Частная жизнь растений
Разборчивый убийца
Каждый лист венериной мухоловки (Dionaea muscipula) оканчивается ловушкой, похожей на зубастую пасть. Это самая сложная и хитроумно устроенная ловушка из всех, какими только природа снабдила насекомоядные растения.
Внутренняя поверхность ловушки привлекает насекомых своей красноватой окраской и ароматным нектаром, который выделяют специальные железы. Насекомое, слетевшее на хищный цветок, начинает ползать по нему и в какой-то момент задевает один из чувствительных волосков, что растут по два-три на каждой из створок ловушки. Именно эти волоски и спускают капкан, посылая мухоловке сигнал о том, что на лист село насекомое. Механизм передачи сигнала и сегодня не до конца понятен ученым, ясно только, что это электрический импульс -- сродни тем, что текут по нервам животных. У растений эти импульсы перемещаются, как считают, по капиллярам, проводящим влагу от корней к листьям.
Впрочем, одно касание спуска "не считается" -- механизм срабатывает только в том случае, если волоски потревожат более одного раза в течение двадцати секунд, не то растение реагировало бы на пролетающие палые листья и другие случайности.
Захлопывается капкан молниеносно -- за одну треть секунды. Даже ботаник, наблюдающий поведение мухоловки, бывает ошарашен тем, с какой быстротой смыкаются ее створки. Что ни говори, а от растений мы ждем куда более спокойных реакций.
По первому сигналу створки ловушки смыкаются неплотно, между ними остается зазор, достаточный для того, чтобы мелкое насекомое, например комар или муравей, могло выбраться на волю. Убивать такую мелкую добычу для мухоловки "нерентабельно": больше энергии будет затрачено на ее захват и переваривание, чем получено в результате. Крупному же насекомому уже не спастись. Муха, бьющаяся в ловушке, снова и снова задевает сигнальные волоски, и "челюсти" мухоловки сжимаются все плотнее. Они настолько крепко стискивают добычу, что на внешней стороне захлопнувшейся камеры появляются выпуклости -- там, где муха. Вскоре мухоловка начинает подавать в камеру секрет, насыщенный соляной кислотой, разлагает ткани насекомого и усваивает из них питательные вещества.
А живет Венерина мухоловка только в одном месте на Земле -- на небольшом болотистом участке восточного побережья США, на границе Северной и Южной Каролины.
Хитрая акация
Для некоторых семян путешествие через пищеварительный тракт животного просто жизненно необходимо. Например, для одного из видов африканской акации. Те, которые окажутся в желудке и выйдут с пометом, прорастут. А вот семена, которые никто не съест, у этого вида практически никогда не прорастают.
Горошинки акации в маленьких витых стручках очень богаты протеином и лакомы для травоядных. Это и спасает акацию: ее охотно едят слоны.
Раньше это объясняли тем, что "проваривание" в желудочном соке частично растворяет твердую оболочку семени и облегчает прорастание. На деле все сложнее.
Упавший на землю стручок очень скоро обнаруживают маленькие жучки, привыкшие откладывать в стручки акации яйца. Вылупившиеся личинки тут же начинают пожирать питательные горошины. Защитить от смертоносного жука может только одно -- путешествие через пищеварительную систему какого-нибудь травоядного, например, слона. Семена, вовремя и в целости попавшие в желудок животного, вернутся в подсолнечный мир свободными, здоровыми и готовыми начать рост: едкий желудочный сок убивает всех паразитов.
Не болезнь, а лекарство
Сердцевина матерого дуба, как и любого взрослого дерева, мертва. В стволе дерева лишь тонкий слой, лежащий непосредственно под корой, состоит из живой ткани. Глубже -- мертвая отвердевшая ткань, прочный столб, на который дерево опирается, протягивая к свету многочисленные ветви с листьями. На строительство этой опоры дерево тратит большую часть жизни. Вернуть затраты самому дереву не под силу. И тут на помощь приходит партнер из царства грибов.
Спора древесного гриба Bracket fungus не больше пылинки. Споры летят по ветру и садятся на деревья. Если в коре есть трещина, рана, спора получает возможность прорасти. Она превращается в нить, которая, обходя волокна живой ткани, движется к сердцевине дерева. Достигнув ее, гриб начинает ветвиться и разрастаться, питаясь целлюлозой межклеточных перегородок (на Земле только грибы умеют усваивать целлюлозу) и лигнином. Часто грибы остаются в дереве без развития, пока оно не начнет разрушаться от возраста или других причин (молния ударит, буря отломит сук...).
В какой-то момент гриб начинает разрастаться с необыкновенной скоростью и пожирать мертвые ткани дерева так активно, что древесная сердцевина утрачивает крепость и начинает рассыпаться.
Только в этот момент присутствие гриба может заметить посторонний наблюдатель: плодовые тела (которые мы привыкли называть и считать собственно грибами) появляются на поверхности ствола.
Поскольку эти грибы люди видят только на стареющих и разрушающихся деревьях, их считают болезнью дерева и причиной его увядания. На деле же все обстоит наоборот: грибы не повреждают живой ткани дерева, а, разрушая его мертвую основу, оказывают ему ценную услугу.
Во-первых, переваривая древесину, гриб высвобождает из нее вещества, съедобные для дерева, так что труха, накапливающаяся в дуплистом дубе, обеспечивает ему обильное питание на долгое время. Дуб выпускает маленькие нитки корней внутрь самого себя и начинает усваивать то, что когда-то было его прочной основой, таким образом возвращая какую-то часть энергии, затраченной на строительство этого оплота. Потом в дупле поселяются лесные животные -- летучие мыши, совы. Их помет также накапливается в дупле и питает дерево.
Кроме того, дупло, как бы странно это кому-то ни показалось, не отнимает у дерева крепости, а, напротив, прибавляет: полый цилиндр способен компенсировать гораздо более мощное механическое воздействие, чем сплошной столб (он гораздо более упруг), а удаление нескольких тонн массы существенно снижает нагрузку на постаревшую и ослабленную корневую систему. А о том, что старые дуплистые деревья лучше молодых и здоровых противостоят бурям, хорошо знает любой лесничий.
Чем похожи ежики и кактусы
Европейские орхидеи не могут соревноваться в красоте цветения со своими тропическими родственниками. Они привлекают своих опылителей не великолепием, но хитростью. Например, средиземноморская зеркальная орхидея (Ophrys speculum). В середине ее цветка есть блестящая выпуклость лилового цвета, окруженная желтой полосой и по внешнему краю окаймленная бурым пухом, а по бокам цветка -- два лепестка, по виду напоминающие расправленные прозрачные крылья насекомого.
Весь цветок -- удивительно удачная имитация пчелы, самки одного из местных видов. А для полноты картины орхидея испускает аромат, практически идентичный аттрактанту пчелы, готовой к спариванию. Смысл этого маскарада простой -- привлечь опылителя. Заметив цветок зеркальной орхидеи, самец пчелы слетает на него и захватывает его как пчелу-самку, прижимая кончик своего брюшка к опушенному краю цветка. Скоро он понимает, что ошибся, и покидает коварный цветок, но орхидее хватает времени осыпать голову пчелы пыльцой. Незадачливый самец неизбежно сядет и на другую орхидею -- кто может противостоять зову пола? -- и там оставит часть пыльцы.
Кто запряжет носорога? Только дьявольский коготь
Самыми разными способами растения заставляют животных распространять семена -- от подкупа до чистейшего принуждения. Даже царь природы все время становится жертвой такого принуждения -- в этом нетрудно убедиться, прогулявшись летом по лесной опушке и вернувшись домой с репьями и колючками на брюках, носках и шнурках.
Иные цепляющиеся семена могут быть не просто досадным неудобством, но настоящим бедствием.
Южноафриканское вьющееся растение с выразительным названием дьявольский коготь (Harpagophytum procumbens) стелется по земле и подкладывает свои плоды под ноги крупным животным, "рассчитывая", что на плод кто-нибудь да наступит. Этот кто-нибудь должен быть достаточно крупным, лучше слон или носорог: такой не скоро отделается от прицепившегося дьявольского когтя.
Коробочка с семенами у дьявольского когтя оснащена несколькими прочными "спицами" с острейшими крючками на концах и по всей длине. Если крупное животное ступит в такой живой капкан, ему придется немало прошагать, прежде чем хватка растения ослабнет, крючки отломятся и коробочка с семенами наконец найдет себе место под солнцем.
Психотропное оружие тундры
Возможно, именно химическое оружие растений служит причиной одного из самых загадочных явлений в жизни животного царства -- "самоубийства" норвежских леммингов, которые раз в несколько лет огромными массами бросаются в море со скалистых обрывов.
В действительности причиной такого поведения зверей может быть недавно открытый механизм защиты у хлопчатника и осоки, растений, составляющих основу рациона норвежского лемминга.
Эти растения умеют производить яд, который блокирует действие желудочного сока лемминга -- их главного уничтожителя. Но покуда лемминги едят умеренно, растения не выделяют яд в критических количествах. Когда же пожирание приобретает характер полного опустошения -- так бывает, когда численность леммингов достигает пика, -- растения начинают производить яд безостановочно.
В результате ни один лемминг не может переварить съеденного. В ответ организм животного начинает выделять все больше желудочного сока и истощается гораздо быстрее, чем от "нормального" голода. Чем больше лемминг ест, тем голоднее и слабее становится и тем скорее теряет от голода рассудок. Стада леммингов без остановки движутся по тундре, опустошая ее, и, когда выходят на берег озера или моря, без колебаний бросаются в воду в своей погоне за едой.
Шубка для лобелии
Высоко на склонах потухшего вулкана Кения растет лобелия. На этой высоте ночами температура опускается ниже нуля, и растениям приходится "думать" о защите от обморожения. Большинство местных видов лобелии на ночь укутывают свои бутоны в несколько слоев толстых листьев, становясь похожими на капусту. Но один из видов научился обходиться без ежевечерних хлопот. Розетка этой лобелии образует глубокую чашу с водонепроницаемыми стенками. Это большая емкость -- она вмещает три литра воды и больше. Еженощно поверхность воды в чаше покрывается слоем льда, а ледяной щит не дает холоду остудить нижние слои воды и заморозить бутоны, скрывающиеся под водой на дне розетки.
Это удивительно точно рассчитанная стратегия, требующая от растения минимума энергозатрат. Продлись ночь несколько часов дольше или опустись температура ниже нуля днем -- маленький бассейн промерзнет до дна и бутоны погибнут. Но этого никогда не бывает: после нескольких часов ночного холода неизбежно возвращается солнце -- и для лобелии все обходится благополучно.
Казалось бы, дневные часы должны создавать для лобелии новые трудности: вода в "бассейне" ни в коем случае не должна испариться, не то растение останется беззащитным перед ночным морозом. Но эта проблема решена изначально. Вода в розетке лобелии -- не дождевая, дожди на этих склонах вообще очень редки. Жидкость в чаше -- секрет особых желез растения. Это вода, содержащая специальную слизь, которая препятствует испарению, и даже в самые знойные дни лобелия не рискует остаться без своей водяной "шубы".
Прячься в муравейник!
В южноафриканском буше растения вынуждены защищать свои семена от прожорливых грызунов. Для этого многие виды призывают на помощь муравьев.
Растение производит семена, заключенные в съедобную маслянистую оболочку, исключительно привлекательную для муравья. Упавшие семена очень скоро оказываются в муравейнике, где, лишившись оболочки, остаются лежать без всякого внимания со стороны хозяев: само семя, хотя и исключительно богатое питательными веществами, у муравья интереса не вызовет. Там семена и прорастают.
А среди тех, кому не повезло встретить своего муравья, девяносто девять из ста погибнут в зубах грызунов.
На службе у дерева
Животные, как мы думаем, облегчаются где придется. Но это не совсем так. Некоторые из них заводят свои "туалеты" -- так им удобнее. Удобно животным, но неудобно растениям: им-то нужно разбрасывать свои семена как можно шире по свету. Однако есть растениям выгода и в таких аккуратных зверях.
Индийский носорог -- животное с постоянными привычками. Каждый вечер после купания в реке носорог выходит на берег в привычном месте, где заросли пожиже и можно не бояться притаившегося тигра. Здесь носорог всегда испражняется.
Семена растений, присутствующие в помете носорога, падают на землю в идеальном месте: мягкая и легкая почва, обильно удобренная свежими илом, грязью из реки и носорожьими кучами, пока никем не занятая. Кстати, индийский носорог ест не все подряд -- он последовательно предпочитает ряд видов всем остальным съедобным растениям, и потому, испражняясь всегда в одном месте, он возделывает собственный сад, как завзятый фермер, высаживающий на грядках и в саду фрукты и овощи по своему вкусу.
Один из местных видов особенно выигрывает от носорожьего огородничества -- тревия, дерево из рода молочаев. Плоды тревии крупные и твердые (с виду они похожи на картофельные клубни), разгрызть их не под силу никому, кроме носорога. К счастью для тревии, носорог любит эти плоды. Он регулярно сеет тревию на илистом речном берегу, а это как раз то, что ей нужно больше всего: тревии необходимо очень много света, и она растет только на открытом месте.
В наши дни процветание тревии оказалось под угрозой: индийский носорог становится, увы, все более редок.
Требуются плотники!
Цветочная пыльца -- продукт дорогостоящий (для цветов), на ее производство затрачивается много энергии и сил, и потому доверять ценный груз лучше надежным курьерам -- тем, которые доставят пыльцу на женские цветки нужного вида, а не понесут ее на другие цветы, где она пропадет втуне. Всех же других охотников до вкусной пыльцы и нектара лучше по возможности отвадить, спрятать от них дорогой и ценный продукт.
Розовая генциана (Orpheum frutescens), которая растет в южной Африке, опыляется одним из видов плотников (плотники -- группа видов пчел).
У каждого цветка генцианы по три крупных тычинки (тычинка -- мужской орган цветка, содержащий пыльцу, а пестик -- женский), каждая из которых оканчивается длинным полым пыльником. Пыльца находится внутри пыльника и может высыпаться наружу только через крошечное отверстие на самом его кончике. Извлечь ее можно лишь одним способом, и сделать это под силу только "своей" пчеле.
Сев на цветок генцианы, плотник не прекращает махать крыльями, но снижает частоту взмахов, так что его высокое жужжание существенно понижает тон: на цветке плотник дает примерно "до" первой октавы. Звук такой частоты заставляет пыльник цветка резонировать, и пыльца начинает вылетать. Музыкальный плотник поспешно собирает летящую пыльцу и укладывает ее в специальные корзины на задних ногах.
Только этот плотник способен издавать на тычинках розовой генцианы звук нужной частоты, и, значит, лишь он может лакомиться ее пыльцой и он один опыляет ее.
Дополнительная хитрость растения состоит в том, что пустые тычинки на вид неотличимы от полных, и плотнику приходится "лично" проверять это, садясь на каждый цветок. Если цветок пуст, пчела очень скоро это понимает и летит дальше, но за то короткое время, что она проводит на этом цветке, она успевает оставить на рыльце пестика пыльцу, забившуюся в ее "шерсть" раньше, то есть опылить его, что и нужно растению.
Деревья помнят фараонов
Старейшее на Земле дерево растет в горах на востоке Калифорнии. На хребте Уайт Маунтинз на высоте более 3000 метров живет популяция обветшалых полурассыпавшихся сосен, самая высокая из которых не выше девяти метров, а большинство едва достигают трех. Ветви у этих деревьев мертвы, время полностью лишило их коры. Открытая солнцу, морозу и всем ветрам древесина иссохла и растрескалась. Но на некоторых ветвях заметны отдельные купы зеленой хвои, и значит, жизнь еще теплится в этих старцах.
Определить возраст этих деревьев было чрезвычайно трудно. Во-первых, их древесина настолько разрушена временем, что невозможно определить, где у этих стволов середина (и откуда, соответственно, вести отсчет годовых колец); во-вторых, годовые кольца этих сосен сливаются одно с другим. В суровых условиях высокогорья, где жестокие морозы зимой и дикая сушь летом, деревья ПРАКТИЧЕСКИ НЕ РАСТУТ и за год почти не прибавляют в толщине.
Так или иначе, но ученым удалось выяснить возраст этих патриархов: некоторые из них прожили на свете уже 4600 лет! Они уже были стары как мир, когда Колумб открывал Новый Свет. Они росли здесь, когда Египтом правили фараоны. Они взошли из семян в те далекие времена, когда на Ближнем Востоке человек открыл, что можно выращивать съедобные растения прямо у своего дома, и начал возделывать землю...
И все же эти сосны -- не самые старые растения на планете. Семена способны удивительно долго лежать в земле в ожидании благоприятных условий, не прорастая. Пустынные растения роняют семена в песок, где те спят десятилетиями, ожидая хорошего дождя. В тундре семена ложатся в почву на годы и десятилетия в ожидании жаркого лета.
Дольше всех, похоже, пришлось ждать своего часа семени арктического люпина. Упавшие на землю тундры, семена люпина ждут теплого дня, чтобы прорасти. Если тепла этим летом не будет и они не успеют укорениться, арктический ветер понесет их по тундре и забросит в трещины в почве.
В тундре гниение происходит медленно, и мертвые растения ложатся слой за слоем, как торф, и зерно опускается все ниже в почву. Когда оно опустится на десяток-другой сантиметров, оно окажется там, где никогда ничто не тает и не тлеет, -- в вечной мерзлоте.
Семена люпина, пролежавшие в мерзлоте десять тысяч лет, отогретые и увлажненные в лабораторных условиях, прорастали. Не все -- большинство за такой срок успели умереть. Но те, что ожили, явили собой настоящее чудо -- живое существо, прожившее десять тысяч лет...
Зачем лесу валежник?
В жарких и влажных джунглях грибы довольно быстро пожирают мертвые деревья. В прохладных северных лесах это происходит много медленнее. Павшие стволы накапливаются, формируя своеобразный ярус северного леса -- валежник.
В северных смешанных лесах формируются самые богатые и жирные почвы на планете.
Но сколь бы питательной ни была почва в таком лесу, семена деревьев не могут здесь развиваться нормально: им не хватает света, который затеняют не только древесные кроны, но и густой подлесок -- тенелюбивые папоротники, кустарники...
В еловых лесах Аляски, например, ели достигают высоты в шестьдесят метров и более, а папоротник растет столь густо, что под его покровом (который простирается над землей примерно на уровне человеческой талии) царит постоянный сумрак. Там не сможет поддерживать фотосинтез (а значит, есть) ни один древесный проросток.
Но ведь лес как-то воспроизводит себя. И здесь ключевую роль играет валежник. Именно за счет упавших собратьев и поднимаются в этом темном лесу молодые деревья.
Толщина матерой ели такова, что ствол ее, когда упадет, возвышается над морем папоротников. Семена ближайших елей, упав на этот ствол, получат достаточно света, чтобы прорасти и развиться.
Морщинистая кора старого дерева удерживает на себе влагу, необходимую семени, а когда семя пустит корни, они начнут спускаться вниз, к плодородной почве, огибая бока валежины. Молодое деревце растет и крепнет, его корни становятся толще, а грибы тем временем точат упавший ствол, превращая его в труху и обеспечивая молодую елочку обильным питанием. Через двадцать-тридцать лет палый ствол разрушается, но молодые деревья, когда-то нашедшие на нем приют, уже твердо стоят на своих ногах, вернее, корнях, которые поддерживают деревца над подлеском, словно ходули. Какие-то из этих деревьев, возможно, зачахнут, но обычно число семян, прорастающих на палом стволе, достаточно велико, и даже если часть новых елочек погибает, десять-двенадцать обязательно достигнут зрелости. Они стоят в ряд над "могилой" старого дерева, взрастившего и вскормившего их.
Еще через сто лет в этом ряду, возможно, останется пять-шесть деревьев, но и тогда драма их общего происхождения понятна знакомому с жизнью леса человеку.
Вооружены и очень опасны
В своем стремлении защитить листья от пожирателей растения чаще всего полагаются не на шипы и иглы. Очень многие растения умеют производить химические соединения, которые так или иначе отпугивают врагов.
В некоторых случаях "оборонительная доктрина" растения оказывается удивительно сложной и тонко "продуманной".
Дикие виды картофеля в Южной Америке выпускают в воздух вещество, идентичное тому, которое служит сигналом опасности у тли. Неудивительно, что тля никогда не садится на эти кусты.
Африканская аюга (живучка) синтезирует гормон, управляющий развитием гусеницы определенного вида. Если гормон попадет в организм такой гусеницы, из нее выйдет нежизнеспособная бабочка-мутант с двумя головами. Чтобы это узнать, ученым пришлось специально вводить гусеницам вытяжку аюги -- в природе эти гусеницы закономерно избегают кормиться на страшных листьях.
Широко распространенный папоротник-орляк (Pteridium aquilinum) "заряжает" молодую листву цианидом, который смертелен для абсолютного большинства насекомых, а когда листья созревают и становятся слишком жесткими для насекомых, но привлекательными для млекопитающих, папоротник начинает производить другой яд, вызывающий слепоту и опухоли даже у достаточно крупных животных, таких, как кролики или олени. Надежная защита от пожирателей -- один из факторов, обеспечивающих господство папоротников на лесистых холмах умеренных широт.
...Ваточник получил свое название за млечный сок, выступающий на сломе стебля. Этот сок очень ядовит для пожирателей -- у небольшого животного он может вызвать остановку сердца. Только бабочка монарх чудесным образом избегает отравления -- ее гусеницы преспокойно объедают листья ваточника. Более того, яд ваточника монарх научился использовать себе во благо. Секрет в том, что гусеницы не перерабатывают содержащийся в растении токсин, но накапливают его в организме, становясь для хищников несъедобными. Бабочки, которые выйдут из этих гусениц, тоже будут ядовиты -- они носят на крыльях яркую предостерегающую окраску, и птицы не нападают на них.
Кроме одной маленькой, но, видно, очень гордой мексиканской птички из семейства иволговых. Она одна знает, что яд у бабочки монарха содержится только в крыльях и в шкурке, и, отделив отравленные части, спокойно поедает добычу.
Кто, если не растения?
Лишь четыре вещи необходимы растениям для жизни: свет, вода, тепло и незначительное количество минеральных веществ. Везде, где хоть какое-то время в году и хоть в каком-то количестве (или качестве) присутствует каждый из четырех факторов, живут растения, фантастически умеющие приспосабливаться к условиям среды. Есть лишь одно место на поверхности Земли, где растения не могут жить, -- Южный полюс. Там растений нет, но уже в 300 милях севернее живут лишайники.
Потребляя воду, углекислый газ и минеральные соли, растения на свету претворяют их в сахар и крахмал (процесс фотосинтеза), неживое в живое. Это волшебное превращение происходит в зеленых листьях, которые можно назвать органами пищеварения растений. Из крахмала и сахаров растения строят свои ткани, которые служат пищей насекомым и травоядным животным, ложась в основание пищевой пирамиды живого мира Земли.
Побочный продукт фотосинтеза (самим растениям не нужный) -- кислород. Для всего животного царства кислород, выдыхаемый растениями, поистине дыхание жизни. Зелеными легкими планеты следует считать океан -- там живет больше всего растений. Что ж, природа распорядилась мудро: планктон трудно вырубить и глупо раскорчевывать под пахотные земли...
Книгу Дэвида Аттенборо "Частная жизнь растений" читал Виктор ГЕНЕРАЛОВ
0 коммент.:
Отправить комментарий