А такая, что растения обеспечены азотом точно так же неисчерпаемо, как и углекислым газом. Вспомним, что при выходе из моря они завоевывали сушу вместе с бактериями. Без бактерий первым растениям просто нечем было бы питаться: на голом камне они не растут. Первый примитивный гумус, пусть в виде тонкой пленки, должен же был кто-то создать! Их симбиоз был налажен с самого начала. Никаких животных тогда не было и в помине, только первые растения и бактерии. При этом бактерии сразу умели усваивать азот из атмосферы и отдавать его растениям, а по мере эволюции они мощно усовершенствовали это свойство, и сегодня это – глобальный механизм поддержания жизни на Планете. У бактерий сегодня «на балансе» уже не те первые худенькие растения, а леса, кишащие жизнью, степи, болота, озера, реки и моря. Все это мощное хозяйство нельзя оставить на одни лишь бобовые растения, это слишком ненадежно. Для поддержания любого круговорота нужны мощные вбросы первоначального сырья. В биосферу ежедневно и ежечасно нужно вбрасывать азота несравнимо больше, чем создают его бобовые, иначе вся система не будет надежной и рухнет! Ведь значительная часть азота выходит из круговорота в атмосферу в виде газов… Нет, природа по-другому бережет свое царство. В ходе эволюции растительного и животного мира были созданы и новые виды бактерий, более продуктивные. О них мы и ведем разговор. Куда же они попрятались? В том-то и дело, что их нашли! Нашли наши почвоведы путем кропотливых взвешиваний на высокоточных весах.
Продолжаем наш детектив. Как знает каждый школьник из уроков географии и химии, промышленное производство аммиака очень энергозатратное, и поэтому его размещают поближе к мощным электростанциям. Требуется немало энергии, чтобы расщепить прочную молекулу N2 и превратить ее в NH4. Так и в природе, для усвоения азота из воздуха требуется энергия солнца, помещенная в глюкозу. Или в крахмал, что почти то же самое.
Много ли вы знаете «сладкоежек», т. е. разных насекомых и прочих представителей животного мира, неравнодушных к сахару или крахмалу?
Муравьи и пчелы? Да! Мухи и бабочки? Да! Медведка и личинка майского жука? Да! Мыши и прочие грызуны? Да (зерно)! Лошади и прочие травоядные? Да! И так мы дойдем до самого человека, тоже «да!». Несметное количество живности «сидит на диазотрофах», или, более понятным языком, имеет внутри своего пищевого тракта колонии бактерий, расщепляющих и усваивающих молекулярный азот воздуха.
Между прочим, бобовые растения тоже ежедневно отдают до 30 % от продукции своего фотосинтеза листьями клубеньковым бактериям в виде сладких корневых выделений, чтобы те использовали его для создания «азотного удобрения». Представляете, каким крупным может быть это растение, сколько на нем листвы – и треть от созданного за день на солнце крахмала будет сразу отправлено корням!
Для нас примечательно вот что. Когда у животного зимой нет в распоряжении свежих сладких кормов, и оно переходит на сено или, как лось и зайцы, на ветки осины, то все равно даже этой почти чистой клетчатки бывает более чем достаточно бактериям, чтобы «затариться» из воздуха таким количеством белка, чтобы животное согревалось в морозы. В холодное время животное берет объемом: непрерывно жует и загоняет в себя корм.
И теперь нам в самый раз поговорить о количественной стороне дела, в чем и есть основная заслуга почвоведов. Ведь до их опытов в целом было известно, что и у человека в кишечнике есть «микробы, синтезирующие азот», и что помимо бобовых и другие растения имеют связь на корнях с азотфиксирующими бактериями, и что в почве помимо клубеньковых бактерий есть и другие их виды, тоже усваивающие азот… Все-таки масштаб явления прежде не был верно понят. Сейчас мы увидим после краткого описания самого опыта, в чем главная фишка открытия.
В качестве опытов была взята обыкновенная полевка. Этот мелкий грызун живет в траве повсеместно, так что доступен для исследований в любых требуемых количествах. А одним-то экземпляром никак не ограничиться, ведь нужно испытать разные варианты кормов, на разных повторах и у разных представителей, – целая мышиная лаборатория. По этим причинам более крупные животные, такие как коровы, не подходили: ведь животных надо еще и постоянно взвешивать на аналитических весах! (Хотя позже опыты были перепроверены на бобрах и дали те же результаты.) У более мелких животных, таких как пчелы, слишком мал вес для точного анализа взвешиваний.
Изначально была поставлена цель решить следующую задачу. Исследователями было строго теоретически рассчитано, что на своем обычном корме – летом это в основном зеленая трава, целлюлоза, а зимой – кора кустарников да изредка луковицы каких-нибудь тюльпанов у нас в саду – полевка прожить не может, так как она имеет слишком повышенный метаболизм из-за своих малых размеров (охлаждается быстро, как маленькая чашечка кофе). В день полевка вынуждена непрерывно есть и съедать количество пищи, равное весу своего тела. И вот исследователи, рассчитав, что такого количества целлюлозы явно не достаточно для получения нужного количества энергии (клетчатка просто не может дать того количества азота, которое необходимо для синтеза белка), решили рассчитать, сколько конкретно азота в день фиксируют бактерии их кишечника из атмосферы. Оказалось, что это треть от того азота, который содержится в ежедневно съедаемом объеме травы. Примерно такие же цифры были получены позже для бобров. Это очень много! Другими словами, полевка съедает травы столько, сколько весит, да еще попутно из воздуха получает количество чистого «мяса» (животного белка), равное примерно четверти от своего веса. В день! В ее длинном кишечнике непрерывно идет размножение, отмирание и переваривание азотфиксирующих бактерий, общая масса которых измеряется граммами. Полевка весит в среднем 30 г, значит, бактерий в ней порядка 5–8 г. То есть она за день повсюду оставляет в почве более 30 г обогащенного азотом помета! Непрерывно его сбрасывает на всех своих путях. У коров и других крупных копытных, а так же у самого человека, масса живущих в кишечнике микроорганизмов измеряется в килограммах, потому что способ биосинтеза азота у них тот же. Кстати, все животные – полевки и бобры, коровы и козы, – имеющие такое свойство ЖКТ, в небольшом количестве охотно поедают и подвернувшуюся белковую пищу: насекомых, моллюсков, птенцов и т. д., но основной объем их рациона – это клетчатка.
Я специально делаю упор на ежедневных дозах, идет ли речь о фотосинтезе растений или о дневном рационе полевок, бобров и птиц, чтобы каждый читатель оценил количественную сторону всего этого процесса. Это лишь один день жизни мышиной семьи, один день незаметной деятельности муравейника, один день активного питания дождевых червей и прочей почвенной живности – это всего один день жизни уголка природы под названием садовый участок дает столько азота, а сколько же его попадет в почву за год?! Они все непрерывно работают на повышение плодородия, если только им есть чем питаться: любая клетчатка годится, вплоть до опилок, соломы, картофельных очисток, прокисшей каши. Как говорится, бобовые растения отдыхают…
Годится любой корм для птиц. Например, семечки кабачка или дыни лучше высыпать не на компост, а на огород: соберется стая каких-нибудь галок, и они, как все животные ускоренного метаболизма, здесь же «накидают» помета. При такой системе скромного, но постоянного вброса клетчатки на свои площади их плодородие неуклонно и весьма заметно растет безо всякого навоза. Конечно, оно будет расти не бесконечно, а, как и любое равновесие, закрепится на некоем постоянном уровне. Нам важно, чтобы этот уровень был высоким, а никак не низким.
