В практике давно известны случаи, когда одни растения губительно действуют на другие. Недаром в народной пословице сказано: «Лен с ярью не ладит», т. е. на льнище не сеют яровые хлеба. Но сам лен тоже плохо растет в присутствии молочая, а овес сильно страдает от чертополоха.
Белая акация же в смешанных насаждениях с другими породами деревьев сильно задерживает их рост, а травянистые растения там почти не растут. Известно также, что в еловых насаждениях других растений почти не бывает. Не растут растения и в посадках эвкалиптовых деревьев. Погибает молодая яблоня, если опора для нее сделана из тиссового дерева.
Изучение этих явлений позволило прийти к заключению, что некоторые растения выделяют в почву вещества, которые угнетают, а иногда и уничтожают другие растения. Так, угнетающее действие белой акации обусловливается выделением больших количеств дубильных веществ. В опавшей еловой хвое находятся иные вещества, тормозящие рост растений. Абсинотин, выделяемый листьями полыни, подавляет рост шалфея и белладонны, а юглон, находящийся в листьях ореха, задерживает рост картофеля, бобов и люцерны.
Иногда так много выделяется вредных веществ в почву, что они начинают мешать и тем растениям, в которых они образуются.
В качестве примера остановимся на гваюле. Гваюла, представляющая собой вечнозеленый кустарник, привлекла к себе внимание в связи с тем, что в тканях коры, стеблей и корней этого растения содержится каучук. При выращивании в полевых условиях было замечено, что растения, произрастающие в середине участков, часто бывают значительно меньше, чем краевые.
При раскопке корней оказалось, что они растут в том направлении, где отсутствуют корни других растений гваюлы. Было высказано предположение, что это явление связано с наличием большого количества питательных веществ. Но и при полном обеспечении растений питательными веществами корни избегали встречи с корнями других растений гваюлы, особенно с корневой системой старых растений.
Если же семена гваюлы высевались около старых кустов, то рост проростков сильно задерживался. Аналогичная картина была установлена и в природных условиях.
Эти факты побудили высказать новое предположение — из корней гваюлы в почву переходят вещества, оказывающие тормозящее действие на образование и рост корневой системы. Причем особенно много таких веществ выделяют корни старых растений. Проведенные опыты полностью подтвердили это предположение. Действительно, экстракт из старых корней при добавлении в почву сильно тормозил рост сеянцев гваюлы.
Перед исследователями встала новая задача — изолировать это вещество и выяснить его строение. Было взято 20000 крупных корней, из которых путем экстрагирования и упаривания было получено 460 г остатка. В нем после детального анализа было изолировано ряд соединений, но особенно много — органической кислоты, которая оказалась транскоричной кислотой.
Проведенные опыты показали, что транскоричная кислота обладает токсичными свойствами: при концентрации 50 мг/л питательного раствора она задерживает рост сеянцев.
Эти исследования не только позволили объяснить тормозящее влияние старых кустов гваюлы на рост молодых сеянцев, но и возбудили интерес к более глубокому изучению действия транскоричной кислоты на жизнедеятельность других растений. Оказалось, что в больших концентрациях она тормозит прорастание клубней и вызывает опадение листьев.
Много разнообразных веществ растения выделяют и в воздух. Кому не известен запах в можжевеловом лесу! Это запах выделяемых эфирных масел. Подсчитано, что лишь за один день с гектара такого леса в окружающую атмосферу выделяется около 30 кг эфирных масел.
Когда мы входим в лес или сад, то не можем не ощутить не только красоту окружающей природы, но и какой-то необычайно легкий и чистый воздух. Этот воздух действительно свободен от всевозможных газов, выделяемых фабриками и заводами, он также свободен и от многих бактерий, обитающих в воздухе.
Ель, пихта, черемуха, тополь и ряд других растений выделяют в атмосферу вещества, называемые фитонцидами (от слов: «фитон» — растение и «циды» — убивать). Эти вещества также задерживают рост и размножение микроорганизмов, а иногда и убивают их. Некоторые из выделяемых веществ мы ощущаем по запаху, а другие можно даже увидеть. Если поднести к ясенцу белому зажженную лучину, то находящиеся в воздухе летучие выделения вспыхивают.
Часто выделяемые растением фитонциды защищают его от насекомых и болезнетворных микробов. Если, например, заразить здоровое растение бактериями или грибами, то оно образует значительное количество фитонцидов, которые убивают микроорганизмы и предохраняют растение от заболевания. Но не всегда и не все растения в состоянии это сделать. Здесь им на помощь приходит человек. Познав чувствительность того или иного микроорганизма к продуктам выделения высших растений, человек получил эти выделения и использовал их для борьбы с болезнетворными бактериями и грибами растений. Так, фитонциды лука, листьев черемухи и других растений, убивая гриб фитофтору, предохраняют картофель от заболевания, приносящего огромный ущерб.
Иногда фитонциды одних растений защищают соседние растения от насекомых. Например, выделения конопли, губительно действуя на гусениц капустной белянки, предохраняют капусту от поражения, а выделения кочанного салата и кольраби защищают редис от земляной блохи. Лук защищает морковь от поражения морковной мухой, а морковь предохраняет лук от уничтожения луковой мухой.
Древние лекари рекомендовали в период эпидемий — «прилипчивых болезней или скотного падежа» — для очистки воздуха в помещениях развешивать длинные вязки луковых и чесноковых головок.
Лук и чеснок в течение тысячелетий используется как лечебное средство от многих болезней. Еще фараон Куфур (Хеопс), живший около 4500 лет до нашей эры, рекомендовал давать рабочим, строившим пирамиду, большое количество чеснока как подкрепляющего средства. Для этих целей чеснок и лук возделывались на больших плантациях. Давно известен лук как средство, способствующее заживлению ран. Оказалось, что активным лечебным началом у лука являются фитонциды, убивающие болезнетворные бактерии.
Выделяемые листьями фитонциды могут задерживать рост соседних растений. Так, фитонциды полыни горькой тормозят рост крестовника и звездчатки; фитонциды энцелии — рост томатов, перца и кукурузы. Если, например, положить 20 г листьев энцелии на поверхность песка, в котором растут томаты, то нетрудно заметить, как сильно подавляются ростовые процессы, а иногда растения даже погибают. Листья и плоды выделяют в атмосферу газ этилен, который в повышенных дозах также тормозит рост растений.
Найдены тормозители ростовых процессов и в клубнях. Полагают, что в кожуре свежих клубней содержатся органические кислоты, которые задерживают рост глазков. По мере хранения эти кислоты расходуются и клубни начинают прорастать. Наличие периода покоя у клубней позволяет им в таком состоянии переносить неблагоприятные условия зимы. В самом деле, если бы клубни, созревшие осенью, сразу прорастали, то при наступлении низких температур они погибли бы.