Культуральная жидкость, в которой находилась осциллятория до начальных периодов цветения, а также в первые его моменты, не была токсичной для зелёной водоросли и не вызывала в ней видимых изменений. Только после интенсивного цветения осциллятории и образования ею осадка в культуральной среде испытуемый фильтрат становился активным в отношении ризоклениума и вызывал в клетках водоросли глубокие изменения с развитием процессов, приводящих их к смерти. Об этом свидетельствовали выраженные их разрушения. Сходная картина разрушения клеток наблюдалась и у высших растений, в частности при совместном содержании осциллятории с элодеей.
Проведённые эксперименты свидетельствуют о том, что фитонциды играют существенную роль во взаимоотношениях растений в биоценозах водоёмов.
Как в природных условиях, так и в экспериментах обнаружено несколько особенно интересных в фитонцидном отношении растений, среди которых следует отметить манник большой, манник трёхцветковый и манник литовский. Их фитонциды оказывают сильное влияние на динамику численности и видовой состав обитателей водоёмов. На них раскрываются новые данные о причинах массовых отравлений и гибели животных в местах произрастания этих растений. Кроме того, полнее раскрывается биологическая роль фитовыделений в биоценозах водоёмов.
Много исследований было проведено с манником большим и манником трёхцветковым, фитонциды которых оказались весьма активными в отношении ряда видов животных и некоторых растений.
Разнообразные организмы, используемые в опытах, реагировали на выделения манника. Большую чувствительность проявили к его летучим фитонцидам гидры, черви, ракообразные, паукообразные, насекомые, птицы и млекопитающие. Многие животные погибали от летучих выделений манника в течение нескольких минут и даже секунд. Устойчивее оказались рыбы, амфибии, рептилии, но и в опытах с ними обнаружилась тяжёлая картина отравления со смертельным исходом. Не случайно водоёмы, где произрастают манник большой и манник трёхцветковый, бедны гидрами, дафниями, циклопами, симоцефалами, личинками и куколками комаров. Результаты исследований позволяют объяснить это явление фитонцидным действием манника.
У позвоночных животных летучие выделения манника трёхцветкового вызывают глубокие изменения жизнедеятельности: нарушается движение, происходит кислородное голодание тканей и органов. Животные, находясь в камере с очень небольшими концентрациями фитонцида, проявляют признаки отравления: учащается дыхание, появляется одышка, наступают конвульсии, нарушаются движения, животные лежат на боку. У крыс, находящихся в таком состоянии, снижается поглощение кислорода.
Однократное воздействие фитонцидами не вызывает существенных изменений в крови млекопитающих. Однако при хроническом отравлении теми же фитонцидами у крыс появляются существенные изменения. Летучие выделения манника могут приводить к нарушению течения беременности у крыс и мышей и снижать жизнеспособность значительной части их потомства. Хроническое отравление беременных самок млекопитающих вызывает высокую их гибель.
В опытах, выполненных в лаборатории Гуревича, из 31 беременной самки, подвергшейся ежедневному опариванию фитонцидами манника в течение 7—9 дней, 23 мыши погибли, в то время как контрольные оставались живыми. Самцы при таких же условиях воздействия фитонцидами не погибали, однако их способность к осеменению заметно снижалась. С помощью специальных методов удалось выявить в тканях крыс глубокие нарушения под влиянием фитонцидов манника в мозгу, почках, лёгких, сердце, печени и других органах.
Можно полагать, что многие случаи массовых отравлений различных сельскохозяйственных животных возникают в основном за счёт летучих фракций фитонцидов. Не исключена возможность отравления животных и от поедания ими манника в сухом или свежем виде. Обнаружено, что один из компонентов летучих фитонцидов манника — синильная кислота. Помимо неё действующим началом фитонцидов манника являются и другие химические соединения.
Как видим, чрезвычайно разнообразна роль фитонцидов водных и прибрежных растений в природе и их действие на различные организмы.
Выделения растений в сообществах создают в водоёмах характерную для них химическую среду, определяя во многом благоприятные или неблагоприятные условия для жизни тех или иных организмов и влияя на формирование видового и численного состава обитателей водоёмов.
Обладая бактерицидными, фунгицидными и протистоцидными свойствами, фитонциды, по-видимому, играют существенную роль в биологической очистке воды.
Поэтому всестороннее изучение фитонцидов приобретает особенно важное значение в условиях интенсивного технического прогресса и в связи с постановлением «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов ». Представляется важным дальнейшее развитие исследований в этом направлении, потому что оно показало существование помимо известных уже науке факторов особых связей организмов в биоценозе, обусловленных фитонцидными влияниями.
...Как ни грустно, наступает пора итогов, пусть не самых последних, но всё же...
В.К. Кетлинская
Так что же такое фитонциды?
Подведём итоги. Что надо считать самым важным в биологическом учении о фитонцидах?
Термин «фитонциды», несмотря на его несовершенство, прочно вошёл в обиход жизни научных лабораторий, стал известным огромному числу людей и почти столь же популярным в нашей стране, как слово «витамин».
Некоторые исследователи излишне расширяют понятие «фитонциды», распространяя его и на явления, не относящиеся к ним; другие, наоборот, чрезмерно сужают содержание термина, называя фитонцидами лишь летучие их фракции, отъединяя от фитонцидов явления, вполне объяснимые в свете учения о фитонцидах, например так называемые «фитоалексины», о чём будет сказано в дальнейшем.
Фитонцидами были названы продуцируемые растениями бактерицидные, фунгицидные и протистоцидные вещества, служащие одним из факторов их иммунитета и играющие роль во взаимоотношениях организмов в биоценозах. Суть основного открытия, оказавшегося исходным в создании биологического учения о фитонцидах, состояла в том, что высшие растения при их ранении продуцируют летучие антимикробные вещества. Вскоре было доказано, что и так называемые тканевые соки растений обладают фитонцидными свойствами. Вопреки первоначальным моим представлениям уже с 1940-х, а в особенности с 50-х годов стало очевидным, что и нераненые растения в обычных природных условиях выделяют фитонциды во внешнюю среду — в атмосферу, почву, воду. Огромные количества летучих фитонцидов выделяются в атмосферу лиственными и особенно хвойными деревьями: несколько килограммов за сутки одним гектаром леса.
Уже в первые годы исследований стало ясно, что явление фитонцидов свойственно не какой-либо группе растений, а всему растительному миру — от бактерий до цветковых растений. Создание биологического учения о фитонцидах как будто оказало влияние на исследования ботаников и медиков в других странах, где, однако, предпочитают пользоваться термином «антибиотики высших растений».
Продуцирование низшими и высшими растениями фитонцидов — не случайная «игра природы»
Уже вскоре после открытия фитонцидов основное моё внимание привлекли биологические вопросы. Проблема фитонцидов стала разрабатываться в нашей стране в эколого-эволюционном аспекте как проблема взаимоотношений организмов в природе. Интересы сосредоточивались на вопросах: как и почему в ходе эволюции растительного мира возникла способность продуцировать фитонциды? Свойственна ли продукция фитонцидов всему растительному миру? Какое значение имеют фитонциды в иммунитете растений? Какую роль играют они в жизни биогеоценозов? Эти вопросы были поставлены, в частности, в моей книге «Бактерициды растительного происхождения (фитонциды)», изданной в Москве в 1942 году.