Жизнь в почве

Гиляров Меркурий & Криволуцкий Дмитрий
Жизнь в почве

      Меркурий Гиляров, Дмитрий Криволуцкий
      ЖИЗНЬ В ПОЧВЕ
      (серия "Эврика")
      СОДЕРЖАНИЕ
      О чем эта книга?
      Неведомая земля
      У истоков науки
      Незримые соседи.
      Начала почвенной зоологии
      Корни растений
      Живое прошлое и эволюция почв
      Следы из земных глубин
      Химия и жизнь почвы
      Круговорот веществ
      Живое вещество
      Судьбы элементов-биогенов
      Биомасса, гумус и их превращения
      Мир, который у нас под ногами
      Новая наука раскрывает старые тайны
      Имя им - легион
      В подземных лабиринтах
      Простейшие
      Обитатели пленочной воды
      Мезофауна
      Микрофауна в естественных скважинах
      Млекопитающие-землерои
      Зоологический метод диагностики почв
      Зеркало окружающих условий
      Тип почвы и животный мир
      Зоологическая диагностика почв
      Зоологическая мелиорация почв
      Влияние дождевых червей на почву
      Расселение дождевых червей
      Интродукция дождевых червей в СССР
      Интродукция дождевых червей за рубежом
      Интродукция навозников для мелиорации пастбищ
      Зоологические методы компостирования отходов
      Агроценозы сегодня и завтра
      Диалектика плодородия
      Фундамент аграрного цеха
      Земельные ресурсы
      Осторожно: горизонт плодородия
      Экология и управление биосферой
      Агроценология - это актуально
      Борьба с вредителями - проблема экологическая
      Управляемое плодородие
      Агроценоз построен человеком
      Почвенные животные предупреждают об опасности
      Почвенная фауна и миграция нуклидов
      Радиоактивное загрязнение среды и жизнь в почве
      Заключение.
      О чем эта книга!
      Известный чешский писатель Карел Чапек как-то заметил, что "человек, в сущности, совершенно не думает о том, что у него под ногами. Всегда мчится... И самое большее - взглянет, как прекрасны облака у него над головой. ...И ни разу не поглядит себе под ноги, не похвалит: как прекрасна почва!".
      Наша животворная земля действительно прекрасна.
      Тонким рыхлым слоем выстилает почвенный покров всю "твердь земную". Если приглядеться внимательно (а еще лучше - вооружиться микроскопом), откроются картины необыкновенные. Взору предстанут причудливые архитектурные сооружения, сложнейшие лабиринты, пронизанные ходами, "галереями", "залами", состоящие из бесчисленного множества мельчайших ниш, пор и скважин. И всюду кишит жизнь.
      Одних обитателей увидеть несложно. Это - дождевые черви, многоножки, личинки насекомых, мелкие клещи, бескрылые насекомые. В тончайших пленках воды, которые обволакивают почвенные частицы, снуют коловратки, жгутиконосцы, ползают амебы, извиваются круглые черви.
      Другой мир недоступен невооруженному глазу. Но в тайны его проникают с помощью микроскопа. Именно благодаря ему мы знакомимся с микроорганизмами - невидимыми тружениками, проделывающими титаническую работу.
      И наконец, третий живой компонент почвы - корни высших растений. Они неподвижны, но они живут - растут, дышат, "работают", доставляя из глубин почвы в надземные части растения воду и минеральные соединения, не говоря уже о том, что многие подземные части растений нас еще и кормят.
      Но весь этот многообразный почвенный мир редко привлекает внимание.
      Когда в начале лета мы входим в цветущий лес, мы замечаем, как порхают бабочки, поют птицы, скачут лягушкн. И радуемся, если неожиданно встретим ежа или зайца. И складывается представление, будто именно эти крупные и хорошо заметные животные и составляют основу нашей фауны. А на самом деле все животные, которых легко увидеть в лесу, составляют лишь ничтожную ее часть. Основу же населения наших лесов, лугов и полей слагают почвенные животные.
      Некоторые из них известны всем - хотя бы дождевые черви или кроты. Те, кто связан с сельским хозяйством, кто работает на садовых участках или огородах, конечно, вспомнят и о таких вредителях, как проволочники, медведки или филлоксера.
      Между тем только в средней полосе СССР на каждом квадратном метре почвы можно встретить до 1000 разных видов почвенных обитателей. Численность же их достигает огромных величин.
      Весь этот мир живет по своим законам и совершает в природе работу огромной важности: перерабатывает мертвые растительные остатки, очищая от них почву, создает систему ходов и скважин, по которым к корням проникает воздух и вода, прочную структуру, способную противостоять влаге и ветрам. Как и земледельцы, почвенные животные постоянно перепахивают почву, вынося наверх частицы из нижних слоев.
      Многие из них могут разлагать ДДТ и другие органические ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве; они также захоранивают продукты промышленных и радиоактивных загрязнений. Иными слойами, эти незаметные существа поддерживают в чистоте наш общий дом - Землю. Более того, они еще предупреждают об опасности, которая грозит этому дому, когда люди неразумно ведут себя по отношению к природе.
      В наш век бурной перестройки биосферы почвенное население не сдает своих позиций. Например, на пастбищах одних только дождевых червей приходится на один гектар больше (по весу), чем скота, который может прокормиться на той же площади. На полях и в культурном ландшафте почвенные животные остаются последним реликтом бывшего некогда естественного животного населения.
      Многого об этом огромном мире мы все еще не знаем.
      Открытия следуют одно за другим. Только в СССР за последние два десятилетия описано свыше 1000 неизвестных ранее видов животных. Мириады видимых и невидимых почвенных организмов обеспечивают нас пищей, поддерживая плодородие почв. Благодаря им нормально функционируют те природные механизмы, без которых существование человека как биологического вида было бы невозможно. О том, как все это происходит и как человек может использовать деятельность почвенных животных, мы и хотели рассказать в своей книге.
      Неведомая земля
      В истории не раз случалось, что те или иные науки "вырывались вперед", привлекали наибольшее внимание, становились "модными". Другие же научные дисциплины ждали своего часа, своих открытий, чтобы познакомить человечество с новыми тайнами окружающего мира.
      По мере развития науки как бы обосабливались друг от друга, углубляясь в свою узкую сферу. Но вот настал момент, когда понадобилось объединить усилия ученых разных специальностей. И на стыке наук стали возникать новые дисциплины.
      Так родились физическая химия, химическая физика, молекулярная биология, экологическая физиология. Такой же самостоятельной отраслью научного знания является почвенная биология.
      Известно определение почвы, в свое время данное В. В. Докучаевым: "Почвой следует называть дневные, или наружные, горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых". Таким образом, деятельность организмов, в том числе животных, - один из факторов почвообразования.
      Ученик В. В. Докучаева В. И. Вернадский, основатель биогеохимии и представлений о биосфере и ноосфере (сфере разума на планете), анализируя различие между живыми и косными (то есть неорганизованными) телами, ввел понятие "биокосных естественных тел". Так он обозначил "закономерные структуры, состоящие из косных и живых тел одновременно" (например, почвы).
      Своеобразие почвы, позволяющее рассматривать ее как особое естественноисторическое тело, свойства которого зависят и от населяющих его различных организмов, должно было бы, казалось, привлечь внимание биологов всех специальностей, в том числе и зоологов. Но этого долго не происходило. Земля - та, что у нас под ногами, - оставалась поистине терра инкогнита - "землей неведомой".
      Отец современной систематики шведский натуралист XVIII века К. Линней различал лишь три категории природных тел: минерал, растение, животное. Докучаев определял почву как "четвертое тело природы" и превратил почвоведение в самостоятельную естественную науку, имеющую свой объект изучения и требующую специфических методов исследования. У Докучаева еще не было достаточных данных, чтобы оценить роль животных в почвообразовании, но мысль об этом уже приходила в голову - не случайно в его экспедициях принимали участие зоологи. А в своем классическом труде "Русский чернозем" ученый приводит данные о численности и массе разных групп вредных почвенных насекомых.
      В 1839 году по возвращении из кругосветного плавания на "Бигле" Ч. Дарвин опубликовал первый набросок работы о роли дождевых червей в формировании органического слоя почвы. В 1881 году вышла его книга "Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей", над которой он работал почти всю свою жизнь. Примечательно, однако, что слово "почва" Дарвин еще не употреблял.
      В. В. Докучаев был знаком с трудом Ч. Дарвина и даже высказывался о нем в работе "Русский чернозем", но считал, что данные английского натуралиста завышены или имеют лишь локальное значение.
      Некоторая недооценка роли животных Докучаевым объясняется, во-первых, тем, что он работал летом в степях, где, как известно, климат сухой, а в летнее время деятельность почвенных беспозвоночных, и особенно дождевых червей, в этих условиях не слишком многочисленных, вообще прекращается. Во-вторых, 100 лет назад после блестящих открытий Л. Пастера и бурного расцвета микробиологии разложение остатков растений и животных в почве стали связывать именно с деятельностью микроорганизмов. Успехи молодой науки затмили еще не сформировавшиеся представления о роли животных в эюм процессе. И в-третьих, надо учитывать, что точных данных о том, какова численность и масса почвенных животных, во времена В. В. Докучаева, в сущности, не было. Отрывочные же сведения обобщить и экологически осмыслить не представлялось возможным. Да и экология еще не сформировалась как наука.
      У истоков науки
      Изучая биологию почвы, ученые опирались на громадный практический опыт земледельцев, накопленный за многие тысячелетия.
      Люди издавна знали о многих почвенных животных (дождевых червях, кротах, насекомых - вредителях корней) и, не ведая ни о каких микробиологических процессах, на практике заботились о земле, чтобы сна была плодородной. Хорошо освоил земледелец и ге растения, у которых в пищу шли корневые части (например, свеклу, картофель, маниоку). И таким путем постепенно накапливались знания, которые во второй половине прошлого века положили начало новой отрасли науки - биологии почвы.
      Здесь необходимо одно отступление. Середина прошлого века была временем, когда начали понимать, какие же реальные биологические процессы происходят в почве, когда осознали, что почва - живая, постоянно меняющаяся среда и что человек способен регулировать ее плодородие. Такому повороту во взглядах естествоиспытателей в огромной степени способствовали работы выдающегося немецкого химика Ю. Либиха. Именно он, как теперь бы сказали, "чистый" химик, а не биолог, заставил самых разных специалистов обратить пристальное внимание на то, что происходит в почве, заглянуть в эту темную, "грязную", на взгляд обывателя, среду.
      Да что там начало девятнадцатого века, время декабристов и разгула крепостного права! Еще и сейчас многие люди с высшим образованием никак не свыкнутся с мыслью, что основа всех экосистем суши, начало всех трофических цепей, основная часть животной и почти вся микробиальная масса, половина продуцируемого экссистемой белка, 2/з генетического фонда живых организмов приурочены к почве.
      А что же конкретно сделал Ю. Лпбих? В первые месяцы 1840 года одновременно на французском, немецком и английском языках появилась его книга "Органическая химия в применении к сельскому хозяйству и физиологии" (или просто "Сельскохозяйственная химия"), которая принесла Либиху огромную популярность при жизни и благодарную память потомков. Его работу высоко оценил К. Маркс: "Выяснение отрицательной стороны современного земледелия, с точки зрения естествознания, представляет собой одну из бессмертных заслуг Либиха".
      К. Маркс использовал выводы Ю. Либиха в "Капитале", где сказано: "Капиталистическое производство, постоянно увеличивая перевес городского населения, которое это производство скопляет в крупных центрах, накопляет тем самым, с одной стороны, историческую силу движения общества вперед, а с другой стороны, препятствует обмену веществ между человеком и землей, то есть возвращению почве ее составных частей, использованных человеком в форме средств питания и одежды, то есть нарушает вечное естественное условно постоянного плодородия почвы".
      Точными химическими опытами Либих доказал, что в состав всех растений входят десять основных элементов:
      "углерод, кислород, водород, сера, железо, кальций, магний, азот, калий и фосфор. Первыми тремя элементами в достатке снабжают атмосфера и вода: углекислота обеспечивает растения углеродом, а вода - кислородом и водородом. Остальные элементы, минеральные, поставляет земля. Анализы почвы убедили Либиха, что она может в достатке дать растениям все нужные элементы, кроме азота, фосфора, калия. И был сделан правильный вывод, который вроде бы напрашивался сам собой, но никем ранее не был ни четко осознан, ни методически "чисто" доказан, ни недвусмысленно высказан: для поддержания плодородия почвы надо постоянно вносить в нее эти элементы причем столько, сколько она теряет, "выдавая" сельскохозяйственную продукцию.
      Доказательство необходимости возвращения полям утраченных ими минеральных веществ, а следовательно, производства и применения минеральных удобрений - главная заслуга Либиха. Существовавшую в его время систему земледелия он называл "системой грабежа" и приводил яркие примеры: "Действия земледелия, основанного на грабеже, нигде не были так очевидны, как в Америке, где первые колонисты в Канаде, в штате Нью-Йорк, в Пенсильвании, Виргинии, Мэриленде и т. д. находили пространства земли, доставлявшие вследствие одной вспашки и после того много лет подряд постоянные урожаи пшеницы и табака, причем земледельцу вовсе не нужно было думать о возвращении полям того, что он у них отнимал в составе хлеба и табачных листьев.
      Все мы знаем, что стало с этими полями. Менее чем в течение двух поколений эти столь богатые нивы были превращены в пустыни, и во многих районах они были приведены в такое состояние, что даже после оставления их под пар в течение целого столетия они уже не давали более вознаграждающих урожаев зерновых".
      Увы, такая порочная система земледелия и сейчас еще практикуется во многих районах Земли, где минеральные удобрения из-за их высокой стоимости недоступны миллионам мелких единоличных крестьянских хозяйств. Между тем уже земледельцы древности знали, что поля нужно удобрять.
      В XIX веке на помощь практике пришла теория, объяснившая, как биогенный, то есть вызванный живыми существами, круговорот элементов осуществляется в природе. Оказалось, что растения лишь одно из звеньев в этом сложном механизме: они обеспечивают синтез органических веществ, избирательное накопление отдельных элементов. Основным потребителем живых тканей растений и части их мертвых остатков выступают животные, а трупы животных и значительную долю остатков растений перерабатывают микробы, доводя разложение до простейших химических соединений и возвращая почве то, что когда-то поглотили растения. Так совершается биологический, или биогенный, круговорот вещества.
      А составными звеньями этого круговорота в почве является "великая триада": микроорганизмы, корни высших растений и почвенные животные.
      Немалая заслуга в изучении почвы принадлежит Д. И. Менделееву. Его как исследователя интересовали прежде всего методы рационального ведения сельского хозяйства. Еще в студенческие годы он опубликовал в "Журнале Министерства народного просвещения" такие работы, как "Влияние азотнокислых солей на растения", "Откуда берется азот в растениях".
      В апреле 1866 года на заседании Вольного экономического общества России Менделеев предложил программу возделывания опытных полей. Общество ассигновало на эти опыты около 7 тысяч рублей. Так удалось, хотя средства были и невелики, организовать в России четыре опытных поля. Наблюдения вели ученики и знакомые Д. И. Менделеева: К. А. Тимирязев - в Симбирской губернии, Г. Г. Густавсон - в Смоленской, Т. А. Шмидт - в Московской, А. В. Советов - в Петербургской. По точности и многосторонности, географическому подходу менделеевские опыты стали исключительным событием не только для России, но и для всего мира.
      Думая о будущем России, ученый ставил такие проблемы развития сельского хозяйства, осуществление которых стало возможным лишь в советское время. Это - введение травопольных севооборотов с системой удобрений, механизация сельскохозяйственных работ, мелиорация и орошение, полезащитное лесоразведение. Он писал:
      "Наибольшего и наивернейшего успеха, по моему мнению, можно ждать от устройства орошения больших пространств земли по сухим в климатическом отношении берегам низовьев Волги, Урала, Дона и Днепра. Особую важность во всех отношениях... должно иметь устройство обширных площадей орошения по берегам Волги..."
      Вера в неисчерпаемые возможности позволила ему сделать вывод, правильность которого подтверждена историей: "Сила народная будет определяться умелым сочетанием индустрии и сельского хозяйства".
      Незримые соседи
      Микроорганизмы - мельчайшие живые существа, в большинстве своем одноклеточные, были открыты голландцем А. Левенгуком в конце XVII века. Левенгук создал уникальные микроскопы, имея в объективе всего лишь одну двояковыпуклую линзу, они давали увеличение в 250-300 раз. Очень долго прогресса в изучении этого загадочного живого мира не наблюдалось, пока гениальный французский ученый Л. Пастер не проник в тайны многих процессов в природе, регулируемых микробами. К этому времени, середине XIX века, были созданы вполне пригодные для повседневной работы микроскопы, а знаменитый немецкий микробиолог Р. Кох, современник Л. Пастера, придумал ряд простых приемов, позволяющих не только изучать, но и культивировать микробы. Эти приемы используются в лабораториях и поныне.
      Незримый мир бактерий, риккетсий, вирусов, лучистых грибков и плесневых грибов, дрожжей и других микроорганизмов повсюду окружает нас. Воздух, которым мы дышим, вода в прудах, озерах, морях и океанах, почва, дающая жизнь растительному царству, руда, из которой выплавляется металл, пищевые продукты, приобретенные на рынке или в магазине, книга, которую мы читаем, и рука, переворачивающая очередную страницу, густо населены микроорганизмами. Они живут в самой глубокой океанской впадине и на высочайшей земной вершине - Эвересте, их находят во льдах Арктики и Антарктиды и в подземных источниках горячих вод.
      Их обнаружили в пробах воздуха, взятых на высоте 85 километров геофизическими ракетами, и в охладительных контурах атомных реакторов.
      Тысячи лет назад люди научились использовать процессы брожения для получения сыра, кваса, хлеба. Но то, что брожение вызывают особые микробы и что они обычный компонент почвенной микрофлоры, стало известно лишь в середине прошлого века благодаря гигантским успехам микробиологии.
      Основы ее заложил Л. Пастер. Остроумнейшими опытами он опроверг прежнее представление о самозарождении микробов. Ученый показал, что брожение, гниение и заразные болезни вызываются особыми микробами.
      Он предложил простые способы обеззараживания продовольственных продуктов и хирургических инструментов; эти способы с тех пор так и называются по имени автора - пастеризацией.
      В мире микробов действуют те же законы, что и в остальной живой природе. И здесь идет жестокая повседневная борьба за существование, борьба за пищу и место, за право оставить потомство.
      У микробов для защиты и нападения есть и свое оружие. Это химические вещества, которые образуются Е накапливаются внутри клетки или выделяются в окружающую среду. Но микробы враждуют не только с внеш ним миром, а и между собой. Этот антагонизм между микроорганизмами как внутри одного вида, так и между разными дидами отметил впервые Л. Пастер в 1877 году.
      И вскоре возникла мысль использовать этот антагонизм для лечения инфекционных заболеваний. Ее всесторонне и глубоко обосновал И. И. Мечников. Он доказал, что молочнокислые микробы подавляют развитие вредных гнилостных бактерий, обитающих в кишечнике животных и человека. Ученый полагал, что хроническое действие ядовитых продуктов гниения и маслянокислого брожения в кишечнике приводит к преждевременному старению. И он предложил использовать болгарскую простоквашу и применяющиеся при ее изготовлении молочнокислые бактерии для лечения кишечных заболеваний.
      Это была первая в истории науки успешная попытка применения микробов-антагонистов и продуктов их жизнедеятельности для лечения и предупреждения заболеваний, вызванных другими микробами.
      В Пастеровском институте, созданном в 1888 году в Париже на средства, собранные по международной подписке, была организована и первая в мире лаборатория почвенной микробиологии. Ее возглавил русский ученый С. Н. Виноградский (1856-1953). Основоположник почвенной микробиологии, он в 1890-1892 годах доказал, что микроорганизмы могут создавать органическое вещество из неорганического соединения - углекислоты, используя энергию окисления минеральных веществ, например окисления аммиака в азотную кислоту. А в 1953 году, также впервые в мире, была организована кафедра микробиологии почв на биолого-почвенном факультете Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова. Первым заведующим кафедрой ста т Н. А. Красилышков - член-корреспондент Академии наук СССР, удостоенный в 1951 году Государственной премии СССР за работы по изучению микробов как организмов, способных создавать антибиотики.
      Мы редко задумываемся о том, насколько лик нашей планеты зависит от деятельности микробов. А между тем именно эти организмы, появившиеся задолго до растении и животных, смогли из газов первичной атмосферы Земли (метана, водорода, аммиака, углекислоты, водяного пара) образовать ту привычную для нас атмосферу, где 78 процентов приходится на молекулярный азот, а 21 - па кислород. Со временем высшие растения заняли место микробов, которые, правда, тоже могли использовать солнечный свет, но, вероятно, не столь эффективно. Однако высшие растения не способны усваивать молекулярный азот, и без содружества с микробами они не смогли бы существовать долгое время. А животные?
      Микроорганизмы населяют желудочно-кишечный тракт животных и человека, и без них невозможны важные биохимические процессы превращения веществ, биосинтез аминокислот, витаминов и других необходимых биологически активных соединений. Почвенные микробы также тесно взаимодействуют с почвенными животными.
      Еще в начале нашего века известный польский микробиолог К. Бассалик исследовал микробы, обитающие в кишечном канале дождевых червей. В ту пору было известно, что черви пропускают через кишечник огромное количество земли, но никто не знал, как это отражается на почве. К. Бассалик доказал, что в кишечнике червей происходит гумификация - превращаются в перегной такие органические соединения, как целлюлоза, лигнин, гемицеллюлоза, и что в этой специфической среде постоянно обитает около 90 видов микробов.
      Позднее подобные наблюдения проводились и над другими животными. Оказалось, например, что у термитов, являющихся основными разрушителями растительного - опада (опавших листьев, плодов, ветвей) в тропиках, жизнь и пищеварение целиком зависят от микроорганизмов, которые обитают в кишечниках этих насекомых.
      Очень показателен пример жвачных животных. В обиходе принято считать, что они питаются растительной пищей - травой, сеном, силосом и т. д. На самом деле теленок, корова, так же как ягненок или баран, усваивают в основном не сами растительные корма, а продукты переработки этих кормов микробами (бактериями, инфузориями, грибками, в том числе дрожжами).
      Трава, сено, силос, съеденные теленком, коровой или быком, после разжевывания попадают в преджелудки, рубец, сетку и книжку, где становятся добычей великого множества микробов. Преджелудки и главная их часть рубец - это не что иное, как своего рода биохимический завод, в котором мириады микробов днем и ночью преобразуют углеводистые и азотистые вещества кормов в высокоценный белок, аминокислоты, витамины и другие питательные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма животного.
      У взрослых быка или коровы емкость рубца составляет от 100 до 250 литров, а в каждом миллилитре рубцовой жидкости насчитывается от 8 до 15 миллиардов бактерий, иногда же их количество достигает 40-46 миллиардов. Под действием микробных ферментов в преджелудке переваривается от 70 до 80 процентов сухих веществ корма. Полагают, что от 50 до 80 процентов азотистых веществ рациона перерабатывается в микробный белок, который и служит для животного организма источником аминокислот.
      Таким образом, жвачные животные питаются яе столько белком кормов, сколько более ценным белком микроорганизмов. В рубце коровы за сутки синтезируется от 700 до 900 граммов бактериального белка, а в рубце овцы от 20 до 100 граммов. При среднем удое в 20 килограммов корова выдает с молоком за сутки около 700 граммов белка. Следовательно, этот расход может полностью покрываться микробным белком, поступающим из рубца. Поэтому экологи говорят о "внутренних пищевых цепях" в организме жвачных. Но такие же процессы свойственны и другим травоядным животным, в том числе многим почвенным, которые заметную часть белкового питания получают, переваривая микробов.
      Трофические (пищевые) цепи всего населения планеты начинаются с растений и микроорганизмов, которые в результате фотосинтеза или хемосинтеза продуцируют, создают из простых минеральных веществ очень сложные органические вещества, богатые связанной энергией солнечных лучей или химических соединений.
      Далее пищевые цепи включают растительноядных животных. Они поедают организмы, создающие первичное органическое вещество (продуценты), и, в свою очередь, служат пищей для плотоядных (например, мелких хищников, которые часто сами становятся кормом для более крупных хищников, настигающих свою жертву на лету, на бегу или в воде). Сюда же относятся паразиты животных.
      Замыкают пищевые цепи сапрофаги (от греческих слов "сапрос" - гнилой и "фагос" - пожиратель).
      В основном это микроорганизмы - бактерии и грибы, которые питаются трупами, растительным опадом, постепенно разлагая, минерализуя органические вещества и возвращая их в мир неживой природы. Среди сапрофагов - множество почвенных животных, которые переваривают мертвые ткани растений вместе с заселяющими кх микробами. Но окончательное разложение и самих животных - сапрофагов, и их экскрементов выпадает на долю микробов.
      Академик А. М. Уголев обратил внимание, что процессы поглощения и распада органических вешеств в природе на всех уровнях трофической цепи, навсех уровнях организации биологических систем имеют очень много общего. Сейчас происходит становление новой научной дисциплины - трофологии, которая изучает закономерности ассимиляции (то есть поглощения и усвоения) веществ живыми организмами на всех уровнях.
      Доказано, что, несмотря на фантастическую разницу в масштабах явлений, которые происходят на клеточном уровне, в организме или в биосфере в целом, многие закономерности ассимиляции универсальны. Взять хотя бы такой процесс, как деполимеризация (гидролиз, переваривание) пищевых продуктов, в результате чего уничтожается их специфичность, принадлежность определенному виду животных или их органу, и образуются такие формы утилизируемых веществ, которые могут транспортироваться через клеточные мембраны. Сравнительно недавно стало понятно, что у всех живых организмов - от бактерий до млекопитающих - есть три основных типа пищеварения: внеклеточное, мембранное и внутриклеточное.
      При внеклеточном пищеварении клетка выделяет растворимые ферменты "наружу", где они разрушают крупные молекулы ичи агрегаты пищевых веществ, осуществляв их начальное переваривание. Ферменты, которые связаны с клеточной мембраной, гидролизуют мелкие молекупы и способствуют всасыванию полученных полупродуктов. После того как эти вещества проникли внутрь клетки, их переваривание завершают ферменты в цитоплазме или в специальных полостях - вакуолях.
      Поразительно сходны у всех живых существ, включая бактерии и дрожжи, механизмы переноса пищевых веществ через клеточные мембраны. Это единство механизмов переваривания пищи, как и единство химического состава организмов, является основой, на которой разные живые существа могут находить между собой "общий язык", совместно или поэтапно ассимилировать одну и ту же пищу, например растительные ткани.
      Но нам бы хотелось обратить внимание на другое: именно благодаря деятельности микроорганизмов смогла возникнуть на суше основа существования растений, животных и человека - плодородная почва. Не случайно в земледелии многие приемы агротехники направлены на создание благоприятных условий для деятельности почвенной микрофлоры, от которой зависит урожай.
      По своей численности и плодовитости микробы значительно превосходят все другие организмы, вместе взятые.
      И по своим функциям микробы служат опорой всего живого - ведь они важнейшие звенья в круговороте веществ на планете. Да и по возрасту они самые древние среди живых существ.
      И вот что любопытно: животные и растения не могут существовать ни друг без друга, ни без микробов. Микробы же не нуждаются в чужих соседях. Два миллиарда лет назад только они одни и существовали на нашей планете. Все другие формы жизни возникли не более одного миллиарда лет назад, причем и растения и животные могли произойти лишь от тех же самых микробов.
      С микробами теснейшим образом связаны и высшие растения.
      В середине XIX века одной из острых проблем практического земледелия было обеспечение почвы азотом в доступной растениям форме (атмосферный молекулярный азот они не усваивают). И здесь давний практический опыт заставил приглядеться к бобовым растениям, особенно к клеверу, поскольку было доказано, что они обогащают почву азотом. Но как это происходит?
      Руководитель одной из сельскохозяйственных опытных станций в Германии Г. Гельригель в 80-х годах прошлого столетия обнаружил, что атмосферный азот бобовые растения усваивают благодаря особым клубенькам на их корнях. Гельригель предположил, а затем доказал экспериментально, что фиксируют азот не сами бобовые растения, а какие-то еще неизвестные в то время микроорганизмы, которые являются симбионтами (сожителями) растений.