Влияние почвенных водорослей на высшие растения может быть прямым — продуктами своей жизнедеятельности и косвенным — действием на почву и ее микрофлору в корнеобитаемом слое.
Работами многих исследователей выяснено, что водоросли выделяют в окружающую среду различные вещества. В фильтратах культуры Oscillatoria splendida обнаружены значительные количества солей яблочной, щавелевой, винной, янтарной и лимонной кислот (Горюнова, 1950). По Фоггу, в чистых культурах зеленых водорослей (Scenedesmus, Chlorella, Coccomyxa) от 2 до 12.5% общего ассимилированного углерода было обнаружено в растворимой форме. Аллен (Allen, 1956а) обнаружила до 50% ассимилированного углерода в растворимой форме в культуре Chlamydomonas sp. и нашла в фильтрате глицериновую и щавелевую кислоты. Левин выяснил, что все 18 изученных им видов Chlamydomonas выделяют в среду до 25% полисахаридов, главными компонентами которых являются галактоза и арабиноза. Было обнаружено, что глицериновая кислота, как первый продукт фотосинтеза, выделяется клетками Chlorella в количестве 10% от общего фиксированного углерода. Исследования Мура и Тишера, проведенные на 8 видах зеленых и синезеленых, показали, что внеклеточными продуктами водорослей являются полисахариды, состоящие из гексозы, уроновой кислоты, пентозы и метилпентозы.
Как уже указывалось, в культурах синезеленых водорослей до 50% фиксированного азота выходит в среду в растворимой форме. Основными внеклеточными продуктами азотфиксирующих водорослей оказались растворимые полипептиды и аминокислоты, особенно аспарагиновая, глютаминовая кислоты и аланин.
Водоросли могут выделять в окружающую среду биологически активные вещества — антибиотики, витамины, ауксины. Витамины группы В12, Tolypothrix tenuis и Nostoc muscorum, N. cycadeae и Cylindrospermum. Панкратова нашла витамины В2 и В12 в альгологически чистых культурах Anabaena cylindrica, Nostoc muscorum, N. punctiforme и Tolypothrix tenuis. Есть данные о наличии у синезеленых водорослей ауксиноподобных веществ.
Выделяемые водорослями метаболиты оказывают прямое влияние на высшие растения. О характере их действия говорят опыты выращивания растений в присутствии водорослей или при добавлении отфильтрованной культуральной жидкости. В опыте совместной культуры водорослей и высших растений повысился не только урожай водорослей, но и вес высших растений: вес корней ржи в культуре с хлореллой увеличился на 42%, а с ностоком — на 64% по сравнению с контролем, вес побегов, соответственно — на 17 и 27%. Если к культуральной среде добавлялись фильтраты из культур водорослей, содержащие продукты жизнедеятельности водорослей, то рост проростков пшеницы происходил более интенсивно.
Интересно, что влияние водорослей проявилось даже в том случае, когда семена перед посадкой были выдержаны в течение суток в культуре водорослей или в отфильтрованной культуральной жидкости и затем проращивались в песке, увлажненном раствором Кнопа. Несмотря на кратковременность воздействия, водоросли стимулировали рост корней и способствовали увеличению содержания азота в растениях, — по-видимому, за счет усиленного использования растениями азота среды. Можно предполагать, что стимулирующее действие водорослей обязано наличию в культурах веществ высокой биологической активности.
Есть и другие данные о влиянии водорослей на растения. Намачивание семян риса в водном экстракте Phormidium foueolarum в течение 24 часов ускоряло рост корней и побегов риса. Гупта показал стимулирующее действие экстрактов из водорослей на рост и развитие сеянцев риса и пришел к выводу, что водоросли влияют на урожай риса разными путями: как благодаря фиксации азота, так и действием на растения риса продуктов метаболизма водорослей. Такой вывод поддерживается и другим исследованием. Авторы подробно изучили влияние отдельных биологически активных веществ, содержащихся в клетках Cylindrospermum muscicola, — аминокислот, витамина B12, ауксиноподобных веществ. Выяснилось, что стимулирующее действие на рост корней риса оказывали преимущественно цистин, тирозин и фенилаланин, содержащиеся в клетках водорослей. Экстракт водорослей действовал так же, как стандартный витамин В12. По-видимому, влияние водорослей может проявляться в неодинаковой мере и в разных направлениях. Так, молодые растения люпина подвергались действию культур различных водорослей: Chlorella vulgaris слегка стимулировала рост корней, Prototheca действовала как ингибитор, a Spirogyra crassa не оказывала никакого действия.
Различен и механизм действия водорослей. В полевом опыте отмечено интересное явление — снижение пораженности ячменя пыльной головней при инокуляции почвы водорослями; по-видимому, здесь водоросль ускоряла рост злака, который опережал рост мицелия. В другом случае, водоросли в водных культурах защищали корни от нападения грибов. В том же опыте было показано благоприятное влияние аэрации, вызываемой водорослями, на рост табака в водных питательных растворах.
В ряде опытов испытывалось прорастание семян на водорослевой пленке. Иногда вследствие накопления воды водорослевые корочки способствовали лучшему прорастанию семян, в других случаях часть семян на водорослевой пленке загнивала, что, видимо, было связано как с выделением токсических веществ некоторыми видами водорослей, так и с усилением роста фитопатогенных грибов, находящихся на поверхности семян. При проращивании семян люпина на пленке Phormidium tenue без предварительного намачивания их водой всхожесть и энергия прорастания снизились; если же предварительно семена были намочены в воде, то проращивание на пленке Phormidium повышало энергию прорастания и всхожесть. Новичкова изучала влияние водорослей такырной корочки на прорастание семян и рост проростков ячменя и арпагана (Eremopyron orientale). Фильтрат 5-месячной культуры, содержащий продукты метаболизма водорослей в концентрации, никогда не существующей в природе, снижал всхожесть семян ячменя, но не уменьшал всхожести семян арпагана. Такую разницу в реакции растений автор объясняет приспособленностью арпагана, растения-аборигена, к среде, создаваемой эдификаторами такыров — водорослями. Летучие вещества водорослевых пленок с такыра снижали энергию прорастания и всхожесть семян на 10—35% и оказывали своеобразное влияние на проросшие семена: на корочке водорослей растения имели большую длину стебля, большую длину и ширину листовой пластинки, но корневая система проростков была в 2—7 раз меньше, чем у контрольных растений.