Следопыты в стране анималькулей

Ученый с мировым именем, он много лет занимался изучением микроскопических грибков и своими открытиями в этой области завоевал всеобщее признание.

Михаил Степанович Воронин тоже заинтересовался загадкой бобовых растений. Он обратил внимание, что на корнях этих растений всегда есть какие-то наросты, вроде маленьких клубеньков. Об их существовании знали и раньше, но не придавали им значения. А Воронин тщательно исследовал содержимое клубеньков и в 1866 году обнаружил, что они буквально набиты «одноклеточными живыми существами». Это были мелкие подвижные бактерии в виде палочек неправильной формы.

Слева — клубеньковые бактерии в первоначальном виде; справа увеличенные формы их после разрастания внутри клубеньков.

«Нет ли какой-то связи между этими бактериями и накоплением азота в почве? — подумали микробиологи. — Но как это проверить?»

Тогда за исследование клубеньков взялись химики. Они подтвердили, что бобовые растения накапливают азот в почве только в том случае, если на их корнях есть клубеньки. В прокаленной почве или песке, где нет никаких бактерий, клубеньки на корнях бобовых не образуются и азот в почве не накапливается. Но если прокаленную почву или песок «заразить» обычной почвой, то на корнях бобовых появляются клубеньки и начинается накапливание азота.

Значит, догадка была правильной. Именно клубеньковые бактерии накапливают азот в почве. Они внедряются в корневые волоски, размножаются там и проникают дальше в корень. Под влиянием бактерий, клетки корня разрастаются и образуют клубеньки.

Клубеньковые бактерии и бобовые растения — еще один пример взаимопомощи в природе. Бактерии усваивают азот непосредственно из воздуха и превращают его в вещества своего тела. Бобовые растения пользуются азотом, накопленным в теле бактерий, а последние в обмен берут из соков корня нужный им сахар.

Когда бобовые травы скашивают или они отмирают сами, то их корни вместе с клубеньками сгнивают. Тогда азотные соли, накопленные бактериями, остаются в почве и могут использоваться уже другими, не бобовыми растениями.

Различные виды клубеньков, наполненных бактериями, на корнях бобовых растений 1 — на горохе; 2 — на клевере; 3 — на сераделле; 4 — на люпине; 5 — на доннике.

Взаимосвязь между бобовыми растениями и клубеньковыми бактериями возникла, конечно, не вдруг, а сложилась в течение длительного времени. Различные виды клубеньковых бактерий приспособились к жизни на корнях разных бобовых растений. Одни клубеньковые бактерии живут на корнях клевера, другие — люцерны, третьи — люпина, четвертые — фасоли и т. д. А эти растения могут пользоваться услугами только «своих» клубеньковых бактерий.

Веками ломали люди голову над таинственной славой бобовых растений. Теперь поняли, что слава эта была заслуженной, но приобрели ее бобовые лишь благодаря «дружбе» с клубеньковыми бактериями.

Ученые сделали важное открытие. Однако оно еще не решило вопроса в целом. Ведь бобовые растения есть не везде. И там, где их нет, растения все же получают азот из почвы.

Откуда же он берется?

Поисками ответа на этот вопрос и занялся Сергей Николаевич Виноградский.

Вновь и вновь размышляет он над явлениями, которые давно известны, но все еще не объяснены наукой.

Много лет назад, в середине XVI столетия, корабли европейских путешественников и купцов стали все чаще приставать к берегам Индии, Китая и Южной Америки. Рассказывали потом, что в этих странах много залежей какой-то белой соли. Она лежит неглубоко в земле и похожа на пласты слежавшегося снега. Образцы этой соли привезли в Европу, и вскоре караваны судов отправились за ней в дальние страны. Белая соль, которую назвали селитрой, оказалась очень ценной — из нее можно было делать порох.

Но и в те давние времена далеко не все ученые думали над созданием новых взрывчатых веществ. Были и такие, что работали не ради истребления людей, а для их благополучия. И они обратили внимание на рассказы моряков, привозивших селитру. А моряки видели, что в местах, где лежит селитра, земля покрыта особенно богатой растительностью.

«Быть может, эта соль нужна для питания растениям? — предположили ученые. — Что, если испробовать ее для удобрения полей?»

И когда испробовали, то результаты превзошли все ожидания. С полей, удобренных селитрой, были сняты небывалые урожаи.

Еще больше кораблей стало отправляться ежегодно за океан за белой солью. Потом химики проверили состав селитры и объяснили, почему она повышает плодородие почвы. Селитра оказалась солью азотной кислоты, той самой, в которой больше всего нуждаются растения.

Откуда же берется селитра? Быть может, она выносится из глубоких недр земли водными потоками? Или выбрасывается вулканами?