К читателям

Сложны и порой загадочны пути эволюции различных видов растений. Более 600 млн. лет назад появились на нашей планете первые посланцы растительного мира - зеленые водоросли. Бурно разрастаясь, растительные организмы довольно быстро завоевали себе "место под солнцем". Однако лишь "зеленая революция" сделала их настоящими друзьями и спутниками человека в нелегкой борьбе за существование.

С появлением человека разумного (Гомо сапиенс) в жизни растений произошли важнейшие перемены и многие из них получили в хозяйстве наших предков вторую жизнь. С давних времен они служили пищей и строительным материалом, орудиями для охоты и обработки почвы, а также источником различных химических веществ. Как же работает зеленая фабрика и какие важнейшие химические соединения производит она для человека?

В основе жизнедеятельности растений лежат сложнейшие механизмы фотосинтеза. В ходе фотосинтеза образуется необходимый для жизни на нашей планете кислород, благодаря которому возникла воздушная атмосфера Земли и появились первые животные.

Оценивая роль фотосинтеза, известный русский ученый Климент Аркадьевич Тимирязев (1843-1920) писал, что этот процесс заслуживает всеобщего внимания. С химической точки зрения происходит превращение неорганических веществ - углекислоты и воды в органические вещества. С точки зрения физики происходит превращение живой силы солнечного луча в химическое напряжение, запас работы.

В конечном счете от фотосинтеза зависят все проявления жизни на нашей планете Ежегодно зеленые спутники человека синтезируют миллиарды тонн органических веществ.

Одним из первых химических продуктов зеленой фабрики являются углеводы. Эта "кладовая энергии" для множества химических реакций в растительном и животном организме представлена моносахаридами (глюкоза), дисахаридами (сахароза) и полисахаридами (крахмал). Глюкозой богаты фрукты и овощи, сахарозой - сахарный тростник и сахарная свекла, а клубни картофеля, семена зерновых и бобовых культур накапливают образующийся из глюкозы или сахарозы запасной (вторичный) крахмал. В отличие от первичного, который синтезируется в зеленых листьях, этот углевод входит в состав запасных органов растений: семян, плодов и клубней.

Около 80% пищевого белка получает человек, выращивая различные сельскохозяйственные культуры. Синтезируя из простых неорганических веществ солей аммония, нитратов и сульфатов - отдельные звенья белковой молекулы, растения поставляют на стол человечества множество продуктов питания. Манипулируя 20 аминокислотами, растения производят белковые полимеры различного строения и назначения.

Растительные белки служат не только людям, но выполняют свои обязанности и в растительном организме. Они играют роль кирпичиков в строительстве клеточных структур, регулируют обмен веществ и скорость химических реакций, а также в качестве запасных веществ используются развивающимися молодыми побегами. Такие культурные растения, как пшеница и рожь, ячмень и кукуруза, рис и соя, являются незаменимыми поставщиками растительного белка. Уступая белкам животного происхождения по своим питательным свойствам, например по содержанию незаменимых аминокислот - лизина или метионина, растительные белки требуют значительного улучшения путем селекции культивируемых растений. Усилия ученых-селекционеров направлены на поиски и создание культур с высоким качеством этих биополимеров, являющихся важнейшими питательными компонентами в рационе человека и животных.

Кроме углеводов и белков, растения снабжают нас еще одними незаменимыми химическими веществами - жирными кислотами. В различных культурах содержание жиров может колебаться от 2% у пшеницы до 60% у клещевины. Эти "жирные" молекулы построены из трехатомного спирта - глицерина и насыщенных или ненасыщенных жирных кислот и нерастворимы в воде. Вместе с жироподобными веществами липоидами жиры получили название липиды. Липиды. богаты непредельными жирными кислотами и, как правило, при комнатной температуре - это жидкости, например, подсолнечное или оливковое масло.

Растительные жиры - это также зеленые пигменты фотосинтеза: хлорофилл и каратиноиды; воска, защищающие поверхность листьев и плодов, стероиды и другие химические вещества.

Однако не только углеводами, белками и жирами снабжают человека растения. Кроме этих важнейших молекул, растения-кормильцы синтезируют множество других полезных химических соединений, называемых веществами вторичного происхождения, например, витамины. Дефицит или избыток этих незаменимых компонентов в пище может привести к опасным заболеваниям человека и животных - гипо- и гипервитаминозам.

Среди веществ вторичного обмена важную роль в питании играют гликозиды, придающие специфический аромат и вкус пищевым продуктам. Вспомним горький привкус абрикосовых или персиковых косточек, запах миндаля и ванилина. Целый ряд эфиров и спиртов, альдегидов и терпенов из растений - ароматные добавки в пищевой промышленности и кондитерском деле. Однако среди этих веществ встречаются ядовитые и антипитательные вещества различной химической природы, например, танины и фенольные соединения. В настоящее время ученые, проникая в тайны растительного мира, извлекают из растений множество других полезных для человека веществ.

Широко известно значение многих лекарственных растений в медицине и технических культур в промышленности и строительстве. Мы познакомимся поближе с некоторыми из культурных растений, которые кормят человека с давних времен и сегодня. Пшеница и рожь, кукуруза и ячмень, картофель и сахарная свекла, а также цветок солнца - подсолнечник верой и правдой служат человечеству.

Долог был путь зеленых кормильцев из дикой природы на поля и огороды земледельца. С древних времен и до наших дней ведет человек непрерывный поиск растений с полезными для него свойствами. Выращивая различные культуры, так же как и древний землепашец, современный труженик полей несет огромные потери от врагов растительного мира - возбудителей опасных заболеваний. Как ни досадно, но многие культурные растения не могут бороться с вредителями. И несмотря на правильную агротехнику и своевременный высев семян, удаление сорняков и внесение необходимого количества удобрений, - все усилия земледельцев могут свести на нет болезнетворные микроорганизмы: грибы, вирусы, бактерии и др.

На цветных таблицах I-XI в конце этой книги вы найдете изображения различных органов растений, наиболее ценных в хозяйственном отношении, которые поражены бактериальными, вирусными, грибными и другими заболеваниями.

Многочисленные возбудители головни и ржавчины, корневых гнилей и бактериозов растений - беспощадные враги земледельца.

Поражая листья и стебли, корневую систему и.семена, они губят плоды нелегкого труда многих тружеников полей и лесов, садов и виноградников. Применяя современные средства защиты растений, прогревая почву и зерно, уничтожая пораженные органы растений и создавая устойчивые сорта, человек пытается остановить нашествие фитопатогенов. Себе на помощь защитники урожая привлекают микробов - врагов патогенов, а также растения, выделяющие химическое противоядие - фитонциды. Большую работу проводят ученые-селекционеры, отбирая среди растений формы, которые иммунноы (устойчивы) к одному или группе фитопатогенов. В результате долгого и кропотливого поиска устойчивых к болезням пшениц и ячменей, клубней картофеля и подсолнечника ученым удалось создать новые сорта и гибриды, которые дают хороший урожай и не боятся возбудителей заболеваний.

Вместе с селекционерами работают ученые других специальностей: фитопатологи и физиологи, биохимики и микробиологи. Изучая врагов зеленого мира в лабораториях и на полях, они дают оценку защитных реакций растительного организма и исследуют секрет механизма устойчивости к фитопатогенам. Несмотря на такую помощь, не всегда удается создать сорта растений, устойчивые к заболеваниям и обладающие необходимыми свойствами. И здесь на помощь селекционеру приходят химия и физика. Благодаря специальным химическим веществам и облучению семян ?-лучами или нейтронами, ученые получили растения-мутанты, устойчивые к возбудителям заболеваний, например, к ржавчине или мучнистой росе.

При помощи невидимых лучей удалось создать устойчивые к поражению фитофторозом сорта картофеля.

В Продовольственной программе СССР подчеркивается, что ускорение и наращивание производства зерна - ключевая проблема в сельском хозяйстве. При сохранении стабильных посевных площадей зерновых культур основной путь наращивания производства зерна - повсеместное повышение урожайности. Важную роль в успешном решении этой проблемы должна сыграть отечественная фитопатология. Главными задачами этой науки о болезнях растений и способах борьбы с ними является тщательное изучение заболеваний, вызываемых грибами, актиномицетами, бактериями, вирусами, микоплазменными организмами, цветковыми паразитами и воздействием неблагоприятных факторов среды. Ученые - фитопатологи проводят диагностику болезней по внешним признакам их проявления, устанавливают и изучают причины заболеваний, назначают профилактику и различные приемы лечения зеленых кормильцев. Разрабатывают разнообразные способы борьбы с возбудителями болезней: химические и физико-механические, биологические и агротехнические, карантинные мероприятия и создают вместе с селекционерами устойчивые формы растений. Фитопатологи в значительной степени способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Много еще тайн хранит невидимый мир патогенных микробов, но, защищая растения, человек все чаще выходит победителем в этой нелегкой борьбе за урожай. О том, как дикие сородичи культурных растений стали спутниками человека и его кормильцами, о различных болезнях и их диагностике, о поисках селекционеров и многом другом вы узнаете из этой книги. Совершив путешествие по ее страницам, вы попадете в лабораторию фитопатологов, познакомитесь с исследованиями знаменитых ученых. Сможете поближе познакомиться с разнообразными возбудителями заболеваний и недугами, которые поражают наших зеленых друзей. Узнаете, как работают фитопатологи, исследуя опасных врагов растений, как создают иммунные сорта растений селекционеры; сможете совершить экскурсию в будущее аптеки для растений.

В добрый путь, дорогие друзья! Если это небольшое путешествие окажется для вас полезным и увлекательным, автор будет рад, что его труд не пропал даром.