Целебные яды растений

Сообщим по возможности словами Ф.Г. Гуревича о некоторых результатах его исследований, изложенных в его докторской диссертации «Фитонциды водных и прибрежных растений, их роль в биоценозах» 1973 года.

Вопросы о фитонцидах водных растений представляют, как уже сказано, биологический интерес и затрагивают многие области практики, так как с ними связано выяснение причин массовых отравлений или гибели обитателей водоёмов — рыбы, водоплавающей птицы, а также сельскохозяйственных животных. Не меньшую актуальность приобретают вопросы, связанные с выяснением роли фитонцидов как одного из факторов биологической самоочистки водоёмов.

Протистоцидные свойства водных и прибрежных растений Гуревич исследовал на растениях, обитающих в водоёмах Ленинграда и его окрестностей, а также Красноярска и ближайших к нему районов. Были изучены фитонцидные свойства 50 видов растений по их действию на инфузории — туфельку, глаукому, стилонихию. У всех растений, за исключением ностока, удалось выявить протистоцидные свойства тканевых соков.

У 36 видов растений обнаружены летучие фракции фитонцидов, мощность которых оказалась различной. Так, летучие фитонциды трифоли трёхлистной, череды трёхраздельной, касатика аировидного вызывали гибель инфузорий при 10—60-минутной экспозиции, а летучие вещества водорослей, манника, элодеи и других растений — лишь в течение многих часов. Различна протистоцидная сила и нелетучих фитовыделений. Например, нелетучие фракции горца земноводного и лугового чая убивали глауком в течение первых секунд или минут, а хвоща болотного — через 28—90 минут.

Фитонцидная активность тесным образом связана со стадией развития растений, их физиологическим состоянием, местом произрастания, сезонными, водными, климатическими и другими условиями. Так, летучие фитонциды горца земноводного в середине июня убивали туфелек при 2-часовой экспозиции, в августе — через 25—30 минут, в октябре же парамеции погибали в течение 0,5—8 - часового воздействия. Аналогичные явления были обнаружены в опытах с кубышкой жёлтой, аиром, манником.

Оказалось, что различные части растения могут содержать разное количество фитонцидов, отличающихся и качественно. Растёртое корневище аира выделяет летучие вещества более энергичного фитонцидного действия, чем растёртые стебель и лист. У манника большого, наоборот, наземные части в фитонцидном отношении активнее, чем подземные. Опыты показали далее, что содержание фитонцидов в маннике, произрастающем в разных водоёмах, сильно колеблется. Более того, разные экземпляры, взятые из одного и того же водоёма, обнаруживают разные фитонцидные свойства, вероятно, в связи с разным их физиологическим состоянием.

Вместе с тем одни и те же виды растений (хвощ болотный, кувшинка белая, кубышка жёлтая, стрелолист обыкновенный, белокрыльник болотный, череда трёхраздельная, ситник лягушачий, горец земноводный) сохраняют характерные для них фитонцидные свойства независимо от географической области их произрастания.

Близкие виды растений, принадлежащие к одному роду, в большинстве случаев характеризуются сходными фитонцидными свойствами. Примером могут служить манник большой, манник литовский и манник трёхцветковый.

Мы уже познакомились с интереснейшим явлением — хемотаксисом. Свойство фитонцидов вызывать отрицательный хемотаксис у подвижных форм микроорганизмов, вероятно, один из способов защиты растений. Гуревич поставил много опытов и этом направлении. Как показали исследования, фитонциды ряда водных, прибрежных, а также наземных растений могут отпугивать от себя глаукому, стилонихию, вортицеллу, нематод, живущих в воде, изменять характер и направление их движения, парализовать работу локомоторного аппарата. В большинстве случаев хемотаксис простейших ярче выражен к фитонцидам наземных, чем водных и прибрежных растений, особенно к тем, чьи фитонциды обладают сильными протистоцидными свойствами.

Реакция простейших на действие фитонцидов может меняться в зависимости от особенностей их в разных органах одного и того же растения. Так, например, при сравнении действия фитонцидов листа и корневища аира более выраженные хемотаксические явления можно наблюдать в опытах с кусочками корневищу. Летучие выделения последнего в 2—3 раза токсичнее выделений листа. Лепестки цветка жёлтой кубышки вызывают отрицательный хемотаксис у инфузорий глауком, а при испытании пыльника этого же растения никакого эффекта не обнаруживается.

Оказалось, что использование в опытах одного и того же растения в разные периоды его вегетации может дать различные результаты. Ранней весной молодой лист черёмухи не всегда вызывает хемотаксис, а в середине лета эта реакция отчётливо выявляется. К осени в опытах с пожелтевшими листьями черёмухи опять не удаётся обнаружить чётких результатов.

Быстрее всего отрицательный хемотаксис возникает у туфелек и стилонихий, затем у коловраток и, наконец, ряда сувоек и круглых червей. У дафний, находящихся в той же капле, нельзя выявить каких-либо признаков отрицательного хемотаксиса. Даже незначительные тканевые повреждения способствуют выделению фитонцидов, которые отпугивают простейших, бактерии и другие подвижные организмы и тем самым препятствуют их проникновению в ткани растений.

О влиянии фитонцидов водных и прибрежных растений на яйца моллюсков и амфибий мы уже говорили. Сообщим здесь более подробно об интересных исследованиях Гуревича.

Каковы химические взаимоотношения между растениями и животными в водоёмах? Было обнаружено, что моллюски планорбис корнеус (роговой катушки) в естественных водоёмах не откладывают яйца хаотически, а проявляют специфическую избирательную способность помещать их на различных частях определённых видов растений. Так, например, на ностоке или спирогире кладки не удалось найти вообще; очень редко они встречались на харовых или манниках. Но зато на аире, ежеголовнике, стрелолисте обыкновенном, кубышке жёлтой, кувшинке белой, горце земноводном всегда обнаруживалось обильное число яйцекладок, до 15—20 и более. Лишь при отсутствии в водоёме «любимых» растений моллюски помещают яйца на тех растениях, на которых, как правило, кладки встречаются редко.

Химические вещества, выделяемые различными растениями, диффундируя в воде, вероятно, оказывают разное влияние на развивающихся зародышей. Одни вещества стимулируют их развитие, другие могут тормозить, а третьи оказываются совершенно нейтральными. Так, например, аир ускоряет, а манник большой тормозит или даже убивает зародышей моллюсков. Это подтверждают следующие опыты.

Каждая из 38 яйцекладок планорбис корнеус на ранних стадиях (около 2500—3000 зародышей) разрезалась на две равные части. Половина из них помещалась в стеклянные чашки с прудовой водой в количестве 75 миллилитров, где находились один или два экземпляра аира, а другая — в прудовую воду без растения. Через 15—20 часов с момента постановки опыта было отчётливо видно, что зародыши быстрее развиваются там, где имеются испытуемые растения. Спустя 40 часов контрольные эмбрионы продвинулись только до стадии формирования ноги, подопытные уже имели вид вполне сформированных личинок.

Не исключена возможность, что стимулирующее действие фитонцидов аира на развитие зародышей моллюсков определяется не прямым, а косвенным путём. Оказывая отрицательное влияние на некоторые бактерии, простейшие и другие микроорганизмы, фитонциды аира могут создавать лучшие условия для аэрации среды и её очистки от токсических веществ, выделяемых гидробионтами. Гуревичу удалось показать, что летучие фитонциды аира обладают протистоцидным действием.

Поскольку на маннике большом почти не удавалось находить яйцекладки моллюска планорбис корнеус, Гуревич стал выяснять, не связан ли такой факт с фитонцидными свойствами испытуемого растения.

Для этого было взято 20 яйцекладок планорбис на ранней стадии развития. В каждой яйцекладке было 60—90 зародышей. Половина яйцекладки помещалась в пробирку с водой и манником (без корневища и корня), в другую помещалась вторая половина той же кладки, но без растения. Просмотр зародышей через трое суток показал, что у 8 опытных яйцекладок развитие моллюсков шло значительно медленнее, чем у контрольных. Контрольные зародыши находились на стадии полного формирования глаз, у опытных же глаз ещё не было видно. У зародышей 5 кладок наблюдалось незначительное отставание в развитии от контрольных, а у остальных 7 кладок различий отметить не удалось.