У других от кишок отходят слепые выросты — аппендиксы, очень удобные для поселения симбионтов. Есть они у многих жуков, например майского, у личинок мух, мошек и сверчков. Как не воспользоваться этими тихими, спокойными «затонами» вблизи напряженно бурлящего тракта, по которому день и ночь течет пищевая лавина!

Сначала скрытая жизнь в таких «затонах» была изучена у птиц и зверей. Выяснилось, что аппендикс играет у них жизненно важную роль в питании. Если, например, удалить эти органы у петуха и посадить его исключительно на растительную пищу, то, сколько бы он ни ел отборного зерна, его скорая гибель неминуема. У глухарей, тетеревов и рябчиков аппендиксы ничуть не короче самого кишечника. Такие размеры слепых кишок связаны с тем, что в течение долгой зимы эти птицы кормятся только хвоей, почками, клюквой и брусникой: переваривать все это помогают симбионты.

Однако многие насекомые, у которых нет аппендиксов, «выделили» для своих постояльцев специальные клетки — мицетоциты и даже «сгруппировали» их в отдельные «микробные органы» — мицетомы. И те и другие у насекомых сильно увеличены. Мицетомы хорошо развиты у клопов, тлей, вшей, у мухи цеце, у цикад и цикадок, а также у клещей.

Если когда-то, в очень давние геологические времена, микробные клетки и органы возникли как форма защиты от инфекции, то с течением эволюции они закрепились наследственно и стали нормальной составной частью организма. Следовательно, все подобные образования насекомых — это свидетельства их давних и прочных дружественных связей с полезными микробами и простейшими.

Кливленд подметил весьма примечательный факт, подтверждающий такую точку зрения. Простейшие, «прописавшиеся» в таракане криптоцеркусе, обычно размножаются простым делением, однако во время линьки хозяина почему-то переходят к половому размножению. Так, у одного крупного жгутиконосца (трихонимфы) образование половых гамет начиналось за 4–5 дней до линьки таракана. Кливленд открыл, что половым размножением управляет гормон линьки — экдизон. Половой процесс у этого жгутиконосца можно было вызвать искусственно, вводя насекомому-хозяину чистый гормон. К сожалению, пока не удалось осуществить решающий эксперимент — воздействовать экдизоном прямо на трихонимфу. Она оказалась неспособной существовать вне тела своего хозяина.

Чтобы добраться до мест постоянной «прописки», а главное, чтобы успеть вовремя перейти в следующее поколение насекомых вместе с отложенными самкой яичками, микробы нередко предпринимают путешествие по всему телу хозяина. Основные этапы такого путешествия зачастую совпадают со стадиями его развития. Так, у личинок некоторых мух бактерии держатся в кишечнике. Когда же личинке наступает пора превратиться в куколку, они перебираются в ее слюнную железу. Наконец, как только молодая муха выберется из куколки на свет, бактерии пускаются в самый дальний путь, цель которого — добраться до нижнего придатка яйцеклада и быть готовыми к завоеванию будущих мушиных яичек.

Бактерии «зажигают» огни

С незапамятных времен наблюдали люди свечение моря. С наступлением темноты поверхность моря начинает вдруг «фосфоресцировать», озаряясь холодным искрящимся сиянием. Если набежавший ветерок подымет легкое волнение, сияние разгорается, словно прогоревшие уголья, на которые подули. Когда гребешь, сидя в лодке, с каждым ударом весла светоносная вода загорается яркими всполохами.

Кто только не восторгался этим романтическим явлением природы! Крузенштерн и Беллинсгаузен, Дарвин и Гоген, Гончаров и Римский-Корсаков, Амундсен и Хейердал… Но лишь с конца прошлого века прочно установили, что всю эту «лучезарную романтику» в море создают живые существа — и очень разные. Чаще всего море засвечивают мелкие планктонные организмы — перидинеи-ночесветки и веслоногие рачки (особенно эуфаузииды). Они сияют то зеленоватым, то голубоватым, а то и оранжево-красным светом.

Вот как описывает, например, И. А. Гончаров во «Фрегате „Паллада“ свечение перидиней у берегов Японии: „Штиль, погода прекрасная: ясно и тепло… Множество красной икры[3], точно толченый кирпич, пятнами покрывает в разных местах море. Икра эта сияет по ночам нестерпимым фосфорическим блеском. Вчера свет был так силён, что из-под судна как будто вырывалось пламя; даже на парусах отражалось зарево, сзади кормы стелется широкая огненная улица; кругом темно…“

Свет, как известно, привлекает морских животных, и этим издавна пользуются рыбаки. Стан рыб устремляются ночью к месту свечения в расчете поживиться тем, что светится. При этом, как всякий движущийся в воде предмет, они еще больше усиливают сияние вод и тем невольно выдают свое присутствие. Опытный глаз рыбака легко различает тогда очертания рыбьей стаи, следы всплесков акул и даже кашалотов, ныряющих за рыбой. По пульсирующим вспышкам, быстро бегущим по воде, не трудно опознать дальневосточных кальмаров, которые сами, однако, не светятся.

Животных можно привлечь и искусственным светом. У берегов Индии, Индокитая, Северной Африки, на Адриатике — в тех тропических и умеренно теплых морях, где особенно часто бывает свечение, при ночной ловле рыбы используют факелы. В Средиземном море мерцающие огни газовых светильников, зажигаемых на рыболовных судах, видны во мраке на многие мили вокруг. На их свет лучше всего идут стайные рыбы — сельдь и кефаль.

Для увеличения улова рыбаки островов моря Банда в Индонезии в качестве наживки используют светоносную железу фото-блефарона, а жители Сесимбра на юго-западе Португалии — кусочки сильно пахнущего мяса собачьей акулы, обмазанные желтой светящейся жидкостью, получаемой из поджелудочной железы макруруса.

Круг животных, способных устраивать „иллюминацию“, очень широк. Это многие бактерии, перидинеи, радиолярии, медузы, гребневики, черви, разнообразные ракообразные, голожаберные, двустворчатые и особенно головоногие моллюски, морские звезды, голотурии, офиуры, сальпы, пирозомы, рыбы.

Светящиеся бактерии играют двойную роль. Они могут создавать разлитое „молочное“ свечение, когда живут в море самостоятельно (правда, их там негусто), а могут „озарять“ других животных, когда поселяются в их специальных органах, подобных мицетомам насекомых. Животные же, излучающие свет, делятся на две группы: у одних свет от симбиотических бактерий, у других — свой собственный. Вторых в природе, по-видимому, намного больше, чем первых, но решить, у кого из морских обитателей какой природы свет, совсем не просто. Во-первых, сплошь и рядом трудно бывает выделить предполагаемых виновников свечения; во-вторых, часто бактерии, казалось бы пойманные „с поличным“, будучи извлеченными из своих хозяев, тут же „гаснут“. Пока что симбиотическая природа люминесценции достоверно установлена только у рыб, каракатиц и кальмаров.

В мелководных бухтах японского побережья живет окунек моноцентрис, размером и формой тела напоминающий кедровую шишку. На нижней челюсти у него сидит пара сравнительно несложно устроенных светящихся органов — фотофоров, способных испускать свет несколько часов подряд. В их состав входит небольшая камера, где скапливается жидкость с бактериями-светлячками. Камера сообщается с окружающей средой. В момент опасности рыбка выпрыскивает ее содержимое в воду и исчезает из поля зрения преследователя под прикрытием светящегося облачка. В прибрежных водах Австралии у японского моноцентриса есть близкий родственник.

В морях, омывающих Индию и Большие Зондские острова, на рифах и вдоль берегов обитают две совершенно необычные рыбки — аномалонс и фотоблефарон. У них под глазами сидят, словно огромные бородавки, какие-то странные вздутия бобовидной формы. Описавший их еще в 1920 году крупнейший американский специалист по светящимся животным Ньютон Гарвей доказал, что эти „бородавки“ представляют собой светоносные органы, заполненные люминесцирующими бактериями.

Зеленоватый свет, испускаемый фотофорами аномалопса круглые сутки, все время мигает: 10 секунд он горит, а 5 секунд „выключен“. Ночью он напоминает отражение луны, как бы колышущееся на легких волнах. Стайка же фотоблефаронов, обосновавшаяся между прибрежными камнями, создает впечатление, будто воду подсветили гирляндой маленьких мигающих лампочек. Свет одной из этих рыбок бывает настолько силен, что при окружающей полной темноте позволяет рассмотреть стрелки карманных часов на расстоянии двух метров от рыбы.

Светоносные бактерии поселились на голове аномалопса и фотоблефарона, видимо, в очень давние времена. С той поры рыбы успели „отрастить“ для них специальные вместилища и, чтобы с толком для себя использовать их благодатное сияние, „возвели“ на бактериальных вместилищах также фотофоры-прожекторы очень сложного устройства.

Фотофоры состоят из многочисленных железистых трубочек, открывающихся своими наружными концами в подкожные полости бобовидного органа, лежащего сразу под глазом. Полости снабжены микроскопическими отверстиями, через которые они сообщаются с внешней средой. Пространство между трубочками пронизано кровеносными капиллярами. На внутренних концах трубочек сидят особые клетки, заполненные блестящими кристаллами гуанина. Они выполняют роль маленьких зеркал, отражающих свет. Далее идет светонепроницаемый слой, сложенный из черных пигментных клеток (хроматофоров).

Есть рыбы, которые воспользовались свечением бактерий для приманивания добычи. С этой целью многочисленная семья удильщиков обзавелась еще настоящей рыболовной снастью и достигла, кажется, в ее строении предельной изощренности.

В морях, омывающих Европу, а у нас в Баренцевом и Черном на глубине 50—200 м обитает рыба лягва, или морской черт, достигающий полутора метров в длину. Прозван он так за свой несуразный и совсем не рыбий вид. Действительно, тело его производит впечатление какого-то обрубка, куска мяса, из которого природа словно только начала лепить что-то живое. Зато сколь совершенна его „удочка“!

Первый луч спинного плавника у морского черта сильно удлинился, сдвинулся на голову ближе ко рту и превратился в великолепное удилище, на конце которого сидит „приманка“ — маленький светящийся шарик. В нем и помещаются светоносные бактерии.

Почти всю свою жизнь проводит морской черт на рыбалке, притаившись среди камней и водорослей и выставив наружу волнообразно извивающийся конец удилища. Часами может пролежать он совершенно неподвижно в ожидании своей жертвы. Бурая окраска хищника сливается с окружающим фоном и делает его совершенно незаметным. Но черт не дремлет. Его глаза, вращающиеся независимо друг от друга, как у хамелеона, зорко следят за всем, что происходит вокруг; один смотрит в одну сторону, другой — в другую.

Вот к соблазнительно шевелящейся перед самой пастью черта приманке приближается какая-то рыба. Ей кажется, будто перед ней извивается светящийся червь. Не успев его клюнуть, незадачливая рыба оказывается в огромной зубастой пасти чудовища. Захват происходит с молниеносной быстротой, неуловимой для человеческого глаза.

Сейчас известно свыше 250 видов удильщиков, большинство из которых живет на больших глубинах. У каждого своя оригинальная „удочка“. Есть удочки короткие и длинные, толстые и тонкие, жесткие и гибкие, простые и складные. У некоторых удильщиков они чуть ли не в десять раз длиннее тела, у других только кажутся короткими, но могут, словно резиновые, растягиваться до такой же длины.

Светящаяся на конце удочки приманка похожа на зажженный фонарик, сидящий на длинном шнуре. Внутри „фонарика“ имеется полость, поделенная на ячейки и заполненная слизью с плавающими в ней бактериями. Полость выстлана прозрачными, собирающими свет клетками, а снаружи одета черным покровом из пигментированных клеток. Когда эти клетки сокращаются, свет через образовавшиеся промежутки свободно пробивается наружу.

Самка глубоководного удильщика с присосавшимися к ней самцами

Удильщики знамениты еще в одном отношении. Все, что было сказано об их рыболовных снастях, относится исключительно к самкам. Самцы у них крошечные, по массе во много тысяч раз меньше своих подруг, и живут они как паразиты, прочно прирастая к телу самок. При этом у них исчезают челюсти, глаза, кишечник и прочие органы, кроме кровеносной и дыхательной систем и, конечно, органов размножения. Понятно, что при такой ситуации, чем меньше самец, тем лучше. Впрочем, самки совсем не в проигрыше: в нужный момент, когда созреет икра, самцы оказываются у них „под рукой“ и им нет заботы искать их во мраке бездны. Самцы сами находят своих избранниц, пользуясь в основном своим феноменальным обонянием. Возможно, им в этом также помогают светящиеся „фонарики“ самок.

Железы с бактериями-светлячками обнаружены у многих морских рыб, относящихся к девяти семействам. В каких только частях тела они не помещаются! На голове, на нижней челюсти, на брюхе, вокруг пищевода, внутри пасти, вдоль боковой линии, возле прямой кишки и даже на хвосте. Вероятно, немало случаев такого симбиоза у рыб еще предстоит открыть.

Большой специалист по части светящихся животных японец И. Ханеда описал маленькую стайную рыбу лейогнатус, водящуюся в Индийском и Тихом океанах. Железа с неугасимым „огнем“ у нее кольцом обхватывает пищевод. Светящиеся бактерии, заглатываемые рыбкой вместе с морской водой, проникают в эту железу через пищевод. Испускаемое бактериями сияние, пройдя сквозь прозрачные мышцы лейогнатуса, создает иллюзию зажженной молочно-белой лампочки. Если рыбку потревожить, она начинает светиться еще ярче и при этом издает какие-то хриплые звуки.

У рыбки газы, изученной тем же Ханедой, светящаяся железа расположена там же, но испускаемые ею лучи падают на плавательный пузырь, который одновременно служит рефлектором.

Каракатицы, кальмары и осьминоги всегда поражают своими огромными сложными глазами. Подобно тому как соцветие складывается из большого числа отдельных цветков, так и глаза этих моллюсков „сложены“ из сотен и тысяч мелких глазков. Собранные воедино, они обеспечивают животному хорошее зрение. Казалось бы, зачем вообще кальмарам и осьминогам глаза, коль скоро большинство из них живет на больших глубинах, где царит вечный мрак?

Оказывается, у многих глубоководных видов имеются мощные фотофоры прожекторного типа, причем не менее сложно устроенные, чем глаза. Ими животное освещает себе путь. Но в этих органах нет желез с бактериями, и они светятся своим собственным светом. Однако наряду с „прожекторами“ кальмары и осьминоги приобрели также мешочки с бактериями, а зачастую и необходимый арсенал линз, рефлекторов и т. п. Чаще всего такие мешочки помещаются в мантийной полости и испускают спокойный, ровный свет.

Ночью светящиеся глубоководные кальмары периодически поднимаются на поверхность. Их привлекают, в частности, и огни проходящих судов. Игра живого света, излучаемого большим скоплением кальмаров, достигающих метровой величины, оставляет незабываемое впечатление.

Многочисленных туристов издавна влечет в японский залив Тояма полюбоваться ярко-голубым свечением маленького кальмара ватазении. Веспой, в пору размножения, он устраивает сказочную иллюминацию чуть ли не по всему заливу. Светящиеся органы разбросаны у него повсюду — на нижней стороне головы, на брюшных щупальцах, в мантийной полости, воронке; место для них нашлось даже на глазах.

Именно кальмары и каракатицы сумели использовать свет бактерий для дезориентации своих врагов. Если днем они устраивают „дымовую завесу“, то ночью и на больших глубинах выпускают слизь со светоносными бактериями, создающими легкое облачко искрящихся огоньков.

У каракатиц, например сепиол, светящийся мешочек тесно связан с чернильной железой. Он или прилегает к ней снаружи, или помещается в ее углублении. Благодаря такому устройству некоторые каракатицы, когда нужно потушить свет, выделяют в мантийную полость несколько капель чернил; растекаясь по мешочку с бактериями, они создают на время затемнение.

Любопытно, что одни виды каракатиц передают драгоценные бактерии своему потомству через скорлуповые железы, другие, по-видимому, заражаются ими прямо через морскую воду. Впрочем, случается, что подобной лучезарной „инфекцией“ на время „заражаются“ и такие морские обитатели, которые специальных жилищ для бактерий не приготовили.

С чем же связана таинственная способность морских животных и бактерий испускать свет? Установлено, что у первых имеется особое жироподобное вещество люциферин, содержащее фосфор и способное окисляться, и фермент люцифераза, который ему в этом помогает. При окислении люциферин и начинает „фосфоресцировать“. Естественно, что для свечения нужен кислород. Чем больше его в воде, тем ярче свет. Предполагают, что те же вещества заставляют сиять и симбиотические бактерии, хотя до сих пор их не удалось выделить.

Ни одна самая совершенная люминесцентная лампа не может по экономичности сравниться с бактериями-светлячками. Действительно, у них приблизительно лишь один процент энергии, затраченный на выработку света, теряется в виде тепла, тогда как у газосветных ламп соотношение, можно сказать, обратное. В разных хозяевах бактерии могут светиться зеленоватым (чаще всего), голубым, оранжевым и реже красным светом. Однако, каким бы светом они ни светились, весь он видимый: в нем практически нет ни инфракрасных, ни ультрафиолетовых лучей. Вот уж поистине „холодный свет“!

Бактериальный свет достаточно силен. Световые возможности малюток оценены с математической точностью. Чтобы составить о них наглядное представление, достаточно такого примера. Если бы можно было тонким слоем культуры светлячков покрыть купол собора св. Петра в Риме, то на площади перед собором было бы светло, как в лунную ночь. Известны даже случаи, когда залы музеев освещали стеклянными колбами, в которые наливали культуру светоносных бактерий.

Бактерии-светлячки, которых сейчас насчитывают примерно 20 видов, отличаются от прочих светящихся существ тем, что „зажженные“ ими огоньки горят без передышки круглые сутки. Пользующиеся их услугами морские обитатели, у которых нет специальных „выключателей“, могут регулировать силу свечения, увеличивая или уменьшая приток крови, а следовательно, и растворенного в ней кислорода к светоносной железе. Когда крови поступает больше, свет разгорается, когда ее приток уменьшается, свет затухает.

Однако рыбы и головоногие обзавелись совершенными приспособлениями и для молниеносного тушения или зажигания света. Это могут быть либо шторки, либо разнообразные поворотные устройства. Фотоблефарон, желая погасить свет, прикрывает свой „боб-фонарик“ складкой кожи нижнего „века“, а аномалопс поворачивает „боб“ на хрящевом стебельке-шарнире светящейся стороной к глазной яме.

Парамеции под микроскопом

Нужен ли свет самим бактериям? По крайней мере для поддержания жизни он не требуется. Ученые считают свет побочным результатом их основной жизнедеятельности, особым проявлением бактериального дыхания. Иными словами, не светясь, бактерии не могли бы дышать.

В самых таинственных глубинах микромира

На примере жгутиконосцев мы убедились, что даже простейшие, эти самые примитивные животные, все тело которых состоит из одной крохотной клетки, могут давать приют еще более мелким и просто организованным живым существам. Действительно, в простейших сплошь и рядом поселяются водоросли, грибы, бактерии, риккетсии и вирусы. Конечно, не все такие квартиранты приносят хозяевам ощутимую пользу (ведь среди них есть и паразиты!) и могут быть названы добрым именем симбионтов. Чаще всего о пользе вообще ничего не известно по той простой причине, что их еще никто не изучал. Однако и полезные и вредные, с нашей, человеческой точки зрения, сожители ведут себя довольно скромно и внешне мало чем себя проявляют.

Но вот, изучая жизнь парамеций аурелий, столкнулись с необычным явлением. Некоторые их расы убивали парамеций других рас того же вида, когда их пробовали содержать вместе. Сначала думали, что парамеции из расы „убийц“ выделяют в воду какие-то ядовитые вещества, перед которыми их жертвы беззащитны. Однако никаких подобных веществ обнаружить не удалось.

Истинное оружие парамеций-убийц открыл американский протозоолог Трейси Сонпеборн. Им оказались какие-то загадочные микроскопические существа, погруженные в цитоплазму клетки-хозяина. Приступив к их обстоятельному изучению, Соннеборн вскоре убедился, что эти существа по их свойствам нельзя отнести ни к одной из известных групп микроорганизмов. Поэтому он назвал их нейтрально каппа-частицами.

Каппа-частицы бывают двух типов. В частицах одного типа заключено одно или Несколько преломляющих телец (R-тела), благодаря которым они так и сверкают под микроскопом. Их называют поэтому В-частицами (от английского слова bright — „светлый“, „блестящий“). Частицы другого типа таких телец не содержат, выглядят темными и называются N-частицами (от nonbright — „неблестящий“). Оба типа частиц сходны и по строению, и по биохимическому составу. Но способностью убивать „чужие“ парамеции обладают только В-частицы, да и то далеко не все. И вот что удивительно: парамецию заражают и превращают в убийцу N-частицы, способные делиться. Из них, очевидно, каким-то образом и образуются блестящие В-частицы.

Поскольку в В-частицы входят R-тела, на них теперь и перекладывают всю вину за „кровожадность“ агрессивных рас парамеций. Опыты показали, что заглатывание обычной, „мирной“ парамецией преломляющего тельца не проходит для нее безнаказанно. У нее после этого возникают явные признаки „отравления“. С помощью электронного микроскопа удалось разглядеть, что преломляющее тельце представляет собой ленту, скрученную в тугую пружину, которая может при определенных условиях мгновенно развернуться и нанести сильный удар. Некоторые специалисты считают, что акт убийства как раз и связан с этим внезапным раскручиванием.

Каппа-частицы задали ученым немало задач. Самый главный вопрос: если это живые организмы (а сомнений в этом, кажется, ни у кого не возникало), то куда их отнести: к водорослям, риккетсиям, бактериям или вирусам? Тут-то, пожалуй, полностью оправдывается поговорка: „Сколько людей, столько мнений“. Действительно, суждения о природе каппа-частиц были и остаются самыми различными. Говорит это только о том, что перед нами что-то совершенно особое.

Многое свидетельствует как будто об их сходстве с бактериями — размер, внешняя форма, химический состав, способность к размножению делением. Как и у бактерий, у каппа-частиц нет ядра. Но в отличие от бактерий у них нет и клеточной оболочки, почти или совсем нет ферментов, а хроматиновые вещества не отделены от цитоплазмы. Получается, что они намного примитивнее бактерий.

От риккетсий и особенно вирусов каппа-частицы отличаются прежде всего более крупными размерами. Зато их поведение весьма напоминает поведение вирусов бактерий — бактериофагов, точнее, их неинфекционных зачатков — профагов. Подобно профагу, каппа-частицы прочно соединены с наследственным аппаратом парамеции. Они сообщают ей иммунитет против угрозы со стороны других парамеций, влияют на ее обмен веществ. Но в отличие от профага, включенного в бактериальную хромосому, каппа-частицы диктуют свою генетическую „волк“, находясь в цитоплазме хозяина (долгое время их считали особыми органеллами парамеций — плазмогенамн). Кроме того, новые фаговые частицы появляются на свет ценой гибели взрастившей их бактериальной клетки, а только что образовавшиеся каппа-частицы, выбираясь на волю, оставляют парамецию целой и невредимой. Все это характеризует каппа-частицы как в высшей степени загадочных эндосимбионтов.

Судьбы каппа-частиц и парамеций неразрывны, и, как только что было сказано, эта неразрывность закреплена наследственно. Каппа-частицы стали известны как первые носители так называемой цитоплазматической наследственности, для которой до их открытия не могли найти правильного объяснения. Впрочем, иногда хозяин начинает проявлять независимость, но она оборачивается для него пагубными последствиями. Так, случается, что под его воздействием размножение каппа-частиц сильно замедляется, отставая от размножения парамеций. Тогда молодые парамеции, освободившиеся от симбионтов, рискуют каждую минуту стать жертвой каннибализма своих зараженных сородичей. Выходит, что каппа-частицы превратились в необходимое средство личной безопасности. Кто их не имеет, обречен на гибель.

У той же парамеции аурелин были открыты более крупные, похожие на каппа, частицы, которые Сопнеборн назвал лямбда-частицами. Они также выступают в роли убийц, причем остаются смертоносными даже тогда, когда их выделяют из тела хозяина. Но в дополнение к этому основному свойству они, по-видимому, еще и снабжают парамецию-хозяина витамином — фолиевой кислотой. Возможно, на нечто подобное способны и каппа-частицы. Если это будет доказано окончательно, то загадочный симбиоз каннибалов обогатится мирным, пищевым содержанием.

Содружество с микробоподобными частицами свойственно не одним парамециям. Подобный симбиоз был открыт, например, у флагелляты критидии, которая паразитирует в кишечнике клопов, живущих на латуке. В клетке критидии обычно обитает лишь пара похожих на бактерии телец, которые размножаются простым делением. То, что их не становится больше, объясняется, очевидно, тем, что размножением телец, как и у парамеций, заведует клетка-хозяин. Впрочем, в опытах при определенных условиях их удавалось заставить плодиться с такой быстротой, что, переполнив тело критидии, они приводили их к гибели.

Тельца, обнаруженные во флагеллятах, видимо, подобно лямбда-частицам, одарены способностью вырабатывать витамины. Многие теперь склонны считать, что исключительная способность жгутиконосцев синтезировать вещества, необходимые для их роста, — это свойство не самих жгутиконосцев, а их микробоподобных симбионтов.

В последнее время в парамециях и других одноклеточных обнаружили массу новых, не менее таинственных частиц. Пожалуй, в простейших их оказалось больше, чем в ядре атома. По традиции их обозначают греческими буквами альфа, бета, мю, пи, эпсилон и т. д. Есть опасение, что если описание незнакомок из симбиотического микромира будет продолжаться такими же темпами, то в греческом алфавите для них скоро не хватит букв.

До сих пор мы говорили о симбионтах цитоплазмы парамеций. Но, оказывается, они пробрались и в ядра клеток-хозяев. В 1969 г. английский протистолог Дж. Прир обнаружил в макронуклеусе парамеции аурелии „бактериальные“ тельца, которые он назвал альфа-частицами. В нашей стране уже в 70-х годах Д. В. Осипов и И. С. Ивахнюк нашли в микронуклеусе парамеции каудатум до нескольких сот „бактерий“, названных ими омега-частицами. Частицы эти не обладают убивающим действием и встречаются в парамециях редко. Обосновавшись в их малом ядре, они уверенно переходят из поколения в поколение. Для изучения всех этих частиц пока применяют один испытанный метод — прерывание и возобновление симбиоза.

Из всех существующих в природе микросимбионтов микробные частицы простейших, обозначаемые греческими буквами, — самые интересные. Они влекут к себе исследователей, во-первых, заманчивой перспективой проникновения в сокровенные глубины живого микромира и, во-вторых, вполне реальной возможностью заставить частицы, подобно многим „настоящим“ микроорганизмам, служить не только парамециям, но и человеку.

Глава восьмая

ПОКОРИТЕЛИ СУРОВЫХ ЗЕМЕЛЬ

Открытый сразу всем ветрам,

Темнеет остров голый.

Деревьям нет надежды там,

Там не летают пчелы,

Там нет и карликов-берез —

Но меж камней нагих возрос,

Трудясь без жалоб и без слез.

Против судьбы восставший.

Нурдаль Григ

Расстанемся, наконец, со зверями, рыбами, насекомыми, отвлечемся от вездесущих микробов, наверняка все равно проникших в любого из наших "героев", и углубимся целиком в мир растений. Поищем, кто среди них поддался "влечению" к дружеской кооперации.

Пожалуй, мало кто из ботаников станет отрицать, что стремление к объединению всего сильнее у грибов. Правда, у очень многих грибов это стремление выливается в паразитизм, но немало и тех, кто своей готовностью к "плодотворному сотрудничеству" подает пример всем прочим растениям. Иначе говоря, союзы с участием грибов столь массовы и повсеместны, что никакие другие растительные симбиозы не идут с ними в сравнение.

К содружеству способны как низшие, так и высшие грибы. Первые кооперировались с водорослями и образовали совсем новый класс "комплексных" растений — лишайники; вторые сблизились с корнями деревьев, кустарников и трав, создав очень важный для их питания корневой чехол. Следовательно, в данном случае низшие объединились с низшими, а высшие — с высшими.

Начнем рассказ с "низшего" объединения, но прежде сделаем одну общую оговорку. Часто будущие "дружба и сотрудничество" начинаются со стороны гриба открытой агрессией. Гриб стремится завладеть живым источником пищи и выпускает навстречу ему, словно щупальца, тонкие веточки своих гиф — гаустории, которые начинают высасывать из "жертвы" питательные соки. Этому не приходится особенно удивляться. Таковы уж грибы по своей природе.

Ведь у них нет хлорофилла, носителя фотосинтеза, и они вынуждены, как и животные, питаться готовыми органическими веществами. Но всегда важен конечный результат. А он состоит в том, что между грибом и его жертвой скоро устанавливается взаимовыгодный обмен.

Рассказ о лишайниках может показаться скучным. Пусть они и единственные "синтетические" организмы на земле, образовавшиеся из двух равноправных компонентов — гриба и водоросли, но что может быть занимательного в их суровой жизни? Чего ждать интересного от низших растений, у которых нет ни цветков, ни листьев, ни даже корней?!

Однако благодаря тому, что низшие организмы проще устроены и легче поддаются изучению, именно на них были сделаны великие открытия XX века. К примеру, на грибах, бактериях и вирусах выросла современная генетика. Грибы и микробы подарили людям антибиотики, витамины, дешевые аминокислоты и белки. Одноклеточная хлорелла и грибы удостоились чести участвовать в космических полетах. С помощью низших ученые надеются познать сущность самой жизни.

Лишайники в этом смысле "карьеры" себе не сделали. Ученые не слишком-то жалуют их своим вниманием. Причина тут не в том, что они лишены секретов, разгадка которых обогатила бы науку, а в том, что секреты спрятаны за семью печатями и пока малодоступны для исследователей. Среди низших лишайники оказались наиболее трудным "орешком". Скоро мы увидим, на что они способны. Но прежде давайте познакомимся с их самыми обычными представителями.

Открытие "синтетических" растений

Войдем в смешанный лес. Присмотревшись внимательно к коре деревьев и старым гнилым пням, мы увидим на них плотно прижатые чешуйки, корочки, порошковатые пятна, окрашенные в сероватый, беловатый или коричневатый цвет. Это наиболее просто организованные лишайники (например, леканора), растущие также на камнях, заборах и земле. На стволах дубов можно встретить так называемый "дубовый мох". Он издавна зарекомендовал себя в парфюмерии как средство для отдушки пудр и приготовления различных косметических экстрактов. Часто попадаются оранжевая золотянка, или ксантория, пепельно-серая, вся в причудливых узорчатых морщинах, пармелия физодес, а на пнях — дерновинки желтоватых кладоний.

В сухом сосновом бору нельзя не заметить беловато-серые дерновинки, то растущие отдельными подушками, то образующие сплошной мшистый ковер. В сырую нежаркую погоду он приятно пружинит под ногами, а в сухой, жаркий день хрустит и рассыпается мелким белесым порошком. Это "олений мох". Его дерновинки образованы раскидистыми приземистыми кустиками пустотелых стебельков.

Лишайники: 1 — олений мох (ягель), 2 — исландский мох

Тот же олений мох, или ягель, покрывает огромные пространства тундры и лесотундры. Местами к нему присоединяется зеленовато-белый "исландский мох". Его прямостоящий "стебель" — слоевище состоит из четырех лопастей, оканчивающихся коричневыми плодовыми телами, по форме смахивающими на кровельную черепицу. Карл Линней, имея в виду ягель и исландский мох, говорил, что на лишайнике зиждется благосостояние всей Лапландии. Вероятно, в этих словах нет особого преувеличения. Хотя питательная ценность лишайников и невелика, ягель в течение долгих зимних месяцев остается почти единственным кормом северных оленей, которые умеют добывать его из-под снега. А олень для севера — это и пища, и одежда, и кров, и транспорт. При недостатке других кормов эти лишайники заготавливают вместо сена и для обычного скота.

Население Скандинавских стран охотно употребляет исландский мох в пищу, добавляя его в тесто при выпечке лепешек и в разные супы, а жители нашей тундры готовят также из него вместе с соком черники, голубики и морошки отличные желе и кисели. По свидетельству знаменитого немецкого химика Юстуса Либиха, его повар умел приготовлять из "исландского лишая" около 70 разных блюд. Служит он и как целебное средство — облегчает отхаркивание и улучшает пищеварение. На Севере его заготовляют большими партиями для получения медицинской глюкозы и спирта.

Было бы несправедливо не упомянуть о седобородых красавцах — уснее и бриопогоне, из которых получают ценный антибиотик — уснииовую кислоту. Они свисают с веток елей, лиственниц и кедров длинными лохматыми прядями, напоминающими бороду. По длине такая "борода" (в тайге она дорастает до 7–8 м) подстать бороде Черномора! "Сила" ее тоже немалая: тоненькая веточка "бородатого лишая" длиной 8 см способна удержать груз до 300 кг. Такие лишаи вносят в окружающий пейзаж элемент суровости и придают лесной чаще дикий и сказочный вид. В сумраке непроходимой тайги человека невольно охватывает безотчетно-жутковатое чувство собственной беспомощности. Подобное настроение очень хорошо передано в картине И. И. Шишкина "Лесная глушь".

Лишайники растут и на юге — в безводных пустынях и во влажных тропических лесах, но там они куда менее разнообразны. Обширны владения у маленькой рочеллы, обжившей скалистые берега Западной Африки и Средиземноморья. Всем знакома лакмусовая бумага — необходимая принадлежность химической лаборатории. Лакмус как раз и получают из рочеллы. Попутно добывают еще краску орсейль.

Еще в середине прошлого века никто не сомневался в том, что лишайники представляют собой цельные и однородные растения под стать мхам или грибам. Их даже относили к этим последним, но в отличие от настоящих грибов часто называли "воздушными грибами", так как тело у них лежит целиком на поверхности субстрата. Знали, кроме того, что в лишайниках имеются зеленые шарики, способные усваивать углекислый газ, подобно хлорофиллу зеленых растений, но думали, что шарики рождаются гифами.

В 1867 году русские ботаники А. С. Фаминцын и О. В. Баранец-кий с помощью простого опыта установили, что зеленые шарики лишайника — вовсе не хлорофилльные зерна, а живые водоросли, способные самостоятельно жить и развиваться. Они положили в банку с водой размельченные кусочки загадочного растения и, накрыв ее стеклом, поставили на светлое окно. В воде грибное тело лишайника вскоре загнило, а высвободившиеся из плена зеленые клетки — водоросли сильно размножились делением, образовав зеленый налет на стенках банки. Налет сняли и стали выращивать на питательной среде. При рассмотрении его под микроскопом Фаминцын и Баранецкий увидели, что водоросли (их назвали гонидиями) даже образовывали зооспоры, совсем как их свободно-живущие собратья.

В том же году водоросли выделил из лишайников швейцарский ученый Симон Швенденер. Он упомянул о работах русских ботаников, но в отличие от них сделал четкий вывод о том, что гриб и водоросли живут в лишайнике в состоянии симбиоза. Вначале, как это часто бывало в истории науки, его жестоко осмеяло большинство ботаников, но со временем честь этого замечательного открытия закрепилась за его именем. Так впервые разложением лишайника на составные части была доказана его двойственная симбиотическая природа.

О происхождении лишайников ничего не известно. Полагают, что их предыстория началась с паразитизма гриба на водорослях. Когда особо инициативные представители грибного царства впервые оплели гифами живые зеленые клетки и замуровали их в своем теле, они быстро оценили выгоды совместной жизни с производителями готовой пищи. Водоросли пытались оказать грибам сопротивление и непрерывно делились. Так поступают они и сейчас, когда из прорастающих спор гриба и ближайших к ним водорослей формируется молодое растение лишайника. Благодаря тому что плоскость деления клетки водоросли проходит, как правило, через точку, к которой присосался грибной гаусторий, дочерние клетки оказываются от него свободными. Победа в борьбе за сохранение независимости будет на стороне водоросли или гриба в зависимости от того, какой процесс пойдет быстрее: деление водорослей или увеличение числа гаусториев.

Исторически верх одержали грибы. Они заставили зеленых пленниц себя кормить. Однако, примирившись с подобной участью, водоросли, ставшие теперь гонидиями, сумели извлечь из такого неравноправного союза определенные выгоды. Мало-помалу они научились отбирать у своего хозяина воду, растворенные в ней минеральные соли и некоторые другие вещества, необходимые для их собственного развития. К тому же, находясь в теле гриба, водоросли не столь подвергались губительному действию палящих солнечных лучей. Им меньше грозило высыхание. А это оказалось очень важным для расширения "владений". В итоге, став составными частями лишайника, и водоросли и грибы смогли проникнуть в такие места, где в силу суровых условий ни те, ни другие самостоятельно существовать были бы неспособны. Можно сказать, что, объединившись, гриб и водоросль стали как бы компаньонами, каждый из которых, оставаясь "себе на уме", извлекает из кооперации дополнительные выгоды.

Тут произошла очень любопытная метаморфоза. Гонидии хотя и изменились, но остались водорослями, сохранив в случае гибели лишайника способность к независимому существованию; гриб же утратил всякую самостоятельность.

Дело в том, что изменения в облике водорослей и способе их размножения, которые произошли под влиянием гриба, обратимы. Они не закреплены генетически. Когда в лаборатории водоросли выделяют из слоевища и начинают выращивать в культуре, они принимают свой обычный вид и продолжают жить и размножаться как ни в чем не бывало. К тому же на камнях, пнях и стволах деревьев, где растут лишайники, можно встретить и свободноживущие лишайниковые водоросли.

Другое дело лишайниковый гриб. Его в природе без водорослей не сыщешь. Тесную зависимость гриба от водорослей можно, вероятно, объяснить тем, что, находясь на всем готовом, он проделал большую эволюцию, в результате которой от исконных грибных черт у него сохранились разве только гифы.

Взглянем на срез лишайника под микроскопом. Мы увидим, что его тело, или слоевище, состоит из тесно сплетенных гиф, между которыми у примитивных корковых лишайников (их называют еще накипными) беспорядочно разбросаны изумрудные шарики водорослей. У высших листоватых и кустистых форм шарики группируются в отдельный слой да и гифы уже неодинаковые. Снаружи они сильно уплотнены, слиты друг с другом и образуют крепкий защитный коровой слой, предохраняющий растение от порывов ветра, ударов дождевых капель, снега, льда и т. п. Под слоем водорослей гифы лежат рыхло. Они составляют сердцевину, или губчатую ткань, через которую к водорослям поступает воздух. Значит, под влиянием симбиоза у лишайникового гриба появилось уже три типа тканей.

Сравнивая тело настоящих грибов, состоящее из клубка однообразных паутинных гиф, погруженных в почву, и кустик какой-нибудь кладонии, которые отличаются друг от друга, как бесформенный кусок глины и изящная статуэтка, нельзя не поразиться тому, что природа принялась "лепить" лишайники согласно тем же конструктивным принципам, что и высшие цветковые растения. А ведь между теми и другими нет ни малейшего родства! Разве не удивительно, что у кустистых лишайников мы видим те же ветвящиеся побеги, покрытые тонкой корой, те же подземные нити (ризоиды), аналогичные корням, с помощью которых слоевище закрепляется на почве?! Можно только поражаться, что кустики лишаев тоже растут вверх и у некоторых форм достигают высоты 30–50 см.

Растения-"сфинксы", ускользающие из рук ученых

После открытия Швенденера для объяснения тайны жизни лишайников был предложен добрый десяток теорий. В них отношения между грибом и водорослями рассматривались то как обоюдополезное сожительство, то как взаимный паразитизм. Благодаря высокому авторитету таких ученых, как де Бари и Бернар, верх одержали сначала сторонники мутуалистического взгляда. Они видели в лишайниковом симбиозе воплощение идеи гармоничного взаимовыгодного союза. На их сторону склонялся Тимирязев. Вскоре, однако, возобладали приверженцы противоположной точки зрения.

Сам Швеиденер считал лишайники настоящими грибами, паразитирующими на водорослях. Действительно, уличить гриб в паразитизме не представляет ни малейшего труда. Доказательство — ненасытные, алчущие гаустории, которые присасываются к оболочке водоросли (а то и проникают в ее содержимое) и сосут ее соки до тех пор, пока не погубят свою жертву. В отдельных частях слоевища можно найти немало мертвых гонидий, совершенно утративших зеленую окраску.

В начале нашего века именно на эту "грустную" сторону физиологии лишайников обратил внимание А. Л. Еленкин — крупнейший знаток низших растений. Его теория довела взгляд на лишайник как на принудительный союз "угнетателя и угнетенных" до логического конца. По мысли Еленкина, до тех пор пока водоросль жива, гриб ведет себя как паразит. Когда же она погибает, гриб поедает бывшую кормилицу целиком, переваривая ее жалкие остатки. При этом, лишившись источника пищи, неизбежно погибает и сам.

Мрачный взгляд на лишайник как на "тираническое" изобретение природы смягчали представления об "умеренном паразитизме". Их защитники делали упор на то, что в естественных условиях убийство заточенных водорослей случается редко и обычно в лишайнике погибает только часть из них. Наконец, возникла гипотеза, что и водоросль платит грибу тем же — отбирает у него все, что может. Автором гипотезы о взаимном паразитизме стал советский специалист по лишайникам А. Н. Окснер.

Однако ни одна из этих теорий и гипотез не объясняла всех сторон жизни лишайников, казалось сотканной из одних противоречий. Примечательно, что спустя 30 лет, будучи во всеоружии современных знаний, Еленкин полностью отказался от собственных первоначальных взглядов. Накапливалось все больше фактов, говоривших о том, что оба члена симбиоза проводят жизнь в постоянной взаимной борьбе, причем в зависимости от внешних условий победа клонится то в одну, то в другую сторону. При более ярком освещении и увеличении влажности, т. е. при тех условиях, которые благоприятствуют развитию гонидий, последние сильно размножаются и берут верх над грибом; когда эти условия оказываются в дефиците, гонидии впадают в угнетенное состояние, а гифы гриба, наоборот, разрастаются.

В первом случае водорослям удается иногда довести борьбу до окончательной победы и избавиться от гриба. Погубив компаньона и обретя независимость, они продолжают жить. Трагер даже утверждает, что нечто подобное происходит и тогда, когда лишайник попадает на среду, богатую питательными веществами. Во втором случае гриб, поглотив все гонидии, погибает голодной смертью.

Оба этих варианта, хотя и редко, действительно наблюдаются в природе (особенно в тундре). Обычно же этого не происходит по той простой причине, что окружающие условия все время изменяются и фортуна оказывается попеременно то на стороне гриба, то на стороне водорослей.

В свое время Тимирязев метко окрестил лишайники растениями-сфинксами. Правда, он знал уже тогда, что они представляют собой "союз между двумя равно плодотворными началами" — грибом и водорослью, но не подозревал, сколь сложными окажутся их взаимоотношения. Можно сказать, что и до сегодняшнего дня лишайники во многом продолжают оставаться "сфинксами", храня немало тайн, в отношении которых ученым приходится строить одни предположения и пока — увы! — ими довольствоваться. В чем же тут дело?

Оказывается, просто организованный лишайник — очень трудный объект для исследования, и его еще не научились выращивать в искусственных условиях. Пока почти все попытки вырастить лишайник в лаборатории, проведя эксперимент, как говорят специалисты, "от споры до споры", оканчивались неудачей. Споры давали хилые беловатые нити, которые были неспособны к захвату водорослей. То, что в природе происходит с такой легкостью, в лаборатории практически неосуществимо. Гриб и водоросль не проявляли ни малейшей взаимной симпатии, и грибной зачаток вскоре погибал.

Установив, что мнимые успехи прежних исследователей в синтезе лишайника были плодом нечисто поставленного эксперимента, и зная по собственному опыту, как трудно его вырастить, ученые стали относиться ко всем положительным сообщениям с законным недоверием. Со многими "но" и "если" было встречено сообщение американцев В. Ахмаджяна и X. Хейккиля о первом и пока единственном успешном эксперименте "от споры до споры". Еще бы, ведь это целое событие!

Не удается долго культивировать и взрослый лишайник. Даже при постоянном свете, влажности и благоприятной температуре баланс между симбионтами нарушается — лишайник распадается на составные части и погибает. А уж какие только питательные среды для него не подбирали! Результат был один и тот же. Впрочем, лишайник жил дольше, когда на субстрате не было вообще никакой пищи.

Известно, что лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и предпочитают расти подальше от человеческого жилья. Лишь очень немногие виды можно встретить в городских парках, но какой у них хилый вид! Чем дальше от города, тем больше в лесах лишайников, богаче их ассортимент. Поэтому эти неподатливые, капризные растения используют теперь в качестве надежных индикаторов чистоты окружающей среды.

Зная об этой особенности лишайников, многие исследователи стали заботиться о чистоте воздуха в лаборатории, где ставится эксперимент. Но и это не принесло особого успеха. Лишайники все равно не изменили своей репутации "неподдающихся".

В 1969 году англичане К. Кершоу и Дж. Милбэнк сконструировали особую термостатированную камеру и снабдили ее установкой для очистки подаваемого воздуха. В такой камере в условиях лондонского смога им удалось успешно выращивать лишайник пельтигера полидактила в течение шести месяцев. Лихенологи всего мира до сих пор вспоминают об этом эксперименте как о крупной удаче.

В общем, пока приходится довольствоваться изучением жизнедеятельности лишайников по частям. Сначала готовят раздельные культуры гриба (при отделении он часто погибает) и водоросли и ведут за ними наблюдения, а уже потом, если, конечно, повезет, смотрят, что происходит в целом слоевище. Понятно, что подобный двухступенчатый метод и трудоемок и накладен. Самый же большой его минус состоит в том, что в изолированных культурах истинно лишайниковые свойства исчезают. Вот почему теории, пытающиеся объяснить тайну взаимоотношений симбионтов, остаются всего лишь догадками.

У лишайников есть еще одна особенность, служащая камнем преткновения для исследователей. Если грибы и водоросли растут очень быстро, то лишайники — крайне медленно. Годовой прирост у них (например, у оленьего мха) выражается всего в нескольких миллиметрах, а у умбиликарий со склонов Швейцарских Альп слоевище увеличивается в год не более чем на 0,004 мм! С медленным ростом связана необычайная длительность жизни. Так, возраст слоевищ у ризокарпона достигает 4 тысяч лет, у аспицилии — 1000 лет. Олений мох, доросший до 50 см, имеет возраст 100–160 лет. У большинства же лишайников, которые мы встречаем в природе, возраст не менее 50—100 лет.

Долговечность и постоянство скорости роста многих лишайников неожиданно получили полезное практическое применение. К их помощи стали нередко прибегать для датировки субстратов, на которых они обосновались. Так, когда открыли гигантские статуи на острове Пасхи и потребовалось определить их возраст, ученые столкнулись с серьезными трудностями. Статуи были высечены из вулканического туфа, и обычный радиоуглеродный метод датировки к ним был неприменим. Помогли выросшие на них лишайники. Сравнив размеры одних и тех же слоевищ у трех видов этих растений по фотографиям, сделанным в 1914 и 1961 годах, западногерманский лихенолог Г. Фольман по годовому приросту оценил минимальный возраст статуй в 430 лет, что было подтверждено позднее археологами.

Однако то, что иногда оказывается полезным для историков и этнографов, затрудняет работу лихенологов. Если какой-нибудь маленькой "корочке", снятой со ствола дерева, минимум 20 лет, то это значит: чтобы вырастить взрослый лишайник в лаборатории (если бы это оказалось возможным), потребовалось бы столько же, а весьма вероятно, и больше времени. Фактически на один этот эксперимент ушла бы большая часть жизни исследователя…

Средоточие уникальных способностей

Когда хотят подчеркнуть суровость и бесплодие края, говорят, что земля поросла лишь мхами и лишайниками. Эти низкорослые, часто прижатые к поверхности растения стали привычными символами крайней скудости природы. При одном их упоминании в воображении рисуется унылая картина диких, безлюдных пространств. Однако лишайники гораздо выносливее мхов. Они встречаются там, где не могут жить ни грибы, ни водоросли, ни какие-либо другие растения. Секрет их силы и выносливости — в симбиотическом союзе.

Обнажится ли где горная порода или валун, выступит ли из волн океана подводная скала — всегда и везде на голой, бесплодной поверхности первым появляется лишайник. Он проникает дальше всех растений на север и на крайний юг, выше всех подымается в горы. Ему нипочем ни зимняя стужа, ни летний зной раскаленных пустынь. Медленно, но упорно завоевывает он каждую пядь земли, и только потом, пройдя по проторенному им пути, на этих отвоеванных для жизни местах могут появиться мхи, папоротники и наконец цветковые.

Волей судьбы лишайники выполняют в природе великую миссию пионеров-первопроходцев и уже потому достойны уважения. Поразительно, что им по силам не только закрепиться на гладкой поверхности какого-нибудь камня. Есть лишайники, способные проникать в горные породы и расти внутри их. Для продвижения в глубь породы гифы слоевища выделяют особые кислоты, которые ее растворяют. "Проходка" убыстряется, если в камне обнаруживаются малейшие трещины или неоднородность в сложении. Встречающиеся на пути слишком твердые минералы гифы обходят, распространяясь по более рыхлым участкам.

Перед всеразрушающим натиском лишайников не устоять и гранитной скале. Со временем она превращается в груду обломков, смешанных с мягкой, мелкорастертой массой, напоминающей глину. А лишайники продолжают расти поколение за поколением. Отмирая, они удобряют собой постепенно формирующуюся почву…

Ни одно растение, кроме лишайника, не вынесло бы суровой и долгой полярной зимы, когда трещат 40-50-градусные морозы. В такую пору выжить можно разве что под толстым снежным покрывалом. Но в Антарктике лишайники благополучно зимуют на совершенно голых скалах под незатихающими леденящими ветрами. При температурах минус 10–12 градусов, когда у обычных растений в межклеточных пространствах образуется лед, а сами клетки обезвоживаются и повреждаются, у лишайников, по данным некоторых исследователей, еще может идти фотосинтез. Не прекращается он и под легким снежным покровом.

Не менее устойчивы лишайники к сильному зною, когда, лишившись почти всех запасов воды, они кажутся безвозвратно засохшими. Стоит, однако, пройти дождю, как они быстро оживают. Самое удивительное, что даже водоросли, только что выделенные из слоевища одного из видов лишайника кладонии, выносили недолгое пребывание в воде, нагретой до 90 градусов.

Вода нужна всему живому. Лишайники впитывают ее чисто физически, как губка или промокательная бумага, всей поверхностью тела. В отличие от прочих растений они живут почти исключительно атмосферными осадками — дождем и росой, пока они не впитались в почву. Могут они черпать влагу и из тумана. Низшие лишайники из группы так называемых слизистых способны впитывать количество воды, в 20–30 раз превышающее их собственную массу. При этом тело их сильно разбухает, ослизняется, становясь похожим на кусок студня. Одновременно в их окраске отчетливо проступают оливково-зеленые тона.

Вообще все лишайники после дождя становятся более яркими и определенно зеленеют. Интенсивность окраски связана также с количеством света. Лишайники, обитающие в высокогорьях и полярных районах Земли, окрашены очень ярко.

В сравнении с настоящими зелеными растениями у лишайников в 5—10 раз слабее фотосинтез. На это имеются по крайней мере две очевидные причины: водоросли занимают в слоевище совсем небольшой объем и лежат они под достаточно толстым покровом, задерживающим значительную долю света.

Если не у всех, то у подавляющего большинства листоватых и кустистых лишайников на нижней стороне слоевища имеются органы прикрепления, с помощью которых они удерживаются на субстрате. Однако в отличие от всех прочих растений лишайники в своей массе, по-видимому, совершенно не нуждаются в почве как источнике пищи и влаги. Они с таким же успехом развиваются на древесине, мхах, камнях, костях, железе, стекле. В Западной Европе лишайники, например, облюбовали, казалось бы, совсем неподходящее местожительство — витражи старинных соборов, бронзовые памятники и т. п.

В среднеазиатских и аравийских пустынях, в Сахаре, а также в высокогорных районах засушливых областей Старого Света можно встретить целые груды маленьких буроватых шариков с очень плотной оболочкой, скапливающихся в пониженных местах. Это вечно странствующая леканора, или аспицилия альпийско-пустынная; она никогда не знает, куда через минуту занесет ее ветер или какое-нибудь животное. Перед нами лишайниковый вариант перекати-поля, наглядное и живое свидетельство "самообеспечения" и полной независимости от почвы.

Впрочем, ученые вовсе не отрицают, что лишайники могут извлекать из земли небольшие количества каких-то питательных веществ. У специалистов просто нет достоверных фактов, чтобы это доказать или опровергнуть.

Лишайники немало удивили и продолжают удивлять биохимиков. В них обнаружены такие органические вещества, которые нигде больше в природе не встречаются. И науке эти вещества стали известны только благодаря лишайникам. Но прежде надо сказать о видовом составе самих их производителей.

Ученые насчитывают примерно 20 тысяч видов лишайников (по данным X. Трасса), и каждый год описываются десятки новых. Тело подавляющего большинства лишайников составляют сумчатые грибы, или аскомицеты, которые избрали в качестве своих компаньонов зеленые и сине-зеленые водоросли. Раньше думали, что у каждого вида лишайников свой определенный вид водорослей. Но оказалось, что в отношении сожителей-сотрапезников гриб мало разборчив. Около половины всех известных лишайников (в том числе пархмелии и кладонии) кооперировалось с одноклеточной требуксией. Из прочих зеленых водорослей на союз с грибом пошли хлорелла, мирмеция, глеоцистис, хлорококкум, цефалейрос, хлоросарцина, трентеполия, лептозира и другие — всего представители 26 родов. Тредуксия, коккомикса и лобококкус нигде в природе, кроме как в лишайниках, не встречаются. Среди сине-зеленых самые обычные — носток и глеокапса. Случается, в одном слоевище находят одновременно два и даже несколько видов водорослей.

Чем же гонидии потчуют своего гриба-хозяина? Выяснилось, что обычное сахарное "меню", приготовляемое всеми растениями-фотосинтетиками, его не устраивает. Подавай ему "спиртное"! Действительно, большая часть ассимилированного гонидиями углерода скапливается в слоевище лишайника в форме альдегида спирта маннита или чистых многоатомных спиртов — сорбита, рибита, эритрита. Интересно, что спирты производятся только водорослями, находящимися в составе лишайника. Ни у одной из свободноживущих водорослей они не обнаружены.

Совсем недавно благодаря применению радиоактивного углерода С^11 было установлено, что сине-зеленые гонидии все же синтезируют глюкозу. В маннит же она превращается под воздействием гриба. Следовательно, главные продукты питания лишайника — совместного симбиотического "производства". Сказать с уверенностью, каким образом гриб изменяет обменные процессы, заставляя водоросли готовить еду по своему "вкусу", пока никто не может.

Из более чем 300 соединений, обнаруженных в лишайниках на сегодняшний день, 75 или 80 нигде в живом мире больше не встречены. Поэтому их так и назвали — лишайниковыми веществами. Кроме спиртов к ним относятся прежде всего разнообразные кислоты — усниновая, вульниновая, леканоровая, ризокарпиновая, иннастриновая, орсиноловая и еще многие другие. Они горьки на вкус и обладают свойствами антибиотиков. Благодаря их присутствию в окружающем лишайник пространстве гибнут бактерии, плохо прорастают споры других грибов.

Много в лишайниках и сложных углеводов, близких к целлюлозе. Они оседают на стенках гиф. Среди них преобладает лихенин, с которым как раз и связаны, правда скромные, пищевые достоинства этих растений. Из лихенина путем его предварительного превращения в сахар получают высококачественный спирт.

Весь этот широкий спектр уникальных соединений дополняют пектиновые и дубильные вещества, аминокислоты, ферменты и витамины, вырабатываемые гонидиями. И каждый год химики находят у лишайников все новые и новые необычные вещества. Вот вам еще один яркий пример, когда симбиоз рождает свойства, которых не было ни у одного из его участников в отдельности.

Хочется упомянуть еще об одной особенности этих уникумов природы. Лишайники обладают странной способностью аккумулировать в своем теле различные металлы, очевидно извлекая их прямо из почвы или из талых вод. Известны факты, когда, например, цинка, свинца или олова в слоевищах было чуть ли не в 10 раз больше, чем в окружающей среде. А в лишайнике умбиликарии, росшей возле атомного полигона в США, после испытания ядерного устройства был обнаружен радиоактивный цезий в количестве, безусловно губительном для высших растений. Зачем лишайникам копить в себе металлы, остается неясным.

Союз, нерасторжимый и в "пылинках"

И все-таки не думайте, что лишайники, расселившиеся по суровым просторам Заполярья пли поднявшиеся в горы под самые снега и ледники, одержали победу над настоящими зелеными растениями.

В жизненной борьбе они отнюдь не сильнее их. Наоборот, слабее. И если им удалось захватить какое-то пространство, превратить его в свое безраздельное царство, то это произошло благодаря тому, что им практически не с кем было конкурировать. Редко какая чахлая березка или жалкий кустик способны пережить лютую зимнюю стужу, вечную мерзлоту и успеть подрасти за полтора-два летних месяца. Вот и остаются лишаи полными властелинами безлюдных пустынь.

Но жизненное пространство не безгранично. Рано или поздно его обитателям приходится сталкиваться и вступать в борьбу. Старые и слабые уступают место молодым и более сильным. Всеобщий и извечный закон природы! Уже на каком-нибудь камне или пне разросшиеся соседние корочки лишайников начинают теснить друг друга. Обычно та, которая налезает на соседнюю сверху, выйдет победительницей. Лишайник же, оказавшийся под ней, погибает из-за недостатка света, а возможно, и воздуха. В этом нет ничего удивительного, поскольку здесь действуют чисто физические причины.

Однако в природе часто наблюдаются случаи, когда один из конкурентов за место начинает активно "бороться" с другим, совсем как обычные, "несинтетические" растения. Мы умышленно все время проводим это сопоставление, чтобы показать, как сильно эволюционировал лишайниковый симбиоз, начинавшийся с простого сожительства. Так вот, войдя в соприкосновение и вступив в "единоборство", лишайники вскоре доказывают, кто из них сильнее. Будущий победитель неожиданно переваривает слоевище своей жертвы, и от соперника ничего не остается. Съели его, как говорится, с потрохами.

Посмотрим, на всем ли жизненном пути лишайника сохраняется в нем неразрывный союз между грибом и водорослью. Как они его оберегают в пору самой ранней юности?

На вооружении лишайников целых три способа продления рода. Потомство может развиваться, во-первых, из спор, образующихся половым или бесполым путем, во-вторых, из отломившихся кусочков слоевища и, наконец, из особых зачатков.

Когда лишайник размножается половым способом, на слоевище вырастают плодовые тела. У всех сумчатых лишайников в них формируются специальные карманы-сумки, внутри которых, как у грибов, находятся споры. Чаще всего в каждой сумке бывает по восемь спор, но случается, что у некоторых видов их число увеличивается до 32 или сокращается до четырех, двух и даже одной-единственной споры.

Поскольку лишайники живут подолгу и дают едва заметный прирост, все у них происходит медленно. Вот и плодовые тела зреют 5—10 лет и более, зато, созрев, они способны производить споры в течение нескольких лет. Готовые споры внезапно с силой выбрасываются из сумки. Тут их сразу может подхватить ветер и унести на большое расстояние.

Осев на каком-нибудь субстрате, спора вскоре прорастает, образуя крохотный клубочек тесно сплетенных грибных нитей. Дальнейшая судьба клубочка целиком зависит от того, сыщется ли поблизости подходящая водоросль. Если таковой не окажется, зачаток погибает.

Но вот "счастливчику" повезло: он встретил на своем пути желанную зеленую или сине-зеленую клеточку, привычную к жизни в заточении. Тотчас в ее направлении у зачатка отрастают так называемые ищущие и охватывающие гифы, ответвляющиеся от обычных. Они оплетают будущую гонидию со всех сторон и заставляют ее делиться. В местах соприкосновения с гонидиями гифы повторно ветвятся, окружая сплошным "войлоком" шарики и нити дочерних водорослей. Теперь там, где скопились водоросли, появляются еще особые, двигающие гифы. Они тоже заключают гонидии в свои цепкие объятия и перемещают в растущий край слоевища, где для них оставлена специальная полость. Таким образом, словно сплетаемое невидимой рукой, медленно растет будущее слоевище.

Но такой способ размножения даже для лишайника — процесс слишком медленный, а главное, весьма ненадежный. Хотя и много водорослей рассеяно в природе, а риск не встретить их в нужном месте достаточно велик. В краях же суровых они просто так "на полу не валяются". Некоторые лишайники, правда очень немногие, нашли выход из такого положения. Споры у них стали развиваться вместе с водорослями и с ними же выбрасываться наружу, когда созреют. Основная же масса видов пошла по другому пути. Они предпочли половому размножению вегетативное, при котором гриб и водоросль не порывают своего союза.

У высших — листоватых и кустистых — лишайников в отдельных местах слоевища время от времени скапливается масса сильно размножившихся гонидиев. Но это не простые клетки водорослей. Оплетающие их гифы отрываются от ткани слоевища (по-видимому, под давлением теснящих друг друга водорослей) и закручиваются плотным клубочком вокруг одной или нескольких водорослевых клеток. Так образуются соредии — микроскопические пылинки, заключающие в себе обе составные части будущего лишайника. Миллионы таких пылинок лежат кучками под верхней корой слоевища. Не выдерживая их давления, кора лопается, и порошковатая масса соредиев оказывается на поверхности. Тут их подхватывает ветер. Попав в благоприятные условия, соредии развиваются в новые растения лишайника.

Если кора достаточно эластична и по поддается разрыву, то над местами скопления гопидиев возникают бугорки. Опп все больше выступают над поверхностью, отделяются от нее постепенно суживающейся перетяжкой, принимая разнообразную форму — вплоть до крохотных, мелко ветвящихся кустиков. Под действием ветра пли иных механических причин они отламываются и также разносятся по округе. Называют такие образования изидиями. От соредиев они отличаются только тем, что снаружи одеты коровым слоем и встречаются в природе намного реже.

Не приходится сомневаться, что для сохранения и процветания рода лишайникам несравненно выгоднее размножаться соредиями и изидиями, чем спорами. Ведь соредий или изидий — это в сущности лишайник в миниатюре, тогда как спора — всего лишь орган воспроизведения его грибной части. Не случайно, совершенствуясь в ходе эволюции, лишайники перешли от сложного полового размножения к более простому — вегетативному.

Впрочем, соредии и изидии образуются у лишайников главным образом во влажных местообитаниях. Там же, где сухо, они плодятся просто кусочками слоевища, которое в этих условиях становится хрупким и легко разламывается.

На этом можно, пожалуй, проститься с нашими "героями", покорителями бесплодных земель. Мы достаточно убедились, что лишайники действительно воплотили в себе "самое-самое" из неисчерпаемого мира чудес — мира симбиоза. И трудно не согласиться с заключением Еленкина, который видел в них "высшее оформление симбиотических отношений в эволюции органического мира" и даже прообраз того пути, по которому может пойти развитие жизни на нашей планете в будущем.

В связи с одной смелой идеей, которую внушили некоторым ученым лишайники, мы еще вернемся к ним в предпоследней главе. Здесь же в заключение скажем, что у наших "синтетических" уникумов могут быть кое-какие дополнительные сожители из числа невидимок.

Коль скоро лишайники наделены совершенно выдающимися способностями, нас вряд ли удивит, что изрядное число их представителей умеет также улавливать атмосферный азот, и достаточно энергично. Хотя и мало в их теле белка, все же он есть, и для его построения надо откуда-то добывать азот. У лишайников с сине-зелеными водорослями эти водоросли как раз и фиксируют азот из воздуха. Но азотфиксацию открыли и у некоторых форм с зелеными водорослями, которые, как известно, сами нуждаются в азоте.

Было высказано предположение, что внутри водорослей живут азотфиксирующие бактерии. Это блестяще подтвердил советский ботаник-физиолог П. А. Генкель, которому удалось выделить такие бактерии из 20 видов лишайников (сейчас они найдены у многих других форм). На этом основании он даже предложил считать лишайники "тройным" симбиозом. Однако вопрос о том, насколько обязателен третий член лишайникового симбиоза — бактерии, остается для ученых целиком делом вкуса. И тут надо прямо сказать, что мало кто склонен всерьез видеть в бактериях партнеров, достойных гриба и водоросли.

Перейдем наконец к последнему, пожалуй еще более распространенному, союзу с участием грибов. Грибы теперь будут самые настоящие — шляпочные.

Глава девятая

ДРУЖБА, УТАЕННАЯ ЗЕМЛЕЙ

Не в одной тени (как думают многие), бросаемой древесными ветвями, заключается таинственная сила дерев выращать около себя грибы… главная причина их зарождения происходит, как мне кажется, от древесных корней, которые также, в свою очередь увлажая соседнюю землю, сообщают ей древесные соки, и в них-то, по моему мнению, заключается тайна гриборождения…

С. Т. Аксаков

Занимаясь лесопосадками, люди заметили, что молодые деревца некоторых пород очень плохо растут. Чаще всего это бывает тогда, когда посадки проводят на открытом месте, вдали от леса.

Давняя мечта людей — вырастить лес в степи. Какое благо принес бы он полям и лугам, изнывающим от засухи! Сколько драгоценной влаги удержал бы он в плодородной, но мучимой жаждой земле! Даже неширокие полосы леса, обрамляющие поля, способны были бы задержать губительное дыхание суховеев, остановить рост оврагов. В степных лесах поселились бы птицы и принялись бы энергично уничтожать вредных насекомых.

В извечной взаимной борьбе степь всегда одерживала победу над лесом. Она неуклонно отвоевывала у него новые территории, оттесняя его все дальше на север. На степь в свою очередь наступала пустыня.

Самой ценной породой для посадок леса в степи считается дуб. Он лучше каких бы то ни было других деревьев способен постоять за себя. В его рядах увереннее чувствуют себя прочие питомцы леса. Дубы издавна и пытались развести в степной полосе Европейской России.

В разных местах, на разных почвах много раз высаживали отборные желуди, но они гибли, не давая всходов. Причину гибели пытались объяснить чрезмерной сухостью почвы, пагубным воздействием диких трав и разных паразитов. Особую вину возлагали на вездесущие пырей и свинорой, способные, кажется, задушить своими корневищами все живое. Вместо желудей сажали и готовые одно-двухлетние деревца, но и они, как правило, не выживали, несмотря на то что за ними старательно ухаживали: регулярно поливали, выпалывали посторонние растения, прикрывали от палящих лучей солнца.

Но, проводя посадки — часто по всем правилам науки и применяя порой сложные приемы агротехники, люди забывали или не знали очень простую вещь — что надо привести из леса немного родной земли и внести ее в степную почву на месте посадок. Стоило положить несколько горстей такой земли в лунку с желудями, как через несколько недель вся засаженная площадь покрывалась дружными молодыми всходами. Так была преодолена главная трудность, стоявшая на пути создания защитных лесных полос в степях нашего юга.

Подобный же казус часто случался с посадками молодых сосенок, когда их пытались высадить на лугу или недавно осушенном болоте, но забывали при этом взять из взрослого соснового бора немного земельной "закваски". Вид таких саженцев не мог не навести на грустные размышления. Они не росли, а чахли. Иным, чудом уцелевшим, деревцам шел уже не первый десяток лет, а ростом они не отличались от своих трех-пятилетних родичей, росших в соседнем лесу. И опять-таки, едва в "чужую" почву вносили немного земли из родного леса, саженцы, словно воспрянув после тяжелой болезни, быстро трогались в рост.

Почему грибы не растут на полях

Но что за магическая сила у земли, взятой из-под взрослых деревьев? Может быть, родители выделяют в нее какие-то неуловимые вещества, стимулирующие рост молодой поросли? Нет, дело совсем в другом. В почве в симбиозе с корнями могучих лесных великанов живет грибница — совокупность бесчисленных "паутинных" нитей, составляющих тело разных грибов. Грибница, захваченная вместе с лесной почвой, как раз и спасала дубки, высаженные в степи, и излечивала больные сосенки на бывшем торфяном болоте. Без нее не может нормально развиваться большинство древесных пород.

Вы, наверное, замечали, как медленно растут обыкновенные ели, высаженные в городах, особенно если они посажены поодиночке. Можно подумать, что этого добивались специально, предназначая колючих лесных питомцев для каких-нибудь "японских садиков", где все растения должны оставаться карликами. В чем же тут дело?

Основная причина все та же: бедность почвы грибами. Да и где им взяться в городе! Если бы сюда и попали какие то случайные споры, образовавшаяся из них грибница не смогла бы выжить на маленьких клочках земли, закованных в асфальт. Грибница не любит тесноты, ей нужен лесной простор и чтобы никто ее не тревожил. В лесах и парках, где гуляет много людей или пасется скот, она легко вытаптывается. По этой причине грибов там тоже не бывает.

Коль скоро лес неотделим от грибов, справедливо и обратное: там, где нет деревьев, не могут расти и лесные грибы. Но если лес можно вырастить, перенеся на место посадки кусочки грибницы, то как осуществить подобный эксперимент с грибами?

Всем известно, что основная масса грибов растет только в лесу. Лес для них ничем другим не заменишь. Сколько ни пытались развести белые грибы, подберезовики пли маслята на грядках и в теплицах, из этой затеи никогда ничего не выходило. Искусственно выращивают только шампиньоны. Из всех съедобных грибов лишь они одни не нуждаются в соседстве деревьев и не растут в лесах.

Мало того что грибы неотделимы от леса. Большинство из них тяготеет к определенным породам деревьев. Об этом говорят сами их названия: подберезовик, подосиновик, подорешник, еловый и сосновый масленок и т. п. Опытные грибники хорошо знают, в каких местах какие грибы водятся. Так, в березовом лесу растут белый трюфель, подберезовик, грузди, волнушки; в дубовом — черный трюфель, рыжик дубовый, груздь перечный; в осиннике — подосиновик и груздь осиновый. В сосновом бору можно встретить польский гриб, олений и белый трюфель, масленок, настоящий, моховик, рыжик; в еловом — масленок настоящий, рыжик, груздь желтый. Сыроежки и белые хотя и встречаются всюду, но в разных лесах тоже разные. Не менее разборчивы в выборе лесных пород разнообразные "поганки". К типу леса безразличен разве только красный мухомор. Он готов на альянс с любым деревом. С вырубкой леса исчезают и соответствующие грибы.

Что такое микориза?

Причины взаимной привязанности грибов и деревьев долго оставались загадочными. Так бывало со многими вещами, скрытыми от глаз. Искать эти причины надо в земле.

Мицелий шляпочных грибов залегает в самом поверхностном слое почвы, где скапливается перегной и сосредоточена основная масса корней. Тут грибница и корни устанавливают между собой прочные и очень тесные отношения. Их жизненная необходимость для обеих сторон была доказана не только наблюдениями, но и экспериментами.

Один из немецких исследователей начала нашего века, пытаясь выяснить взаимозависимость деревьев и грибов, окапывал корни деревьев глубокими канавами и ставил в них листы жести. На площадках, изолированных таким образом от корней, грибы не росли. А шведский ученый Е. Мелин, выращивая саженцы сосен и других пород в стерильных условиях, затем наблюдал, как шло их искусственное заражение определенными грибами. По его меткому выражению, один из грибов следовал за березой, как "дельфин за кораблем".

Гроздевидные микиризы на корнях сосны

Взглянем на корни сосны, предварительно освободив их от частичек почвы. Короткие и толстые, они, как в грозди, тесно прилегают друг к другу. Каждый корешок многократно делится, всякий раз на две веточки (такое ветвление называют дихотомическим), которые дают начало целым гроздьям повторно ветвящихся корешков длиной около 3 мм. Внешне они напоминают ветви коралла. Если рассмотреть такой отдельный короткий корешок, то окажется, что весь он окружен плотной муфтой из тесно переплетенных нитей-гиф, свободные кончики которых делают муфту словно бархатной. Эти нити, образующие мицелий гриба, заменяют собой обычные корневые волоски. От "муфты" наружу отходят также отдельные "паутинки", теряющиеся в почве.

Внутри "войлок" муфты плотно прилегает к клеточкам коры (эпидермиса) корня. Местами нити войлока уплощаются, расщепляются и вторгаются в промежутки между боковыми стенками клеток, но никогда не проникают внутрь их самих. На тонких поперечных срезах, помещенных под микроскоп, видно, что они образуют непрерывную сеть. Корни и оплетающие их грибные гифы соединены друг с другом настолько тесно, что кажутся единым целым. Этим сложным органам, представляющим собой одновременно и корни и грибы, дали название "микориза", что по-русски значит "грибокорень" (от греческого "микос" — гриб и "риза" — корень).

Эктотрофная микориза березы в разрезе. Тесно переплетающиеся гифы гриба образуют в эпидермисе корня сплошную сеть

Только что описанный тип микоризы назвали эктотрофным. Кроме сосны его находят также у ели, лиственницы, дуба, березы и многих других древесных пород. Он отличается тем, что клетки корня не пропускают гриб внутрь своего содержимого.

Существует и другой тип микоризы — эндотрофный. В этом случае муфты вокруг корня не образуется и корневые волоски сохраняются. Мицелий подходит к корешкам лишь в нескольких местах, но зато глубоко вдается в их основную ткань и проникает внутрь самих клеток. Тонкие волоконца мицелия здесь обильно делятся, сплетаясь в рыхлые клубочки ("деревца"), которые рано или поздно перевариваются и всасываются клетками корня. Такая микориза распространена среди многолетних трав, части деревьев и кустарников. Она — неотъемлемая принадлежность семейства орхидей. Есть растения, в которых одновременно присутствует микориза обоих типов.

Грибы, будь то высшие шляпочные или разные плесени, вместе с бактериями разлагают перегной, накапливая в почве азот, калий, фосфор в форме различных минеральных солей. Если бы в природе не было грибов и бактерий, органические остатки, богатые питательными веществами, оставались бы лежать в земле мертвым капиталом, недоступным для зеленых растений. Благодаря микоризе к корням подключается готовая проводящая система, соединяющая их со сложным "химическим комбинатом" — мицелием гриба, поставляющим своему высокоорганизованному хозяину растворенные в воде минеральные соли. Их доставка с помощью гриба происходит намного быстрее, чем обычными корешками. В этом и заключается главная функция микоризы.

В обмен на соли микоризный гриб в достатке получает от растения-хозяина разные сахара. Сложные углеводы ему не "по зубам": не хватает подходящих ферментов. Поэтому он довольствуется просто глюкозой. Некоторые грибы довольно хорошо усваивают также фруктозу и маннозу.

Чтобы определить точнее, какое "меню" микоризные грибы предпочитают, их чистые культуры "кормили" смесью разных углеводов. При этом заметили, что, когда есть глюкоза, лучше "поедаются" и более сложные сахара. Некоторые штаммы грибов в этих условиях "грызли" даже самые прочные соединения растительных тканей — лигнин и клетчатку. Ученые полагают, что в естественном состоянии — в составе микоризы корней — гриб сыт не одной глюкозой.

Надо сказать, что гриб довольно бесцеремонно вмешивается в обменные процессы хозяина, стараясь вытянуть из него все, что может. Но благодаря усиленному притоку углеводов к корням (их скапливается здесь до 40–55 процентов) активизируется фотосинтез, и растение быстрее растет.

Микоризные грибы — не только разрушители органических веществ, превращающие сложное в простое. Не чужды им и известные созидательные способности, проявляющиеся, например, в синтезе разнообразных физиологически активных веществ (в том числе ростовых). Химическая природа многих из них остается еще загадочной. Если почему-либо грибу не хватает углеводов, он усиливает выработку физиологически активных веществ и посылает их к местам, где у растения-хозяина скапливается крахмал. Тот разлагается на простые сахара, которые засасываются войлочной тканью микоризы. Ростовые вещества, синтезированные грибом, способствуют дихотомическому ветвлению корней и образованию эктотрофных микориз.

Гриб и растение деятельно обмениваются друг с другом витаминами. Когда стали выращивать микоризные грибы в чистых культурах, выяснилось, что они не могут расти без витаминов (тиамина) и В_6 (пиридоксина). Значит, сами они синтезировать их не в состоянии и получают в готовом виде от растения-хозяина. Исключение составляет пантерный мухомор, производящий витамин В_6 в большом количестве.

Зато грибы — главные поставщики витаминов В_3 и РР (пантотеновой и никотиновой кислот), стимулирующих рост и развитие высших растений. Особенно много никотиновой кислоты вырабатывают белые грибы. Большой специалист по части микоризных витаминов советский исследователь H. М. Шемаханова доказала, что оба эти витамина ускоряют прорастание семян, развитие проростков и корневой системы у сосны, а Е. Мелин показал, что для формирования микоризы у сосны нужна обязательно смесь витаминов В_1 и Н.

Мы видим, таким образом, какие взаимовыгодные и плодотворные отношения между маленьким грибом и великаном-деревом скрываются под тонким покровом земли. И по строению и по физиологии плод этих отношений — микориза во многом напоминает знакомые нам случаи симбиоза — бактериальные клубеньки бобовых и лишайники. Недаром русский лесовод Г. Н. Высоцкий в свое время назвал микоризу "оздоровительной заразой".

Микориза растет с перерывами, возобновляя рост после каждого дождя. Тогда, раскопав корни, можно видеть, как ее бурый или черный чехол прорывается белой верхушкой новой растущей микоризы. У молодой микоризы грибной чехол белый, атласный. При длительной засухе микориза погибает.

На земном шаре насчитывается свыше 100 тысяч видов грибов. Но к постоянному содружеству с высшими растениями оказались пригодными лишь немногие. Большинство из них (более 50 родов) принадлежат к классу базидиомицетов (порядку гименомицетов) и представлены нашими обычными лесными грибами. Есть единичные микоризообразователи также среди сумчатых грибов (сморчки и трюфели) и гастеромицетов.

У одной и той же древесной породы могут быть разные микоризы. так как каждый вид деревьев способен образовывать их с целым рядом грибов (корни обыкновенной сосны, например, "дружат" более чем с 40 разными грибами).

Страничка истории

О тесной связи грибов с корнями растений было известно с древних времен. Еще Теофраст писал о ней в своей "Науке о растениях". Но продукт их симбиотического единения — микориза у деревьев — был описан лишь сто лет назад. Приоритет в ее открытии принадлежит профессору Новороссийского (ныне Одесского) университета Ф. М. Каменскому, поляку по национальности. Каменский обнаружил микоризу случайно, занимаясь совсем иной проблемой.

В сырых и тенистых хвойных и лиственных лесах возле самых стволов деревьев (ели, бука и др.) растет необычное растение подъельник (по-латыни — "монотрона хипопитис"). Оно лишено хлорофилла и потому имеет беловатую или слегка желтоватую окраску. Стебель покрыт вместо листьев мелкими бесцветными чешуйками и закапчивается кистью желтых "колокольчиков", напоминающей соцветие заразихи и некоторых других растений-паразитов.

В конце 70-х годов XIX века между ботаниками разгорелся спор о том, как подъельник питается. Поскольку у него нет хлорофилла, было ясно, что он может потреблять только готовые органические вещества. Но как подъельник их добывает: вполне самостоятельно, как все сапрофиты, или как паразиты — из корней деревьев? Чтобы решить этот вопрос, Каменский и решил заняться изучением загадочного растения.

В 1881 году он опубликовал обстоятельную статью, в которой на большом материале с помощью экспериментов убедительно доказал, что подъельник не паразит. Он добывает органическую пищу исключительно из земли. Попутно Каменский убедился, что вся поверхность кожицы корня растения сплошь покрыта мицелием какого-то гриба, причем его толщина в два-три раза превосходит толщину самой кожицы. Конец корешка находится как бы в грибном влагалище, от которого во все стороны отходят поодиночке или пучками тонкие гифы. При этом в отличие от грибов-паразитов гифы лежат исключительно на поверхности корня, никогда не углубляясь внутрь его тканей. Ученый отметил, что ему никогда не попадались растения подъельника, на корнях которого не было бы гриба.

Получается, что поверхность самых жизненно важных частей корня — их кончиков окутана сплошным войлоком грибницы, который не допускает их общения с частицами почвы. Отсюда возможен лишь единственный вывод, который и сделал Каменский: "монотропа должна принимать пищу посредством гриба". Именно гифы берут на себя задачу снабжения растения водой и питательными веществами, физиологически заменяя корневые волоски.

Каменский считал, что гриб и подъельник, развиваясь совместно и помогая друг другу, являют собой "лучший пример мутуалистического симбиоза". Не ограничиваясь подъельником, он исследовал корни других растений, в том числе сосны и бука, и нашел у них большое внешнее сходство с корнями монотропы. Они оказались тоже короткими и обильно ветвящимися. Каменский решил, что их, по-видимому, оплетает мицелий того же гриба. Определить, к какому виду он относится, ему не удалось, так как на питательной среде гриб спор не давал.

Два года спустя союз гриба и корня открыл также немецкий физиолог А. Б. Франк.

В Западной Европе почитаются в качестве деликатеса так называемые трюфели — подземные плодовые тела некоторых грибов, с виду похожие на клубни картофеля. Давно было замечено, что растут они при корнях дуба и бука. Поскольку встречаются эти грибы редко и их очень трудно отыскивать, продавались они всегда по высокой цене.

В 1882 году правительство Вильгельма I в расчете на возможность искусственного разведения трюфелей предложило Франку представить отчет об их распространении в природных условиях, обратив при этом внимание ученого на постоянную приуроченность грибов к корням древесных пород.

Франк не оправдал возлагавшихся на него надежд. Вопрос о причинах, влияющих на рост и распространение трюфелей в лесу, остается не решенным до сих пор. Но зато, копаясь в корнях бука, дуба, сосны, ели и других пород, Франк обогатил науку гораздо более ценными вещами. Он открыл в корневой системе деревьев характерные короткие и толстые корешки, дотоле совершенно неизвестные ботаникам, установил их двойственную природу и назвал микоризами.

Орхидеи и картошка: у них было что-то общее

В этих изломанных и странных цветках гений растения достигает крайних пределов и необыкновенным пламенем как бы расплавляет стену, разделяющую царства природы…

Морис Метерлинк

У нас уже был случай отдать должное красоте цветов орхидей, их чудесному тонкому аромату.

Орхидеи, особенно тропические, которые часто называют "жемчужинами природы", пользуются заслуженной популярностью у садоводов и любителей. Их выращивают в массовых количествах в оранжереях США, Франции, ФРГ, Швеции, Австралии и других стран. Особое место занимает культура орхидей в Англии, где эти цветы считаются своего рода предметом роскоши. В честь орхидей начиная с 1954 года раз в три года проводятся всемирные конференции с богатыми выставками цветов, привлекающими тысячи людей. Выращиванием этих замечательных растений всю жизнь занимался Дарвин.

Секрет популярности орхидей на Западе не только в их красоте и экзотичности. Большинство их видов цветет с сентября по февраль, когда мало других цветов. Кроме того, многие из них природа наградила чудным даром — долгой жизнью. Даже в срезанном виде орхидеи могут благоухать сорок, пятьдесят, а то и девяносто дней, оставаясь такими же свежими и яркими.

Орхидеи довольно легко размножаются черенками, верхушечными побегами, частями корневища. Но садоводы давно мечтали о создании новых, необычных сортов. К этому их побуждали также коммерческие интересы и капризы моды. Случалось, что за одну диковинную орхидею платили столько же, сколько стоит большой двухэтажный дом! Вывести же новый сорт можно, как известно, только путем гибридизации. При этом нельзя миновать выращивания цветов из семян. Тут-то на пути садоводов и ученых встало непреодолимое препятствие.

Орхидеи производят миллионы крошечных семян, покрытых толстой, непроницаемой оболочкой и почти лишенных запаса питательных веществ. Из-за этого и в природе зародыш развивается очень медленно. В искусственных же условиях семена орхидей не прорастали вовсе. В лучшем случае после длительного набухания на свет появлялся крохотный росток, который вскоре погибал. Как садоводы ни бились, какие только условия ни создавали — результат был один.

Впервые гриб на корнях орхидей обнаружил русский ботаник В. К. Варлих, а тайну прорастания семян орхидей разгадал на рубеже нашего века французский ботаник Ноэль Бернар. Он разработал особые методы культивирования, поначалу немало удивившие садоводов: при каждом оранжерейном хозяйстве потребовалось создание специальной! лаборатории. Но только благодаря новым методам было налажено промышленное выращивание орхидей и получены в изобилии невиданные раньше гибридные цветы. Кропотливость культивирования этих "цариц оранжерей" дала основание Метерлинку сказать, что они "более нуждаются в уходе ювелира, чем садовника".

Бернар начал с изучения обычной во Франции подземной орхидеи — гнездовки. Подобно подъельнику, гнездовка лишена хлорофилла и имеет желто-буроватый цвет. Свое название она получила за форму залегания корней. Мясистые и очень многочисленные, они сплетены у нее вокруг корневища, вместе с которым напоминают по форме птичье гнездо. Из "гнезда" торчит толстый и короткий стебель с несколькими прижатыми чешуйками вместо листьев. Подземные органы развиваются десять лет и более. Затем они выбрасывают гроздь коричневых цветов. Стрелка, на которой они сидят, настолько слабосильна, что часто не в состоянии пробиться сквозь почву. Тогда цветы распускаются в земле, не увидев дневного света.

Бернар систематически исследовал стебли гнездовки, цветущие под землей, собирал её семена и пытался их проращивать, однако из этого ничего не выходило.

Но вот в один прекрасный весенний день, прогуливаясь после полудня по лесу Фонтенбло и по обыкновению занимаясь раскопками, Бернар вдруг напал на совершенно необычный экземпляр орхидеи. У нее были созревшие плоды. Раскрыв один из них, ученый к великой радости и немалому удивлению обнаружил в нем сотни проросших семян! Собственно, это были уже не семена, а молодые растеньица гнездовки, каждое около 3 мм длиной. Такого не случалось увидеть еще ни одному человеку.

Бернар тотчас прервал прогулку и почти бегом направился в свою лабораторию. Здесь он принялся внимательно рассматривать срезы проростков под микроскопом. Все они без исключения содержали в своих клеточках крошечные клубочки чрезвычайно тонких волоконец. Не было сомнения, что это мицелий какого-то гриба, проникшего в семена.

О том, что орхидеи живут в симбиозе с грибами, было известно. Но никто не мог предполагать, что гифы гриба, обосновавшегося в корневище, могут через стебель добраться до плодов и заразить зреющие в них семена. Счастливая находка, сделанная в 1899 году, натолкнула Бернара на мысль, что проникновение гриба в зародыши — не случайность, а необходимое условие прорастания семени. Стало ясно, почему у орхидей иногда наклевывались семена на компосте, где раньше росло материнское растение.

Свою гипотезу Бернар проверил экспериментально. Он извлекал под микроскопом клубочки гриба из корней и культивировал их отдельно на питательных студнях, где они образовывали подобие плесени. Одновременно в строго стерильных условиях из спелых плодов гнездовки брались семена и высевались в стеклянные пробирки с питательной средой. Семена слегка разбухали, но не прорастали. Тогда Бернар внес в пробирки с семенами по кусочку "плесени". Результат оказался чудодейственным. Как только нити гриба проникли в семена, те начали дружно прорастать, и через несколько месяцев из них выросли нормальные растения. Так было впервые доказано, что в прорастании семян орхидей обязательно должен принимать участие гриб.

Гнездовка, как и грибы, — растение сапрофитное. Она может жить лишь на готовой органической пище, получаемой через посредство гриба-сожителя. Сапрофитными орхидеями особенно богаты тропические леса. Как же усваивают орхидеи свою пищу?

Проростки орхидеи: 1 — без гриба, 2 — с грибом (участок, занятый мицелием гриба, затемнен) (по Бернару), 3 — "деревцо" мицелия гриба в клетке корня картофеля (по Магру)

Оказывается, питание у них аналогично внутриклеточному пищеварению низших животных и очень напоминает способ борьбы со всякого рода инфекцией у животных и человека. Бернар и русский ботаник В. Л. Комаров назвали этот процесс фагоцитозом у растений. Состоит он в следующем.

Мы уже говорили о "деревцах"-клубочках и переваривании гиф. Если у зеленых орхидей это один из дополнительных источников получения пищи, то у сапрофитных он становится основным. Вступает он в свои права уже на стадии прорастания семян. Зародыш двигается в рост только тогда, когда в его нижних клеточках появляются спирально скрученные гифы гриба. Как в зародыше, так и в тканях взрослой орхидеи эти клубочки постоянно перевариваются клетками-хозяевами, в которые они проникли. От них остается лишь небольшой нерастворимый остаток. Но в клетки внедряются новые гифы, и с ними повторяется то же самое. Отнятые у гриба питательные вещества частично откладываются про запас в виде зерен крахмала.

Бернар считал, что скручивание гиф в клубочки — нечто весьма сходное со склеиванием чужеродных бактерий, происходящим в крови и лимфе животных. Только если у животных фагоцитоз лежит в основе иммунитета и направлен на охрану их здоровья, то в орхидеях он стал способом питания.

У некоторых сапрофитных орхидей существуют специальные фагоцитарные клетки, которые намного крупнее остальных. Только в них и проникают гифы гриба своими концами. Из кончика гифы в клетку хозяина выделяются капельки питательной жидкости. Сами же гифы остаются, по-видимому, целыми и невредимыми.

Бернар отнес симбиотические грибы орхидей к роду ризоктония. Это низшие базидномицеты, не образующие плодовых тел. Но к союзу с редкими экзотическими растениями оказались способными и высшие базидиомицеты, у которых вырастают обычные шляпки. В тропиках, особенно на острове Ява, на Малаккском и Индокитайском полуостровах, подобных ассоциаций немало. Самый известный пример — лиана-сапрофит галеола гидра с Филиппин. Ее гриб-кормилец поселяется на гниющих стволах погибших деревьев, за счет соков которых и существует этот сложный симбиоз. Среди грибов — кормильцев орхидей есть и паразиты, сосущие соки живых деревьев. Так, жизнь японской орхидеи гастродия элата совершенно немыслима без гриба армиллария меллеа, одного из самых опасных вредителей наших лесов. В его отсутствие она не в состоянии размножаться даже клубнями.

Но вернемся к обычным орхидеям, своими цветами украшающим жизнь людей. Со времен Бернара в их разведении был достигнут огромный прогресс. Теперь их научились выращивать в "чистом" виде — без всяких грибов. Их просто "кормят" витаминами, сахарами и составами специально подобранных минеральных солей. Правда, дело это чрезвычайно хлопотное. Впрочем, для наших самых обычных северянок — ятрышника и любки — заменить гриб ничем другим пока не удалось.

Какими бы методами ни пользовались в цветочных хозяйствах, в природе прорастание семян орхидей и рост молодых сеянцев целиком зависят от гриба. У орхидей, лишенных хлорофилла, эта зависимость остается пожизненной. Вспомним, что для самого важного в жизни — заключения "брачного союза" и оставления потомства — им необходима еще помощь насекомых и птиц. Выходит, что жизнь орхидей всецело "в руках" их симбионтов. Разрушьте хотя бы одно звено в их сложных симбиотических связях с окружающим миром, и эти хрупкие, изнеженные создания молчаливо сойдут со сцены жизни. Как мало в них самостоятельности и как много нужно для того, чтобы поддержать их красоту!

Бернар отличался не только пытливым умом. Ему были свойственны также широта взглядов и склонность к теоретическим обобщениям. Изучая орхидеи, он заметил, что они никогда не цветут на первом году жизни, а для продолжения своего существования отращивают разные зимующие органы — корневища, клубни, луковицы, которые от поколения к поколению образуются на все более ранних стадиях развития. Отсюда Бернар сделал вывод, что постепенно укреплявшийся союз орхидей с грибами мог стать исторически главной причиной превращения однолетних растений в многолетние.

Чтобы проверить свою гипотезу и выяснить, всегда ли клубне-образование связано с симбиозом [4], Бернар, естественно, обратился к изучению самого обычного и широко распространенного растения, образующего массу клубней, — картофеля. К тому же цикл развития картофеля совпадает с циклом многих орхидей.

Бернар стал обследовать кустики картофеля в тот момент, когда у них начинают формироваться клубни, надеясь обнаружить грибную "инфекцию". Однако, просмотрев немалое число растений, ни у одного из них постоянной микоризы он не нашел. Неудача не обескуражила ученого. Предположив, что утрата грибного симбионта могла произойти вследствие введения картофеля в культуру, он приступает к исследованию его предков и диких сородичей.

Усилия Бернара были теперь сразу вознаграждены. Корни чилийского дикорастущего растения соланум маглия, наиболее близкого к нашему картофелю и подобно ему также дающего клубни, оказались сильно зараженными микоризным грибом. В итоге Бернар получил первое подтверждение своей гипотезы, что наш картофель — соланум туберозум — происходит от предков, находившихся в симбиозе с грибами. Исчезновение же гриба у культурного картофеля — результат его переноса в новые, удаленные от родины края, где практически нет грибов, способных с ним соединяться. Теперь считают также, что свою способность давать в культуре высокие урожаи "земляных яблок" картофель сохранил благодаря хорошему уходу и подкормке удобрениями.

Стремясь окончательно доказать свою правоту, Бернар искал способ продемонстрировать, что при первом удобном случае, и в частности при одичании, картофель способен восстановить утраченный союз.

Его ученику Ж. Костантену пришла в голову блестящая мысль — понаблюдать за поведением картофеля, высеянного в горах, где очень много микоризных грибов, и при этом выращивать его не клубнями, а семенами. Эксперимент, начатый сперва во Французских Альпах, а затем продолженный в Пиренеях, одновременно преследовал и другую цель — освободить картофель от болезнетворных вирусов и предупредить его вырождение. Главное, что интересовало ботаника, — установить, не вмешаются ли местные грибы в судьбу появившегося вдруг подходящего компаньона, не облегчат ли они ему образование зимующих органов.

Были высеяны одновременно две партии картофеля. Одна партия — на склонах горы Пик-дю-Миди на высоте 1400 м в неудобренную целинную землю пастбища, богатую грибами, другая — в местечке Баньер-де-Бигорре в обычную культивируемую почву без грибов. Результаты опыта оказались решающими. Растения на первом поле были сильно заражены грибами и принесли обильный урожай высококачественных клубней, на втором не дали ни единого клубня.

Посев картофеля семенами на Пик-дю-Миди долгие годы продолжал ботаник Ж. Буже. Урожаи первичных клубней (получаемых в первый год после посева семян) доходили до 64 штук, или до 3,5 кг, на один куст и до 30–50 т на гектар, причем эти клубни достигали размеров обычных (вторичных) клубней, а будучи высажены в последующие годы, давали еще большие сборы. Но самое главное, что, заражаясь микоризным грибом, картофель одновременно нацело освобождался от вирусных заболеваний, поскольку вирусы не передаются через семена. С тех пор метод "симбиотического" выращивания картофеля получил в Пиренеях широкое распространение.

Так было выяснено, что у дикого картофеля, как и у орхидей, есть микоризные грибы-симбионты.

"Анатомия" дружбы

Теперь, дочитывая наш рассказ о мире симбиоза, вы, дорогой читатель, вероятно, согласитесь, что в стремлении дать самое общее представление о безграничном богатстве мира плодотворного содружества мы всегда старались говорить о самом характерном, о том, чем и как живут тысячи, миллионы и миллиарды живых существ этого мира. Но вопросы меры и степени — это тоже очень важные вопросы, без решения которых не в состоянии развиваться никакая наука, в том числе и биология. Трудно и нам обойти их стороной.

Как мы только что уяснили, растения могут добывать питательные вещества из почвы одним из двух способов — с помощью корневых волосков или посредством микоризы. Какой из них преобладает в природе? Во всяком случае, второй не уступает первому. Это значит, что не менее половины высших растений, существующих на Земле, т. е. примерно 150 тысяч видов, живут в симбиозе с грибами и получают через них пищу! Некоторые ученые считают, что таких растений среди цветковых 80–90 процентов, а среди сельскохозяйственных культур — и того больше. Однако в цифровых оценках тут по вполне понятной причине царит полный разнобой.

Чтобы решить, есть ли у данного растения микориза или нет, необходимо осмотреть его корни. Это легко сказать, но трудно сделать. Ведь корни лежат в земле, и, прежде чем удастся их оттуда извлечь в целости и сохранности, придется немало потрудиться. Потом их надо промыть. Ботаники, работающие в природе, при описании растений меньше всего обращают внимание на корни. Они предпочитают иметь дело с цветками, плодами и стеблями. Не случайно гербарии с образцами неповрежденных корней — музейная редкость. В последнее время стали усиленно изучать микоризы у сельскохозяйственных культур и ценных древесных пород, но это, естественно, не дают ответа на вопрос, сколько же растений живет в симбиозе с грибами.

Как бы то ни было, достоверно известно, что в содружестве с грибами состоят представители всех крупных подразделений растительного царства, начиная с мхов и плаунов. Не так давно микоризу нашли даже у болотных растений — клюквы, голубики, андромеды, вереска и др. Менее всего она свойственна растениям-однолетникам, и ее совсем нет у водных обитателей.

Как и в лишайниковом симбиозе, отношения между микоризным грибом и растением-хозяином сложны и противоречивы. Они только в общем, итоговом балансе, когда силы партнеров примерно равны, выглядят как дружеская кооперация. Но стоит присмотреться к ним поближе, как перед глазами предстанет драматическая картина напряженной борьбы.

Вот вам классический пример — все те же орхидеи. Если одной из них посчастливилось, наконец, вступить в контакт с грибом, не думайте, что ее жизнь отныне гарантирована на все сто процентов. Некоторые грибы бывают столь безудержно агрессивны, что, еще не успев развернуть своей полезной "работы", убивают зародыш. Случается и обратное: сопротивляясь инфекции, зародыш убивает гриб, но вслед за тем погибает и сам, так как не в состоянии себя прокормить. Если не везде, то в данном случае нужна золотая середина, чтобы возможности гриба и растения уравновешивали друг друга. Ученые называют подобное состояние сбалансированным симбиозом. В нем весь успех, весь смысл ассоциации.

Самая острая борьба между будущими партнерами развертывается еще до того, как сформируется микориза. Действие разворачивается примерно по тому же "сценарию", что и при рождении нового лишайника или возникновении клубеньков у бобовых. Ощутив каким-то образом близость корня, гифы устремляются к нему со всех сторон и быстро проникают даже внутрь самих его клеток. За сходство в поведении с лишайниковыми их тоже часто называют гаусториями. Но перед ними не беззащитная водоросль, а высшее растение, которое способно не только за себя постоять, но и обратить экспансию гриба в свою пользу.

В клетках корня, подвергшегося вторжению, на пути распространения гифы воздвигается баррикада-капсула, которая начинает вырабатывать защитные секреты. Но гифа ее прорывает и двигается дальше. Тогда к сопротивлению подключается само ядро с его мощными средствами химической защиты. Совместными усилиями они останавливают продвижение агрессора, и грибная инфекция ограничивается определенными тканями корня. Теперь начинается пора "отмщения". Результаты "возмездия" хорошо видны в обычный микроскоп в виде разных стадий переваривания мицелия.

Благодаря защитной реакции растения первоначальная функция грибных гиф — всасывание пищи — меняется на противоположную: они отдают теперь свое содержимое растению-хозяину.

Но это еще не все. "Укрощенный" гриб, начавший свою неудавшуюся "карьеру" как завоеватель, теперь сам становится на стражу здоровья своего хозяина.

В природе нет недостатка в грибах-паразитах. Из разряда высших к ним принадлежит часть трутовиков, прирастающих своими шляпками к стволам живых деревьев, а также всем знакомый опенок осенний. Особенно же много паразитов — губителей деревьев среди низших микроскопических грибов.

Большую опасность для жизни сосен и елей представляют корневые гнили (корневая губка, красная гниль сосны и пр.). Проникнув в корни, эти грибы нарушают процесс всасывания питательных веществ. Беды, как известно, не приходят поодиночке. Пораженное дерево часто одновременно подвергается нападению насекомых-древоразрушителей. В результате их совместных усилий оно постепенно усыхает, ветер легко валит былого могучего гиганта на землю, где его труп "съедают" другие грибы.

От грибов-паразитов деревья во многом спасают лишайники, поселяющиеся на их стволах. Они, как мы знаем, вырабатывают собственные антибиотики, губительно действующие не только на бактерии, но и на грибы. Но лишайники предохраняют от заражения только наружные слои древесины, многие же грибы-паразиты могут проникать внутрь ствола через корни.

Самое печальное, что паразитические грибы переняли у микоризных их образ действия, сохранив при этом свою хищническую сущность. Они тоже стремятся образовать на корнях собственные "ассоциации" — их называют ложными микоризами, или псевдомикоризами, — которые только уменьшают всасывающую поверхность корней, затрудняя нормальное питание растений. В поле и на опушке леса, где микоризных грибов меньше, большинство корней сосны превращается в псевдомикоризы. Вот почему у одиночно растущих деревьев нередко бывает болезненный вид.

Вспомним о взаимных антипатиях микробов почвы. Антагонизм — обычное явление и среди грибов-микоризообразователей. Пользуясь испытанным оружием — антибиотиками, они убивают бактерии и грибы-паразиты, в том числе псевдомикоризные. Именно поэтому корни с микоризой меньше поддаются патогенной инфекции, чем без нее. По мнению некоторых ученых, лучше других защищают деревья от всяких напастей грибы козляк и желтый моховик.

Английская исследовательница Дж. Девисон долго наблюдала за соснами из старых питомников. Она убедилась, что немикоризные сеянцы всегда подвергались нападению ризоктонии и других псевдомикоризных грибов и отставали в росте, тогда как микоризные обладали к ним стойким иммунитетом и продолжали хорошо расти. Левисон пришла к выводу, что сильное поражение сеянцев хвойных псевдомикоризой на старых сельскохозяйственных угодьях с окультуренной почвой было связано с тем, что в ней отсутствовали или были сильно подавлены настоящие микоризные грибы.

Скорее всего защитная функция складывается у микориз из нескольких слагаемых. Во-первых, мицелиальный чехол, одевающий корешок снаружи, как-никак служит известным механическим барьером, сдерживающим агрессивные устремления патогенных микроорганизмов. Во-вторых, выделяя антибиотики, он еще эффективнее проявляет себя как барьер химический. Надо принять во внимание и то, что микоризные грибы перехватывают поступающие в корень углеводы, лишая пищи своих патогенных конкурентов, и к тому же собственным присутствием побуждают растение-хозяина активизировать способности к самообороне. Предполагают даже, что грибы-симбионты привлекают к борьбе с инфекциями корней полезные микроорганизмы из почвы.

Наконец, в течение последнего десятилетия группа канадских ученых открыла у микоризных грибов способность выделять разные летучие вещества (этанол, изобутанол, ацетон, изоамиловый спирт и др.), аналогичные фитонцидам высших растений. Некоторые из них подавляли развитие других грибов.

Впрочем, судя по ряду обстоятельств, сами микоризные грибы некогда произошли от грибов-паразитов. Разве не говорит об этом агрессивное поведение гриба на первых этапах его знакомства с корнем и защитная реакция со стороны клеток последнего? И так ли уж гладки их последующие отношения? Не случайно Мелин, например, называл микоризу двойным безвредным паразитизмом, а румынский профессор Т. Савулеску в шутку говорил, что симбиоз между грибом и корнем "подобен браку и сводится к взаимной эксплуатации".

Реликтом былого паразитизма гриба можно считать и то, что, защищаясь от него, растение выделяет много дубильных веществ. Такие вещества, как известно, всегда направлены на борьбу с инфекцией. Кроме того, при некоторых условиях, когда саженцы истощены, микоризные грибы могут даже превращаться в паразитов. Молодые деревца гибнут тогда от обезвоживания.

Тот же Мелин первым обнаружил, что у одних и тех же экземпляров растений может быть одновременно оба типа микоризы. Потом двойную микоризу обнаружили у многих хвойных, ивы, тополя, березы, дуба, яблони и т. п. Было замечено, что она свойственна слабым и больным деревьям, а также их молодому подросту. Мелин, изучавший заражение стерильно выращенных саженцев чистыми культурами микоризных грибов, вскоре заметил, что все начинается с эндотрофной стадии. Таким образом, оказалось, что экто- и эндотрофная микоризы — не какие-то взаимоисключающие, раз и навсегда установившиеся типы, свойственные разным растениям, а фазы борьбы между растением и грибом. У большинства растений, особенно травянистых, эта борьба в течение всей их жизни не переступает порога первой фазы: им свойственна эндотрофная микориза. Древесные породы в ходе борьбы берут над грибом известный реванш, вытесняя его из самих клеток корня на периферию. Для них характерна эктотрофная микориза. Смешанная экто-эндотрофная микориза у деревьев свидетельствует о том, что равновесие между симбионтами еще не установилось и перевес остается на стороне гриба.

Эндотрофный тип микоризы дает грибу большие возможности эксплуатации растения. Поскольку только с него и начиналось заражение корней грибом, смена фаз в развитии микоризы лишний раз подтверждает гипотезу о происхождении обоюдополезного симбиоза через начальный паразитизм гриба.

Кому же в этом симбиозе принадлежит больше "прав", кто им "управляет" — гриб или растение?

С чувством удовлетворенной справедливости можно сказать, что основными "рычагами" этого сложного и далеко еще не познанного механизма заведует, по-видимому, высший организм — растение. Как это ни парадоксально, но грибу при всей его инициативности и склонности к наступательным операциям отведена более пассивная роль.

"Рычагами" служат гормоны, ауксины, витамины, аминокислоты, антибиотики — широкий спектр физиологически активных веществ, которыми обмениваются партнеры. На судьбах каждого из них и всей микоризы в целом в немалой степени сказываются также внешние условия, например содержание в почве азота и фосфора, количество света и т. п. О многих причинах образования микоризы мы в лучшем случае можем лишь догадываться. Их продолжают утаивать в своем молчаливом согласии грибы — и растения, прячущие свои корни под землей…

Глава десятая

СИМБИОЗ В ИСТОРИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ЖИЗНИ

…Каково бы ни было происхождение этого сложного чувства [симпатии, сочувствия. — В. Н.), оно должно было усилиться путем естественного отбора… В самом деле, те сообщества, которые имели наибольшее число сочувствующих друг другу членов, должны были процветать и оставить после себя большее число потомков.

Чарлз Дарвин

Вот и завершилось наше воображаемое странствование по удивительному и прекрасному миру, что лежит за "порогом вражды". Многие вещи в нем, возможно, показались вам даже фантастичными, точно в сказке "В Зазеркалье", которую рассказал Льюис Кэррол маленькой Алисе. У нас было время проникнуться оптимистическим и, мы бы сказали (если бы обитатели этого мира были существами разумными и действовали сознательно), гуманным принципом дружеского единения во имя лучшей жизни, господствующим в нем. Мы воочию убедились также, в сколь ошеломляющем множестве вариантов воплощается этот великий принцип в реальной действительности. Теперь нам известно, какие организмы и ради чего объединяются, как живут и передают эстафету дружбы следующим поколениям.

Но человек хочет знать все. Изучив отдельные явления, он стремится их систематизировать, выяснить, сколь часто они встречаются в природе, сделать еще какие-то обобщения и, если это возможно, вывести общие законы и построить теорию. На этом теоретическом этапе познания научные факты переходят во власть логики и философии — всей могучей силы человеческого мышления.

Попытаемся теперь и мы взглянуть на симбиозы не глазами восторженного наблюдателя, а пропустив их через призму трезвого и критического ума, одновременно аналитического и синтезирующего, паряще-абстрактного и прагматически-заземленного и вечно ищущего. Попытаемся уловить в потаенной жизни наших "героев"-симбионтов нечто несравнимо более важное, что могло бы подсказать правильный подход к решению некоторых более общих проблем. Ведь мудрой диалектике познания — видеть в малом великое — людей учит богатейший опыт науки.

В настоящей главе речь пойдет об одной проблеме — эволюции, или историческом развитии, симбиотического мира на Земле. Впрочем, проблема эта настолько емкая, что незаметно притягивает к себе все прочие, как крупные небесные тела притягивают более мелкие по закону всемирного тяготения. Мы постараемся выяснить здесь, как возникли и оформились дружественные союзы, как повлияли они на окружающий мир, оставшийся во власти вражды, и какова их возможная историческая миссия.

Пути, ведущие к содружеству

Все начинается со счастливой случайности. Если волей судьбы встретятся два существа и при этом окажется, что кто-то из них получит от другого пищу или укрытие, обретет большую безопасность или способность перемещаться за его счет, то у него будет больше шансов продлить свою жизнь и оставить потомство. Если вдобавок его случайному покровителю подобные посягательства не покажутся слишком обременительными, а особенно если и "покровитель" в свою очередь извлечет из такой встречи какую-то пользу для себя, то вряд ли придется удивляться тому, что их поначалу случайная кооперация, оказавшись полезной в борьбе за существование, сможет вновь и вновь повториться и по прошествии многих поколений окончательно закрепиться естественным отбором как ценное приобретение.

Здесь надо особо подчеркнуть, что отдельные случаи взаимопомощи, которыми полна жизнь, еще не составляют симбиоза. Настоящий симбиоз — это достояние опыта тысяч и миллионов поколений, закрепленного в инстинкте и жизнедеятельности их потомков генетически. Став наследственным, сожительство превратилось для симбионтов в основной закон и ведущий принцип жизни.

Симбиотические союзы возможны далеко не между любыми организмами. В них могут объединяться только существа с противоположными или сильно различающимися потребностями.

Напрасно было бы ожидать, чтобы когда-либо вступили в сожительство друг с другом два вида актиний, два вида гидр или цветковых растений, жизненные интересы которых близки или совпадают. Зато, чем дальше отстоят организмы один от другого по своим потребностям и организации, тем чаще практикуют они между собой тесный и взаимовыгодный союз.

Всего естественнее кооперация между представителями разных царств. В этом случае в лице симбионтов просто "персонифицируются" взаимодополняющие звенья природного круговорота веществ. Конечно, самые важные и плодотворные мутуалистические союзы устанавливаются между автогрофами и гетеротрофами. О широкой жизненной основе таких союзов, заключающейся в извечном "таинстве" фотосинтеза, мы уже говорили в главе о зеленых животных. К атому же разряду союзов можно причислить сотрудничество бактерии с животными и растениями, а также грибов с насекомыми, орхидеями или с водорослями (в теле лишайника). Мы много раз убеждались, что оно дает его участникам такие преимущества в жизненном состязании, которых они никогда не смогли бы приобрести, развиваясь порознь.

Таким образом, в подтверждение общего правила, в силу которого противоположности притягиваются, подобно разноименным полюсам магнита, мы можем сделать первое обобщение: естественными союзниками и наиболее вероятными кандидатами в члены симбиоза всегда были далекие формы. Можно сказать и наоборот: чем ближе организмы друг к другу, тем реже возникали между ними подобные отношения.

Если провести статистический анализ и попытаться хотя бы ориентировочно подсчитать число разных живых существ, способных к сожительству и взаимопомощи, отдельно по каждому царству, типу и классу, то мы сможем сделать еще один немаловажный общий вывод. Тогда окажется, что симбиозы встречаются гораздо чаще среди более низкоорганизованных форм (скажем, если говорить о животных, среди беспозвоночных чаще, чем среди позвоночных). В пределах же самих беспозвоночных они едва ли не пышнее всего расцвели у кишечнополостных (вспомним кораллы!) — первого и низшего типа многоклеточных животных. Здесь всего прочнее и сами союзы.

Понять это нетрудно. Ведь именно среди низших форм больше всего слабых и беззащитных, больше всего сидячих (прикрепленных), которым, не будь у них сильных и активных союзников, одаряющих их радостью передвижения, пришлось бы довольствоваться более скудными ресурсами своего вековечного пристанища. Им в одиночку было бы, конечно, несравнимо труднее отстаивать свои права на существование. Не удивительно также, что жизнь в симбиозе накладывает на эти организмы особенно глубокую печать, подчиняя требованиям симбиоза уже саму их телесную организацию. По сравнению с низшими высшие животные сохраняют в симбиозах гораздо больше "личных свобод", так как их отношения с партнерами складываются по преимуществу из актов поведения.

Все примеры симбиозов, приведенные в нашей книге, можно расположить еще по степени глубины сожительства и взаимодействия. Тогда нетрудно выделить примерно такой ряд. Начинается он со случаев простого сближения в пространстве, когда один организм получает от другого место жительства, защиту или обретает в его лице средство передвижения. Затем идет комменсализм, при котором сожитель получает также пищу, по сам не приносит хозяину никакой пользы. В следующей группе примеров окажутся такие случаи, при которых сожители, находящиеся в наибольшем выигрыше, начнут оказывать хозяину все более значительные услуги, пока в конце концов эти услуги не станут по-настоящему взаимными (как в истинном мутуалистическом симбиозе), а сами симбионты совершенно не утратят способности жить самостоятельно. Наконец, в самом конце, а лучше и правильнее сказать, на самой вершине пирамиды безраздельно "господствует" лишайник, как подлинно синтетический организм и высшее выражение потенций, заложенных в симбиотическом союзе.

Все члены этого ряда связаны друг с другом неуловимыми переходами (градаций тут не счесть!) с самыми тонкими нюансами взаимной "услужливости", о которых чаще всего науке просто ничего не известно. Поэтому наш ряд не более как грубая схема. Но она может служить очень удобной "шкалой" для суждения о том, как потенции симбиоза претворялись в жизнь.

И вот теперь, осуществив подобную классификацию, нетрудно понять, что наша градация выражает одновременно и глубину взаимодействия симбионтов, и этапы становления их альянса в истории развития жизни на Земле. Действительно, уже простая логика приводит к мысли, что те пары организмов, "дружба" которых зашла особенно далеко, встали на путь симбиоза раньше других. Истоки их взаимной "симпатии" уходят в самые древние времена. Те же, кого мы застали сейчас на стадии нахлебничества, или те, кто не слишком нуждаются в участии друг друга, скорее всего вступили во взаимный контакт сравнительно недавно, и их симбиоз еще молод. В подтверждение того, что дело обстоит именно так, наука располагает теперь достаточно вескими документальными свидетельствами. Однако здесь опять-таки надо оговориться, что жизнь не один раз могла посмеяться над нашими расчетами и сделать кого-то неразлучными друзьями с самого юного (конечно, в геологическом понимании) возраста.

Итак, один, наиболее вероятный, можно сказать "столбовой", путь в настоящий мутуализм — это "обращение" комменсалов. Трудно допустить, чтобы обоюдополезный альянс с самого начала, после первых же удачных встреч, развивался на основе взаимности, минуя "эгоистическую" стадию. Таких примеров и не подобрать.

Всего один шаг отделяет комменсализм от того рубежа, когда из объединения начинают извлекать преимущества оба организма. Вспомним, что именно на этой переходной стадии мы застали многих обитателей коралловых рифов. Да и вне коралловых "владений" всюду в океане можно встретить комменсалов. Почти в каждой "норке" оседлого беспозвоночного животного легко найти роющего червя, в каждой раковине и в теле каждой губки сидят разные "незваные гости", не причиняющие своему хозяину ни добра, ни зла. Но вот кишечнополостные и губки, залезшие на спину краба (или посаженные туда им самим), уже приносят ему пользу — делают его менее уязвимым для врагов, хотя до полной взаимозависимости им еще далеко.

Есть и второй источник, из которого будущие симбиозы черпают своих "волонтеров". Это… паразиты. Как стало недавно известно, изрядная их доля с течением времени также становится на путь более "праведной" жизни. Поскольку при мутуализме антагонизм сглаживается и тесное единение начинает приносить плоды обеим сторонам, оно оказывается и более устойчивым. У него появляется больше шансов быть отобранным естественным отбором и закрепиться в грядущих поколениях.

Возьмем опять-таки лишайники, которые своим разнообразием лучше всего демонстрируют постепенную эволюцию от паразитизма к мутуализму. У наиболее примитивных форм гриб проникает в клетки водорослей и по существу ведет себя как паразит. У других лишайников, прошедших длительный путь совершенствования, мицелий гриба не смеет вторгаться в водоросли, и оба организма живут в полной гармонии. Вспомним также клубеньковые бактерии бобовых, микоризу или грибы орхидей. Не случайно мы так подробно рассказывали, с чего начинается "знакомство" будущих друзей. Разве переход от паразитизма в "ранней юности" к взаимному сотрудничеству в "зрелые годы" не отражает эволюции, некогда проделанной их предками?

Итак, для нас важно было отметить, что настоящий симбиоз, подобно горным рекам, питающимся и снегами, и ледниками, пополняется из двух источников: непосредственно за счет комменсалов или более кружным путем — через посредство паразитов. Обратного превращения в природе никто не наблюдал. Что касается паразитов, то сами они зарождаются в кругу комменсалов. На происхождении паразитов мы специально останавливаться не будем, но игнорировать их роль в эволюционной судьбе симбиозов означало бы грешить против фактов.

Есть ли основания для частичной реабилитации паразитов?

К паразитам все питают естественное отвращение. Само слово "паразит" прочно вошло в лексикон обиходных бранных слов, с которыми мирятся литературные редакторы. Им испокон веков обозначали что-то нехорошее. Может ли вообще стоять вопрос о какой-либо ревизии наших отношений к паразитам в дикой природе?

Но давайте предоставим слово науке. Она должна быть выше эмоций и всегда говорить только истину, какой бы обескураживающей она порой ни была. А современная наука сильна еще тем, что в состоянии смотреть на вещи шире, чем смотрели раньше.

Именно наука смогла рассеять былое заблуждение, будто волки и хищные птицы абсолютно вредны и их следовало бы истребить полностью. Оказалось, что делать этого нельзя, и, как ни странно, по той причине, что полное исчезновение хищников создало бы угрозу здоровью и самому существованию их жертв. Численность хищников должна поддерживаться на каком-то минимальном уровне, обоснованном научными прогнозами. К голосу ученых теперь внимательно прислушиваются. И вот показательно, что с реабилитацией волков "по науке" кое-где так перестарались, что они, пользуясь благодушным настроением людей, вновь размножились до угрожающих размеров.

Стало быть, с хищниками, никогда не вызывавшими симпатий, теперь все ясно. Но примерно такому же пересмотру подвергают сейчас и роль паразитов. Они, конечно, наносят вред какой-то части особей, снижают энергию их размножения, но правильно ли думать, что без паразитов и хищников популяции, на которые они действуют, всегда бы процветали? Знаменательно, что, ополчившись на, казалось бы, извечных злодеев природы — хищников и паразитов, люди вдруг пришли к парадоксальному выводу, что и те и другие совершенно необходимы для ее сохранения.

Ключ к такой переоценке "ценностей" дало нам в руки изменение масштаба собственного мышления. Когда к паразитам подходили с узкой меркой сиюминутного результата их вредоносной деятельности, ничто не могло смягчить нашего законного негодования. Действительно, истощение сил организма, за счет которого они живут, а часто и его гибель — вот печальный итог их существования. Но давайте попытаемся взглянуть на паразитов не с позиции их единичных жертв, а с точки зрения интересов всей популяции и — что еще важнее — всего сообщества организмов, в котором живут паразиты с их хозяевами. Охватим, кроме того, взглядом не одно, а по крайней мере несколько поколений. Тогда картина деятельности паразитов уже не покажется нам такой мрачной.

Обратимся к фактам. Низшие животные не знают пределов плодовитости. Кто не слышал о внезапном массовом размножении насекомых — вредителей сельскохозяйственных культур в отдельные годы! Происходит оно от того, что сами вредители не способны регулировать свою численность. Но не все сознают, что за вспышкой массового размножения часто наступает пора не менее массовой гибели. Предотвращать такие скачки из одной крайности в другую ряду насекомых отчасти помогают паразиты. Благодаря паразитам избегают вредного перенаселения тли, листоблошки, орехотворки, мухи и другие насекомые. В данном случае в интересах сохранения собственного вида насекомым выгоднее отказаться от части своего населения, принеся его в жертву паразитам.

В тропическом лесу сравнительно мало открытоживущих летающих насекомых, которые могли бы опылять цветы. Чтобы не остаться без опылителей совсем, многие каучуконосы, и прежде всего фикусы, были вынуждены прибегнуть к помощи типичных паразитов хальцид. В обмен на эту жизненно важную услугу фикусы "дозволили" хальцидам размножаться в завязях своих плодов. Об аналогичной роли таежного гнуса уже говорилось.

В свою очередь те же фикусы выступают по отношению к прочим деревьям как паразиты. Их очень мелкие семена заносятся на кору деревьев, по-видимому, птицами, обезьянами и муравьями, питающимися плодами фикусов. По мере своего развития эти эпифиты плотно обвивают ствол дерева-хозяина воздушными корнями, затрудняя движение по нему соков, затеняют своей густой кроной и в конце концов губят дерево.

Но, будучи светолюбивыми, фикусы обычно обосновываются по краям и опушкам леса. Окрепнув, они создают благоприятные условия для развития молодого подроста, состоящего из других пород, для поселения термитов и пчел и мало-помалу помогают остальной растительности джунглей захватить новую территорию. Так, душители части древостоя выступают по отношению к лесному сообществу в целом в незаменимой роли пионеров-первопроходцев, выставляющих вперед свои форпосты. Опираясь на них, тропический лес продвигается в незанятые районы. Можно ли сказать, что миссия фикусов не достойна похвалы?

В итоге получается, что паразитизм играет в природе и известную положительную роль. Хотим мы или не хотим себе в этом признаться, но дело обстоит именно так. Закрывать глаза на факты значило бы уподобиться страусу, прячущему голову в песок в момент опасности. Если угодно, применительно к паразитам теперь создается даже своя "теория относительности", вносящая в понимание и этой трагичной стороны жизни истинную диалектику.

А теперь самое главное. Отношения между паразитами и хозяевами (а частично и между хищниками и жертвами) не остаются неизменными. Как мы видели, с течением эволюции острота эксплуатации постепенно ослабевает. Сглаживается и исходный антагонизм. В конце концов он может вообще уступить место взаимопомощи и сотрудничеству. Примеры же, в которых друзья-симбионты переродились бы обратно в паразитов, хищников или комменсалов, неизвестны.

Сказанное можно подкрепить еще одним веским доводом. Если тезис о развитии в сторону согласия и сотрудничества верен, то мы вправе ожидать, что вред, приносимый паразитами (и хищниками), и глубина порожденных ими антагонизмов будут особенно велики в молодых сообществах или в тех, куда они попали недавно. Так оно и есть на самом деле. Наиболее показательные примеры тому создал сам человек. Уничтожая леса, распахивая поля и луга и отводя освободившиеся площади под искусственные сообщества (их называют агробиоценозами), он помимо своей воли сводит паразитов с новыми хозяевами и дает возможность разгуляться их хищническим инстинктам.

Действительно, составив простой список болезней и насекомых-вредителей, наносящих наибольший урон сельскому хозяйству или представляющих особую опасность для нашего здоровья, мы тотчас убедимся, что многие из этих вредителей были лишь недавно занесены в новые районы (или сообщества), где быстро нашли себе новых кормильцев. Отсюда и практически важный урок: надо по возможности избегать "знакомить" друг с другом организмы, недружественные "наклонности" которых можно заранее предполагать.

С другой стороны, в старых, давно сложившихся сообществах, таких, как лес, степь, море, вред паразитов гораздо менее заметен.

Из всего сказанного о паразитах и хищниках можно вывести теперь более общее заключение. Объединив, как это делают экологи, порождаемые ими антагонистические отношения под названием отрицательных взаимодействий, а мутуалистические, основанные на взаимопомощи, под названием положительных взаимодействий, мы вправе утверждать, что в развитии жизни на Земле роль первых неуклонно уменьшается, а роль вторых возрастает. И по-видимому, в этом заключается одна из наиболее общих тенденций живой природы. Природу можно сравнить с вечно движущимся конвейером. Где-то в самом начале этого конвейера естественный отбор все время бросает на него новые формы, еще целиком отягощенные "эгоистическими" стремлениями и жаждой вражды. Вступая на арену жизни и проходя ее "школу" в обществе других организмов, они как бы совершенствуются, "облагораживаются" и в итоге сходят с конвейера преображенными, готовыми к "участию" и сотрудничеству. Таков путь, ведущий к симбиозу.

Следовательно, в широкой исторической перспективе отрицательные взаимодействия нельзя считать вредными. Они могут ускорять отбор, создавать новые приспособления и способствовать ещё более пышному расцвету жизни. Будучи исходным этапом движения к прогрессу, они выполняют роль одного из двигателей эволюции, поддерживающего ход великой машины жизни.

Симбиоз в роли двигателя эволюции

В природе все уравновешено и на всякое действие есть противодействие. И если в исторические времена в разных местах и случались экологические катастрофы, вроде массовых нашествий разных вредителей, то они чаще происходили по вине человека. Можно думать, что равновесие распространяется также на положительные и отрицательные взаимодействия.

Неверно было бы считать, что в природе доминирует антагонизм. Сородичи одного вида на каждом шагу вместо конкуренции демонстрируют нам яркие образцы согласия и взаимной спаянности. Вспомним, как дружно защищается стадо оленей от волков или стая маленьких пернатых от коршуна. В стаде и в стае животным легче добывать себе корм и противостоять разным невзгодам.

Вы скажете, что это сфера не тех отношений, которые нас интересуют. Однако и мир симбиоза, в котором правят согласие и взаимопомощь, сам по себе достаточно велик, а деятельность населяющих его существ поистине неукротима. Разве водоросли, грибы, добрая половина насекомых и особенно мириады мирных бактерий, выступающих в роли полезных симбионтов, не настоящие титаны в делах нашей биосферы?!

Условия жизни любого организма можно разделить на физические (климат, почва) и те, которые зависят от присутствия других организмов. После Дарвина в биологии утвердилось убеждение, что взаимосвязи между организмами — самые важные для всего живого и его эволюции. Жизнь в симбиозе — одно из таких условий.

Коль скоро при взаимном соперничестве в стремлении к "жизненным благам" свободноживущие организмы, по учению Дарвина, так сильно влияют друг на друга, что это влияние становится главной причиной их эволюции, то при симбиозе, когда они живут вместе, взаимовлияние у них должно быть еще сильнее. Значит, эволюционные изменения тех, кто вступил в симбиоз, должны в первую очередь вытекать из интересов их взаимного приспособления и уже во вторую — из потребности общения с остальным миром. Отсюда справедливо заключение, что сотрудничество и взаимопомощь — отнюдь не менее (а скорее даже более) могущественная причина исторических преобразований органической природы. Вот мы и посмотрим сначала, как эта причина действует на симбионтов, а затем — через их посредство — на всех окружающих.

Вы сами убедились, сколь глубокий отпечаток накладывает жизнь в симбиозе на всю организацию и жизненный цикл организмов-союзников. Нередко, становясь неразлучниками, симбионты изменяются настолько, что их сразу и не опознаешь.

В отличие от того, что происходит у свободноживущих организмов, эволюционные изменения, возникающие у симбионтов под влиянием совместной жизни, направлены на то, чтобы в первую очередь удовлетворить потребности партнера. Симбионты как бы превратились в особо услужливых друзей-альтруистов, соревнующихся в заботах о благе и удобстве друг друга.

И при этом у каждого партнера приспособления, полезные для другого, прочно закреплены наследственно. Если вырастить животное или растение, служащее хозяином для более мелкого квартиранта, то оно и в отсутствие этого квартиранта приготовит для него все необходимое: на волосах ленивца возникнут ложбинки, готовые принять нитчатые водоросли; цекропия оставит незаросшими специальные промежутки в древесине, а снаружи от них — особые углубления в кожице на случай поселения в ее стволе муравьев; насекомые, дающие приют простейшим, разовьют мицетомы; цветы припасут сладкий нектар и т. д.

Таким образом, симбионты постоянно идут по пути взаимного приспособления. Достигнутые на этом пути успехи они сами же друг у друга и контролируют. Иными словами, естественный отбор, бракующий все неудачные и сохраняющий все плодотворные союзы, частично как бы перешел в их собственные "руки": каждый из сожителей производит отбор наиболее пригодного для себя партнера.

Что такой отбор существует, наглядно видно из содружества цветков с опылителями, которые по своему строению как нельзя лучше подогнаны друг к другу. Насекомые, опыляя цветки и заведуя продолжением их рода, из поколения в поколение отбирают только такие, в которых могут добраться до лакомой пищи; цветки, допуская к себе насекомых, оставляли в числе своих благодетелей только тех, у которых для совершения "брачного таинства" были подходящими длина хоботка, размер тела, имелись соответствующие навыки и трудолюбие. Каких шедевров приспособленности достигли те и другие путем взаимного отбора, мы уже знаем.

Хороший пример селекции с помощью муравьев являют нам жуки-пауссиды из теплых стран, живущие в муравейниках. Подобно ломехузам, пауссиды привлекают муравьев своими выделениями, стекающими по усикам. По форме усиков у разных видов пауссид можно проследить отдельные этапы эволюции этих жуков в сторону, наиболее желательную для муравьев. У одного из жуков, обитающего на Мадагаскаре и описанного немецким натуралистом Эрихом Васманом еще в прошлом веке, булавовидные усики имеют на конце углубление, всегда заполненное сладкой жидкостью. Очевидно, подобный "идеал" (с точки зрения муравьев) в строении усиков мог быть достигнут в силу того, что муравьи лучше кормили и старательнее охраняли тех жуков, усики которых все более приближались к этому идеалу.

"Ивовая роза"

"Чернильные орешки" на листьях дуба

Галлы на листьях ивы

Галлы на листе осины

Шишковидные тераморфы на веточке ели

Волосатый галл шиповника

Шишковидные терамоморфы саксаула

Различные лишайники: Пармелия

Различные лишайники: Кладония

Ризокарпон

Поперечный разрез через веточку кустистого лишайника: 1 — коровой слой, 2 — клетки водорослей, 3 — сердцевина (осевой тяж)

Уснея

Связь мицелия грибов с корнями дерева

Мухоморы

Гриб трюфель черный

Подъельник

Все это яркие свидетельства взаимного отбора и совместной (или сопряженной) эволюции, отличающих мутуалистические союзы. Говоря о таких союзах, не следует, разумеется, упускать из виду, что общая жизнеспособность симбионтов строго контролируется также обычным отбором, регулирующим связь симбиоза с окружающей его средой.

Стремление симбионтов к взаимному приспособлению не означает, что их интересы замкнулись исключительно друг на друге. Испытывая воздействие внешнего мира, они в свою очередь побуждают его изменяться. Влияние симбиотических союзов на окружающие живые существа проявляется тем сильнее, чем большее место принадлежит этим союзам в сообществе. Но вместо того, чтобы теоретизировать на этот счет, приведем лучше единственный, зато очень яркий пример.

Большая склонность к симбиозу отличает обитателей дождевых тропических лесов. Три группы насекомых — термиты, муравьи и опылители цветов, связанные с тысячами видов растений теснейшими дружественными отношениями, образуют единое и огромное симбиотическое ядро — "сердце" всего сообщества. Остальные животные и растения фактически живут за его счет. Одни его поддерживают, другие находятся с ним в вечной вражде.

Термиты играют роль главных разрушителей отмершей древесины. Они же переносят ее к корням деревьев, зарывая довольно глубоко в грунт (чаще на глубину до 1 м). По этой причине деревья в поисках питательных веществ были вынуждены глубже погружать в землю свои опорные корни, что, возможно, толкнуло многие из них к гигантизму (самые высокие достигают в высоту 100 м и более). Кроны таких деревьев-исполинов образуют верхний ярус леса.

С другой стороны, затаскивая остатки погибших растений в глубокие слои почвы, термиты не дают скопиться лесной подстилке и мешают почвообразованию. Из-за этого на земле плохо растут грибы и травы — они были вынуждены в свое время "залезть" на стволы и ветви деревьев и на лианы, где дали начало царству эпифитов.

Некоторые ученые даже считают, что "воля" термитов проявилась в ярусности и во всем облике тропического леса. Косвенно, через растения, они, вероятно, повлияли на состав и распределение его животных обитателей. Вслед за грибами и травами они "загнали" на деревья прочих насекомых, амфибий, рептилий, зверей и птиц (в этом им определенно оказали помощь и личинки стрекоз). Вот какими всесильными "диктаторами" проявили себя крохотные существа, никогда не показывающиеся на белый свет!

На вторых ролях, после термитов, оказались муравьи. Одни из них выступили защитниками зеленого наряда леса, другие — его разрушителями и гонителями всего живого. В числе вторых — наиболее подвижные и агрессивные формы.

Чтобы защитить себя от хищных муравьев, многие другие насекомые вынуждены были перейти к скрытой жизни, к поселению семьями, колониями или скоплениями. Поскольку муравьи в основном охотники дневные, то лучшим способом избежать с ними встречи было перестроить свою жизнь на ночной лад. Вот почему в тропическом лесу столь многие группы животных ведут ночной образ жизни.

Если в лесах умеренного пояса значительная доля деревьев и трав опыляется ветром (все хвойные, злаки и осоки, а также некоторые лиственные деревья и кустарники), то в густом тропическом лесу это просто невозможно: в нем нет ветра. Вся надежда здесь на живых опылителей, и, конечно, в первую очередь на медоносных пчел. Казалось, при избытке изысканной пищи они могли бы плодиться неограниченно. Но, оказывается, для пчел, живущих семьями, в лесу не хватает свободных жилищ. Тут-то и обнаруживается, что в своем расселении по лесу пчелы находятся в большой зависимости от термитов, которые обеспечивают их готовыми дуплами и разными укрытиями под корой, удобными для устройства гнезд. Поскольку пчелиное население сравнительно малочисленно, его не хватает для опыления всех цветов. Маловато также дневных бабочек и мух, сильно истребляемых хищными муравьями. В этих условиях растения, чтобы не остаться неопыленными, были вынуждены приспособиться к услугам, с одной стороны, птиц, а с другой — муравьев (и, как мы видели, даже некоторых паразитов). Те, что приспособились к муравьям, стали распускать цветки прямо на стволах и толстых ветвях. В интересах "дела" цветки сделались у них также мелкими и невзрачными.

Вот сколь велика роль симбиотических насекомых в становлении тропического леса! Они были и остаются его оплотом, они — основа устойчивости и процветания всего заключающегося в нем видового богатства. Вместе с тем тропический лес — это яркий пример сообщества, в историческом совершенствовании которого доминирующую роль играла биологическая среда — отношения между самими организмами. Благодаря большой напряженности этих отношений эволюция и образование новых форм жизни, по-видимому, шли здесь семимильными шагами. Рушились и создавались заново бесчисленные жизненные узы, связывающие обитателей леса, устоявшиеся же отношения усложнялись и перестраивались на все более гармонический лад. В итоге и получилось, что гигантски разросшийся симбиоз подчинил себе сообщество в целом и придал его облику неповторимые черты.

Противоречит ли идея взаимопомощи дарвинизму?

Теперь мы подошли к центральному вопросу. Если симбиоз таит в себе могучую эволюционную силу, если ему благоприятствует открытый Дарвином естественный отбор, то не подрывают ли только что описанные факты (а среди них есть и давно известные, и лишь недавно установленные) сам дарвинизм? Не суждено ли заложенному в симбиозе принципу обрасти плотью и кровью законченной теории и хотя бы немного потеснить эту классическую доктрину на теоретическом пьедестале биологии?

Ответить на этот вопрос важно потому, что дарвинизм, который с годами только мужал и креп, по сию нору остается общепризнанным и единственным до конца научным учением об эволюции, но в нем, как нарочно, нет ни слова о "способностях" симбиоза. Впрочем, у самого Дарвина кое-что было. Почему же случилась такая несправедливость? Сейчас мы попытаемся во всем разобраться.

Еще старик Эмпедокл учил, что в мире господствуют две силы — вражда и любовь. И меж собой они в вечной борьбе. Дарвин положил в основу своей теории идею вражды, назвав ее борьбой за существование, а его немногочисленные противники (мы с ними сейчас познакомимся) — идею любви, усмотрев ее проявление во взаимной помощи. На принципе взаимной помощи, о которой у нас теперь есть вполне четкое представление, как раз и строятся все симбиозы. Значит, главное противоречие двух доктрин заложено в их исходных посылках.

Много путаницы и споров часто проистекает оттого, что люди начинают пользоваться каким-то понятием, предварительно не договорившись о том, что оно обозначает. Так было и в данном случае. С взаимной помощью все как будто ясно, а вот с борьбой за существование не вполне. И в этом отчасти повинен сам Дарвин, который вместо того, чтобы дать описание его точного содержания, привел лишь несколько поясняющих примеров, а дальше стал перемежать слово "борьба" со словами "война", "конкуренция", "жизненное состязание". Тут уже не могла исправить положение вскользь брошенная оговорка о "метафорическом смысле" образного термина, и многие преемники великого ученого так и стали понимать борьбу как чисто физическую. Коль скоро все вылилось в драку, то какая уж там может быть взаимопомощь! А включал ли взаимопомощь в борьбу сам Дарвин? Некоторые дарвинисты утверждают, что да, но попробуй докажи, коли прямо об этом не сказано.

Однако главное не в этом: для построения его теории взаимопомощь Дарвину была не нужна. Впоследствии триумф дарвинизма привел к тому, что под его магическим влиянием все бросились изучать до тонкостей отрицательные взаимодействия, т. е. "борьбу", а про взаимопомощь почти забыли. Она уподобилась Золушке, которой еще не коснулась волшебная палочка. Отсюда и результат: мы до сих пор очень мало знаем о симбиозе…

Уверовав в то, что вся эволюция и весь прогресс живой природы проистекают из борьбы за существование и выживания наиболее приспособленных, Дарвин, на наш взгляд, явно недооценил роль взаимопомощи. Удивительная вещь: сам же Дарвин подтвердил ее существование капитальными трудами о перекрестном опылении растений и об орхидеях, а в главных сочинениях по вопросам эволюции о взаимопомощи и близких к ней вещах говорится всего в двух или трех местах на отдельных страницах, которые сразу даже нелегко обнаружить. Любопытно при этом, что Дарвин нигде не сопоставляет ее с конкуренцией. Обратимся к этим страницам.

В "Происхождении видов", в главе третьей, Дарвин отмечает всеобщность конкуренции и особо подчеркивает, что она становится с неизбежностью наиболее ожесточенной между особями одного и того же вида, потому что они живут в одной местности, имеют одинаковые потребности и подвергаются одинаковым опасностям. Буквально несколькими строчками ниже Дарвин упоминает об исключениях из этого правила и говорит о том, что во многих случаях значительное число особей "абсолютно необходимо" для сохранения вида и что только их совместное существование и спасает вид от окончательного вымирания. Тут же он приводит примеры: массовое произрастание на полях растений рапса, пшеницы и "изобилие редких форм в немногих местах".

В главе восьмой того же сочинения Дарвин пишет, что нет доказательств того, чтобы инстинкт какого-нибудь животного был направлен исключительно на пользу другого. Здесь же в качестве возможного исключения он ссылается на "один из самых выразительных примеров" — травяных тлей, якобы добровольно отдающих сладкие выделения муравьям, но несколькими строками ниже сомневается в "доброте" тлей и склоняется к мысли, что им, может быть, полезно удаление секрета из своего организма.

В "Происхождении человека", увидевшем свет гораздо позднее, Дарвин отметил, что многие виды животных общественны и что их представители постоянно оказывают друг другу услуги, например предупреждают о надвигающейся опасности. Птицы и некоторые звери на стоянках выставляют часовых. Дарвин привел и ряд более внушительных примеров взаимопомощи. Так, волки сообща охотятся, а пеликаны общими силами ловят рыбу. Самцы бизонов во время опасности встают в круг, а в середину загоняют телят и коров.

Рассуждая о происхождении общественных животных, Дарвин справедливо замечает, что чувство общения и взаимной привязанности должно было развиться раньше, чем животные стали общественными. Творцом и в этом случае оказался естественный отбор. "Между животными, выигрывавшими от жизни в сплоченных сообществах, — пишет Дарвин, — те особи, которые находили наибольшее удовольствие в обществе своих, всего легче избегали различных опасностей, тогда как те, которые мало заботились о своих товарищах и держались в одиночку, погибали в большем числе". Благодаря поддержке отбора сообщества с большим числом членов, способных к симпатии и сочувствию себе подобным, должны были процветать и распространяться. Так развились общественные инстинкты, направленные к взаимной помощи.

Дарвин упомянул даже случаи, когда "разнородные виды держатся вместе", а именно некоторых американских обезьян и общие стаи галок, ворон и скворцов. Отнеся все проявления "общественности" и взаимопомощи к действию естественного отбора, Дарвин, однако, нигде не сопоставил их с конкуренцией и борьбой. Это сделали уже позднее русские ученые — ихтиолог К. Ф. Кесслер, а также географ и геолог П. А. Кропоткин.

Оба они, не отрицая борьбы за существование в природе, противопоставили ей другой принцип — взаимную помощь и в доказательство ее реальности привели массу достоверных фактов. Кропоткин собрал их в объемистой книге, которую назвал "Взаимопомощь как фактор эволюции". Он доказывал, что никакая прогрессивная эволюция видов на основе острого соревнования и борьбы невозможна, потому что из тяжелых испытаний животные выходят ослабленными и истощенными, как скотина после зимнего недоедания.

Идею взаимопомощи горячо поддержал Н. Г. Чернышевский, а уже в нашем веке — такие авторитеты, как Л. С. Берг и А. А. Любищев.

Рассуждая о роли взаимопомощи в историческом развитии животных и противопоставляя свои представления дарвинизму, Кропоткин опирается исключительно на наблюдения над жизнью семей, стад, стай и скоплений, не выходя за пределы вида. У него нет ни одного примера взаимопомощи между разными видами, которая ведет к симбиозу. Но общие рассуждения о противоположности взаимопомощи ведущему принципу дарвинизма еще не означают, что фактом своего существования симбиоз бросает ему вызов.

Чтобы ответить наконец на этот кажущийся трудным вопрос — каково же истинное соотношение между борьбой за существование и взаимопомощью в природе, надо четче представить себе механизм, положенный Дарвином в основу эволюции.

Дарвин не случайно назвал свою книгу "Происхождение видов". Ведь все живое, что развивается, в каждый данный момент существует на Земле в форме видов. Объяснить их эволюцию — значит разгадать, как образуются новые виды и создается все сказочное многообразие живых обитателей планеты. Единства такого объяснения и удалось достигнуть Дарвину, создавшему теорию, поражающую своей внутренней стройностью. Из нее нельзя что-то выбирать по частям. Ее можно только либо принять целиком, либо целиком же отвергнуть.

По Дарвину, борьба за существование проистекает из стремления всех живых существ к неограниченному размножению. Некоторые животные и растения ежегодно производят тысячи и даже миллионы зародышей, и, если бы все они выжили, Земля была бы не в силах ни прокормить, ни уместить их на своей поверхности. Тем не менее их численность на Земле не увеличивается, и, стало быть, из всего огромного потомства, оставляемого двумя родителями, в среднем выживают только две особи, которые становятся продолжателями рода. Из этого факта Дарвин сделал вывод, что все остальные становятся жертвами суровой борьбы за существование. Здесь обнаруживается одно из основных противоречий природы: размножение, будучи источником жизни, одновременно порождает борьбу, ведущую к гибели подавляющего большинства организмов.

Но смерть "косит" не без разбора. Погибают в основном слабые, неспособные противостоять жизненным невзгодам; выживают сильные или более ловкие, т. е. лучше приспособленные к окружающей обстановке. В гибели неприспособленных и переживании наиболее приспособленных и заключается действие естественного отбора.

Борьба за существование реже бывает прямой, физической (как между хищником и жертвой). Чаще всего она выражается в сопротивлении неблагоприятному климату или погоде (стихиям) и, что особенно важно, в конкуренции, т. е. состязании с другими организмами за лучшее удовлетворение насущных жизненных потребностей (в пище, укрытиях от врагов, местах для размножения и пр.). Поскольку у близких видов потребности сходны, а у сородичей одного вида они вообще совпадают, конкуренция между ними, по мнению Дарвина, должна быть особенно напряженной.

Но в природе существует верный способ ее ослабить. Потомство одних и тех же родителей никогда не бывает абсолютно одинаковым. Если внимательно присмотреться, то почти у каждого существа можно обнаружить какие-то вариации в строении, общем складе, привычках. Малейшим индивидуальным уклонениям будут соответствовать незначительные различия в потребностях. Поскольку в одной и той же местности такие слегка измененные потребности смогут легче удовлетворяться, естественный отбор будет стремиться их сохранять и накапливать. Сменится много поколений, и обособившиеся формы, продолжая отдаляться друг от друга, "дорастут" до ранга разновидностей или подвидов; затем они изменятся уже настолько, что их не будет влечь к заключению "браков", — возникнут новые самостоятельные виды.

Но процесс расхождения признаков на этом не остановится. Родственные виды еще слишком сходны между собой в основных потребностях. Чтобы меньше конкурировать и с максимальной полнотой использовать все жизненные ресурсы местности, нужно "научиться" питаться разной пищей, использовать разные укрытия, строить гнезда в разных местах и т. п. Продолжая начатое расхождение, родственные виды со временем "перерастут" в роды, в недрах которых родятся свои дочерние виды; роды, в свою очередь раздробившись, дадут начало семействам, и так, все более поднимаясь и разрастаясь вширь, вырастет великое древо многообразия жизни. Одновременно формы, промежуточные между расходящимися "удачниками", будут вымирать.

Такова классическая дарвиновская схема видообразования. По этой схеме новые виды зарождаются в недрах старых, и их генеалогическую историю нагляднее всего можно отобразить в виде пучка расходящихся ветвей, в котором каждая ветвь многократно ветвится. Очевидно, родословная всего живого начиналась от одного или нескольких общих корней, основанных немногими первичными организмами.

Внутривидовая конкуренция, расхождение признаков и происхождение родственных групп организмов от общего корня составляют три неотделимых друг от друга логических устоя теории. Это "три кита", на которых фактически держится дарвинизм.

А теперь давайте посмотрим, какое место в этой схеме эволюции и видообразования занимают симбиозы. Коль скоро они представляют собой дружественные союзы между разными и, как правило, далекими видами, то, естественно, никак не могут возникать на начальных этапах эволюции, когда видовое разнообразие еще не достигнуто, а следовательно, нет и далеких друг от друга видов. Очевидно, зарождение первого и всех последующих симбиозов возможно только на основе далеко зашедшей эволюции по дарвиновской схеме. Таким образом, симбиоз — это плод эволюции, следующей расходящимися путями. В нем как бы смыкаются ее далекие ветви. В лице симбиозов взаимопомощь, будучи порождением борьбы, как бы "ополчилась" против самой борьбы. Обращая соперников в "союзников" и изымая их из числа конкурентов, взаимопомощь сужает общий фронт борьбы за существование. В этом смысле она "работает" как будто против принципа Дарвина.

Но тут надо отдавать себе совершенно ясный отчет в том, что с точки зрения эволюционной взаимопомощь в симбиозе совсем не то же самое, что в лоне вида. Во втором случае, устраняя конкуренцию, она действительно препятствует расхождению форм и видообразованию. В первом же она вовсе не затрагивает основного механизма видообразования, а, наоборот, сама "питается" его плодами. Следовательно, симбиоз — это как бы надстройка над эволюцией, и его возникновение не может противоречить ни одному из логических устоев дарвинизма.

Из того, что симбионты перестали враждовать друг с другом (а в микоризах и лишайниках в какой-то мере даже продолжают), совсем не следует, что они остановились в своем развитии. Хорошо иметь союзника, быть ему ближе и нужнее всех и в привычных условиях полностью удовлетворять его потребности. Но никак нельзя, даже находясь в его чреве, отгородиться от остального мира, который непрерывно меняется. Будут ли рыбы-чистильщики так же исправно служить своим привычным "клиентам", если по каким-либо причинам их паразиты перекочуют на морских черепах? Смогут ли клубеньковые бактерии по-прежнему снабжать бобовые азотом, если под влиянием прогрессирующего загрязнения атмосферы окислами азота в почве скопится слишком много нитратов?

Коль скоро окружение меняется, должен меняться и каждый из симбионтов. Ему ничего не остается, как подчиниться дарвиновскому закону борьбы за существование. Теперь хорошо отлаженные отношения поневоле нарушаются, и их приходится "настраивать", как настраивают свои инструменты музыканты симфонического оркестра перед началом концерта. Иначе говоря, внешнее окружение, которое только и делает, что ставит новые "проблемы", постоянно заставляет партнеров по симбиозу совершенствовать формы сотрудничества.

Как раз в силу драматических событий, разыгрывающихся за ареной симбиозов, скорее всего и множатся ряды самих симбионтов. Наверное, ленивцы разделились на два рода и несколько видов не потому, что в их шерсти обосновались одни и те же сине-зеленые водоросли (хотя, конечно, маскировка водорослями была важной предпосылкой выживания ленивцев, а следовательно, и всякой их эволюции), а в силу каких-то иных причин. Вероятно, и друзья-жгутиконосцы не были непосредственной причиной того, что род термитов распался на сотни видов.

Рассуждая абстрактно и логично (а для теории это немаловажное дело), мы придем к заключению, что симбиоз сам по себе может беспредельно преобразовывать виды в их парном восхождении по ступеням эволюционной "лестницы", но не увеличивать их число. Могущественный по части внушения "симпатий", симбиоз оказывается довольно "слабосильным" в создании новых форм живых существ, В принципе он не творец видового разнообразия.

Если бы не было на свете "покорителей суровых земель", на этом можно было бы закончить главу и сказать, что у коллизии между дарвинизмом и принципом взаимопомощи, как в доброй старой драме, вполне благополучный исход: как говорится, и волки сыты, и овцы целы. Но как поступить с лишайниками, на первый взгляд нарушающими все законы природы? Ведь они являют собой очевидный пример того, что именно симбиоз открывает пути к умножению разнообразия жизни. Их 20 тысяч видов — 20 тысяч "голосов", вроде бы направленных против теории Дарвина!

Однако и лишайники создают лишь иллюзию противоречия дарвинизму. На самом деле их возникновение — это всего лишь надстройка над эволюцией, идущей обычными путями дифференциации. Не будь достаточного разнообразия грибов и водорослей, из которых немногие смогли осуществить прочный союз, не было бы и лишайников. По теории Дарвина, объединяться не могут только близкие формы, на далекие же этот "запрет" не распространяется. Кроме того, появившись на Земле, лишайники опять-таки шли к многообразию как единые целостные организмы в полном соответствии с дарвиновской схемой формообразования.

С этой стороной вопроса, поставленного лишайниками, теперь, кажется, все ясно. Но сам принцип их "сборки" навёл некоторых ученых на далеко идущие гипотезы.

Как переоценили возможности симбиоза

Все, что мы до сих пор говорили о взаимопомощи, симбиозе и эволюции, относится к организмам, которые пусть даже совершенно неразлучны, но всегда раздельны. Отказав симбиозу в "притязаниях" на роль творца, мы тем не менее воздали ему должное и выяснили, как несправедливо было бы ссорить его с дарвинизмом. Пора наконец перейти к тем фактам, когда благодаря симбиозу из слияния разных организмов возникает один новый — явление, дарвинизмом не охваченное.

Когда в 1867 году А. С. Фамшщын и О. В. Баранецкий выделили из лишайника живые зеленые водоросли, им, собственно, оставался один шаг до раскрытия двойной природы этих растений. Вероятно, ученым помешала его сделать большая осмотрительность и то, что они никогда не торопились с выводами. Прошло еще некоторое время после открытия Швепденера, и многим стало ясно, что в лишайниках осуществилось "чудесное" соединение двух типов растений. И что самое интересное: соединение было достигнуто не путем гибридизации (в мире растений она не такая уж редкость), когда родительские гены объединяются в единых хромосомах, а по типу эндосимбиоза, при котором наборы генов остаются раздельными. Так лишайник стал первым достоверным примером творческих способностей симбиоза.

По мере того как становились известными все новые факты симбиоза, рос и интерес к этому явлению. В начале нашего столетия он уже перестал казаться скромным уголком живой природы, а занял в ней довольно ответственное место и превратился в модную и даже боевую биологическую тему. Некоторые биологи стали приписывать симбиозу чуть ли не универсальную роль в возникновении основных форм жизни.

Как раз в это время Фаминцын и ботаник из Казанского университета К. С. Мережковский — каждый независимо от другого — выступили со смелой гипотезой. Они решили, что принцип, породивший лишайник, можно распространить на растительную клетку вообще.

По мнению авторов этой гипотезы, и ядро, и хлоропласты с заключенным в них хлорофиллом, и центросомы — короче, все известные тогда органоиды растительной клетки ведут свое происхождение от бактерий и водорослей, которые проникли в бесцветный амебоподобный (или флагеллятоподобный) животный организм извне и стали его постоянными симбионтами. Произошло это событие очень давно, на самой заре жизни.

Фаминцын полагал, что хлоропласты ведут свое начало от таких водорослей, как хлореллы и ксантеллы. Для доказательства он ссылался на свои опыты с выделенными из низших животных зоохлореллами, которые ему удавалось выращивать в течение многих поколений вне тела хозяина. Мережковский вел генеалогию хлоропластов от сине-зеленых водорослей. Аналогичные соображения развивали в это время и ученые Запада.

Получалось, что клетка высшего зеленого растения, подобно хорошо знакомой нам зеленой гидре, — результат сожительства по меньшей мере двух организмов — бесцветного и зеленого, которые из-за длительной совместной жизни почти утратили автономию. Согласно гипотезе, органоиды клетки образовались не путем дифференцировки первоначально простого и однородного комочка живого вещества в сложное и разнородное, как утверждает классическая биология, а в результате соединения первоначально разнородных "жизненных единиц" во имя взаимопомощи. Тогда все представители обширного зеленого царства, коль скоро их тела построены из клеток, — организмы комплексные.

Для обозначения этого нового принципа эволюции Мережковский предложил специальный термин — симбиогенез, что в переводе с греческого означает "возникновение на основе совместной жизни". В соответствии с этим принципом порядок развития живой природы переворачивался с "ног на голову": выходило, что все разнородное изначально, а сходное производно. Симбиоз помещался в самое начало жизни, а ее дальнейшая эволюция сводилась к симбиогенезу. Вырисовывалась хотя и фантастическая, но довольно стройная и соблазнительная картина развития всего живого.

Надо сказать, что Мережковский шел в своих рассуждениях дальше Фаминцына. Он был убежден, что в основе всего живого лежат две глубоко различные плазмы — микоидная, из которой состоят бактерии, сине-зеленые водоросли и большая часть грибов, и амебоидная, которая слагает тела животных и растений. Организмы, составленные из микоидной плазмы (Мережковский называл их микоидами), принадлежат к самому древнему царству на Земле. В результате симбиоза простейших безъядерных амебоидных существ ("монер") с первичными микоидами — бактериями биококками — возникли первичные одноклеточные организмы — амебы и флагелляты. Бактерии, собравшись вместе, образовали ядро клетки. Затем симбиогенез совершил новый "творческий акт": в первичные амебы и флагелляты внедрились сине-зеленые водоросли (которые сами произошли от бактерий), превратившиеся в хлоропласты. Так, путем двойного симбиоза, возникли клетки всех высших растений.

Если, стремясь укрепить свою гипотезу, Мережковский опирался в основном на логические доводы, то Фаминцын искал доказательств в экспериментах. Он справедливо считал, что для ответа на вопрос, представляет ли собой растительная клетка неделимую "жизненную единицу" или симбиотический комплекс, решающим было бы ее опытное разложение на части, их раздельное культивирование и последующая "сборка". И вот в течение более чем 40 лет он изо дня в день извлекает зерна хлорофилла из растительной ткани и пытается их выращивать во всевозможных искусственных средах. Увы! То, что легко удавалось с зоохлореллами, оказалось невозможным с хлоропластами. Эта неудача явилась, вероятно, главной причиной, почему идея симбиотического происхождения хлоропластов, а вместе с ней и гипотеза симбиогенеза были надолго оставлены.

Но из теоретических построений симбиогенетиков по крайней мерс одна идея — о двух плазмах — оказалась пророческой. Не так давно она вдруг возродилась в новой форме.

В течение последних 10–15 лет в сознании ученых вырастала все более глубокая пропасть между безъядерными (а точнее сказать, до-ядерными) и ядросодержащими организмами. За ядром "потянулись" другие органеллы [5] и многие признаки. В итоге можно считать теперь доказанным, что различия между ядерными и безъядерными глубже и фундаментальнее, чем между традиционными царствами животных и растении. На этом основании некоторые ученые делят все живое на два надцарства. Замечательно, что (за исключением грибов) с этими надцарствами совпало распределение организмов между двумя плазмами у Мережковского.

После первых попыток поместить симбиоз у истоков всего сущего прошло свыше полувека. И вот в 1967 году обветшавшая гипотеза пережила, подобно птице Феникс, как бы второе рождение. Ее возродила Лини Маргулис, молодая женщина-биолог из Бостонского университета. Она принялась развивать и доказывать положения, очень близкие представлениям Мережковского (забыв, однако, при этом упомянуть своих предшественников). Отличаются они от последних разве только большей детализацией и тем, что к обсуждению привлечены достижения современной науки.

Согласно схеме Маргулис, ядросодержащие клетки высших организмов ведут свое происхождение от безъядерных, которые прошли через ряд внутриклеточных симбиозов. Родоначальником всех форм жизни, от которого началась на Земле органическая эволюция, был небольшой амебоподобный и, конечно, безъядерный организм (жил он не менее 3,3 миллиарда лет назад). Он еще не был способен дышать кислородом. Это гипотетическое допотопное существо проглотило (но не съело!) несколько бактерий, способных жить в присутствии кислорода; они стали его постоянными симбионтами и передали ему преимущества пользоваться энергией за счет обычного окисления пищи. Так образовались митохондрии. На очереди был симбиоз со спирохетоподобными организмами и обретение чудесного дара движения. Войдя в состав клетки-хозяина, они сделались ее жгутиками.

Каждый знает, что делящаяся клетка передает свои свойства в неприкосновенной полноте дочерним клеткам благодаря сложному и точному механизму непрямого деления, заложенному в ядре. Маргулис считает, что спирохеты помимо движения одарили клетку и важнейшими элементами этого механизма и создали само ядро. Возникновение непрямого деления, закрепившего "завоевания" эволюции посредством "точной" наследственности, было в истории органического мира величайшим событием. Только благодаря ему могла затем развиться способность к половому размножению и могли появиться сложные многоклеточные организмы. В итоге симбиоза со спирохетами возникли так называемые амебожгутиковые существа с ядром — предки современных простейших.

Наконец, некоторые из амебоидных жгутиконосцев ухитрились пленить сине-зеленые водоросли и создать им такие условия, что со временем те утратили самостоятельность и превратились в хлоропласты. Так образовались примитивные ядерные водоросли, которые через посредство зеленых дали начало всем более высокоорганизованным формам растений.

В связи с успехами молекулярной биологии, обнаружившей ДНК в органоидах клетки, гипотеза Маргулис получила довольно широкий резонанс. В нашей стране ее представления нашли горячего сторонника в лице крупного ботаника академика Л. Л. Тахтаджяна. Вокруг симбиогеиеза снова разгорелся спор, который приобрел общебиологическое звучание.

Несмотря на всю смелость гипотезы, ее, казалось, нетрудно подтвердить логическими доводами. Действительно, выгоды от симбиозов, создавших полноценную клетку, очевидны, и они могли реально осуществиться. Но для подтверждения истинности гипотезы одних доводов мало. Для этого нужны доказательства.

И вот под впечатлением трудов Маргулис многие физиологи и биохимики занялись поисками фактов, которые говорили бы об автономии клеточных органоидов и их сходстве с ныне живущими безъядерными формами. Надо признать, что за последние годы они накопили солидный материал, но он оказался противоречивым. Одни факты как будто свидетельствовали в пользу симбиогенеза, другие — против.

"Героями" дня стали прежде всего хлоропласты. В них обнаружили свою ДНК, отличную от ядерной, свою систему синтеза белка вплоть до ферментов, сшивающих отдельные "кирпичики" в большую и сложную молекулу. Благодаря тому что все важнейшие механизмы жизнеобеспечения у хлоропластов "свои", они способны самостоятельно делиться и ритм их деления не подчиняется ритму деления ядра. И сами хлоропласты удалось наконец выделить из клетки и в течение нескольких поколений культивировать в искусственной среде. Все это дало основание говорить об автономии, или индивидуальности, хлоропластов и об их сходстве с эндосимбионтами. С другой стороны, те же ДНК и система синтеза белка оказались в хлоропластах удивительно сходными с аналогичными веществами сине-зеленых водорослей.

Нечто подобное можно сказать и о митохондриях. По своему биохимическому составу, строению и типу обменных реакций, не говоря уже о размере и внешней форме, они очень напоминают некоторые бактерии. Митохондрии, как и хлоропласты, тоже способны самовоспроизводиться делением.

На этом в общих чертах заканчивается перечень фактов, говорящих в пользу гипотезы. Впрочем, и они не безупречны. Если у водорослей и мхов можно четко проследить непрерывность деления хлоропластов, то наблюдать за этим процессом в живых клетках высших растений очень трудно и даже невозможно: размеры телец, из которых они образуются, настолько малы, что их почти не отличить от митохондрий даже в мощный электронный микроскоп. Попробуй разбери, из чего они образуются! Поэтому ряд ученых не без оснований сомневаются в самостоятельном размножении этих органоидов и склонны допускать, что их "рождает" ядро.

Кроме того, в последнее время исследователи все чаще стали убеждаться, что автономия у хлоропластов и митохондрий довольно куцая. Выявляется, что работа их генов все же контролируется "свыше": "верховная власть" ядра простирается на синтез многих белков, ферментов, на отдельные этапы фотосинтеза. Поэтому правильнее говорить о полуавтономии.

Биохимическое сходство хлоропластов и митохондрий с современными безъядерными организмами несомненно, но оно еще не доказывает их генеалогического родства. Сходство можно объяснить близостью состава всего живого, а также тем, что эволюция тех и других шла параллельными путями. Внешне кит похож на рыбу, но их глубокие внутренние различия стали хрестоматийным примером обманчивости первого впечатления.

Если быть логичными до конца, то придется согласиться с критиками симбиогенеза, что даже достоверно установленное образование каждого нового поколения органоидов от себе подобных (пли, как говорят ученые, непрерывность органоидов) еще не докажет их симбиотического происхождения и того, что ядерные произошли от безъядерных. Для этого нужны прямые наблюдения и эксперименты.

В этом смысле гораздо интереснее было бы выяснить, в какой мере безъядерные и ядерные водоросли способны вступать в симбиоз сейчас — как друг с другом, так и с разными беспозвоночными животными. Важно было бы понаблюдать, какие у них происходят при этом изменения, и попытаться подробно описать все этапы, ведущие к постоянному эндосимбиозу. Замечательно, что не так давно цельные и нормально функционирующие хлоропласты были обнаружены в коловратках и некоторых моллюсках. К сожалению, однако, такие факты единичны и специалистов, которые всерьез изучают мутуалистические связи водорослей с животными, очень мало.

Есть и еще одно слабое место в теории симбиогенеза. Рассуждая о путях возникновения сложной клетки — структурной единицы всех животных и растений, она оставляет в стороне вопрос о том, как появились исходные организмы. Откуда взялась чудодейственная зеленая "кормилица", превратившаяся в хлоропласт, откуда появилась проворная спирохета, преобразовавшаяся в двигательный жгутик? Сейчас трудно предсказать, к каким окончательным выводам придет биология, но, даже если когда-нибудь в будущем теория симбиогенеза и подтвердится, эти вопросы останутся в ней зияющими провалами, смыкающимися с. неизвестным.

По поводу неясной судьбы теории симбиогенеза вряд ли, однако, стоит сокрушаться. Ведь и без нее симбиоз и взаимопомощь прочно утверждаются в науке как могучие "кормчие" в историческом потоке жизни.

Глава одиннадцатая

ПРОБЛЕМЫ "ОТ МАЛА ДО ВЕЛИКА"

Беспокойство —

Это свойство весны,

Беспокоиться всегда мы должны,

Ибо спеси мы смешной лишены,

Что задачи до одной решены.

Леонид Мартынов

Двадцатый век — эпоха нескончаемого дробления всех наук.

В биологии, например, можно насчитать уже больше сотни разных подразделений. Образно говоря, чуть ли не каждое насекомое требует теперь для себя собственной науки.

В целом в такой тенденции нет ничего надуманного. Она естественно отражает все более глубокое проникновение науки в сущность явлений. В наше время, когда ученые докапываются до глубин и истоков самых сокровенных процессов, стараясь выразить их на языке молекул и атомов, то, что раньше казалось простым, предстало настолько головокружительно сложным, что изучение таких вещей по силам лишь узким специалистам.

Считается, что любая область познания может претендовать на положение самостоятельной науки, если у нее есть свой предмет, который она изучает, свои методы и задачи. Разве симбиотические союзы живых существ — малый или нечетко очерченный предмет, не достойный специального изучения? Ведь они составляют важный раздел экологии — науки, прогресс которой ныне связывают с судьбой самого человечества.

Впрочем, имя новой науки о симбиозах уже существует — незатейливое, но вместе с тем солидное и какое-то всеобъемлющее. К основе слова "симбиоз" прибавили обычное греческое "логос" (наука), и получилось "симбиология". Этим благозвучным названием довольно часто пользуются зарубежные ученые, особенно американские.

Тем, что оно начинает звучать с запозданием (и пока достаточно робко), по отношению к организмам-союзникам допущена известная несправедливость. Скажем, для изучения паразитов давно существует специальная наука — паразитология, которая уже накопила огромный материал. Выходит, что ученые своим вниманием к паразитам оказали им больший "почет", чем существам, демонстрирующим согласие!

Тому есть веская причина. Преимущественное внимание к паразитам объясняется тем, что их вред имел для человека и его хозяйства слишком большое значение. До известной поры человек меньше помышлял о наступлении на природу и был больше поглощен заботой о самосохранении перед лицом враждебной ему стихии. Можно сказать, что он занимал оборонительную позицию.

Иное дело в век научно-технической революции и истощения природных богатств. Теперь человека все больше интересует, как применить действующие в живой природе принципы в его собственной деятельности и как поставить себе на службу те процессы, которые раньше его непосредственно не касались. Тут-то и дошла очередь до симбиозов.

На отставании симбиологии сказалась и еще одна причина.

Некогда симбиозами занимались отдельные ученые, обладавшие поистине энциклопедическими знаниями. Их перу и принадлежит в основном вся старая литература о симбиозах. Но пора энциклопедистов давно прошла. На стремление к всеобъемлющим знаниям наложила свое вето глубокая специализация наук. Эрудицию одиночек теперь призваны заменить коллективы исследователей.

Может ли один человек раскрыть все секреты функционирования какого-нибудь "начиненного" водорослями полипа или альянса между простейшими, грибами и кровососущими насекомыми? Тут мало совместных усилий зоологов и ботаников. Для этого нужны еще экологи, физиологи, эмбриологи, генетики, биохимики, иммунологи. В общем симбиология — наука такая же комплексная и "синтетическая", как, например, биология развития, космическая биология или эволюционное учение.

Надо сказать, что объединение наук вообще идет медленнее, чем их дробление. Ну, а к комплексному изучению симбиозов по-настоящему только приступают.

И последний вопрос — о субординации наук. Будет ли "почтенная" паразитология на равных с юной симбиологией или войдет в нее как часть в целое?

Очевидно, отношения между обеими науками будут целиком зависеть от того, будет ли включен паразитизм в понятие симбиоза. Если возобладает точка зрения "крестного отца" симбиозов де Бари, о котором упоминалось в первой главе, то паразитология войдет в симбиологию как её составная часть.

Перед каждой наукой стоят свои проблемы и задачи. Одному ученому был задан вопрос, в чем он видит успех науки. Подумав, он с улыбкой ответил, что, по его мнению, он состоит в том, что, не решая окончательно ни одной проблемы, наука на месте двух или трех из них создает десятки новых. Это на первый взгляд парадоксальное суждение хорошо отражает диалектический путь ко все более полному знанию.

В этом смысле симбиология не составляет исключения. Однако многие из проблем, которыми она сейчас вплотную стала заниматься, возникли отнюдь не под влиянием изучения симбиозов. Их диктовала сама жизнь. Симбионты же только подали ученым реальную надежду, что помогут в их решении.

Мы не станем перечислять все возможные проблемы, стоящие перед симбиологией (а их немало). Лучше рассмотрим вкратце некоторые из них, весьма весомые и в теоретическом, и в практическом отношении.

Как научиться управлять иммунитетом и сделать полезными некоторых паразитов

Наше здоровье (а равно здоровье животных и растений) зависит от способности организма противостоять проникновению в него болезнетворных микробов, грибов и любых инородных тел. От тех, что проникли, животные, например, избавляются тремя способами: мелкие микробы и частицы они переваривают (этим занимаются клетки-фагоциты); более крупные — либо выталкивают наружу, либо заключают в плотную капсулу. Активные оборонительные реакции, направленные на защиту от инфекции, лежат в основе иммунитета и запрограммированы в генах.

Иммунитет охраняет здоровье организма не только от угроз, исходящих извне. Он ограждает и от опасностей, возникающих внутри.

Организм человека и крупных животных построен из многих миллиардов клеток, которые постоянно делятся. Во время деления в некоторых клетках внутренних тканей и органов случаются какие-то ошибки и изменения. При астрономическом числе клеток это и неудивительно. В результате измененная клетка начинает вырабатывать вместо нужных организму веществ совсем другие.

Если бы такие клетки и вещества не обезвреживались и не выводились наружу, нарушения обмена постепенно привели бы организм к гибели (что получается, например, при заболевании раком). Эту задачу также выполняет система иммунитета, отторгающая продукты перерождения. От нее зависит и совместимость тканей.

Как известно, механизм иммунитета очень сложен. Основными агентами иммунитета у высших животных выступают антитела, которые вырабатываются кровеносной и лимфатической системой, костным мозгом, зобной железой и многими внутренними органами. Чтобы сделать ткани разных организмов генетически совместимыми, надо радикально изменить работу антител. Усилия ученых сейчас как раз и сосредоточены на разгадке тайн этих образований.

Очевидно, в решении проблемы тканевой несовместимости как раз и могут помочь эндосимбионты. Ведь бесчисленные животные и высшие растения впустили их не только внутрь тканей, но и внутрь самих клеток! Куда же исчезла бдительность их иммунологической защиты от вторжения чужаков?

Оказывается, она вовсе не исчезла, а только стала дифференцированной. Вспомним еще раз разные "баррикады", воздвигнутые насекомыми, орхидеями, корнями растений на пути проникновения всякой "мелюзги", напрашивающейся в друзья, и то, как потом эти преграды рушатся.

Пересаживаемый орган можно, вероятно, без особой натяжки рассматривать как эндосимбионта или даже паразита. Тогда очень пригодится все, что мы сможем узнать о взаимных реакциях организма-хозяина и его "квартирантов". Ценные выводы позволит сделать изучение всех градаций и нюансов в их взаимной терпимости и сравнение с тем, как в этом отношении обстоит дело в содружествах разных организмов. Тогда, возможно, будут открыты новые причины, влияющие на совместимость, и, можно думать, откроются реальные перспективы управлять этим процессом.

Уже сейчас ведутся, например, исследования, в которых "хозяина" постепенно "приучают" к "эндосимбионту" тем, что вводят его по частям: тканям хозяина устраивают "свидание" с отдельными макромолекулами "симбионта", содержащими его ДНК.

Проникновение в тайны защитных реакций интересно не только для проблемы трансплантации. Раскрытие причин торможения этих реакций при встрече хозяев с обычными "квартирантами" может пролить свет на неизвестные стороны механизма иммунитета и открыть новые пути укрепления устойчивости организма к инфекциям, что очень важно, например, при выведении новых сортов культурных растений да и в селекции домашних животных.

Если бы стало известно, как эндосимбионты ухитряются усыплять бдительность иммунологического надзора своего хозяина, очевидно, можно было бы выяснить и обратное: как поддержать силы иммунитета, когда он ослаблен. Тогда, возможно, удалось бы перейти в решительное наступление на такие болезни века, как рак или аллергия.

Изучение взаимовлияния компаньонов эндосимбиоза до малейших деталей их обменных биохимических реакций вплотную подводит к фундаментальной теоретической проблеме взаимного узнавания клеток и клеточных взаимодействий вообще. А вне рамок этой общей проблемы не могут быть правильно решены более частные биологические и медицинские проблемы.

Мы говорили об автономии хлоропластов и фантастическом проекте введения зеленых водорослей в покровные ткани человека. Такой проект в первую очередь касался бы космонавтов, перед которыми стоит проблема питания в будущих длительных межпланетных путешествиях. Если для людей подобный вариант в силу ряда причин неприемлем, то он может быть применен по крайней мере к некоторым животным, мясом которых мы питаемся. Сравнительно не так давно стало известно, что природа осуществила и этот вариант.

В 1965 году японцы Кавагути и Ямазу впервые обнаружили нормально функционирующие хлоропласты в пищеварительных клетках слепой кишки брюхоногого моллюска ализия атровиридис. Оказалось, что моллюски получают их от зеленой водоросли кодиума, которой они питаются. Тело самой водоросли переваривается, а её хлоропласты, попадая в кишечник животного, остаются невредимыми. Здесь они долгое время продолжают фотосинтез (света им хватает, так как ткани моллюска достаточно проницаемы для лучей) и полностью обеспечивают потребности нового хозяина в углеводах. Относительно того, как это им удается, ученым приходится пока довольствоваться одними догадками.

Установлено, что такой необычный симбиоз существует между несколькими видами брюхоногих, с одной стороны, и зеленых и красных водорослей — с другой. Вот уж подлинно благодатный материал для изучения автономии растительных органелл в чужеродных тканях! Сейчас некоторые исследователи пытаются экспериментально проверить очень интересную гипотезу: не начнут ли моллюски переваривать зеленых кормильцев, если искусственно удалять продукты их фотосинтеза?

Практически важные результаты сулит изучение того, как регулируется размножение эндосимбионтов.

Туберкулезные палочки — возбудители опасной болезни, но они далеко не всегда патогенны. В организме многих людей палочки живут в небольшом числе совершенно незаметно, не проявляя своего вредоносного характера, и человек даже не подозревает об их присутствии. Очевидно, организм таких людей способен энергично сдерживать их размножение и активность. По вполне понятным причинам было бы очень важно выяснить, каким образом это ему удается.

Познать сложное явление без подсобных данных и аналогий очень нелегко, и о биохимической стороне контроля организма над патогенными микробами ничего не известно. Не могут ли и тут прийти нам на помощь некоторые животные с находящимися в них эндосимбионтами? Действительно, в случае с "мирными" туберкулезными палочками немногое отделяет их взаимоотношения с организмом-хозяином от компилируемого симбиоза.

Мы видели, что уже низшие животные способны обуздывать плодовитость своих постояльцев и в идеале синхронизировать их размножение со своим собственным. Какая-нибудь крошечная одноклеточная парамеция уже в состоянии задать симбиотической хлорелле и частичкам каина выгодный для себя темп размножения.

В живой природе действует много общих законов и принципов. Можно думать, что и принцип, лежащий в основе регуляции эндо-симбионтов и паразитов, един для низших и высших животных и для самого человека. Разгадать же его у просто организованных форм, наверное, легче. Когда это будет сделано, появятся новые возможности борьбы с болезнями и вредителями сельского хозяйства.

Даже паразиты косвенно могут сослужить человеку добрую службу. В 1934 году зоолог Ч. Везенберг-Лунд, работавший в Дании, напал на необычно крупных прудовиков (одна из самых распространенных форм пресноводных моллюсков). Поначалу ученый подумал, что перед ним новая, еще никем не описанная разновидность, но, произведя вскрытие животных, обнаружил, что все они обильно заражены личинками плоских червей — трематод. Паразиты и были виновниками больших размеров моллюсков.

С того времени, как впервые стал известен подобный факт, явление увеличения размеров тела под влиянием паразитов (его назвали гигантизмом) обнаружили у многих других животных. Крысы, кровь которых была заражена трипанозомой Леви, достигали размеров крупной кошки; мыши и хомяки, пораженные личинками одного из ленточных червей, вместо того чтобы худеть, сильно жирели. В ряде случаев даже ягнята от присутствия нематод быстрее прибавляли в весе. Вот вам и истощение паразитом своей жертвы! Нечто сходное открыли и у растений.

Перспективы возможного хозяйственного использования этих неожиданных способностей некоторых паразитов ясны без пояснений. Если бы, скажем, удалось сыскать подходящего паразита, безвредного для человека, и ввести его, скажем, бычкам или свиньям, то мы получили бы лишние тонны мяса. На Западе попытки подобного рода уже делаются по отношению к устрицам.

Однако для достижения желанной цели вовсе нет необходимости заражать животных самими паразитами. Достаточно выделить из них вещество, побуждающее к сильному росту, и впрыснуть его соответствующим восприимчивым "хозяевам". А еще лучше точно установить его химическую природу и научиться синтезировать промышленным способом. Этим ученые сейчас и занимаются.

Экзотические симбиозы, указывающие путь к высоким урожаям

Чтобы определить точно, сколько животные и растения наращивают живого вещества (биомассы), экологи ввели понятие продуктивности. Измеряют ее величиной биомассы, производимой на единицу площади, занятой изучаемым видом, за сутки или за год. Если от этой общей величины отнять биомассу, которую организмы тратят на дыхание (т. е. на поддержание своей жизни), то как раз и получится чистый прирост живого вещества, или чистая продуктивность. Этим показателем пользуются для сравнения возможностей разных организмов и целых сообществ. (Оперируя этим понятием, мы ради краткости пустим определение "чистая".)

Экологи ориентировочно подсчитали среднюю продуктивность разных сообществ и отдельных сельскохозяйственных культур под разными широтами и в разных районах земного шара. И вот оказалось, что первые места по продуктивности в морской среде заняли коралловые рифы, а на суше — вечнозеленые тропические леса. То есть биологические сообщества, всеми делами которых заправляют симбиозы!

В нашей стране нет ни тех, ни других. Казалось бы, стоит ли нам тогда ими заниматься? Но советские научно-исследовательские суда все чаще направляются в Карибское море, в Тихий и Индийский океаны, к царству коралловых рифов. И влечет их туда вовсе не праздный интерес к экзотике. Настойчиво изучая живое население рифов, совершающиеся в коралловых сообществах обменные процессы, ученые стремятся найти разгадку их необычайной продуктивности. Когда она будет найдена, принципы, "работающие" на благо кораллового сообщества, возможно, удастся с успехом применить для освоения ресурсов Мирового океана и их непрерывного возобновления. Такова главная проблема, поставленная перед людьми этим замечательным творением природы.

Поражает то, что, будучи одним из самых продуктивных биологических сообществ на нашей планете, коралловые рифы омываются самыми бесплодными водами (некоторые экологи подсчитали, что по продуктивности первые превосходят вторые в 120 раз!). Живые рифы — это цветущие оазисы в соленой морской пустыне.

Первооснова продуктивности водных сообществ — мириады микроскопических водорослей-фотосинтетиков, составляющих фитопланктон. Их развитие зависит от света и растворенных в воде солей азота и фосфора (так называемых биогенов). Те же потребности и у симбиотических водорослей кораллов. Света в тропиках избыток, а вот биогенов практически нет. Без биогенов же никакие водоросли не могут строить органическое вещество, а следовательно, кормить кораллы и население рифа. Этот факт и пробудил у некоторых ученых сомнение в том, что высокая продуктивность кораллового сообщества всецело зависит от фотосинтеза зооксантелл.

С другой стороны, остается непреложной истиной, что риф постоянно и щедро отдает органику и биогенные соли многочисленным потребителям. Сколько организмов всевозможных размеров и рангов трудится денно и нощно над его разрушением! Какое обилие морских птиц кормится за счет его обитателей! Рифы — один из главных источников существования и для местного населения. Кажется, что неустанный прилив бесплодных вод тоже способен только отпять накопленное ими богатство. Какие же материальные силы его пополняют? Наука еще не в состоянии дать окончательный ответ на этот вопрос. Однако кое-что уже проясняется.

Не так давно на атоллах Тихого океана довелось побывать советскому экологу 10. И. Сорокину. Его поразила на рифах необычайная плотность и активность бактерий. Они в массе скапливаются на пористых скелетах кораллов и на мертвой органике. Одновременно это натолкнуло исследователя на мысль, что именно бактерии могут быть первоосновой, на которой зиждется благополучие всего сообщества. Чтобы убедиться в этом, он тут же приступил к опытам, в которых благодаря применению радиоактивного углерода С^14 мог точно определять, какую массу бактерий съедали кораллы.

Бактерии действительно оказались в рядах главных созидателей живого вещества. Выяснилось, что они извлекают биогены не из солей, а из растворенных в морской воде органических веществ, которые оседают на губчатых поверхностях мертвых кораллов. Бактериями питаются зоопланктон и сами кораллы. Благодаря своему мощному ресничному аппарату кораллы и прочие животные способны отфильтровывать даже единичные клетки бактерий. Переваривая их, они выделяют минеральные продукты обмена, в том числе азот и фосфор, которые сразу используются фитопланктоном. Теперь колесо жизни запущено: одни организмы, поедая других или вступая с ними в кооперацию, получают от них все необходимое.

Итак, у кораллов открыто три способа питания: хищничество, симбиотический фотосинтез и фильтрация. Это и позволяет им при скудных ресурсах среды использовать для поддержания жизни фактически любые доступные источники энергии. Кроме того, они умеют по-настоящему "дорожить" тем, чего мало. Биогенные элементы, однажды усвоенные полипом, попадают в замкнутый круговорот между кораллами и их водорослями и теперь будут ими многократно использованы. Оттого, что между симбионтами нет никаких посредников, круговорот всех прочих веществ пойдет быстрее.

Мы убеждаемся таким образом, сколько поучительного можно узнать у этих экзотических созданий, как много ценных мыслей могут они подсказать в деле рационального использования ресурсов нашего оскудевающего мира.

Схема круговорота веществ на коралловых рифах.

Три способа питания коралловых полипов: I — хищничество, II — симбиотический фотосинтез, III — фильтрация. Главные потребители коралловых полипов: 1 — рыба-попугай, 2 — морская звезда. Животные-санитары: 3 — рыба-бабочка, 4 — креветка. 5 — бактерии

На суше к самым продуктивным сообществам относятся дождевые тропические леса. В среднем они производят вдвое больше органического вещества, чем леса умеренного пояса и обычные сельскохозяйственные культуры. Одна из причин такого преимущества очевидна: в тропиках не бывает зимы и деревья могут расти круглый год, оставаясь в зеленом наряде. Однако при сравнении тропических лесов с нашими листопадными лесами и в летнюю пору преимущество все равно остается на стороне джунглей. Оказывается, и здесь на высокую продуктивность "работают" те же принципы, что в коралловом сообществе.

Почвы тропических лесов бедны перегноем. В отличие от нашей средней полосы большая часть питательных органических (и минеральных) веществ находится здесь не в почве, а в самой растительности. Как же возвращаются они из отмершей древесины в ткани живых растений, минуя почвенную стадию минерализации?

Вспомним о микоризе. В тропических лесах она особенно обильна. Недавние исследования, проведенные в бассейне Амазонки, показали, что, по-видимому, именно микориза играет в лесу роль "живой ловушки" питательных веществ. Очевидно, она способна прямо захватывать мертвые органические остатки, переводить их в минеральные соли и через гифы закачивать непосредственно в живые клетки корня. При этом в почву (откуда они были бы очень быстро вымыты дождевыми водами) просачивается очень мало растворимых солей.

Установлено, что микориза тропических деревьев способна также усваивать плохорастворимые формы минеральных элементов (например, извлекать фосфор из апатитов и горных пород), малодоступные растениям нашего климата. В итоге благодаря микоризе ускоряется круговорот питательных веществ, циркулирующих по замкнутой симбиотической системе. Теперь становится понятным, почему урожаи сельскохозяйственных культур, особенно однолетних, выращиваемых на месте сведенного тропического леса, быстро падают и пашни приходится забрасывать. Кто и откуда доставит растениям пищу, если нет больше ни ее источника, ни перерабатывающего и подающего механизма?!

Оголенная земля, становясь жертвой ливней, обрушивающихся на поля с силой Ниагарского водопада, лишается последних остатков перегноя, а нещадно палящее солнце и иссушающие ветры превращают ее в бесплодную латеритную пустыню. Вот и судите: природное высокопродуктивное сообщество уничтожено, а экономический выигрыш от посевов получился более чем скромный. Это не значит, конечно, что от земледелия на месте уже вырубленных лесов надо отказаться. Чем же тогда питаться все увеличивающемуся населению развивающихся стран, расположенных в тропическом поясе? Это указывает только на то, что его бессмысленно вести здесь в "европейском стиле", в котором преобладают монокультуры.

Особые условия, господствующие на землях, занятых симбиотическим сообществом, ставят две настоятельные проблемы. Во-первых, ради сохранения экологического равновесия и исправления печальных последствий неудачного землепользования (многих других соображений мы просто не можем касаться) необходимо оставить в неприкосновенности сохранившиеся массивы тропического леса. Во-вторых, для подъема урожайности во влажных тропиках надо вывести сорта, способные к "дружбе" с микоризными грибами. О том, что надо делать в-третьих, стоит сказать особо.

"Симпатии" и "антипатии" среди растений

У каждого растения свой "характер". Поставьте гвоздику в вазу вместе с розой, и (вероятно, из зависти к красоте "царицы цветов") она погубит розу раньше срока. Теперь соедините ту же гвоздику с гелиотропом — и совместно они проживут дольше, чем порознь. Нежный ландыш совершенно нетерпим ко всем прочим цветам.

Секрет "симпатий" и "антипатий" срезанных цветов прост: их стебли выделяют в воду вещества, которые по-разному действуют на разных соседей. Но, оказывается, и при естественном произра-станин на земле растения не остаются безразличными друг к другу. То, что они в разной степени соперничают между собой из-за пищи, воды, света и места, — это само собой. Помимо этого разные виды, растущие вместе, устанавливают друг с другом "личные" отношения с помощью разных веществ, выделяемых листьями и корнями. Вещества эти для другого вида могут быть благоприятными, вредными или безразличными.

Всем известна оздоровительная сила летучих выделений листвы — фитонцидов. Они обладают замечательным свойством быстро уничтожать болезнетворные микробы. Но заметно влиять друг на друга с помощью фитонцидов растения не могут, потому что эти вещества относит ветер. Другое дело корни. Их выделения остаются в почве и поневоле всасываются корнями соседних растений.

Установлено, что из общего количества веществ, накопленных растением путем фотосинтеза, до 12 процентов выделяется корнями в почву. В среднем за год корневые выделения составляют примерно 7 т на гектар поля. Состоят они как из минеральных солей (например, фосфора, калия, азота), так и из органических соединений (сахаров, органических кислот, аминокислот и др.). С их помощью растение создает вокруг себя собственную биохимическую среду. Однако агентами влияния на соседей выступают только физиологически активные органические вещества — ферменты, витамины, антибиотики, фенолы и др. Действуют они сами или через посредство корневых микробов, которых привлекают корневые выделения.

И вот что получается в результате взаимодействия, скрытого землей. Сирень, клен татарский и роза ругоза, посаженные близко к ели, начинают чахнуть. Их участь разделяют также яблоня и груша. С другой стороны, по соседству с той же елью рябина, лесной орех и малина чувствуют себя превосходно, несмотря на то что их корни сильно переплетаются с корнями ели. Можно было бы ожидать, что в таких условиях растения будут сильно конкурировать за пищу и влагу, но в их взаимоотношениях явно одерживает верх биохимическая "симпатия". В степных посадках саженцы дуба и сосны вечно страдают от угнетающего влияния горькой полыни, вейника, белой мари. По-разному взаимодействуют и сельскохозяйственные растения, посаженные вместе или рядом. Лук старается испортить жизнь фасоли, репа — помидорам. Напротив, тот же лук помогает расти красной свекле. Поддерживают друг друга картофель, кукуруза и фасоль, редиска и кресс-салат, горох и горчица.

На такие факты раньше не обращали внимания, а многих из них просто не знали. Но вот 10–15 лет назад на этих фактах выросла новая научная дисциплина — аллелопатия, важность которой признали экологи. К сожалению, в ее ведение, как показывает само название (в переводе с греческого аллелопатия означает "взаимный вред"), попали только вопросы биохимической "войны" растений. Не менее же важные проявления биохимической взаимопомощи остались в стороне. О них в аллелопатии упоминают разве что из соображений контрастного сопоставления. С не меньшим основанием можно было бы подобрать подходящий термин для положительных взаимодействий и выделить их изучение в отдельную науку, но этого пока не сделано (не называть же ее антиаллелопатией!). Впрочем, дело, конечно, не в названии. Справедливости ради надо сказать, что положительные взаимодействия изучают не меньше, чем отрицательные. Для нас они интересны тем, что представляют собой одну из особых форм симбиоза.

В самом деле, именно по принципу взаимной "симпатии", основанной на биологической совместимости, группируются друг с другом деревья, кустарники и травы в лесу, в степи, на лугу во всех естественных сообществах. Зеленые "друзья", благотворно влияющие друг на друга, не только растут рядом, но и тесно соприкасаются корнями. Их взаимная поддержка осуществляется через взаимный обмен корневыми выделениями. И действительно, у союзников — сосны и липы, лиственницы и дуба, дуба и клена — корни сближены, тогда как у враждующих друг с другом сосны и осины или дуба и белой акации ничего подобного нет.

Понятно, как все это важно знать и учитывать при создании искусственных растительных сообществ — агрофитоценозов, полезащитных полос и лесных насаждений, при составлении долголетних травосмесей для лугов и пастбищ. Ведь от того, как будут относиться друг к другу соседние растения, в немалой степени зависит урожай.

В сельскохозяйственной практике прочно утвердилась система, при которой на одном поле сажают какую-то одну культуру: здесь выращивают рожь, там овес, на третьем участке высажен картофель или капуста. Так легче ухаживать за посевами, удобнее собирать урожай, не нужно проводить его сортировку.

Но при монокультуре существуют свои беды, сказывающиеся на урожае. Благодаря обилию одинаковых растений на нолях в массе плодятся различные вредители, сильнее развиваются сорняки; ввиду избирательного поглощения питательных веществ нарушается минеральный баланс почвы, а из-за меньшего числа корней — ее структура. Однородные посадки сильнее страдают от капризов погоды, особенно от засухи. Кроме того, корневые выделения некоторых культур и даже пожнивные остатки действуют на их собственные следующие поколения как яды (явление это называют утомлением почвы). Понятно, что смешанные посевы устранили бы все эти отрицательные моменты.

Мы знаем теперь, что секрет высокой продуктивности естественных сообществ заключается в их сложном составе. Настало время отказаться от чистых посевов — этого изобретения человека, лишившего растения их природных союзников, и перейти к созданию агрофитоценозов по образцу естественных сообществ. Еще в 30-х годах крупнейший советский ботаник В. Л. Комаров отмечал, что максимум растительной массы достигается при наибольшем разнообразии растений, входящих в одни и те же группировки. Какой хозяйственный эффект дало бы применение этого принципа в земледелии в сочетании с правильным подбором растений!

Земледельцы издавна стремились к смешанным посевам. Многовековой опыт научил их, какие культуры можно соединять в пары или группы. На Украине с незапамятных времен принято среди картофеля высевать фасоль или бобы, а вместе с кукурузой сеять фасоль или сою. В Молдавии и Закавказье кукурузу выращивают вместе с картофелем и тыквой. Чуть ли не со средних веков практикуются совместные посевы бобовых со злаками.

Если до сих пор компоненты для смешанных посевов подбирали методом "проб и ошибок", то теперь, когда корневые взаимодействия начали изучать с помощью меченых атомов, стало возможным вести подбор компонентов на научной основе. В этом направлении достигнуты уже немалые положительные результаты. Так, советский исследователь В. П. Иванов экспериментально доказал, что горох биологически несовместим ни с овсом, ни с ячменем и что его целесообразно высевать с белой горчицей (при этом его урожай повышается на 30 процентов). Рекомендованы и другие полезные сочетания.

Установлено также, что биохимически многие культурные растения сильнее сорняков, но исход борьбы между ними помимо всего прочего зависит от того, кто раньше начал расти и успел пустить корни. Следовательно, высевая культурные растения рано, мы создаем основу для их победы над сорняками.

Симбиозы сильны тем, что входящие в них организмы способны процветать в условиях самых скудных источников пищи. Это замечательное свойство симбиозов должно быть использовано при освоении бесплодных земель.

Из-за возросших масштабов хозяйственной деятельности человека на прекрасном лице Земли появилась частая "сыпь" голой породы. Это и горы пустой породы возле каменноугольных шахт — так называемые терриконы, и шлаковые отвалы теплоэлектростанций, и земли, обезображенные после открытой добычи строительных материалов и полезных ископаемых, и т. п. Специалисты разных профессий, особенно в нашей стране, усиленно трудятся над тем, чтобы скорее вернуть эти бросовые земли, бедные органическими и минеральными веществами, к жизни.

Вот для рекультивации таких земель крайне важно подобрать из числа самых выносливых (и потому пионерных) растений такие виды, которые были бы между собой друзьями. Эксперименты уже показали, что на отвалах пустых пород биохимические взаимоотношения растений через их корни выступают почти в чистом виде.

Биохимические "симпатии" и "антипатии" растений — проблема исключительно сложная. Ее можно решать только совместными усилиями растениеводов, физиологов, геоботаников, почвоведов, химиков-биооргаников и специалистов многих других профессий.

Самая важная "мораль" книги

Человек должен быть совестью и разумом природы.

М. М. Пришвин

Итак, мы убедились, что правильный способ решения только что рассмотренных нами жизненно важных проблем могут подсказать существа, сменившие вражду на дружбу и сотрудничество. Мы видели, что в этой смене отношений заключена одна из причин их успеха в эволюции и секрет нынешнего процветания. Не могут ли идеи и принципы симбиоза сослужить человечеству добрую службу в решении и более общей проблемы — в налаживании гармоничных отношений человека с природой в целом, от чего зависит его собственное процветание?

В такой постановке вопроса нет ни малейшей "биологизации" наших социальных задач. Ведь человек, радикально отличаясь от прочих обитателей планеты, остается живым существом и продолжает подчиняться законам жизни, общим для всей биосферы.

Веками человек только брал у природы средства к существованию, а взамен отдавал отходы своего производства. До поры казалось, что земные просторы и морская стихия безграничны и могут растворить эти отходы в любых количествах. Микробы, наделенные универсальной способностью все разрушать, сравнительно успешно справлялись с тем, что выбрасывал человек.

Но в XX веке положение изменилось. Продолжая брать у природы во все больших количествах сырье, чистую воду и кислород, промышленность стала загрязнять своими выбросами землю, воздух и воду в огромных масштабах. В реки широким потоком потекли грязные сточные воды, на зеркальной глади морей и океанов появилась радужная пленка нефти, по голубому небосводу растеклись углекислый и сернистый газы, земля вкусила вдоволь пестицидов и радиоактивных соединений. С такими материалами, как полиэтилен или пластмасса, даже микроорганизмы не смогли ничего сделать, и мертвые груды изготовленных из них предметов, отслуживших свою службу, все настойчивее стали напоминать об оборотной стороне медали научно-технического прогресса. Круговорот веществ, поддерживаемый микроорганизмами, оказался разомкнутым.

К такому печальному результату приводят действия, идущие вразрез с законами биосферы и принципами симбиоза, когда человек уподобляется хищному зверю или паразиту, впервые дорвавшемуся до своей жертвы. Растрата без возмещения, порча без очищения привели к тому, что естественные ресурсы стали оскудевать. Тут-то природа начала жестоко "мстить", по выражению Энгельса[6], за пренебрежение ее законами.

Конечно, размышляя над проблемами взаимоотношений природы и общества, нужно совершенно четко отдавать себе отчет в том, что законы, которые управляют природой и обществом, качественно различны. Их нельзя сводить друг к другу. В системе "человек — природа" ведущая и всевозрастающая роль принадлежит социальным факторам, и успешное решение глобальной проблемы окружающей среды будет зависеть от правильных рекомендаций не только биологических и эколого-географических дисциплин, но и всего комплекса естественных, технических и гуманитарных наук. (И разумеется, прежде всего от социального устройства того общества, которое эту проблему решает.)

Однако законы общественного производства могут действовать беспрепятственно лишь до той поры, пока они не вступают в противоречие с законами регуляции биосферы, которых они не в состоянии ни отменить, ни заменить. Отсюда со всей очевидностью вытекает непреложный вывод: будучи прежде всего частью биосферы, человеческое общество во имя самосохранения должно опираться на ее законы и учитывать ту "мудрость жизни", которая аккумулирована в ее обитателях. Именно таким образом и может обрести человек истинную власть над природой. Еще на рубеже XVI и XVII веков Фрэнсис Бэкон говорил, что "природа побеждается только подчинением ей".

Великий Карл Маркс, предвидя приход нового, коммунистического общества, указывал, что одной из его главных задач будет рациональное регулирование обмена вещества с природой [6].

XX век, принесший такой урон биосфере, породил и новое, социалистическое общество, призванное избавить человечество от экологической катастрофы и воплотить в жизнь мутуалистические принципы природопользования. Именно социалистическое государство и социалистическая система хозяйства, положившие конец хищническому отношению к природе, которое свойственно капита-листическому обществу, по самой своей сути могут и должны уберечь и приумножить земные богатства. В социалистических странах этому способствуют и единство интересов парода, и централизованное плановое развитие экономики. В СССР приняты всеобъемлющие законы по охране природы и рациональному использованию ее ресурсов. Об обязанности каждого советского гражданина беречь природу говорится в повой Конституции СССР.

Однако пока на Земле существует капитализм, успешное осуществление задачи в масштабах всей планеты затрудняется.

Но состояние окружающей среды не терпит отлагательств. Настало время для умелых и решительных мер. Какими они должны быть, может подсказать сама природа.

Вдумайтесь в сущность любого настоящего симбиоза или симбиотического сообщества — и вы увидите, какой ценной находкой могут оказаться принципы, лежащие в основе их функционирования. Они указывают на один из рациональных способов рачительного природопользования и особенно правильной организации технологических процессов в промышленности. В этом смысле они воплощают в себе модель, готовую стать, а вернее уже ставшую прообразом наших действий.

Человек направляет сейчас свои силы и средства на создание производств с замкнутым, безотходным циклом. Он сооружает сложные системы очистки, стремится к экономии материальных ресурсов и пытается включить ряд новых достижений научно-технической революции в биологический (или, что то же самое, биотический) круговорот веществ. Как все эти вещи напоминают то, что партнеры по симбиозу доскональнейшим образом "отработали" за миллионы лет своего самосовершенствования!

Некоторые специалисты могут сделать нам упрек в том, что мы слишком превозносим симбиоз и что большинство его принципов просто повторяет законы жизни биоценозов. Конечно, общего у них немало, но при этом вряд ли стоит упускать из виду, что симбиоз — это гораздо более замкнутая и, что особенно ценно, "персонифицированная" система, в которой все закономерности работают в более "чистом" виде. Кроме того, функционирование симбиоза, состоящего из двух-трех видов, изучать намного легче, чем биоценоз, состоящий из сотен и тысяч видов. Вот почему симбиотические отношения между организмами начинают все больше привлекать внимание ученых.

Наука наверняка раскроет и какие-то дополнительные стороны жизни симбиотических союзов, которые пригодятся людям при решении великих и малых проблем. Но для этого прежде всего необходимо, чтобы эти союзы продолжали существовать, удивляя наших потомков избытком силы и той внутренней гармонии, которая зовется красотой.

М.: Мысль, 1981. —240 с., 12 л. ил.

1 р. 50 к.

Заведующий редакцией А. П. Воронин

Редактор T. М. Галицкая

Редактор карты О. В. Трифонова

Младший редактор С. И. Ларичева

Художественный редактор С. М. Полесицкая

Технический редактор Е. Л. Данилова Корректор Ч. А. Скруль

ИБ № 1697

Сдано в набор 3 1.07.80. Подписано в печать 20.04.81. А02555. Формат бумаги 60x84 1/32. Бумага тшкярафская № 1. Лптерат. гари. Высокая печать. Усл. печатных листов 15,35 (с вкл.). Учетно-издательских листов 16,8–1 (с вкл.). 23,72 усл. кр. — отт. Тираж 60 000 экз. Заказ № 2105. Цена 1 р. 50 к.

Издательство "Мысль". 1 17071. Москва, В-71, Ленинский проспект, 15.

Ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Первая Образцовая типография имени А. А. Жданова Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 1*13054. Москва, М-54,Валовая, 28.

Примечания

1

К. Маркс, Ф. Энгельс. Соч., т. 20, с. 622.

2

Надо учитывать также, что эксперименты над человеком запрещены рядом международных документов.

3

Так Гончаров назвал перидинеи-ночесветки, у которых фосфоресцируют их липоидные вещества.

4

Так ли это на самом деле, до сих пор точно не доказано, хотя многими принимается как установленный факт. Вызывают же симбионты образование галлов (в том числе клубеньков у бобовых)!

5

Органеллами или органоидами живой клетки называют структурно оформленные образования, помещающиеся в цитоплазме.

6

К. Маркс, Ф. Энгельс. Соч., т. 20, с. 495.

Content

Назаров Вадим Иванович За порогом вражды

Глава первая, В КОТОРОЙ ЖИВОТНЫЕ ПОСТЕПЕННО УТРАЧИВАЮТ СВОЮ НЕЗАВИСИМОСТЬ

Глава вторая ЭНДОСИМБИОЗ С ВОДОРОСЛЯМИ

Глава третья БУДЬТЕ ОСТОРОЖНЫ, КАПИТАНЫ!

Глава четвертая РЫБЫ ВСЕМ НА УДИВЛЕНИЕ

Глава пятая ЦВЕТЫ, ДОВЕРИВШИЕ ЖИВОТНЫМ САМОЕ СОКРОВЕННОЕ

Глава шестая НАСЕКОМЫЕ — ЗАЩИТНИКИ РАСТЕНИЙ, САДОВОДЫ, ГРИБОВОДЫ И НАХЛЕБНИКИ

Глава седьмая СОЮЗЫ С НЕВИДИМКАМИ

Глава восьмая ПОКОРИТЕЛИ СУРОВЫХ ЗЕМЕЛЬ

Глава девятая ДРУЖБА, УТАЕННАЯ ЗЕМЛЕЙ

Глава десятая СИМБИОЗ В ИСТОРИЧЕСКОМ ПОТОКЕ ЖИЗНИ

Глава одиннадцатая ПРОБЛЕМЫ "ОТ МАЛА ДО ВЕЛИКА"

Примечания