Ответ таков: предельная целесообразность организа­ции растений в природе.

Действительно, и мощный дуб, и хрупкая былинка живут по единому закону достижения максимального эффекта развития при минимальных энергетических за­тратах. Во исполнение этого любой стебелек или ве­точка дважды конусовидны. Во-первых, они — конусы по своему внешнему виду, в связи с чем растение рас­ходует меньше энергии на сопротивление ударам ветра и каплям дождя. Во-вторых, в них «заложены» конусы роста, благодаря которым растение развивается, затра­чивая энергию. Сведя в единой точке столь противоре­чивые процессы, зеленые «бойцы!» укрепили свою ус­тойчивость к полеганию. Но тем не ограничились.

Параллельно они «отрабатывали» устройство стеб­ля. В нем появилась система перераспределения и ослабления нагрузок, рождающихся извне (тот же ветер, капли дождя, мокрый снег). Прежде всего это — узлы, то есть своеобразные шарниры, которые воспринимают изгибающие силы. Важную роль играют и вертикаль­ные волокна. Они снизу доверху пронизывают стенки стебля, обеспечивая ему определенную сопротивляе­мость растягивающим усилиям, возникающим при колебаниях всей «конструкции». В результате стебель может тянуться вверх и одновременно выдерживать тяжести, в сотни раз превышающее его собственную массу. Классический пример «стройности» — тростник: мудрая природа, дав ему завидные рост и гибкость, все же ограничила отношение площади основания стебля к высоте как 1 : 200.

Так обстояло дело, пока не вмешался человек и не принялся переделывать некоторые растения на свой лад. Особенно активно он взялся за зерновые — альфу и омегу своего пропитания. И постепенно нарушил природную гармонию. У ржи вышеупомянутое соотно­шение довел до 1 : 500, да еще и поражался: почему рожь чуть что — и ложится, а тростник — никогда? Конечно же, это относится не ко всем культурным рас­тениям; есть и среди сортов пшеницы, ржи, риса, яч­меня, овса более и менее устойчивые к полеганию. Од­нако сорт, выведенный, скажем, в Саратове и на основе многолетних опытов зачисленный там в слабополегающий, в другом месте ведет себя по-иному: изменившие­ся природно-климатические условия превращают его в неустойчивый. Поэтому земледельцам каждой зоны на­шей страны приходится чуть ли не ощупью выбирать нужное из предлагаемого сортимента зерновых куль­тур. А ведь он содержит сотни наименований! И не мудрено, что поиску часто сопутствуют ошибки, не­ сбывшиеся надежды, недоразумения.

Вот если бы был какой-то простой прием, с по­мощью которого агроном, не выходя на поле, заранее определял: ляжет или выстоит такой-то сорт на подведомственных ему полях... В середине шестидесятых годов один из возможных методов расчета предложил доцент Алтайского политехнического института А. С. Ваншток. На каждый отдельный злак он взгля­нул как на техническою конструкцию. И понял, что с позиций сопромата башня Останкинского телецентра и растение пшеницы — явления одного порядка.

Почему?


Да просто знаменитая передающая «игла» и стебель зерновых представляют собой упругую консоль. Нижний ее конец (будь то фундамент или корни) покоится в земле, а верхний свободен. У телебашни на него надето кольцо ресторана, у пшеницы он увенчан колосом. Растягивающая сила от собственных колебаний башни передается на проходящие внутри предварительно напряженные канаты. В стебле ту же функцию исполняют вертикальные волокна. Словом, как ни различны живое растение и бетонная громада, опираясь на механику, можно найти между ними немало общего.

Поэтому ученый и решил подойти к злакам как к строительным конструкциям. (Кстати, именно изучение механических свойств стеблей растений натолкнуло Галилея на создание формулы статического расчета балок, которой пользовались вплоть до начала XIX века.)

Инженерам хорошо известны принципы оценки прочности консольных сооружений. Главное тут — учет внутренних возможностей объекта исследований и испытываемых им внешних воздействий. Будут первые больше вторых — конструкция устойчива. Нет — сломается.

Как перенести это правило на растения?


Лабораторные опыты и массовые обследования на полях, проведенные совместно с работниками Алтайского научно-исследовательского института сельского хозяйства, позволили выявить закономерности, характеризующие внутренние возможности стеблей того или иного
сорта пшеницы.

Затем наступила очередь определять вторую половину зависимости, раскрывающей суть поведения зерновых на полях. Предстояло распознать все внешние силы, из-за которых ложится почти созревшая пшеница.

«Черный» список возглавил... колос. Оказалось, что ко времени налива он становится тяжеловатым для вознесшего его стебля. К тому же капли дождя, росы, оседая на чешуйках, усиках, зернах, впитываясь в них и в стебель, повышают весовую категорию растения. В реестр врагов дождь попал еще и потому, что его струи беспрестанно бичуют посевы, создавая значительные ударные нагрузки. Еще один противник — ветер. Весь период созревания пшеницы он дует (вспомним о розе ветров) преимущественно в одном направлении. И если ему удается склонять на сторону могучие деревья, то что же говорить о стеблях. Да и сам стебель действует словно во вред себе: ведь его вес тоже возрастает. И что показательно: все эти факторы обостряются именно ко времени уборки. Колос становится тяжелее, увеличивается поверхность его сопротивления ветру (парусность), дождевые капли точнее бьют в зерна. Незавидное положение стебля существенно усугубляется тем, что эти силы действуют с эксцентриситетом (смещенно) по отношению к вертикали, а потому естественная подпорка с немалым напряжением работает на изгиб.

Таким образом, внешнее воздействие на отдельно взятое растение пшеницы — итог пяти основных слагаемых. В «сговоре» участвуют: вес колоса, вес стебля, вес капель воды, усилие ветра, удары дождей. Они гнут стебель, и тем сильнее, чем ближе уборочная.

Все тяготы, обрушивающиеся на желтовато-зеленые былинки, А. С. Ваншток выразил языком формул, призвав на помощь строительную механику, точнее, применяемые в ней расчеты на изгиб конструкции под влиянием внешних сил. А чтобы за бортом не осталась специфика живого организма, ученый ввел необходимые поправки. Для условий Алтая были выявлены три коэффициента: аэродинамический; увеличения веса пшеничного растения от длительного намокания; роста напора ветра. Высчитанные на основе длительных наблюдений, они помогают точнее воспроизвести в расчетах истинную картину внешних сил, действующих на стебель.

Теперь были все необходимые данные для заблаговременного поиска неполегающего в данной зоне сорта зерновых культур. Ибо искомая величина есть частное от деления найденных внутренних возможностей стебля, его сопротивляемости изгибу на сумму приложенных к нему внешних изгибающих воздействий. Будет этот показатель больше единицы — значит, сорт устойчив к полеганию, окажется меньше — жди беды. Именно таким путем на Алтае уже выверены несколько десятков высеваемых тут сортов пшеницы. Причем на контрольных делянках в числе неполегающих оказались как раз те из них, которые выдержали проверку математикой. Ближайшее будущее покажет, пригодится ли такая методика хлеборобам других зон страны.

Однако по-настоящему подружить зерновые с водой и азотом могла лишь коренная переделка растений, которая привела бы на поля планеты пшеницу, рожь, ячмень, овес, рис со стеблем, по прочности и гибкости подобным рапире. Но рапире, увенчанной огромной (кумир все тот же — урожай!) короной-колосом.

Иными словами, предстояло вернуть злакам утерянную устойчивость конструкции. А вместе с тем повысить их несущую способность. Законы строительной механики подсказывали: для этого надо сокращать длину «опорной колонны» зерновых. К тому же призывал и здравый смысл: разумно ли тратить почвенное питание, влагу на солому?

Действительно, как ни хороша, скажем, Безостая 1, но у нее относительно невелика доля зерна в массе общего биологического урожая. Покорительница наших нив имеет колос длиной 10—12 сантиметров — лишь 11 процентов общей высоты пшеницы. К тому же ее янтарные семена, парами гнездящиеся среди 16— 17 колосковых чешуек, «вытягивают» всего один грамм. Один грамм! Вот и получается, что срезаемая и подбираемая машинами хлебная масса полезна человеку на 40 процентов. Остальное приходится на солому.

Где выход?


Очевидно, прежде всего удлинять колос, насыщать его большим количеством зерен. Тогда и сам он станет тяжелее, и столь неблагоприятное соотношение зерно — соломина изменится в лучшую сторону.

Затем превращать пшеницу в неполегающую. А для этого необходимо укорачивать ее стебель. Но так, чтобы число скрепляющих узлов осталось неизменным, то есть за счет уменьшения расстояния между ними.

Так растениеводы пришли к мысли, что, пожалуй, пора отвергнуть опыт предшественников, за зерном не видевших стебель. Не Гулливерам, а лилипутам по силе в масштабах широкой практики заветный урожай в 100 центнеров зерна с гектара.