Краткое содержание главы

Растения страдают не только от неблагоприятной температуры или недостатка воды; им причиняют вред также бесчисленные микроорганизмы, насекомые или другие растения. У дикорастущих форм имеются выработанные в процессе эволюции защитные механизмы, дающие им возможность противостоять неблагоприятным условиям и сопротивляться атакам различных вредителей и паразитов. Культурные растения часто лишены таких защитных механизмов и нуждаются в помощи, для того чтобы выжить; иногда для этого достаточно каких-нибудь чисто физических средств, но часто приходится также применять и химические препараты, отпугивающие вредителей или смягчающие эффект неблагоприятного воздействия.

От водного дефицита и от неподходящих температур растения защищаются либо тем, что избегают их (переходя в состояние покоя), либо при помощи разнообразных структурных и химических приспособлений, позволяющих преодолеть опасность; восковой налет кутикулы ограничивает, например, потерю воды, а волоски, покрывающие листья и отражающие свет, предотвращают перегревание листьев. Холодостойкость обусловливается рядом приспособительных механизмов, приводимых в действие различными факторами среды, такими, как короткий фотопериод; сюда относятся и повышенная концентрация растворенных веществ, и накопление сильно гидратируемых белков, способных связывать воду и предотвращать ее замерзание, и, наконец, появление в мембране липидов с пониженной точкой замерзания.

Растения и насекомые на протяжении долгого времени эволюционировали совместно, вследствие чего возникли различные связывающие их теперь благоприятные и неблагоприятные взаимодействия. В растениях вырабатывается много вторичных метаболитов, таких, как фенолы, алкалоиды, изопреноиды, флавоноиды и таннины, неприятные на вкус и потому отпугивающие насекомых и других животных. Насекомые в результате мутации становятся иногда нечувствительными к такому репелленту, а растения в свою очередь нередко начинают вырабатывать новый репеллент. Некоторые необычные аминокислоты и цианогенные соединения, содержащиеся в растениях, способны убивать насекомых, кормящихся на таких растениях. Защитить растения можно при помощи синтетических инсектицидов, например ДДТ; однако у насекомых происходят мутации, которые иногда приводят к возникновению рас, обладающих способностью в процессе метаболизма разлагать ДДТ и переводить его в безвредные вещества. Синтетические инсектициды полезны и необходимы, но часто они вызывают и какой-нибудь нежелательный побочный эффект, например уничтожают наряду с вредителями также и многих полезных насекомых, подавляют почвенную микрофлору или оказываются вредными для животных и человека. При переходе от растений к потребителям первого, второго и третьего порядка такие соединения часто накапливаются, в результате чего их биологическая токсичность возрастает. В будущем эти проблемы мы, возможно, сумеем в какой-то мере разрешить, научившись использовать природные защитные вещества растений, такие, как инсектицид пиретрин, или гормоны насекомых, способные нарушать нормальное завершение их жизненного цикла. Некоторые из таких гормонов вырабатываются и у растений. Перспективны также феромоны - соединения, обеспечивающие у насекомых привлечение других особей или играющие роль сигнала тревоги; с их помощью можно заманивать вредителей в ловушки или отпугивать их от посевов.

Защитой от грибных болезней служат растениям как структурные приспособления (плотный эпидермис), так и химические вещества (токсины, предсуществующие или вырабатываемые в ответ на внедрение паразита). Фитоалексины - это вещества, подавляющие рост грибов и образующиеся в растениях в ответ на грибную инвазию. Они неоднородны в химическом отношении и специфичны только отчасти. Среди предсуществующих веществ встречаются гликозиды, неуглеводный компонент которых токсичен, но только в свободном виде; патоген может отщеплять от такого гликозида сахар и тем самым продуцировать токсин, способный уничтожить этого патогена. Для защиты от грибных болезней, так же как и для защиты от насекомых, растения опрыскивают или опыляют различными химическими препаратами; эти препараты либо оказывают локальное действие, либо проникают в растение и распространяются по нему, т. е. действуют системно. Вирусы (их переносчиками часто служат насекомые) иногда удается "убить", инкубируя растения при повышенной температуре. Паразиты из числа высших растений нередко нуждаются в специфических веществах, выделяемых растением-хозяином; синтетические аналоги таких веществ можно использовать для защиты от этих паразитов.

Некоторые растения выделяют органические вещества, оказывающие неблагоприятное действие на другие растения, находящиеся поблизости. Это явление аллелопатии играет иногда важную роль в экологических взаимосвязях, особенно в трудных условиях существования, например в пустынях. Среди синтетических гербицидов имеются соединения, токсичные для всех растений вообще, и соединения, токсичность которых распространяется лишь на определенные группы растений. Один из наиболее широко применяемых гербицидов, 2,4-Д, токсичен для однодольных в гораздо меньшей степени, чем для двудольных, что и дает возможность использовать его как гербицид избирательного действия. Гербицид считается эффективным, если он дешев и прост в изготовлении, легко проникает в растения, быстро их уничтожает и не накапливается в среде, т. е. подвержен биологическому разложению. В некоторых случаях сами гербициды, или продукты их метаболических превращений, или же примеси в их препаратах обладают нежелательным побочным действием, которое создает угрозу здоровью людей. Эти случае требуют тщательной проверки и принятия соответствующих мер.