Слева – твой цветок репы, справа – цветок репы сына маминой подруги. Разница в уровне серы – элемента, которому ботаники уделяют куда меньше научного внимания, нежели азоту с фосфором или даже калию. А меж тем многие угодья испытывают дефицит серы: например, в США от него страдает половина пашен, а в Германии – половина лесов, причем причины зачастую неизвестны.
Физиолог растений Тис Аусма из Гронингенского университета (Нидерланды) недавно общался с фермерами, чей рапс (Brassica napus) отрастил себе невнятные цветки: как оказалось, они использовали бессерные удобрения вместо традиционного свежего навоза, да еще и сажали растения тесновато, что лишь усугубило недостаток элемента.
Вместе с коллегами Аусма провел ряд опытов, чтобы выяснить, как дефицит серы влияет на развитие цветков и пыльцу разных растений – репы (Brassica rapa) и томатильо (Physalis philadelphica), чьи цветки желтые, а также трех видов петуний с белыми, фиолетовыми и красными цветками. Ученые неделю держали ростки в питательном растворе, пока не появились бутончики, затем поместили их в другой раствор – с достаточной концентрацией серы (0,5 миллимоль) либо без оной вовсе.
«Было важно, чтобы растения столкнулись с дефицитом серы, как в поле, но не умирали. То есть мы вызвали умеренный стресс, а при высоком стрессе цветки попросту не сформировались бы, – комментируют авторы исследования. – Между доступностью серы и наблюдаемыми проблемами нет линейной зависимости, мы не знаем точных порогов».
И вот результат: без серы цветки выросли унылыми, мелкими и странными, а желтые цветочки оказались еще и болезненно бледными – синтез пигментов каротиноидов заметно снизился. А ведь известно, что после опыления цветок репки вянет и скукоживается, становится малозаметным для пчелы, по сути, перенаправляя ее внимание на еще не опыленные цветы. Для опылителя это четкий сигнал: к замухрышке не лететь, там уже плод с семенами вяжется! Мелкие и бледные из-за дефицита серы цветуечки вполне могут остаться без опыления.
Более того, недостаток серы нарушает минеральный баланс в пыльце, при этом пыльцевые зерна формируются слишком мелкими. Качество пыльцы не падает, но эффективность – очень даже. Дело в том, что опылители предпочитают пищу с определенным соотношением минеральных веществ, а в низкосерной среде в пыльце не только серы мало оказывается, но и калия. Пыльца такая не вкуснее, чем фeкaлия. К растению с такой пыльцой пчела не полетит.
Почему же ученые и фермеры только теперь озаботились данной проблемой? Возможно, потому что мы стали жить в слишком хорошем мире – для нас, но не для некоторых растений. Так, на планете стало меньше сернокислотных дождей. Из-за этого концентрация серы в почвах снизилась. «Это хорошо по многим причинам, особенно для природных заповедников, – отмечает Каспер ван дер Кой, один из авторов исследования. – Однако некоторые культуры, в частности разные виды Brassica, нуждающиеся в сере, могут страдать. В западном мире сейчас почти не осталось серы в атмосфере».
Что ж, значит, необходимо повысить выбросы диоксида серы. Или засерить поля. Только так можно вытянуть репку и ее родню из бледного мелкоцветочного уныния.
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Environmental and Experimental Botany (Ausma et al., 2021)