Соціальний комплекс ґрунтових організмів і можливість управління ними

ґрунтознавча гіпотеза

Значна частина життя будь-якого садівника тісно пов`язана з грунтом. При цьому більшість садівників вважають грунт тільки середовищем для вирощування рослин, звідки останні отримують поживні речовини і воду. І лише мале число садівників вважають грунт дуже складним живим організмом.

А між тим, за даними вчених-ґрунтознавців, в одному кубічному сантиметрі грунту можуть міститися багато мільйонів мікроорганізмів, десятки тисяч «мезоорганізмов» (хробаків, нематод, кліщів і інших) - довжина гифов (ниток) грибів в тому ж кубику може досягати декількох кілометрів , кілометрами вимірюється сумарна довжина кореневих волосків різних трав. У грунті живуть кроти, ховрахи, миші та інші тварини. Грунт переробляє не тільки опад рослин, але і мінерали вихідної материнської породи. В кінцевому рахунку вона годує живий світ суші і визначає загальну екологію. Тобто грунт дійсно є дивним і дуже складним живим організмом.

На початку 80-х років минулого століття після випадкової розмови з фахівцями-грунтознавцями по-справжньому захопився таємничим світом грунту доктор фізико-математичних наук Морозов А. І., який працював в області теорії і додатків фізики плазми. Правда, яка величезна роль ґрунту в житті людей його настільки вразила, що він, за його висловом, «захворів» грунтом. Він зрозумів, що в 21 столітті грунті і пов`язаним з нею систем стане приділятися уваги не менше, ніж інформатики, біології, нанотехнології, космонавтиці, плазмовим системам. В середині тих же 80-х років Морозов А. І. висловив, на перший погляд, надзвичайно дивну гіпотезу, що біологічна компонента - спільнота живих організмів (біота) природної грунту прохолодних районів Землі утворює ієрархічну інформаційно-транспортну систему, керовану невеликим числом або навіть одним організмом ( «монархом», «царем»). Були навіть названі кандидати на цю роль - гриби.

Відомо, що сучасне ґрунтознавство основному зосереджено на зовнішньої відсталої макроструктуру грунту (профілі), а відомості про живу компоненті (біоті) носять уривчастий характер і навіть не відповідають чітко на просте запитання: чи існує якась загальна організація біоти або в цілому вона хаотична? Зазвичай схиляються до другої можливості, однак ряд факторів, на думку автора гіпотези, робить вельми виправданим аналіз припущення, що біота добре організована. Інакше не зрозуміло, як така маса щільно «упакованих» самих різних організмів успішно не тільки живе, а й робить величезну корисну справу (переробляє опад, мінерали, годує рослини і так далі). І більш того, все це робить в сильно і випадково, що змінюються.

Якщо зробити припущення про наявність у складі грунтової біоти потужної керуючої системи, то можна відразу припустити, що «грунт - це організм» (для організмів такого типу запропоновано назву «Екос»). Однак в грунті биота досить розсіяна, диффузна, тому природним видається припущення про менш жорсткою організаційною системою. І такого роду прототипи подібних систем добре відомі. Приклади «дифузних» і в той же час добре організованих систем відомі давно. Це сім`ї громадських комах - бджіл, ос, мурах, термітів та інших. Комплекси з сімей громадських комах і створених ними будівель були названі автором гіпотези полісом, відповідно полісом мурах, бджіл, джмелів тощо. Всім зазначеним полісами властиво наявність ефективних інформаційних і транспортних зв`язків і головного «управлінця», яким зазвичай виявляється «цариця».

Кандидатом на роль інформаційно-транспортних систем в природних грунтах автором гіпотези названі гриби. При цьому слід підкреслити, що всі розгляд робиться тільки для лісової зони Землі, де досить прохолодно і багато грибів. Так ось, саме серед грибів слід шукати «управлінців» грунтовими полісами. І пов`язано це з тим, що грибні гіфи в змозі забезпечити головне - передачу інформації і транспорт речовин в полісах. Сумарна довжина гифов в кубічному сантиметрі грунту в зазначених районах вимірюється сотнями і тисячами метрів. Якщо подумки розрізати кілометр гифов на шматки завдовжки в сантиметр і розташувати їх на рівних відстанях, то проміжки між ними складуть всього близько 30 мікрон. Ясно, що такі гіфи в змозі контролювати весь грунтовий обсяг.

Природно, напрошується питання: а чому автор гіпотези так підкреслює роль міцелію грибів і нічого не говорить про коріння рослин? Реально, звичайно, їх роль в грунті велика. Вони в багатьох випадках формують структуру ґрунту, скидають в неї продукти фотосинтезу для «годування» грунтової біоти, щорічно залишають там «кореневої» опад. Але не тільки коріння «годують» грунт. Грунтовим живленням рослин в переважній більшості випадків заправляють гриби. Саме вони жорстко пов`язані з корінням, часто проникають всередину і утворюють грібокорень - так звану мікоризу. Її роль дуже різноманітна. Вона підводить вологу, поживні і біологічно активні речовини до коренів від віддалених ділянок грунту, сама синтезує багато з зазначених речовин (наприклад, пов`язує азот повітря в доступні для рослин азотні сполуки), служить перепоною для отруйних важких елементів, підвищує ефективність фотосинтезу. Є у неї і інші функції, про які поки можна тільки здогадуватися.

Таким чином, міцеліальних структура грибів, що складається з грибів, забезпечує транспорт речовин і здатна забезпечувати передачу керуючих впливів. У той же час така структура дозволяє грибам зберігати функціональну цілісність, незважаючи на зовнішні впливи самого різного характеру, що призводять часом до місцевих розривів гифов.

В результаті автор гіпотези вимальовує наступну схему:

а) міцеліальні структури грибів, замінюючи бігають організми - визначники (домінанти) класичних полісів, утворюють транспортно-інформаційні зв`язки в межах великого обсягу почви-

б) житлом гриби забезпечує гуміфіцірованная маса почви-

в) роль складу «продуктів харчування» грають опад, гумус, а також сама біомаса грибів та інших компонентів-

г) мезофауна грунту може розглядатися і як джерело харчування (поїдання нематод хижими грибами), як «робоча сила» для первинного подрібнення осаду і так далі-

д) аналогом «саду» класичного поліса в грибному полісі слід розглядати всю растітельность-

е) для класичних полісів громадських організмів, хоча і необов`язково, характерні ще два моменти, яких нібито немає в грибному полісі: це наявність «матки» і, відповідно, генетична тотожність організмів-домінантів. Її роль можуть виконувати «гриб-монарх» або кілька таких грибів.

Звідси видно, що формула «грунт - поліс грибів» відображає досить повну аналогію між полісом громадських комах і грунтом. Але гриби мають, крім того, і безліччю інших чудових властивостей. Оскільки полисная гіпотеза покладає на гриби в цілому дуже велику і різноманітну роль, то, природно, виникає питання: а чи можуть тоненькі гіфи, навіть якщо їх і дуже багато, відповідати зазначеним вимогам? При цьому мається на увазі не один якийсь вид грибів, а ціла їх різновид, керована «головною особиною».

Перш за все, слід зазначити, що гриби - це не рослини і не тварини. Вони поєднують в собі ознаки і тих і цих. Тому в 1960-х роках систематики виділили їх в особливе царство поряд з царствами рослин і тварин. Гриби мають унікальний набір функцій. Ось деякі з них.

У клітинах гифов може перебувати не одне, а кілька ядер з різними властивостями.

Стикаючись, гіфи різних грибів одного виду можуть зрощуватися один з одним.

Гіфи можуть зрощуватися з корінням рослин, утворюючи різні види мікориза.

Гриби у вигляді поодиноких клітин можуть проникнути в надземні частини рослин, утворюючи так звані Ендофіти, які помітно впливають на багато функцій рослин, включаючи і фотосинтез.

Гриби відіграють велику роль в розкладанні рослинного опади. Вони роблять свій внесок в розкладання найбільш стійких з`єднань: целюлоза і лігніну.

Для виконання функцій управління «головний» повинен володіти рядом специфічних властивостей. Він повинен синтезувати стимулятори росту і функціонування. І дійсно, гриби синтезують «ростові фактори» - гібереліни.

Він повинен мати засоби придушення небажаних дій або знищення шкідливих для біологічного співтовариства організмів. І дійсно, добре відомі грибні антибіотики, отрути і токсини, причому деякі з них мають чітко вираженої вибірковістю аж до дії на певні сорти рослин.

Крім того, природно очікувати від «головних» довгих років життя, щоб набиратися досвіду і великих розмірів грибниці.

Природно, виникає питання: а навіщо грибам такий великий комплекс здібностей? Відповідь може бути тільки один - для якоїсь великої мети. І такою метою, на думку автора гіпотези, цілком може бути узгодження всього живого в біосфері, принаймні, на суші.

У 90-ті роки минулого століття з`явилися нові дані, присвячені грибам в грунті, що підтверджують в значній мірі пропоновану гіпотезу. У 1993 році вийшла книга співробітника Ботанічного інституту РАН Каратиґіна І. В. «Коеволюція грибів і рослин» (Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1993 р), в якій дано огляд 428 публікацій на цю тему. Каратигин І. В. описує дослідження скандинавських вчених ролі мікоризи в біологічних спільнотах. Ці дослідження привели до концепції «соціального комплексу організмів». Суть її в тому, що коріння різних рослин можуть бути пов`язані один з одним гифами. Гриби при цьому виявляються не тільки в ролі постачальників, але перераспределітель біогенних речовин для всього біологічного співтовариства як цілого. Тобто в будь-якому рослинному співтоваристві кореневі системи рослин різних видів виявляються зануреними разом в складну мережу з гіфів декількох або навіть багатьох видів грибів. Мікориза в такому співтоваристві виступає як якийсь інтегруючий механізм, що визначає його фізичну цілісність.

Дуже істотним для розвивається гіпотези керованої грибами грунтової біоти стали виконані в 1990-х роках в лісах штату Мічиган (США) вимірювання розмірів міцелію з видів опенька Armillaric burbosa. Використовуючи методи генетичної ідентифікації, група американських і канадських дослідників показала, що існують грибні індивідууми (Мічиганські гігантські гриби), гіфи яких можуть займати площі в десятки гектарів, а сумарна маса досягати сотень тонн. Поряд з визначенням розмірів і маси Мічиганський гігантських грибів були встановлені також їх «монархічні прихильності». Виявилося, що ці гриби не терплять суперників того ж виду, воюючи з ними активними продуктами обміну, і в той же час нормально співіснують з іншими грибами. Ці властивості зазначених грибів якнайкраще узгоджуються з гіпотезою про управління грунтової біоти грибами і про те, що гриби можуть грати роль своєрідних ДНК біологічних грунтових спільнот у відповідності зі своєю генетичною програмою, підтримуючи зростання одних рослин і пригнічуючи зростання інших.

Існування Мічиганський гігантських грибів говорить про те, що окремі гриби - дуже живучі організми і дійсно можуть брати під свій контроль величезні площі. Нижча межа тривалості їх життя становить приблизно 1500 років. Тому дані гриби відносять до числа найбільших за розмірами і найстаріших за віком організмів на Землі. Автор гіпотези говорить, що з роками подібні грибні освіти повинні «набиратися досвіду» і ставати «розумніші». І на сьогодні видається, що саме опеньки виявляються найбільш підходящими кандидатами на роль головних «управлінців». Важливим додатковим аргументом служить і той факт, що гриби типу Мічиганський гігантських і навіть великих розмірів виявлені в інших районах США і в Швейцарії. Так, в журналі «Знання сила» (№11 / 2003 рік) в розділі «Потроху про що» була опублікована замітка «Війна грибів та дерев», яка була передрукована «УС» в 2004 році. У цій замітці йшлося про виявлення велетенської грибниці опеньки в штаті Орегон (США). Ця грибниця пішла на кілька метрів в землю і простягнулася навкруги на дев`ять кілометрів. Площа, зайнята нею, виявилася в 1200 разів більше футбольного поля. Вік даної грибниці оцінюють в 2400 років. Тобто вона з`явилася ще до народження Олександра Македонського і як і раніше продовжує зростати, щороку збільшуючи зайняту нею площа.

Що можна побачити, якщо подивитися на всім відомі опеньки? По-перше, вони космополіти, а по-друге, здатні знищувати цілі зарості неугодних їм дерев. Крім того, встановлено також, що вищі гриби впливають не тільки на рослини, але і на інші групи грунтової біоти, в тому числі на нижчі гриби і мікроорганізми. Таким чином, запропонована гіпотеза отримала дуже серйозну підтримку.

За даними Морозова А. І., в останні роки інтерес до біоті грунту зростає. Так, в англійській газеті «Гардіан» від 22 листопада 2002 року повідомлялося, що утворена група дослідників з семи країн, якій виділено 25 мільйонів доларів США для вивчення флори і фауни ґрунтів. Коментуючи повідомлення, газета пише, що вивчення цих форм життя може привести до революції в промисловості майбутнього. Стаття має назву: «Передовий фронт науки у нас під ногами». У ряді країн зараз проводиться інвентаризація всього грибного «населення». Інтерес до грибів у всьому світі в останні роки дуже сильно зріс. Людство явно активно вступає в еру оволодівання царством грибів. Природним проявом інтересу до грибів має стати і проведення всебічного аналізу пропонованої гіпотези «грунт - поліс грибів». А далі необхідно з`ясування механізмів функціонування біоти в рамках поліса. Тут в першу чергу повинно бути з`ясовано: в якій формі «головний» передає сигнали іншим організмам?

Хто у «головного управлінця» служить «помічниками», які виконують різні функції?

Які групи організмів стабілізують функціонування поліса і які просто нахлібники? І тому подібне.

І останнє, майже фантастичне міркування автора гіпотези. Якщо ідея поліса вірна, то з часом вдасться навчитися керувати «головним», а він в свою чергу буде управляти биотой, і грунт стане в повному розумінні домашнім тваринам.

Дана стаття написана на основі статті Морозова А. І. «Почвоведскій детектив» і адресована в першу чергу тому переважній більшості садівників, які вважають грунт тільки субстратом для вирощування рослин, який треба обробляти, вносити в нього органічні і мінеральні добрива, різні хімічні засоби захисту , поливати, а не живим організмом. Крім того, хотів би ознайомити всіх читачів з існуванням у багатьох місцях помірної лісової зони Землі гігантських грибних утворень опенька і з дуже цікавою гіпотезою А. І. Морозова, а також зацікавити їх життям грунту і спільноти грибів.

В. Н. Шаламов

(Уральський садівник № 14, 2 квітня 2014 року)

Інші статті В. Шаламова в розділі Шаламов Віталій Миколайович: статті по садівництву