Значение слизистых гелеобразных выделений корней исключительно важно для жизни растений и почвообразовательных процессов. Благодаря им непрерывно увлажняются в почве места продвижения корней. Они, подобно смазке, уменьшают сопротивление при продвижении корней в грунте, защищают их кончики от повреждений почвенными частицами, усредняют (чаще подкисляют) реакцию прикорневого слоя почвы. При этом увеличивается контакт корня с питательными веществами, что активизирует в нём ионообменные процессы, а также способствует оструктурированию прикорневого слоя почвы. Есть основания утверждать, что слизистые гелеобразные выделения корней являются основным источником образования активного гумуса и накопления его в поверхностном слое почвы. Особенно велика роль слизистых выделений в защите неопробковевшихся корней от массового заселения их почвенными микроорганизмами, особенно возбудителями корневых гнилей. Б.П. Токин считал, чторастение само себя стерилизует и в основе этого лежит антимикробность его содержимого. С эволюционной точки зрения это вполне объяснимо. Если бы кончики корней не продуцировали гелеобразные полисахаридные вещества, обладающие антимикробным действием, они не могли бы противостоять действию почвенных микроорганизмов и были бы «съедены» в момент своего появления.
Такимобразом, слизистые гелеобразные вещества и отчленяемые вних меристемные клетки корней имеют исключительно большое значение в жизни растений и почвообразовательных процессах, особенно в ризосфере, где неразрывно связаны между собою автотрофные и гетеротрофные организмы.
Ю. Либих в свое время писал:«...современное естествознание основывается на убеждении, что не только между двумя или тремя, но и между всеми явлениями в минеральном, растительном и животном царствах имеется закономерная связь, благодаря чему ни одно явление не существует само по себе, в отдельности, но всегда в связи с одним или несколькими другими явлениями, которые в свою очередь находятся в цепи ещё других явлений, и т.д.; все явления связаны друг с другом без начала и конца; последовательная связь одних явлений с другими, их возникновение и исчезновение подобны движению волн в круговороте. Мы рассматриваем природу как одно целое, и все явления представляются нам взаимно связанными, как узлы в сети. Мы считаем, что «наблюдать» - это значит стараться уловить своими чувствами, который из узлов при движении или изменении одного узла в сети движется вместе с ним или вместе с ним изменяется; тот или другой узел должен двигаться или изменяться совместно с первым. Исследовать явление - это значит отыскивать те нити, посредством которых данный узел всети связан с двумя или гремя другими; если два явленияпостоянно возникают вместе или постоянно следуют одно за другим,мы отыскиваем ту связь, которая их соединяет. Так как всякое явление природысложно, т.е. состоит из частей, то первая иважнейшая задача естествоиспытателя заключается втом, чтобы распознать эти части и определить их природу и свойства (т.е. их качества) иустановить соотношения,существующие между ними.
Природу прежде считали простой, что не соответствует действительности; просто в природе лишь то, что все цели достигаются ею самым прямым путем и простым способом и что средства, служащие ей в этом, связаны одно с другим,как в самом усовершенствованном часовом механизме. Но в действии простых законов мы открываем более сложный, высший закон и мы знаем, что сделаем невозможным его исследование, если вместо реально действующих факторов подставим собственные мысли, а связь между ними создадим нашей фантазией».
Многогранность изучения процессов жизнедеятельности корневых систем растений в почве, их физиологии помогла понять важнейшие причины необходимости интенсивного разложения запасов гумуса в почве. Гумусовая теория питания растений Тэера была отброшена Ю. Либихом. Им была поставлена более сложная и ответственная задача: выяснить, что служит исходным материалом, где, когда икак образуется гумус. К решению этих вопросов всегда обращались ученые: химики, физики, биологи.
Весьма многообещающая попытка правильно познать теорию происхождении гумуса была также сделана Ю. Либихом, который указал, что корень «может быть уподоблен... маховому колесу у машины, управляющему ею и регулирующему её ход; именно внём накапливается тот запас материала, который необходим растению, в зависимости от внешних воздействий тепла и света, для окончания своего жизненного процесса».
П.А. Костычев первым из почвоведов обратил внимание на то, что глубина залегания и интен-сивность окраски перегноя в почве коррелируют с глубиной распространения и количеством мелких корней произрастающих на нейрастений. «Земля, которая каждый год обрабатывается, - писал он, - беднеет, все равно как бы ни было обильно удобрение, и это обеднение прекращается и почва обогащается, когда обработку оставляют и почву обращают в луг или травяное поле». И далее П.А. Костычев указывал, что «одни только корни травянистых растений участвуют в накоплении перегноя», который является продуктом деятельности высших и низших растений.
По обсуждаемому вопросу известные советские почвоведы В.В. Пономарева и Т.А. Плотникова в своей монографии «Гумус и почвообразование» пишут: «Почвоведы обычно не обращают внимания на тонкости физиологии растений и поэтому проходят мимо важнейших для почвообразования явлений в живой природе. Так, например, корневые выделения не учитываются как возможные источники гумусообразования. Между тем выделение в почву корнями растений органических и минеральных веществ давно установлено физиологами и биохимиками растений. Они считают, что корневые выделения для растений - такой же необходимый физиологический процесс, как фотосинтез, транспирация и дыхание. Корни выделяют разнообразные органические вещества: органические кислоты, аминокислоты, сахара,ферменты, энзимы и многие другие. Общее количество корневых выделений у культурных растений за период вегетации достигает 10% и более от растительной массы. Вестественных же растительных сообществах количество корневых выделении должно быть во много раз больше, посколькукорненасыщенность целинностепного чернозёма значительно выше, чем того жечернозёма под культурами сельскохозяйственных растений— зерновыми и пропашными».
В литературе роль корневых выделений обсуждается предпочтительно с точки зрения питания совместно произрастающих растений и микроорганизмов. Между тем корневые выделения должны играть большую роль и в почвообразовании, в частности в накоплении свежего активного гумуса. Убедительным доводом в пользу того, что в образовании гумуса чернозёмов значительную роль играют слизистые корневые выделения, является структура этих почв, которая могла образоваться с участием природных клеящих веществ, выделяемых корнями растений. Характерные «чёточные» структуры на корневых волосках вокруг корней, как считают В.В. Пономарева и Т.А. Плотникова, могли образоваться только из выделений корневых волосков, а не из твердых растительных тканей. Эти авторы формулируют, таким образом, новый в почвоведении подход к пониманию почвенного гумуса. Процесс гумусообразования, по их мнению, в чернозёмах, несомненно, более сложен и биологичен, чем только образование гумуса из трупов растений, животных и микроорганизмов при активном участии лишь последних. Его нельзя представлять как какой-то побочный для высших растений процесс, в котором участвуют исключительно отмирающие органы и особи растений; скорее всего это процесс, входящий в круг жизненных отправлений (через корневые волоски) степных растении наряду с фотосинтезом, транспирацией и дыханием. Нельзя, конечно, отрицать, что специфические особенности гумуса чернозёмов вкакой-тостепени обусловлены сезонными периодами сухости почвы и особенно, как нам кажется, морозными периодами как факторами денатурации гумусовых веществ. Но этот вопрос нужно изучать экспериментально и объектами такого исследования непременно должны быть живые растения с их специфическими метаболитами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ литературных и собственных данных автopа о значении, форме, количестве, составе и свойствах гелеобразных выделений корней у различных растении убедительно показал их многогранную роль в процессах почвообразования и, в особенности, в синтезе гумусовых соединений. Высокая токсичность корней к значительной части микроорганизмов почвы, как выяснилось, обусловлена наличием гелеобразных выделений корня и отчленяющихся в них меристемных тканей отдельных растительных клеток. Чем мощнее растение и интенсивнее рост корня, тем в большей мере они противостоят заселяемости и активной деятельности микрофлоры. Токсичное действие гелеобразных выделений настолько велико и разнохарактерно, что продолжает осуществляться не только в течение первого года образования вещества, но и в последующем.
С учётом указанных закономерностей жизнедеятельности корней растений и особой роли гелеобразных выделений в развитии самого растения и изменении его экосферы приобретают исключительную актуальность дальнейшие исследования структуры и деятельности различных участков функционирующего корня. Таким исследованиям надлежит уделять пристальное внимание. Многовековая практика агротехнической деятельности человека показала, что лишь сопряженными усилиями специалистов многих смежных областей знаний можно добиться необходимого превращения непознанного - «вещи в себе» - в познанное - «вещь для нас» - и направить вскрытую таким образом её полезность на общее благо, выражающееся в данном случае всохранении и умножении природных ресурсов.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Берестецкий О.А., Плющ А.В., Лебский В.К. Элекронно-микроскопическое изучение топографии микроорганизмов на корнях растений. Микробиология, 1979, т. 48, вып. 4, с. 729—733.
2. Геллер И.А. О корневых выделениях растений. Докл. АН СССР, 1954, т. 95, № 5, с. 1105—1108.
3. Гродзинский А.М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ: Автореф. дис. д-ра биол. наук. Киев, 1965. 21 с.
4. Исакова А.А. К вопросу о взаимоотношениях между высшими растениями и микроорганизмами. Изв. АН СССР, 1934, сер. 7, № 7, с. 1007—1030.
5. Кононова М.М. Проблема почвенного гумуса и современные задачи его изучения. М. Изд-во АН СССР, 1951.—391 с.
6. Таусон В.О. Великие дела, маленьких существ.— М.— Л. Изд-во АН СССР, 1948, 116 с.
7. Тимирязев К.А. Лекция IV: Корень. В кн. Жизнь растения. М., 1949, с. 89—114.
8. Самцевич С,А. О заселяемости корней растений эпифитными и почвенными микроорганизмами. Микробиология, 1964, т. 33, вып. 2, с. 278—283.
9. Самцевич С.А. Активные выделения корней растений и их значение. Физиология растений, 1965, т. 12, вып. 5, с. 837—846.
10. Самцевич С.А. Гелеобразные выделения корней растений и их влияние на микроорганизмы. В кн. Физиолого-биохимические основы взаимного влияния растений в фитоценозе. М., 1966, с. 254-261.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие........................................................ з
История изучения гелеобразных выделений корней 5
Формы и масса гелеобразных выделений корней различ-
ных растений...................................... 12
Состав и свойства слизистых выделений корней.. 21
Значение гелеобразных выделений в жизненности кон-
чиков корней растений........................... 31
Заключение.......................................................... 37
Рекомендуемая литература........................ 39