Владимир Крупин - Карлики рождают гигантов

Итак, нужна теория, которая помогла бы найти такой яд, который нарушил бы звенья в обмене веществ вредоносных организмов необратимо.

Поиски новых препаратов велись до последнего времени ощупью, эмпирически. Достаточно надежные теории, которые помогли бы найти искомое на основе зависимости между составом, строением и биологической активностью вещества, только рождаются в умах ученых. Закономерно, что первые положительные результаты получаются там, где объединяют теоретические усилия мыслители разных направлений — биологи, химики, физики. Так был найден, например, уже упомянутый гексахлорбутадиен. Исследования по упругим парам и другим химическим и физическим свойствам, проведенные учеными НИИУИФ и МГУ, привели к открытию этого нового инсектицида. Исследования категорий дипаузы — периода покоя — у колорадского жука помогли ученым Института морфологии животных имени А. Н. Северцова разработать теоретическую базу для совершенствования борьбы с этим вредителем. Теория эта ложится в основу прогноза, когда колорадский жук наиболее уязвим, когда его легче уничтожить.

Теория прогноза, пожалуй, менее всего разработана. В области прогнозов погоды наукой достигнуты кое-какие успехи. Сельскому хозяйству нужен и другой прогноз: предсказать время появления, масштаб распространения и динамику развития вредителей и болезней растений.

Именно теория, разработанные ею основа и методы долгосрочных и краткосрочных предсказаний должны дать практикам могучее оружие для защиты урожая. Определить сроки проведения оздоровительных работ, спланировать заранее необходимые мероприятия и выбрать самый подходящий момент для нанесения превентивного удара по вредителям — это половина победы.

Карлики защищают гигантов

Когда входишь в лабораторию, где синтезируют яды, чувствуешь себя не в своей тарелке. Вроде бы опасаться нечего — все надежно закупорено и укрыто от постороннего человека. И все равно движения твои скованны и напряженны. К этому обязывают черепа, скрещенные кости, восклицательные знаки после слов «яд», «смертельно», «опасно».

Не знаю почему, но думаю о совсем далеких вещах. Римские императоры и тайны мадридского двора, эпоха гугенотов и Медичи, иезуиты и Ришелье… В темных страницах истории яд не раз сыграл свою страшную роль. Перед его убийственной силой были равны все — короли, папы, министры, их слуги, враги и возлюбленные. Но за пиршественным столом были тоже равны все. Годами ждал убийца подходящего мгновенья, чтобы бросить отраву в кубок намеченной жертвы. «О, если был бы яд, которым можно потчевать всех, а убивать только избранных!..»

Яды, которые получают в современных лабораториях, преследуют гуманные цели — защиту человека, защиту домашних животных и растений от всяческих невзгод и напастей. Но действия их должны быть избирательными — убивать только намеченные жертвы.

Разное действие химических веществ на растения подмечено давно.

Рассыпая суперфосфат, каинит, цианамид кальция и другие удобрения на посевах зерновых, земледельцы подметили два взаимосвязанных явления. Одно — ожидаемое: хлеба крепнут. Другое — непредвиденное: сурепка, дикая редька и другие сорняки, осыпанные химикатами, вянут и даже гибнут.

Начались поиски селективных — избирательных — гербицидов. На чем они основывались? Прежде всего на внешней разнице между культурными и сорными растениями. Разная форма — это не просто разный внешний вид. Это различное отношение к окружающей среде. Каждая деталь играет свою определенную роль.

Форма и размер листа. Чем крупнее лист, тем больше яда попадет на его поверхность, тем больше шансов отравиться.

Восковой налет. Он защищает одни виды растений. У других его просто нет.

И так далее.

Морфологическая избирательность гербицидов основана на различиях внешнего строения растений — культурных и сорных.

Есть и другая избирательность — физиологическая. Одни гербициды поражают двудольные, широколиственные растения (к ним относится множество сорняков), не задевая злаков. Другие, например, убивают злаки однодольные, не повреждая двудольных.

Почему так происходит?

Совершим экскурсию на поле, только что обработанное гербицидом.

Присмотримся повнимательнее к тому, что происходит на поле после опрыскивания.

Вот пшеница. Ее листья, узкие, вытянутые вертикально вверх, почти не задеты гербицидом — капли химического раствора скатились вниз. Пленка воскового налета, покрывающая листья, также надежно защищает растение от яда. Растущая почка (точка роста) тоже прикрыта броней — она расположена внизу и защищена листовым влагалищем.

А вот голубая головка василька. Этот сорняк с лирическим названием чувствует себя много хуже. Широкие листочки его вытянуты горизонтально — отличная посадочная площадка для химического десанта. Они обильно смочены гербицидом. Препарат попал и на точку роста. Она находится на самом виду, на самом верху и подставлена, что называется, всем лихим ветрам.

Проходит всего несколько часов после обработки. На стеблях пшеницы никаких видимых изменений. Василек, лебеда, гречишка и другие сорняки уже сдают позиции: начинают вянуть листья, растениям, видимо, не хватает воды. Изгибаются верхушки стеблей. Проходит еще некоторое время: стебель становится твердым на ощупь, ломким, а листья желтеют и свертываются.

Через пару недель наступает гибель сорняков.

Чем же она вызвана? И к чему приводит вторжение гербицида в растительный организм? Физиологи тщательно проанализировали изменения обмена веществ после проникновения яда в ткани растения. Вот какая представилась им картина.

2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (сокращенно 2,4-Д) резко нарушает все жизненные процессы, протекающие в тканях, — дыхание, фотосинтез, транспирацию. Растение задыхается. Оно пытается бороться с удушьем: содержание крахмала в нем быстро падает — расщепляясь на простые сахара, он интенсивно расходуется при дыхании. Сахара в клетках становится все больше. Но вот крахмал полностью израсходован. Тогда начинает падать содержание сахара, который так необходим для поддержания сил организма. Наконец все внутренние ресурсы исчерпаны. Растение гибнет от углеводного голодания.

Объяснение вполне резонное. Так считали несколько лет назад. Так и учили студентов.

Но однажды профессор, поднявшийся на кафедру, чтобы прочитать очередную лекцию по физиологии растений, произнес:

— Все, что я рассказывал вам на прошлой неделе, забудьте. Я имею в виду проблему селективности гербицидов. На деле все обстоит по-иному.

Простейший опыт опрокинул гладко сформулированную теорию. Оказалось, что проницаемость тканей и у зерновых (однодольных) и у сорняков (двудольных) одинакова. Гербицид с легкостью проникает и в те и в другие растения. Очень быстро добирается он до точки роста и у злаков, как бы хорошо она ни была запрятана. Значит, углеводное голодание ни при чем?

Пораженные растения поместили под микроскоп. С первого взгляда ясно: сильно разрослись ткани стебля, содержащие сосудисто-волокнистые пучки. В местах вздутий стало много больше питательных веществ. В листьях — много меньше. Да, обмен веществ нарушился. Но из-за чего?

2,4-Д распространился по всему сорняку. И самые сильные изменения он вызвал в самом чувствительном месте — там, где происходит деление клеток, обеспечивающее рост стебля в толщину, — в камбиальном слое. Как только сюда попадает частица гербицида, клетки камбия начинают хаотично и стремительно делиться. Их становится все больше, и они все больше поглощают пищи, отнимая ее у других клеток. Камбий уродливо разрастается, закупоривает сосуды. Они лопаются! «Кровообращение» нарушено. Снабжение листьев водой и питательными веществами прекращается. Вздутия стебля и корня разрывают и покровные ткани — кору. Образовавшиеся трещины становятся очагами гниения. Наступает смерть…

Хорошо, но почему 2,4-Д не вызывает закупорки сосудов у ржи или пшеницы? Потому, что у злаков несколько другое анатомическое строение. У однодольных нет камбия. Стебель и корень растут в толщину не за счет деления, а благодаря увеличению объема уже существующих клеток. Нет деления — нет ненормального разрастания тканей. Хлеба могут развиваться спокойно. Ядохимикат никакого воздействия на них не оказал.

Так уж и никакого?

После обработки поля гербицидом в воздухе еще долго стоит легкий запах карболки. Хороший, здоровый запах. Он свидетельствует о том, что химические «санитары» выполнили свои обязанности. Дезинфекция произведена. Сорняки уничтожены. Яд сделал доброе дело. Он послужил, если так можно выразиться, лекарством для пшеничного поля. Впрочем, нужно ли здесь оговариваться? Яд приобретает целебную силу и в иных случаях (помните эмблему медиков — змеиное жало над круглой чашей?). Все зависит от дозы. Одно и то же вещество в сильной дозе — яд, в слабой — лекарство.