Зловредны, однако...

Зловредны, однако...

К обширному царству микроорганизмов причислены и водоросли. Не все, только одноклеточные.

Из самого названия явствует, что водоросли — это растения, обитающие в воде. Но я, к примеру, познакомился с ними впервые на суше, да еще в пустыне Каракум, где вода, как и во всякой пустыне, большая редкость.

Экспедиционный отряд Академии наук, в котором я исполнял скромную должность коллектора, встал лагерем на такыре. Это голое, без всяких признаков растительности, гладкое как столешница место, покрытое глинистой, затвердевшей на солнце коркой. Название произошло от тюркского «обнаженный», «голый», «лысый». Такыр можно назвать пустыней в пустыне.

Ведь рядом, в барханных песках, растут и травы, и кустарники, и деревца, и настоящие деревья, например, саксаул. Пользующаяся мировой известностью каракульская овца тут и нагуливает свои завитки.

Шофер, попав на такыр, газует «на всю железку», машина оставляет здесь едва заметный след, а когда по асфальту пустыни скачет всадник, то далеко окрест разносится цокот копыт. На такыре удобно разбивать лагерь. Место ровное, штыри от палаточных растяжек крепко сидят в плотном глинистом грунте; и живности здесь мало, можно не очень опасаться змей, фаланг, скорпионов.

Все это — применительно к сухой погоде. А мы приехали в пустыню в апреле. В отряде преобладали ботаники, а им важно было не упустить ранневесеннее буйное оживление здешней природы.

К вечеру мы закончили устройство лагеря, а на другой день с утра небо вдруг заволокло и занялся мелкий нудноватый дождик. Начальник отряда почему-то обеспокоился и объявил аврал: мужскому составу взяться за лопаты и окопать стоящие в ряд палатки канавой. Ночью дождик перешел в ливень, а поутру мы оказались на островке посреди озера. Ай да начальник! Если бы он не велел нам окопаться, то мы всплыли бы с нашими спальными мешками, гербарными сетками и прочим барахлишком...

В отряде был альголог — специалист по водорослям.

Выглянув из палатки, он обрадованно сказал мне: «Ну, теперь поработаем! Приготовьте резиновые сапоги, побродим. И у вас не возникнет больше наивного вопроса, зачем альголог приехал в пустыню».

Озеро, по которому мы брели, едва доходило нам до щиколоток. Мы напоминали аистов, вышагивающих по обмелевшему пруду в поисках лягушек. Сквозь глинистую корку вода не могла просочиться вниз. Под солнцем, да на ветру, оно просто исчезло через день, испарилось. А пока что озеро на свету пузырилось, словно собиралось закипеть, и дно его зазеленело. Альголог объяснил мне, что это сине-зеленые водоросли. Их споры, невидимые на такыре, под дождем проросли, и начались те же реакции фотосинтеза, которые идут в зеленом листе любого растения. Пузырьки — от кислорода, выделяемого клетками сине-зеленых водорослей при разложении углекислого газа. По интенсивности фотосинтеза водоросли превосходят высшие растения.

Озеро высохло, солнце сожгло слоевища водорослей. Но споры остались на такыре и при первом дожде вновь прорастут.

Вторичное мое знакомство с сине-зелеными произошло под северными широтами, при иных обстоятельствах...

Но сначала все-таки разберемся в самом названии «водоросли». Сами альгологи не очень им довольны, считая, что оно страдает большой неопределенностью. Можно, скажем, прийти к убеждению, что все растения, произрастающие в озерах, прудах, реках и речушках, суть водоросли.

Давайте отправимся с удочкой, скажем, на берег любого из озер Карельского перешейка. Там их семьсот, выбор велик. Почти на каждом из них заросли тростника, рогоза, камыша. Их корни уходят в дно озера, а стебли с листьями и цветками выставлены над водой. Если вы рыбак, то, конечно, знаете, что у кромки этих прибрежных зарослей любит постоять в засаде, выслеживая проплывающую рыбью мелочь, щука... Подальше от берега обитают белая кувшинка (она занесена в Красную книгу) и желтая кубышка. У них на поверхности воды — только листья и цветки.

Наконец, в нашем озере есть растения (рдесты, водяная чума, очень досаждающие рыболовам, роголистник), целиком погруженные в воду.

Казалось бы, все эти хорошо нам знакомые растения, на суше не обитающие, надо причислить к водорослям? Ни в коем случае, скажет вам любой ботаник! Это — водяные растения. А вот сине-зеленые и значительное число других микроскопических водорослей способны обитать и в воде, и на поверхности почвы, и в ее толще; иные из них поселяются даже на камнях, на деревьях.

Как же уразуметь, что водяное растение, а что водоросль? Довольно просто, оказывается. У высших растений, в том числе у водяных, есть стебли, листья и корни. У водорослей этих органов нет. Их тело — слоевище, слоевцо, или таллом. Размеры при этом не играют роли. Есть морские водоросли, достигающие в длину 60 метров. Но все равно их причисляют к водорослям, к низшим растениям, по причинам, о которых сказано выше.

Водоросли, как и бактерии, и микробы, вездесущи. Мир их необъятен. Некоторые из них принадлежат к первожителям планеты. Они — древнейшие фотосинтезирующие организмы на Земле, создавшие ее кислородную атмосферу. От них произошли растения, населившие сушу. Это, так сказать, их прошлые заслуги. А нынешние? Специалисты вычислили, что биомасса водорослей, обитающих только в Мировом океане, составляет более четверти живой материи— органического вещества планеты. А это — 550 миллиардов тонн.

Но вот что любопытно. Многие водоросли способны, в зависимости от внешних условий, переключаться с одного вида питания на другой.

Необходимо пояснение. Все живые создания нашей планеты можно разделить на три категории. Первая — продуценты, или аутотрофы (от греческого «авто» — «сам», «троф» — «питание»), которые способны при помощи солнечной энергии создавать из неорганических веществ органические; к ним относятся растения. Вторая категория — консументы (от латинского «консумо» — «потребляю»), потребители, которые не могут сами строить органическое вещество, а получают его в готовом виде, поедая растения или животных и выделяя в окружающую среду отходы; к ним относится животный мир и род людской. Третья категория — редуценты (от латинского «редуцентис» — «возвращающий», «восстанавливающий»); это главным образом бактерии и грибы, которые питаются мертвой органической массой, разлагая ее на неорганические вещества, вновь потребляемые растениями. Так совершается извечный круговорот веществ. Благодаря взаимосвязи трех форм жизни обеспечивается постоянство, устойчивость этого круговорота.

Так вот о водорослях. Многие из них способны из разряда продуцентов переходить в консументы; иногда же они сочетают оба способа питания — свойственное и растениям и животным. Такое удивительное приспособление свидетельствует о глубокой древности водорослей, об их способности выживать при всяких переменах, происходящих на планете...

А теперь обратимся вновь к нашим сине-зеленым. Я увидел их — в массе — второй раз на Ладожском озере. И эта встреча была не из приятных.

Ладожское озеро, крупнейшее в Европе, всегда славилось и своими несравненными пейзажами, и чистейшей водой. В 1875 году в Петербурге вышла книга «Ладожское озеро». Автор ее, полковник корпуса флотских штурманов А. П. Андреев, на протяжении десяти лет возглавлял экспедицию, исследовавшую Ладогу. Андреев составил первую достоверную карту громадного озера и написал лоцию для судоводителей. Русское географическое общество наградило Андреева за эти труды золотой и серебряной медалями. А за книгу «Ладожское озеро» Андреев получил золотую медаль на Всемирной выставке в Париже.

Андреев восторгался озером. «Ладожская вода чрезвычайно чистая, мягкая и во всех отношениях доброкачественная», — читаем мы. Андреев решил убедиться, так ли хороша вода на глубине, как и в верхних слоях. Достали воды с глубины 112 сажен (239 метров). «Чай, на ней заваренный, оказался превосходным».

И вот по прошествии ста с лишним лет я побывал в тех же местах, где вел исследования полковник Андреев. Меня пригласили познакомиться с работой постоянной Ладожской экспедиции Института озероведения Академии наук СССР. База экспедиции располагалась тогда невдалеке от города Сорта-вала, на северном берегу озера, в районе шхер. Шхеры — это рассыпанные вдоль берега островки, островочки — им несть числа. Здесь, на Ладоге, они все покрыты лесом. Иногда это просто валун, на котором, подобно свече, стоит одинокая сосна. Впечатление от такого необыкновенного пейзажа незабываемое.

В шхерах много рыбы, вода чиста, прозрачна... Нет, была чиста, прозрачна.

Я попал в шхеры в августе. Конец лета выдался жаркий и безветренный, что бывает не так уж часто. Я вставал с рассветом и бродил по берегу с удочкой. Возвращался к завтраку на базу ни с чем: рыба не клевала, словно ее тут и не бывало сроду.

Как-то под вечер научный руководитель экспедиции Нина Анатольевна Петрова, прихватив с собой 3-литровый стеклянный баллон, отплыла, подгребая одной рукой, метров на сто от берега, набрала в сосуд воды и, возвратясь, показала мне баллон: «Смотрите, вот они, сине-зеленые... Вот почему ваша рыба не клюет».

Вода в баллоне напоминала зеленые щи из крапивы или щавеля, еще не заправленные сметаной. Да, Ладога зацвела. И это очень встревожило ученых. Еще в 50-е годы сине-зеленые вели себя умеренно, а теперь, в начале 80-х, толща воды превратилась в такой вот темно-зеленый суп.

В научных сочинениях озера делят на молодые, средневозрастные и стареющие. Но в отличие от живых организмов тут принимают во внимание не число прожитых лет, а состояние водоема. Байкал сформировался приблизительно двадцать пять миллионов лет назад; Ладоге всего лишь десять тысяч лет. Но до последнего времени оба водоема пребывали в одном, юном возрасте. Вода была чиста, прозрачна, рыба разных видов водилась во множестве, другие обитатели озер также не испытывали угнетения. Но необдуманные действия человека нанесли обоим озерам большой вред, и они перешли в другой, средний возраст. Вода в них уже не так чиста, рыбы стало меньше. В холодном, чистом, богатом кислородом Ладожском озере водилось четырнадцать видов лососевых рыб, в том числе семь разновидностей сига. Теперь лосось стал редок, а сига насчитывают не то два вида, не то один. Значит, вода уже не так прозрачна не так богата кислородом. Лосось не окунь, не судак, он замутненную воду не переносит.

Если озеро живет обычной своей жизнью, то переход его в следующую возрастную стадию может длиться тысячелетия. Человек убыстряет старение озера во много сотен раз. Есть такой научный термин — эвтрофирование, или эвтрофикация. Ничего страшного вроде бы: греческое «эвтрофия» — «хорошее питание». Но получается — неумеренное, стало быть, вредящее питание. Ведь и человеку переедание вредит.

На берегах Ладожского озера действуют несколько целлюлозно-бумажных комбинатов. Они загрязняют озеро, так как очистка сточных вод на комбинатах как следует не налажена. По этой причине один из этих комбинатов, Приозерский, вообще пришлось закрыть. Возникли в опасной близости от озера и животноводческие комплексы. Их стоки — плохо очищенная навозная жижа — сильно вредят озеру. И дело тут не просто в загрязнении воды. В озеро попадают так называемые биогенные элементы, в первую очередь фосфор и азот. Их избыток и вызывает бурное развитие сине-зеленых водорослей, главных возбудителей эвтрофирования. Размножаясь с огромной быстротой, сине-зеленые столь же быстро отмирают. Но, разлагаясь, они отнимают у других обитателей кислород. Неудивительно, что рыбы перестают клевать: жабры, органы дыхания, у них забиты отмирающими водорослями. От недостатка кислорода при бурном цветении воды случаются и заморы — массовая гибель рыб и других водных животных.

Как бороться с нашествием сине-зеленых, с бедой, которую именуют столь благозвучно — цветение воды? Выдвигался одно время такой проект — изводить сине-зеленые какими-либо химикалиями. Вряд ли это разумно. Ведь не так просто подобрать отравляющее вещество, которое бы убивало один вид водорослей, не нанося вреда никому и ничему другому. Да если бы и нашлось такое средство, то применить его практически можно на озерце, но отнюдь не на Ладоге, которая по размерам равна почти двум третям Бельгии.

Эту болезнь, как сказал один гидробиолог, надо лечить не в воде, не в озере, а на суше.

В самом деле. Специалисты говорят, что в нашей стране приблизительно пятая часть минеральных удобрений, вносимых в почву, достается не посевам, а ручьям, рекам, озерам. А сколько утекает в водоемы навозной жижи, содержащей почти все элементы питания растений?!

И если человек по нерадивости своей допускает утечку удобрений, недокармливая полевые растения и перекармливая озера, то стоит ли валить все на водоросли!..

Между тем сине-зеленые, приобретшие дурную репутацию погубителей озер, пользуются сейчас особенным вниманием ученых по многим другим причинам.

Именно сине-зеленые принадлежат к первожителям планеты, о которых я уже упоминал. Остатки подобны им одноклеточных найдены в известковых отложениях, возраст которых — приблизительно три миллиарда лет. В этих остатках с помощью тонкого химического анализа обнаружены продукты разложения хлорофилла — того самого чудодейственного зеленого пигмента, с помощью которого зеленые растения улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. (Чарлз Дарвин в 1882 году сказал К. А. Тимирязеву, что «хлорофилл — это, пожалуй, самое интересное из органических веществ».) Таким образом, можно предположить, что сине-зеленые были первыми на планете, кто стал улавливать солнечный луч, разлагая с его помощью углекислый газ и выделяя кислород. Есть еще одно доказательство большой древности сине-зеленых — строение их клетки, которая лишена ядра. По этому признаку сине-зеленые вместе с древнейшими бактериями, также не имеющими клеточного ядра, объединены в одну группу прокариотов — доядерных организмов.

По словам альголога, с которым я бродил по Каракумам, сине-зеленые водоросли встречаются во всевозможных и почти невозможных для существования местообитаниях, по всем континентам и водоемам Земли.

Молодой ученый, решивший посвятить себя исследованию сине-зеленых, поначалу, думается, должен испытать чувство, близкое к ошеломлению. Ведь их, сине-зеленых, насчитывают две тысячи видов, объединенных систематиками в сто пятьдесят родов. Их выносливость может поразить воображение искушенного фантаста. Жара и холод, сильно загрязненные воды, спускаемые фабриками и заводами, — все им нипочем. В горячих источниках Камчатки, где температура — плюс 75 градусов Цельсия, обнаружено пятьдесят два вида водорослей, более половины из них — сине-зеленые. В горячих источниках Греции, где температура достигает плюс 89,5 градуса, насчитали сто двадцать восемь видов, разновидностей и форм сине-зеленых. Среди водорослей, окрашивающих снег в горах Кавказа в разные цвета — зеленый, желтый, голубой, даже черный, — числятся десять видов сине-зеленых; есть очень соленое Мойнакское озеро, в нем обитает хлороглея сарциновидная, водоросль из сине-зеленых. Она покрывает подводные известняки сплошным слоем. Волны выбрасывают водоросли на берег, образуя валы сине-зеленого цвета. Доказано, что хлороглея, как и некоторые другие водоросли, участвует в образовании лечебных грязей.

Сине-зеленые есть и среди сверлящих водорослей. Это весьма любопытные организмы, способные внедряться в твердые известковые породы — скалы, камни (подводные и надводные); сверлящие водоросли проникают даже в известковые раковины многих водных животных, в кораллы. Судя по названию, эти водоросли должны быть наделены неким сверлящим приспособлением. На самом же деле клетки водорослей просто выделяют кислоты, растворяющие известь. Образующаяся при этом небольшая ямка постепенно углубляется, и в результате водоросль целиком утапливается в известковый субстрат, разрастаясь в нем. Верхний слой известковой породы бывает пронизан каналами, заселенными клетками водорослей.

Сверлящие разрушают известняк. Однако есть водоросли, выделяющие известь, созидая таким образом известковые породы. Так образуются известковые туфы горячих источников.

И еще об одной интереснейшей особенности сине-зеленых, вызывавшей длительные, еще не завершенные споры среди биологов.

В 80-е годы прошлого столетия швейцарский ученый С. Швенденер, изучая лишайники, обнаружил, что эти растения как бы составные, они представляют собой соединение двух организмов разных классов — гриба и водоросли. Немного позднее подобное соединение назвали симбиозом. В природе такое сожительство, обоюдовыгодное в отличие от паразитизма, не такая уж редкость. Но в данном случае мы имеем дело не просто с мирным сосуществованием двух организмов, которые могли бы в принципе жить и врозь. В «Жизни растений» о лишайниках сказано так: «В этом симбиозе возникает такое биологическое единство двух организмов, которое приводит к появлению принципиально отличного от них третьего... Пока лишайники являют собой единственный строго доказанный случай возникновения одного совершенно нового организма из двух».

К сожительству с грибом способно не очень много видов водорослей. И среди них опять-таки сине-зеленые. Полагают, что не гриб выбирает себе партнера, а водоросль. Уживаются с грибом самые неприхотливые, самые выносливые. Ведь водоросль как бы встроена в тело гриба. Его гифы оплетают зеленую клетку, отнимая у нее часть света, который ей нужен для фотосинтеза.

Долгое время считалось, что сожительство гриба с водорослью выгодно обоим организмам. Гриб обеспечивает водоросль водой, солями, а водоросль поставляет грибу органические вещества. В последнее время возобладала несколько иная точка зрения, а именно: отношения между грибом и водорослью основаны на паразитизме, особенно сильном со стороны гриба, который использует не только продукты фотосинтеза, но и отмершие клетки водоросли. Лишайник, этот во многом еще загадочный организм, растение-сфинкс, как его иногда именуют, вызывает в среде биологов и теоретические споры. Но это уже другая тема.

А вот о роли лишайников в природе напомнить надо. Это обширная группа низших растений, в которой более двадцати пяти тысяч видов. Особенно много их в тундре, лесотундре и в тайге. Олений мох, исландский мох — основной корм северного оленя — это ведь никакие не мхи, а лишайники. Они содержат богатейший набор химических веществ — триста разных кислот. Их так и называют — лишайниковые кислоты, ибо нигде больше такие не встречаются. Некоторые из этих кислот убийственны для микробов. Лишайники выносят не только лютые морозы, но и зной, и длительное высушивание.

На такырах, о которых уже шла речь, мне доводилось сковыривать ножом и упрятывать в мешочек начисто высохшие, словно запеченные в духовке, корки лишайников — розовых, серых, даже черных. Стоило их положить в воду, как они оживали.

А вот чего начисто не выносят лишайники — так это плохого, загрязненного воздуха. Потому их и не стало в больших городах, где и человеку не продохнуть от выхлопных газов автомобилей. Лишайники используют в качестве биологических индикаторов для определения степени загрязнения воздуха. Живой прибор уж не обманет...

Но я еще далеко не все рассказал о сине-зеленых.

Крестьяне провинции Тхай Бинь, что на севере Вьетнама, с незапамятных времен разводят на своих рисовых полях водяное растение, в науке известное под названием «азолла». Согласно преданию, первой стала выращивать азоллу одна бедная женщина. И она будто бы завещала держать в секрете от иностранцев то, что азолла повышает урожай риса. Долго ли удавалось вьетнамцам хранить секрет — про то неизвестно. Во всяком случае, рисоводы Индонезии, Японии да и других тропических стран Азии давным-давно используют азоллу как неизменного спутника риса.

К роду азолла относят шесть видов плавающих растений. Они образуют иногда в стоячих и медленно текущих водах сплошные заросли. Это изящные растения (их иногда разводят в аквариумах), снабженные длинными ветвящимися корневищами, покрытые густой плотной шапкой крошечных листьев, расположенных в виде рыбьей чешуи или черепицы.

Однако рисоводы не в пример аквариумистам культивируют азоллу не ради ее изящества. Для украшения водоема или домашнего бассейна природа может предоставить куда более эффектные водяные растения. Редкой особенностью азоллы является то, что она — в симбиозе с сине-зеленой водорослью из рода анабена. В этом роду около ста видов, и среди них порядочное число тех самых возбудителей цветения воды, которых некоторые рыболовы в сердцах предлагают истреблять всеми средствами, вплоть до применения ядохимикатов.

Сине-зеленая водоросль, что в симбиозе с азоллой, так и названа — анабена азоллы. Водоросль выполняет ту же роль, что клубеньковые бактерии, поселяющиеся на корнях бобовых, — фиксирует атмосферный азот, преобразуя его в соединения, доступные высшим растениям! Конечно, азолла и ее сожительница, сине-зеленая водросль, подвергаются тщательному изучению. Оказалось, что по способности накапливать азот азолла не уступает клеверу, люпину, гороху и другим бобовым. Рисоводы поступают с азоллой просто: они вносят собранные растения под посевы риса в качестве удобрения.

Какое удивительное совпадение народных агрономических приемов!

Ведь и древние римляне, как и жители далекой Азии, ничего не зная про азот, таким же способом пользовали на склонах Везувия люпин.

Итак, нашлось зеленое растение, — правда, микроскопическое, водоросль, — которое способно и к фотосинтезу, и к фиксации азота. Да ведь это голубая, отдаленная мечта ученых — «научить» растение поглощать не только углекислый газ, но также усваивать без посторонней помощи атмосферный азот!

И вот отыскалось такое растение, анабена азоллы, которое умеет делать и то и другое! А нет ли других подобных примеров? Поди знай, ведь даже не все высшие растения досконально изучены. Так что уж говорить о водорослях — их, уже известных, внесенных в систематику, тысячи и тысячи видов.

Тут следует оговориться. Даже если отыщутся подобные анабене растения, то вряд ли голубая мечта исследователей воплотится быстрее. Это одна из труднейших задач, заданных природой науке.

Но возможно, что уже в близком будущем с помощью быстро развивающейся биотехнологии, где главными действующими лицами выступают микроорганизмы, удастся обогатить пищевой рацион человечества, испытывающего острую нужду в продовольствии.