Зелені виродки допомагають геологам
Аномалією, як відомо, називають відхилення від норми, від загальної закономірності. Для того щоб вирішити, до якого типу зростання (нормальному або аномальному) відноситься те чи інше його прояв, необхідно правильно вибрати критерій норми. Дуже часто аномальне зростання у рослин спостерігається при ураженні їх вірусами, бактеріями, грибами, нематодами, членистоногими і іншими організмами. В цьому випадку нормою буде сукупність таких умов, які забезпечують досить оптимальні темпи росту рослин, але в той же час виключають можливість їх інфікування або инвазирования. Різні аномалії у рослин виникають і під впливом підвищених порівняно з фоновими показників випромінювання, канцерогенів, екзогенних фітогормонів, галоідфеноксікіслот, вмісту в грунті і підстильної породі деяких хімічних елементів (нікелю, міді, бору і ін.). В цьому випадку нормальними умовами слід вважати ті, при яких перераховані вище показники будуть відповідати природним фоновим.
На думку фахівців, вивчення аномальних форм рослин робить геоботанічних метод пошуку корисних копалин найбільш перспективним, особливо якщо врахувати, що кількість видів рослин, приурочених до тих чи інших родовищ, не настільки вже й велика. Складність полягає в тому, що ці аномалії слабо вивчені фізіологами і генетиками і не систематизовані. Ця обставина гальмує їх використання в практиці.
У 1977 р нами була зроблена спроба систематизувати аномалії росту у рослин. Можливо, ця класифікація буде корисною для геоботаніків і допоможе читачам розібратися у великій кількості аномалій, які виникають у рослин, які ростуть на родовищах, і широко використовуються фахівцями в якості індикаторних ознак.
Отже, у рослин виділяються три основні групи аномалій росту, пов'язані з:
- гальмуванням або стимулюванням нормального росту (карликовість, гігантизм);
- виникненням деформацій звичайних органів (стебел, листя, коріння, плодів, квіток і суцвіть);
- виникненням новоутворень, не властивих рослинам в нормальних умовах існування (т. е. в умовах, що виключають можливість інфікування або инвазирования рослин, а також вплив на них підвищених порівняно з фоновими доз випромінювань і концентрацій хімічних елементів і т. д.). До цієї групи аномалій росту відносяться автономні і неавтономні новоутворення (пухлини), які відрізняються поведінкою в живильному середовищі. Тканини автономних пухлин успішно ростуть на штучному живильному середовищі без додавання фітогормонів, а тканини неавтономних пухлин на такому середовищі не ростуть.
Гігантизм і карликовість деякі дослідники небезпідставно вважають каліцтвами. Однак, з огляду на особливу значущість проблеми гігантизму і карликовості для сучасного рослинництва, доцільно виділити цей вид аномалій росту в особливу групу. До того ж і рослини-гіганти, і рослини-карлики зберігають зазвичай нормальний тип будови, відрізняючись лише розміром своїх органів. Аномалії, пов'язані з деформацією органів і зі зміною їх числа, виділяються в іншу групу.
У ряді випадків корисні копалини вдається виявити завдяки прискореному зростанню рослин і їх гігантським формам. Гігантизм у рослин відзначається при деякому надлишку в середовищі бору. У Казахстані, наприклад, на грунтах, що містять близько 0,01% цього елемента, спостерігаються гігантські форми Ізен (Косhia prostrata). Ця рослина з родини лободових досягає 90 см у висоту і має вигляд многостебельная кущів. У 2-3 рази вище норми бувають полину, тереськен, кермеки, багато солянки.
Кобальт. що входить до складу вітаміну В12 і сприяє фіксації атмосферного азоту симбиотическими мікроорганізмами, відноситься до числа мікроелементів, необхідних для нормальної життєдіяльності рослин. Не дивно, що на деяких родовищах кобальту відзначається стимуляція росту рослин. Так, наприклад, у кизильника (Cotoneaster), який, як і бурячок двусемянние, тяжіє до виходів на поверхню кобальтових руд, розмір листових пластинок в 2-4 рази перевершує нормальний, а діаметр і висота стовбурів в 3-5 разів більше звичайних.
Гігантизм виникає у деяких рослин і при наявності в середовищі торію. На грунтах, що містять підвищені кількості цього елементу, у осики (Populus tremula) листя досягали 30 см в діаметрі, а діаметр стовбура - 70 см. І це не єдиний випадок. Є повідомлення про гігантизм вільхи та берези, які виростали в районі ураноторіевого родовища.
Стимуляція росту рослин під впливом радіоактивних елементів - досить часте явище. Однак зазвичай воно спостерігається при низьких їх концентраціях. Високі дози пригнічують розвиток рослини, уповільнюють їх зростання, що продемонстрували досліди з горохом (Pisum sativum). На повній живильному середовищі, що включала бор і марганець, висота рослин досягала 80 см. Коли в живильне середовище додавався рухливий торій в концентрації 10 -5 -10 -4%, рослини виростали до 110 см. При додаванні його в дозі 10 -2% висота рослин була менше 60 см.
На півострові Мангишлак більш інтенсивні темпи росту рослин спостерігаються на нафтогазоносних родовищах, де рослини засвоюють деякі специфічні фізіологічно активні речовини, зокрема нафтенові кислоти і їх похідні, що стимулюють ріст і призводять до теперішнього гігантизму, коли рослини стають в кілька разів більше звичайних. Крім того, в області геохімічного впливу родовищ нафти і газу зустрічаються різні сполуки бору, які, як уже зазначалося, самі по собі можуть викликати гігантизм, і іодіди. Оскільки диференціювати дію кожного з цих компонентів на ріст рослин досить важко, вчені вважають за краще говорити про вплив бітумно-боратного-галоидного комплексу речовин, що існує в зоні нафтогазоносних родовищ.
На мисі черепашково півострова Мангишлак рослинний покрив утворений переважно кей-Реуков (Salsola rigida), підвушковидними тасбіюргуном (Nanophyton erinaceum), ежовника канделябрним (Anabasis brachiata) і полином білоземельну (Artemisia terrae - albae). Ці рослини в разі зростання на родовищах нафти і газу добре помітні як своєї інтенсивно-зеленим забарвленням, так і розмірами. Вони в 2-3 рази вище ростуть за межами області геохімічного впливу. Особливо чотки ці відмінності у полину білоземельну. У нормальних умовах її висота не перевищує 10-20 см, тоді як на родовищі вона досягає 30-60 см. Істотно відрізняються рослини не тільки висотою, але і вегетативної масою: у звичайних умовах сирої вагу їх у перерахунку на 1 га становить 12,2 ц, а в аномальних - 29,6 ц. Крім полину гігантизм зафіксований у цілого ряду інших рослин, які ростуть на родовищах нафти і газу: тасбіюргуна, кейреука, солянки почечконосной (Salsola gemmascens), курчавкі колючим (Atraphaxis spinosa).
Біюргун, або ежовник солончаковий (Anabasis salsa), відноситься до сімейства лободових. Він утворює плоскі лепешко- або ковріжковідние куртини, що підносяться над грунтом на 5-50 см. Щорічно на здерев'янілих гілочках цієї рослини утворюються зелені членисті пагони, опадає протягом осені. Листя лускоподібний. У тому випадку, якщо биюргун виростає на виходах пластів вугілля, де в грунті міститься до 1,5% бітумів, ріст рослин різко посилюється. Причина такого інтенсивного зростання пояснюється тим, що в кам'яному вугіллі поряд з скам'янілими залишками древніх дерев присутній грунт, на якій колись вони росли. Вона-то і стимулює зростання сучасних рослин. При збагаченні вугілля флотаційним методом на збагачувальних фабриках скупчуються мільйони тонн шламів, які являють собою не що інше, як залишки викопної грунту, досить багатою калієм, фосфором і багатьма мікроелементами. Співробітники Харківського сільськогосподарського інституту ім. В. В. Докучаєва та Українського науково-дослідного вуглехімічного інституту довели, що внесення таких шламів в якості добрив істотно впливає на родючість грунтів: врожаї, зібрані з них, на 20-30% вище. Ці дослідження пояснюють, чому на покладах кам'яного вугілля деякі рослини досягають гігантських розмірів.
Більш інтенсивний ріст рослин дозволяє виявити і кімберлітові трубки, що приховують алмази. Порода, яка містить алмази, більш мінералізована, ніж навколишня її. Зазвичай вона включає цінні для рослин елементи: фосфор (компонент апатиту), калій (компонент слюди), ряд мікроелементів. Крім того, як вважають вчені, породи, що містять алмази, в порівнянні з тими, що оточують краще накопичують вологу і рясніше постачають нею рослини. Не дивно, що на кімберлітових трубках вони швидше розвиваються і виглядають краще за своїх сусідів, які ростуть в нормальних умовах. Наприклад, у модрин на кімберлітових трубках діаметр стовбура в середньому дорівнює 0,3 м, тоді як на вміщає кімберлітові тіла породі -0,15 м. Частково відмінності в діаметрі стовбурів пояснюються більш тривалої життям модрин над кімберлітових трубками. Їх вік досягав 550 років, а зростаючі за межами кімберлітових тіл вже в 400-річному віці мали сухі вершини, дивувалися серцевинною гниллю.
Більш інтенсивно розвивається на кімберлітових трубках і підріст вільхи. Він вищий і щільніше зімкнуть. У Центральній Якутії угруповання з вільхи чагарникової (Alnus fruticosa) з густим трав'яним покровом служать індикатором родовищ алмазів.
Для виявлення порід, що містять алмази, використовують аерофотознімки, на яких кімберлітові трубки мають більш темний тон. Вони виглядають округлими ізометричними плямами. Іноді від них тягнуться темні шлейфи, що показують напрямок знесення продуктів вивітрювання кімберлітових тел.
Поклади фосфоритів сприятливо впливають на рослинність. У Хибинах і пустелях Актюбінської Приаралья до покладів фосфоритів приурочена найбільш пишна рослинність.
Поряд з гігантизм всього організму у рослин під впливом деяких елементів спостерігається гігантизм окремих органів. Так, наприклад, у каліфорнійського маку при надлишку йоду розвивається гігантизм квіток.
Наведені приклади показують, що досить часто присутність в грунті деяких корисних копалин призводить до добре помітною стимуляції росту рослин. Виникає при цьому гігантизм обумовлений дією цілком певних зовнішніх чинників (елементів мінерального живлення, фізіологічно активних речовин і т. Д.). З цієї причини гігантизм рослин, викликаний присутністю в грунті і материнській породі деяких хімічних елементів, а також покладами кам'яного вугілля, нафти, газу, алмазів і т. П. Можна віднести до фізіологічного типу.
Досить часто під впливом тих чи інших хімічних елементів у рослин спостерігається гальмування росту, що зовні проявляється в карликовості всього організму або окремих його органів. Важливо відзначити, що карликовість нерідко викликається тими ж елементами, що і гігантизм. Різниця в дії одного і того ж фактора на рослини обумовлено різними концентраціями елемента і чутливістю до нього рослин.
При надлишку бору солерос (Salicornia) з родини лободових набуває низькорослу подушкообразную форму. Карликовими стають і інші мешканці пустель: полину, кермеки, тереськен, солянка натронне (Salsola nitraria).
Родовища залізних руд іноді пригнічують деревні рослини, які стають низькорослими, зі слаборозвиненою кореневою системою. Великі родовища залізних руд в Бразилії були відкриті по зменшенню висоти дерев і ослаблення їх сомкнутости.
Прикраса Забайкальської степу, полин холодна, йде під сніг ще зеленою. Ледве зійде сніг, це рослина швидко відростає, і степ набуває характерного сизо-зелений відтінок. На надлишок в грунті літію вона реагує уповільненням зростання. Стебла її викривляються, а листя дрібнішають і стають сизими.
Поряд з карликовостью всього організму під впливом деяких елементів спостерігається карликовість окремих частин рослин. На пагонах нормальних дерев виникає велика кількість тонких укорочених гілочок з недорозвиненими листами - картина, що нагадує ту, яка буває При захворюванні, відомому під назвою відьмині мітли.
Нерідко в цих умовах деформуються стебла. Так, наприклад, у бурачка (Alyssum) при надлишку бору вони товщають і викривляються. Недорозвиненість, зрощення, скручування і викривлення пагонів спостерігаються в разі присутності радіоактивних елементів.
У ежовника канделябрним, або Крк-бууна (Anabasis brachiata), що росте на нафтогазоносних родовищах, пагони стають радіально розпластаними і лежать на землі. Другий - четвертий нижні членики стебла розтягнуті до 4 см, а нижній сильно укорочений. У з'єднаннях стебла мають розтягнуто-спиралевидную форму. Розгалужуються вони асиметрично. Канделябровідние вигини пагонів часто спрямовані вниз, відігнуті в бік або навіть спірально закручені. Нерідко можна бачити, як один канделябровідний вигин спрямований вгору, а супротивний - вниз.
У полину білоземельну, зростаючої над нафтогазоносними аномаліями, стебла починають гілкуватися відразу ж від поверхні субстрату. Пагони її викривляються біля основи. Тасбіюргун в цьому випадку повністю втрачає підвушковидними форму. Стебла його сильно звиті і скручені. Вони дуже слабо оліственним і простягаються не по колу, а в секторі з кутом не більше 90!
Досить часто з родовищами корисних копалин бувають пов'язані деформації листя. Так, при надлишку алюмінію і на уранових родовищах листя у рослин скручуються.
У ежовника канделябрним, що мешкає на нафтогазоносних аномаліях, коріння нерідко стають плоскими.
Слід згадати і про аномалії плодів. У лохини велика кількість урану в грунті призводить до формування плодів неправильної форми. Недорозвиненість плодів у деяких гірських чагарників викликає надлишок торію.
Третю групу аномалій росту становлять так звані новоутворення. т. е. структури, заново виникають у рослин під дією того чи іншого хімічного елемента, не властиві рослинам в нормальних умовах існування. З фізіологічної точки зору ці новоутворення не вивчені, і поки неясно, до якої групи (автономних або неавтономних пухлин) їх слід віднести. Цілком ймовірно, новоутворення, що виникають на рослинах під впливом надмірного вмісту елементів в грунті або підстильної породі, являють собою неавтономні пухлини. Це означає, що їх тканини на штучному живильному середовищі без речовин типу фітогормонів рости не будуть. Втім, це припущення в кожному конкретному випадку треба перевіряти експериментом.
Патологічні форми карагани, викликані надлишком кобальту
Пухлиноподібні потовщення виникають на коренях ежовника канделябрним (Anabasis brachiata), що росте на нафтогазоносних родовищах. У полину білоземельну в цих умовах різко посилюється процес галлообразованія. На кожній рослині можна нарахувати по 20-40 щільних клубочків діаметром близько 1 см. За межами родовищ випадки галлообразованія у полину дуже рідкісні.
Поряд з аномаліями зростання під впливом надлишку хімічних елементів можуть спостерігатися відхилення в характері розвитку рослин. Багато читачів вважають, що ріст і розвиток рослин одне або майже одне і те ж. Насправді це не так. Зростання передбачає необоротне збільшення розмірів рослин, що супроводжується новоутворенням елементів структури (органів, тканин, клітин і клітинних органоїдів). Розвиток - якісні зміни рослинного організму - від виникнення із заплідненої яйцеклітини до природної смерті. Один з найбільш яскравих показників розвитку рослин - їх перехід до цвітіння. Загальноприйнято вважати, що перехід до цвітіння визначається в основному дією двох факторів зовнішнього середовища: тривалістю світлового дня і температурою. Виявилося, що надлишок деяких хімічних елементів в грунті і материнській породі також позначається на характері цвітіння рослин, т. Е. Впливає на процес їх розвитку.
Відомі випадки, коли на лиственницах при достатку кобальту шишки з'являлися 2-3 рази за літній сезон.
Такі основні аномалії росту і розвитку, що виникають у рослин під впливом різних хімічних елементів, в надлишку містяться в грунті і підстилаючих породах. Зелені виродки успішно допомагають геологам в їх нелегкій пошуковій роботі. Так, наприклад, за допомогою патологічних форм сон-трави були виявлені поклади нікелевих руд на Уралі.