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 азол- ла повышает плодородие почвы.
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
Азолла мелколистная:
1 — общий вид растения; 2 —
ЛИСТ.
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, в СССР представителей рода азолла можно встретить на поверхности водоемов Килийского гирла Дуная на территории Украины. Здесь специалистами Института ботаники АН СССР нм. 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 азол- лы 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 дру| 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.
Растения без почвы
Еще К- А. Тимирязев выращивал растения не в почве, а на водном питательном растворе. Это было настолько необычно, что растения, выращенные таким способом, демонстрировались в 1896 году на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде. Их поместили в особый красивый стеклянный вегетационный домик. В те времена кое-кто посчитал такой метод выращивания растений кощунственным, поэтому практического значения он не имел.
Сегодня выращивание растений в водных культурах никого не удивляет и доступно каждому.
ния. Вот почему темную поверхность сосуда нужно покрыть белой бумагой, которая будет отражать тепловые лучи, и питательный раствор в сосуде не перегреется.
Сверху банку нужно закрыть пробкой. Лучше всего для этой цели подходят большие корковые, но за неимением таковых можно использовать выточенные по размерам деревянные или даже полиэтиленовые крышки. Последние с внутренней стороны покрывают черным лаком для задержки световых лучей.
В пробке должно быть три отверстия. Центральное — самое большое — предназначено для растения.
Сначала проросток закрепляют в дырке при помощи ваты. В другое вставляется стеклянная или деревянная палочка, к которой впоследствии подвязывается разросшееся растение. Третье отверстие служит для продувания водной культуры. В него вставляется стеклянная трубка с присоединенной к ней резиновой грушей от пульверизатора, с помощью которой ежедневно в течение пяти— десяти минут нагнетают воз-
корней. Кроме того, струи воздуха способствуют перемешиванию раствора и тем самым улучшению снабжения их минеральными солями.
После того как сосуд для водной культуры смонтирован, можно приступить к его наполнению. Существуют разные типы питательных смесей, несколько отличающиеся по своему составу. Общим для них служит обязательное присутствие семи основных макроэлементов — азота, фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа. Читателям, безусловно, знакомы микроэлементы. В некоторые питательные среды они входят в качестве составной части. В другие же их специально не вносят. Это связано с тем, что солн, применяемые обычно для приготовления питательных смесей наряду с макроэлементами содержат в качестве примесей такое количество микроэлементов, которого бывает достаточно для нормального роста растений, В практике работ с водными культурами широко используют питательную смесь, составленную немецким физиологом растений Кнопом.
кипяченую, дождевую или снеговую) . Если объем сосуда равен двум или трем литрам, указанное количество солей увеличивается в два или три раза. Соли тщательно растворяют путем перемешивания.
Различные растения неодинаково относятся к кислотности почвенного раствора. Одни лучше растут на кислой почве, другие — на слабощелочной. Например, комнатное растение азалия требует обязательного присутствия кислоты. Вот почему ее выращивают на почве, смешанной с еловой хвоей. Хвоя способствует подкислению почвенного субстрата. Кроме того, азалию поливают слабым раствором серной кислоты (на литр поливочной воды берут одну каплю концентрированной серной кислоты). В этом случае она успешно растет. Наоборот, мать-и-мачеха требует для нормального роста слабощелочной реакции почвенного раствора. Большинство же культурных и дикорастущих растений нуждается в нейтральной питательной смеси. К сожалению, приготовленный для водных культур раствор обычно не бывает таковым. Кроме того, по мере роста растений разные компоненты солей поглощаются с неодинаковой скоростью, в результате чего питательный раствор становится либо кислым, либо щелочным. Между тем изменение показателя кислотности (pH) резко сказывается на темпах роста, а иногда приводит даже к гибели растений. Поэтому необходимо с самого начала опыта следить за тем, чтобы кислотность питательного раствора была более или менее постоянной. Для ее определения используют различного рода индикаторы, в частности универсальный, снабженный цветными пластинками. Если вы хотите определить кислотность вашего раствора, отлейте несколько капель в фарфоровую чашечку и добавьте одну-две капли универсального индикатора. После перемешивания сравните цвет раствора с окраской цветовой шкалы и найдите соответствующий по тону квадрат. Цифра, стоящая около него, укажет кислотность раствора.
Поскольку наилучший рост большинства растений происходит при кислотности, равной шести-семи, добивайтесь сдвига показателя в нужную сторону. Если pH вашего раствора больше семи, добавьте кислоту, если меньше шести — щелочь.
' После достижения желаемой величины pH растение закрепляется в пробке, а корневая система погружается в банку. Крышка плотно закрепляется на горле банки, и сосуд с растением выставляется на свет.
Как уже отмечалось, питательную смесь для водных культур необходимо ежедневно продувать воздухом. При уменьшении объема питательного раствора вследствие поглощения его корневой системой следует подливать воду до исходного уровня. Через пять — семь дней раствор заменяется новым, так как растение поглотило из него часть солей. Кроме того, при длительном использовании водной культуры в ней накапливаются вещества — продукты жизнедеятельности растения, которые угнетают его рост.
В 1929 году в Калифорнийском университете У. Ф. Ге- рикке применил воздушный метод водных культур для промышленного выращивания овощей. Свой метод он назвал гидропоникой. В настоящее время такой способ их культивирования получил широкое распространение. При этом почва заменяется инертным субстратом, который служит только для закрепления растений. Питательные же вещества кории получают из водного раствора солей, который подается по асбестоцементным трубам, имеющим отверстия для растений. Питательный раствор в отличие от баночной водной культуры перемещается по трубам, орошая корни, и все время обновляется.
Гидропоника применяется не только для выращивания овощей, но и для производства витаминной подкормки для животных в зимнее время, а также декоративных культур. Этот метод имеет ряд преимуществ перед традиционным выращиванием растений в почве, поскольку устраняется целый ряд операций, связанных с обработкой почвы (рыхлеиие, полив, борьба с сорняками и возбудителями болезней растений).
Огурцы на окне
Многие горожане не прочь выращивать на окнах, балконах и в лоджиях своих квартир овощные и декоративные растения. Смущают, однако, два обстоятельства: отсутствие достаточного количества почвы и связанное с ее использованием загрязнение. И дело не только в пыли и грязи, но и в выделении почвенными микроорганизмами углекислого газа — нежелательного компонента воздуха в условиях квартиры. Всех этих недостатков лишен гидропонный способ. Познакомлю читателей с апробированным способом выращивания огурцов на окнах.
Для этого нужно взять стеклянный или пластмассовый сосуд емкостью не менее десяти литров. Если сосуд стеклянный, необходимо покрыть его бумагой или тканью так, как это было описано в предыдущем разделе. В пластмассовый — во избежание взаимодействия его стенок с солями и выделения имн в пи
тательный раствор вредных вешеств — можно поместить герметичный полиэтиленовый мешок соответствующего размера. Сверху сосуд закрывается деревянной крышкой с двумя отверстиями, в котором закрепляется достаточно объемистые керамические горшки. В днище каждого горшка следует вырезать широкое отверстие, в которое вставляется полиэтиленовая сетка, подобная тем, которые хозяйки нередко вставляют в отверстия раковин для задержки разного мусора. В горшки насыпается субстрат для закрепления растений. Это может быть щебень, гравий, керамзит, вермикулит, дробянка из битых горшков.
Питательный раствор готовится из комплексного удобрения для подкормки цветов,
которое продается в магазинах «Природа». Оно содержит необходимые растению макро- и микроэлементы. На десять литров раствора следует брать 16 граммов удобрения. Раствор можно готовить на обыкновенной воде из-под крана. Сначала уровень питательного раствора должен доходить до середины горшка. Наклюнувшиеся семена огурцов высаживаются в субстрат на глубину, соответствующую этому уровню. Когда же корни достигнут сетки, следует понизить уровень питательного раствора в сосуде таким образом, чтобы жидкость была несколько ниже дна горшка. Эта операция, а также слив в случае замены раствора производятся через сифон — стеклянную или резиновую трубку, один конец ко-
торой опускается до диа, а другой выводится наружу, причем ниже уровня диа сосуда.
Для того чтобы огурцы могли подниматься вверх, от крышки, в отверстия которой вставлены горшки с растениями, до верхней планки оконной рамы следует иатяиуть несколько рядов веревки или толстой капроновой лески. Таким способом автору удавалось успешно культивировать огурцы сорта Г ибрид майский. Если их посадить в марте, то в мае уже созревают первые огурцы. Можно использовать и другие сорта, предназначенные для выращивания в закрытом грунте, например ТСХА-77 («Зозуля») .
Культивирование растений в домашних условиях всегда доставляет радость от общения с природой. На подоконниках, балконах и лоджиях можно выращивать не только огурцы, но и томаты, лук, перец, ремонтантную землянику, а также различные декоративные растения[3].
Еще по теме Священный папоротник:
- С появлением одомашненного рогатого скота появился и его культ…
- Большими почестями и уважением пользовалась собака у народов Востока…
- В Америке, как считают ученые, собаки не одомашнивались...
- Раскопки французского археолога Мариет
- 7.2. Высшие споровые растения
- Культ быка у различных народов
- ДЫХАТЕЛЬНЫЕ КОРНИ И КОРНИ-ХОДУЛИ
- Кошка домашняя
- Нематодоциды
- УРНЫ ЦЕФАЛОТУСА
- Египетский мау