Чтение онлайн

Теория стадийности явилась в свое время настоящим прорывом в биологии растений: она показала важность факторов среды в запуске процессов развития растения. Она же привела Т.Д. Лысенко к новым научным открытиям.

Понятия развития и роста. Т.Д. Лысенко ясно сформулировал различие между понятиями развития и роста растения (Уайт 1949). По Лысенко, развитие – это качественное изменение растения от одной стадии к другой, приводящее, в конечном счете, к формированию генеративных побегов и размножению. Рост – это накопление массы, точнее – накопление сухого вещества, и/или увеличение размера растения.

В связи с этим Т.Д. Лысенко предложил отличать физиологический (стадийный) возраст от календарного возраста растения, выражаемого в числе дней, прошедших с того момента как зерно тронулось в рост. Растение может длительное время продолжать вегетативный рост, не переходя к плодоношению, если оно не прошло через все необходимые стадии развития и через определяющие эти стадии условия внешней среды.

Ведущими факторами развития растения являются температура и свет, в то время как рост во многом определяется наличием питательных веществ и влаги, наличием или отсутствием вредителей и сорняков, и др., хотя, несомненно, разделение перечисленных факторов по характеру их воздействия на растение не абсолютно: каждый из этих факторов в определенной степени воздействует и на развитие, и на рост организма.

Книга Т.Д. Лысенко «Агробиология»

Агробиология. Т.Д. Лысенко основал науку «агробиология», предметом которой являлось всестороннее изучение комплекса «растение-среда», а целью – исследование того, как организм отзывается на температуру, свет, влажность, вносимые удобрения, соседство других растений и иные факторы среды. Её прикладное значение состояло в знании того, на какой стадии развития надо применить к растению температурное, световое или иное воздействие с целью направить формирование признаков этого растения в нужном направлении.

Т.Д. Лысенко нередко обращался к задачам, которые помимо прикладных интересов имели и большое теоретическое значение. В частности, исследуя проблему гибридизации растительных форм, произрастающих в различных условиях среды, он, на основе своей теории стадийного развития, предложил правило, которое позволяло прогнозировать какие признаки родителей будут доминировать, то есть проявляться у потомка. А именно, он пришел к выводу, что при развитии гибрида в условиях, оптимальных лишь для одной из родительских форм, доминируют те признаки, которые характерны для этой формы (Лысенко 1949, стр. 85–106). Спустя полвека эколого-генетические эксперименты привели В. А. Драгавцева (1994) к сходному заключению. На основе своей теории Т.Д. Лысенко предсказал, что признак «яровость» должен доминировать над «озимостью», и лишь много лет спустя это было подтверждено генетическими данными (Klaimi and Qualset 1974, Стельмах 1983).

Метод яровизации. Работая над проблемой озимости/яровости и теорией стадийного развития, Т.Д. Лысенко сделал вывод большой практической важности. Он понял: для того чтобы заставить растение развиваться в определённые сроки, надо постараться помочь ему пройти холодовую стадию. А для этого следует вывести семя из покоя и затем подвергнуть его искусственному температурному воздействию. Так он пришел к разработке агротехнического приема, названного им яровизацией семян – по названию стадии развития. Этот практический прием заключается в том, что перед посевом семена замачиваются, отчего они трогаются в рост, а затем выдерживаются определённое время при пониженной температуре. Каждая культура, форма (яровая или озимая) и даже сорт требуют своей температуры и длительности яровизации (скажем, для яровой пшеницы – от одной до двух недель при 5–10oC, в то время как озимые сорта яровизуют четыре-семь недель при более низких температурах). Яровизация обеспечивает более быстрое развитие и более раннее цветение растений и нередко повышенную урожайность. Сейчас известно, что яровизация семян может изменить уровень метилирования ДНК, а значит – активность соответствующих генов, что и ведёт к изменению темпов развития и роста растения (напр., Burn et al. 1993). Сам термин «яровизация» был введен Т.Д. Лысенко в 1929 г.

Метод яровизации позволил сознательно управлять развитием полевых растений. Т.Д. Лысенко предложил применить его к пшенице и другим зерновым культурам для ускорения развития растений, с тем чтобы колошение и налив зерна приходились на теплое, малодождливое время года, что повышало выход продукции с единицы площади. Метод применим и к культурам с вегетативным размножением – например, яровизация клубней картофеля. Яровизация семян стала важным методическим приёмом, который и сейчас используется селекционерами для гибридизации форм с различными сроками цветения: она позволяет выровнять время цветения и произвести скрещивание.

Преобразование озимых форм в яровые и яровых в озимые. Из теории Т.Д. Лысенко следовало, что озимые и яровые культуры – лишь разные формы одного биологического вида. Более того, он доказал, что эти формы отличаются друга от друга лишь по одному основному признаку – длительности воздействия холодом на прорастающее зерно, необходимой для нормального развития растения. Лишь десятилетия спустя генетики стали догадываться о внутренних механизмах, управляющих озимостью и яровостью растений. В частности, было показано, что яровые и озимые формы пшеницы отличаются друг от друга несколькими генетическими факторами (см. Стельмах 1983). Но раз можно явно указать признак и, тем более, иметь его количественную меру, то можно использовать комбинацию приемов, издавна применяемых селекционерами для усиления желательного свойства, да еще и добавить к ним метод яровизации семян для ускорения развития растений. Так Т.Д. Лысенко пришел к важной идее изменения вегетационного периода растений, в частности – создания яровых форм из озимых культур.

Газетная статья об открытии Т.Д. Лысенко (1930 г.)

Это открытие Т.Д. Лысенко имело огромное хозяйственное значение, поскольку давало в руки биологический инструмент управления развитием растений. Яровизация семян яровых сортов и получение яровых форм озимых высокопродуктивных сортов позволяло сокращать сроки вегетации, скрещивать формы с разными сроками цветения, поднять проблему продвижения культур в северные районы страны. Т.Д. Лысенко показал также возможность переделки яровых культур в озимые путём многократного отбора.

Гнездовой способ посадки семян. В 1930-е годы, с переходом в СССР от ведения единоличных мелких хозяйств к колхозному устройству, посевные площади неизмеримо выросли. При этом возникала проблема влагообеспечения больших полей путем удержания снега, сносимого весенними ветрами (современной поливочной техники в ту пору еще не существовало), предохранения плодородного слоя от выдувания и защиты посевов от ветров. Возникла идея заложить вокруг полей лесозащитные полосы из древесных растений, в частности дуба. Но как практически было осуществить это на огромных площадях страны? Посадка саженцами была в данном случае неосуществимой: необходимо было бы в течение нескольких лет выращивать саженцы, затем пересаживать их, а потом ухаживать, поливая и подкармливая их и выпалывая сорняки. В масштабах всей страны в ту пору это было невозможно.

Лесозащитные полосы на колхозных полях были созданы по всей стране.

Т.Д. Лысенко предложил гнездовую посадку желудями, когда в одну лунку закладывались несколько семян, с широкими междурядьями для механизированной прополки, и затем оставлялись «один на один» с природой. Было одно, серьезное возражение против такого метода: существовавшая тогда теория взаимоотношений между особями одного вида предсказывала, что из-за жесткой конкуренции при совместном тесном произрастании все растения погибнут. Т.Д. Лысенко обосновал гнездовой способ посадки семян модификацией этой теории, в основе которой лежало предположение о «кооперации» растений, а не только их конкуренции. А именно, что на ранних этапах развития и роста несколько сеянцев дуба вместе гораздо успешнее противостоят агрессивным степным травам и лучше удерживают влагу, чем одинокое растеньице; борьба между молодыми деревцами за общие ресурсы, в том числе – свет, начинается позже.

Предложение оказалась весьма удачным: без всякого дальнейшего ухода сеянцы росли – конечно, с большим отходом на более поздних этапах, когда ограниченное жизненное пространство вызывало конкуренцию, но в большинстве гнезд вырастало по дереву, нередко – по два-три и больше. Качество древесины в таких насаждениях, естественно, должно было быть ниже, чем при индивидуальной посадке саженцами, но и в поставленную задачу получение высококачественной древесины не входило – целью было создание лесозащитных полос, и она была достигнута. Огромные площади Европейской территории страны стали демонстрацией успешного решения масштабной практической задачи на основе новой биологической теории взаимодействия организма и среды.