Pteridium_aquilinum_6

Священный папоротник
В провинции Тхай-Бинь, рас­положенной на севере Вьетна­ма, в деревне Ля-Ван некогда жила бедная крестьянка Ба- Хян. Эта наблюдательная женщина первой заметила, что широко распространенный во Вьетнаме папоротник азолла повышает плодородие почвы. Ба-Хян научилась раз­водить это растение, чтобы использовать его в качестве удобрения. Результаты приме­нения папоротника азоллы были замечательные. Когда Ба-Хян умерла, ее стали почитать наравне со святыми. В деревне, где она жила, соорудили пагоду, посвящен­ную богине со странным не­вьетнамским именем Азоллн. Имя этой богини образовано от латинского названия водно­го папоротника, использован­ного Ба-Хян. Осенью в пагоде устраиваются молебны с жертвоприношениями.
Длительное время вьетнам­ские крестьяне скрывали от иностранцев секрет повыше­ния плодородия почв.
Азолла — небольшой папо­ротник, плавающий на по­верхности воды, широко встречается на рисовых полях Вьетнама и других рисосею­щих стран тропического и субтропического пояса. Тон­кие ветвистые стебли несут парные, подобно черепице или рыбьей чещуе, мелкие листоч­ки. Длина стеблей 8—10 (иногда до 25) сантиметров. От некоторых узлов стебля в воду свисают длинные при­даточные корни. Растение обладает высокой жизнестой­костью и способностью к бы­строму размножению. Водный образ жизни существенно ска­зался на внешнем облике растения, которое в значи­тельной степени отличается от других папоротников.
Интересно строение листьев азоллы. Каждый состоит из двух лопастей илн сегментов. Верхний сегмент, выступаю­щий из воды, имеет зеленую окраску. Устьица располага­ются на обеих сторонах листа. Нижняя лопасть погружена в воду. Ученые предполагают, что она служит для всасыва­ния воды. На некоторых ниж­них сегментах развиваются сорусы (от греческого слова «Сорос» — куча, множество), представляющие собой скоп­ление спорангиев — образова­ний, в которых происходит формирование спор.

Представители рода азолла появились на Земле давно, еще в меловом периоде. Не­когда они были широко рас­пространены. Ископаемые остатки этих растений найде­ны в третичных и четвертич­ных отложениях в Евразии н Северной Америке. В настоя­щее время семейство азолло- вых представлено только одним родом, насчитывающим всего шесть видов. В реке Нил обитает азолла нильская. Остальные виды встречаются на земном шаре более широ­ко. Иногда их можно уви­деть в зоне умеренного кли­мата. Так, например представителей рода азолла можно встретить на поверх­ности водоемов Килийского гирла Дуная на территории Украины. Здесь специалиста­ми Института ботаники Н. Г. Холодного обнаружены два вида — азол­ла Каролинская и азолла па­поротниковидная с общим за­пасом биомассы 12,5 тысячи тонн. В Одесской области азолла занимает площадь 3,5 тысячи гектаров, однако, как считают ученые, ее можно увеличить в три раза.




Азолла размножается веге­тативно. Главный стебель обламывается, и его части течение переносит на новое место, где они н укореняются. Иногда отрезки стеблей азоллы разносят водоплавающие птицы, животные или человек.
Важнейшая особенность растения — способность усва­ивать атмосферный азот в симбиозе с синезеленой водорослью анабеной. Эта растительная система фикси­рует азот так же эффектив­но, как и клубеньковые бак­терии в симбиозе с бобовы­ми. К сожалению, специфика выращивания риса (на затоп­ляемых водой полях) не по­зволяет использовать бобовые растения в качестве допол­нительного источника азота. Это еще более повышает цен­ность азоллы.
Симбиоз папоротника с цианобактериями имеет неко­торые особенности — не про­исходит формирования клу­беньков. Микроорганизмы развиваются в полости, рас­положенной в основании верх­ней лопасти (сегмента) листа. Размеры этих образований не­велики— 500—1000 микро­метров, внутри равномерно распределены нити циано­бактерий и похожие на них волоски, представляющие спе­циализированные структу­ры — выросты клеток, высти­лающих стенки полости. Здесь также находится слизь, выде­ляемая, по-видимому, волос­ками папоротника.
Первоначально полость листа бывает открытой, и ци­анобактерии, свободно прони­кая в нее, располагаются вдоль стенок. По мере рос­та листа происходит увели­чение их численности, отверс­тие, ведущее в полость, посте­пенно уменьшается, а затем и совсем исчезает. Таким обра­зом, симбионты папоротника оказываются в замкнутом пространстве. Но это не отра­жается на цианобактериях: внешне они не отличаются от своих собратьев, находя­щихся на свободе. Обитатели закупоренной полости также интенсивно делятся, постепен­но заполняя все свободное пространство. В отличие от клубеньковых бактерий циано­бактерии в ходе симбиоза не проникают в клетки растения- хозяина, не инфицируют его. В симбиотических взаимо­отношениях важное значение имеют волоски, возникающие в полости листа азоллы. Под микроскопом они выглядят длиннее и толще цианобак­терий. Ученые предполагают, что с их помощью растения поглощают азот, усвоенный и связанный цианобактериями. Транспорту веществ из листа в цианобактерии и из бакте­рий в лист способствует то, что волоски и микроорганиз­мы тесно контактируют друг с другом.
Папоротник снабжает мик­роорганизмы минеральными и энергетическими ресурсами, необходимыми для азотфикса- цин. Запасы энергии создают­ся в ходе процессов фотосин­теза и дыхания. Как извест­но, цианобактерии способны самостоятельно фотосинте­зировать, однако их энерге­тический потенциал, по-види­мому, недостаточен для эффективного осуществления азотфиксаций, поэтому они заимствуют недостающую энергию и минеральные ве­щества у папоротника.
Вещества, вырабатываемые азоллой, имеют важное зна­чение для цианобактерий. Так, если в субстрат, на ко­тором выращиваются этн микроорганизмы, добавить экстракт азоллы, то их жизне­способность сразу же воз­растает: они начинают интен­сивно делиться. Следователь­но, вне связи с азоллой циа­нобактерии лишаются каких- го биологически активных ве­ществ, необходимых для нор­мального протекания жизнен­но важных процессов, в том числе и для поддержания вы­сокого уровня активности азотфиксации.
Но микроорганизмы — не только потребители. Они, ока­зывается, необходимы для нормального развития папо­ротника. Без них растение хуже растет, медленно разви­вается, имеет бледно-зеленую окраску, содержит значитель­но меньше общего азота и белка, н этого не удается избежать даже при условии полного обеспечения его эле­ментами минерального пита­ния. Таким образом, наличие цианобактерий — залог ус­пешного существования азол­лы.
Между папоротником и его «квартирантами» создаются чрезвычайно выгодные сим­биотические взаимоотноше­ния, благодаря чему систе­ма азолла — цианобактерии представляет собой уникаль­ное природное явление. По мнению специалистов, в бла­гоприятных условиях культи­вирования производитель­ность азоллы достигает от 100—1000 килограммов азо­та на 1 гектар. Поистине фантастические цифры. Не­удивительно, что применение этого растения на полях в ка­честве удобрения оказалось весьма эффективным: урожай риса возрос на 10—20 про­центов. Кроме того, папорот­ник подавляет рост сорных растений на рисовых планта­циях. Азолла стала в пос­ледние годы объектом самого пристального внимания уче­ных разных стран мира.
Существуют два способа выращивания азоллы: вместе с растениями риса и раз­дельно. При выращивании ме­тодом двойной культуры па­поротник вносят в дозе 100— 200 кг/га обычно через неделю после высадки риса. Доволь­но быстро происходит значи­тельное увеличение его био­массы. В Индии азоллу вна­чале выращивают в неболь­ших бассейнах, куда вносят суперфосфат, коровий навоз . н пестициды. С бассейна площадью 10 м2 собирают около 10 килограммов биомас­сы, что достаточно для засе­ления 0,1 гектара площади, предназначенной под рис. Папоротник раскладывают по чекам, залитым водой, и вы­ращивают в течение 20 дней. За это время его биомасса достигает 10 т/га и в ней содержится 20—25 килограм­мов азота. На этой стадии па­поротник запахивают, и через неделю высаживают рис.
Используют азоллу в ка­честве удобрения и в других рисосеющих странах. Вьет­намские специалисты устано­вили, что использование 20 т/га азоллы равноценно внесению 20—40 кг/га мине­рального азота. При такой агротехнике прибавка урожая составляла 5 ц/га, или 30 про­центов по отношению к конт­ролю. Положительные резуль­таты получены в Китае, Бра­зилии, США. Расчеты спе­циалистов ФАО показывают, что разведение азоллы толь­ко на 10 процентах всей площади планеты, занятой под посевы риса, сэкономит 208 тысяч тонн азота и даст прибавку урожая зерна в 5 милллионов тонн, что дос­таточно для пропитания в течение года 15 миллионов человек.
Следует иметь в виду, что азолла используется не толь­ко как удобрение, но н как кормовая культура, содержа­щая значительное количество белка. В некоторых местах это растение рассматривается как сорняк: благодаря интен­сивному вегетативному раз­множению она очень быстро покрывает плотным ковром поверхность воды, затрудняя движение лодок. Иногда азол- лу каролинскую выращивают в аквариумах.
В настоящее время ученые активно работают над совер­шенствованием технологии ис­пользования уникального па­поротника, широко применяя методы селекции, моделирова­ния, математического анали­за. Благодаря этому удалось получить невиданные урожаи сухой растительной массы — 28 т/га в год. Исследова­ния азоллы ведутся даже из космоса. Во время совмест­ного полета советско-вьетнам­ского экипажа были проведе­ны эксперименты по наблюде­нию за азоллой.

Print Friendly

Это интересно: