Игорь Васильков - Следопыты в стране анималькулей

Есть в институте своеобразный музей. Все экспонаты в нем живые. Такой музей можно назвать также зверинцем или, еще лучше, ботаническим садом, потому что существа, в нем обитающие, походят больше на растения, чем на животных.

Есть у них и еще одна особенность: они невидимки. Это крупнейшая коллекция живых почвенных микробов. Более тысячи видов различных микроорганизмов постоянно живут в стенах института.

Колонии невидимок выращивают на лучших питательных студнях, своевременно пересеивают. Надо, чтобы они всегда чувствовали себя хорошо, были жизнеспособны, сохраняли активность. Это позволяет ученым в любое время иметь под рукой чистые культуры различных обитателей почвы. Можно, кроме того, исследовать не только свойства отдельных микробов, но и их взаимоотношения между собой.

Такая возможность имеет особенно важное значение, так как помогает проникнуть в сложную жизнь почвы.

Ведь почва в значительной части состоит из живых организмов, и не столько химические, сколько биологические явления отражаются на ее свойствах. С другой стороны, можно взять любое количество и каких угодно микробов, но без минеральных частиц они никогда не создадут ничего похожего на почву.

Мертвая, минеральная часть почвы находится в постоянном взаимодействии с ее живой, микробиологической частью. А обе вместе они взаимодействуют еще с произрастающими на почве высшими растениями.

И как нельзя понять жизнь человеческого тела в целом, изучая только желудок или сердце, только мозг или кровь, так нельзя понять жизнь почвы, изучая лишь отдельные ее части.

«Изучать почву, — говорил Сергей Павлович Костычев, — следует как некий сложный организм, учитывая условия питания и борьбы микроорганизмов».

Почвы имеют разный химический состав и строение. А отдельные виды микробов предъявляют различные требования к условиям жизни. Для одних микробов более подходят одни почвы, для иных — другие. Поэтому, изучив состав разных почв и их «население», можно было бы в дальнейшем по одному из этих признаков определять и другой. Можно было бы точно сказать, какие вещества надо внести в почву, чтобы изменить ее состав, создать условия для развития полезных микробов. Ведь чем больше в почве полезных микроорганизмов, тем выше ее плодородие.

А раз так, нельзя ли, подсчитав количество микробов в тех или иных почвах, предсказывать, какой урожай можно получать на этих почвах?

Перед почвенной микробиологией открывались заманчивые перспективы.

Но тут-то и встретилось затруднение, которого никто не ожидал. Казалось, все было предусмотрено. Теория создавалась на основе всего предшествующего опыта изучения почвы. Оставалось только найти этой теории подтверждение в самой почве. И, хотя никто не сомневался, что такое подтверждение будет найдено, его не оказалось.

Были обнаружены почвы, в которых число микроорганизмов превышало все известные цифры, но их плодородие было ниже почв с более бедным населением. Видимо, между урожайностью и общим количеством микробов в почве не всегда существует прямая зависимость.

Значит, для того чтобы предсказать плодородие почвы, недостаточно произвести простой подсчет микробов. Надо еще знать, какую роль играют отдельные виды микроорганизмов, каковы их взаимоотношения между собой.

Эта задача, поставленная в свое время академиком С. П. Костычевым, также была решена его учениками и последователями. К ним принадлежит и Николай Михайлович Лазарев.

Немало интересных историй может поведать этот человек, долгие годы путешествующий в стране невидимок.

«В почве, — говорит он, — идет постоянная борьба за место, за пищу. И многие думают, что это борьба всех против всех. Между тем это не так».

Что такое один отдельно взятый микроб? Только ничтожная, не различимая невооруженным глазом точка в пространстве. Даже самый опасный микроб в одиночестве беспомощен и безвреден. Сила микроорганизмов — в их многочисленности. Только собравшись в многомиллионную армию, микробы приобретают большую силу. Взаимопомощь позволяет им постоять за себя, отвоевать себе место в почве и отстоять его от микробов других видов.

Но и разные виды микроорганизмов не всегда враждуют между собой. Ярким примером этого является азотобактер и сопровождающие его микробы.

Азотобактер усваивает азот из воздуха и подкармливает им своих спутников. А те в свою очередь разлагают в почве органические вещества и пополняют рацион азотобактера. А все вместе они охраняют занятую ими зону от проникновения посторонних микроорганизмов. Для этого микробы выделяют особые химические вещества, которые безвредны для членов данной группы, но задерживают развитие или даже убивают посторонних.

Микробы, обитающие в почве вместе с азотобактером, представляют собой сообщество, сложившееся в течение многих тысячелетий. Это также пример взаимопомощи в природе. Объединившись в сообщество, микробы становятся еще сильнее и могут проделать огромную работу.

Пример с азотобактером не исключение, а скорее правило. Вся микробиологическая жизнь почвы есть не что иное, как последовательная смена подобных сообществ.

Попадают, например, в почву растительные остатки: листья, стебли, корни отмерших растений. На них тотчас набрасывается масса разных микробов. Но они не мешают друг другу. Каждый вид микробов занят своим делом: одни перерабатывают прочные оболочки растительной ткани, другие — внутренние части растений, и т. д.

В данном случае все микроорганизмы получают свою долю в общем пиршестве. Поэтому у них нет причины враждовать — они члены единого сообщества. Совместно они создают вокруг растительных остатков зону химической защиты, куда не могут проникнуть посторонние виды.

Но вот дело сделано. Растительные остатки разложились, на их месте осталось только немного перегноя, склеивающего частицы почвы. Условия в почве на этом участке резко меняются, и так же резко изменяется состав почвенного населения. Для микробов, разлагавших растительные остатки, больше нет пищи, и они уступают место другим.

На первый план теперь выходит новое сообщество микробов, специализировавшихся на разложении перегноя. В результате перегной распадается до простых минеральных соединений, пригодных для питания растений.

Это было крупным научным открытием. Оно помогло понять явления, происходящие в почве, позволило сделать ценные выводы для практики.

Микробы, превращающие растительные остатки в перегной, живут в одних условиях, а те, что разлагают перегной, — в других. Так, например, микробы первого сообщества работают без доступа воздуха, а вторые, наоборот, нуждаются в постоянном его притоке.