Растения. Параллельный мир

А какое значение имеет различная форма кроны? Например, пирамидальная, как у кипариса? Получается такая крона благодаря тому, что рост боковых побегов замедляется по сравнению с ростом верхушки. Но зачем?

Зачем некоторым видам ели более плотный «восковой» налёт на хвое, придающий ей голубой цвет? Казалось бы просто – приспособление к уменьшению испарения воды, к сохранению влаги. Но, на самом деле, наблюдения лесоводов показали, что голубые виды елей не имеют никаких преимуществ перед своими зелёными родственницами в условиях недостатка влаги. Даже наоборот, требуют более щедрого полива, быстрее сохнут.

Конечно, некоторые из адаптаций растительного царства мы в состоянии объяснить. Ясно, что колючки оберегают растения от поедания, а мясистый стебель нужен кактусу для хранения водяного запаса. Но к попыткам объяснить особенности растений с наших, человеческих позиций надо относиться весьма осторожно. У наших «зелёных друзей» могут быть свои соображения, весьма отличные от наших. Так, нам кажется, что созревшая шишка хвойных должна висеть на ветке вниз верхушкой. Ведь семенам так легче высыпаться на землю после того, как шишка раскроется. Да и от непогоды защита. Но, похоже, пихта «думает» совсем по-другому…

Надо признать, что, в основном, приспособительные признаки растений изучены очень слабо. А это далеко не праздный вопрос. Ведь за тем или иным признаком стоят миллионы лет эволюции. Все адаптации возникли не случайно, а были закреплены для чего-то естественным отбором.

Без знания признаков адаптации растений к различным условиям жизни мы не сможем внести ясность в ещё одну любопытную проблему. Заключается она в том, что среди растений очень часто мы видим схожие органы у различных по своему происхождению, неродственных видов. Побеги плауновидных по внешнему виду часто похожи на побеги хвойных и мхов. Настолько, что палеоботаники иногда принимали ископаемые стебли мха за плаун или веточку хвойного. Или наоборот. То же самое можно сказать и о сходстве листьев папоротников и некоторых голосеменных. А ведь эти растения живут в совершенно разных условиях. Мхи – обитатели болот, в то время как хвойные, в основном, предпочитают сухие места. Природа листьев хвойных и плауновидных совершенно различна. Если лист плауна представляет собой лишь вырост тканей стебля, то хвоинка, лист хвойного растения, по своему происхождению является веткой. И всё же мы видим, что в процессе эволюции, разными путями, у разных растений возникают очень похожие признаки.

К сожалению, в большинстве случаев, о причине этого мы можем только гадать.

Задачка для средней школы?

Ещё одна интересная и, казалось бы, «лежащая на поверхности» загадка заключается в очень простом вопросе: как деревья поднимают воду от корней к вершине? Как мы уже с вами знаем, вода с растворёнными в ней минеральными веществами поднимается вверх по стволу по трубочкам, представляющим собой стенки мёртвых клеток. Трубочки эти очень узкие – от 0,01 до 0,2 миллиметров в диаметре. Ясно, что дерево успешно доставляет по ним воду даже к самым верхним своим ветвям и листьям. Измерена и скорость этого поднятия – до 10 метров в час. Даже одно из самых высоких деревьев на Земле – псевдотсуга Мензиса (Pseudotsuga menziesii) (фото 42), которая достигает высоты 110 метров, прекрасно справляется с этой задачей. Поднять воду на такую высоту, просто создавая разрежение поверх водяного столба, то есть как бы засасывая её снизу вверх поршнем, невозможно. Курс физики средней школы утверждает, что таким образом можно поднять воду не выше, чем на 10 метров. Да и нет у растений никаких подобных приспособлений и органов. Может быть, вода поднимается по трахеидам древесины благодаря капиллярному эффекту? Тоже не получается. Зная диаметр капилляра, плотность и коэффициент поверхностного натяжения жидкости, мы можем вычислить, что максимальная высота поднятия не может быть в таком случае больше 3,5 метров. Маловато… Напрашивается единственный возможный вариант – чтобы поднять воду на высоту самых высоких деревьев, корни должны работать как насос, создающий давление приблизительно в 50 атмосфер. Измерили давление воды на выходе из корня. Получилось, что оно в сотни раз меньше требуемого. Да, к тому же, это давление не постоянно в течение суток. Максимально оно ранним утром, а к обеду вообще исчезает. Опять, уже в который раз, мы сталкиваемся с ситуацией, когда результат очевиден, а метод достижения этого результата непонятен.

Совсем недавно была предложена гипотеза, объясняющая этот процесс. Суть её в том, что растения поднимают наверх воду с помощью так называемой транспирации – процесса, имеющего много общего и с испарением, и с осмосом. Заключается он в том, что сухой воздух, обладающий высокой поглощающей способностью, «вытягивает» молекулы воды через устьица из листьев. А не разрывается водяная нить, проходящая по сосудам древесины, за счёт сил молекулярного сцепления.

На первый взгляд, всё понятно. Эдакая открытая «кровеносная» система растений. Но всё же остаются некоторые вопросы.

Во-первых, часть воды, достигнув листа, не испаряется, а, насытившись сахарами и аминокислотами, отправляется в обратное путешествие – к корням. Она перетекает по флоэме, специальной ткани дерева, расположенной кольцом под корой. Флоэма построена из живых клеток, и, хотя скорость перемещения растительного сока по ней примерно в 10 раз меньше скорости воды в древесине, всё же объёмы перемещаемой жидкости значительны. И течёт эта жидкость вниз не под действием силы тяжести, иначе растения, у которых корень расположен выше стебля, например, многие эпифиты, не получали бы столь необходимые им вещества. Поэтому «кровеносная» система у растений не такая уж и открытая.

Во-вторых, вода в растениях циркулирует и без листьев. Скажем, нашей зимой или во время засухи в жарких странах, как известно, многие деревья сбрасывают листья.

В-третьих, растения успешно поднимают воду к своей верхушке и в условиях 100 % влажности окружающего воздуха, например, в экваториальных дождевых лесах. Более того, именно для растений, живущих в условиях высокой постоянной влажности характерно наличие очень больших (видимых невооружённым глазом) водяных устьиц – гидатод. Гидатоды специально приспособлены для того, чтобы выделять лишнюю воду, и выделяют они её в больших количествах. Распространённое комнатное растение алоказию по этой причине называют даже иногда «плачущим деревом». Есть гидатоды и у водных растений. Какая уж тут транспирация!

Подобных вопросов можно было бы задать множество, но и из уже сказанного ясно, что у растений, помимо транспирации, должны существовать и иные механизмы для перемещения воды с растворёнными в ней веществами.

Тёплые и пушистые

Наверняка вы много читали о том, что одним из высших достижений млекопитающих по отношению к рептилиям или земноводным является их теплокровность. Да, действительно, млекопитающие довольно эффективно поддерживают постоянную температуру своего тела. Хотя, конечно же, только в определённых температурных условиях. Всё же, человек, например, не может жить без одежды при температуре менее 16 °C – он замёрзнет. Да и на горячем южном солнце мы перегреваемся довольно быстро. Несколько часов достаточно для того, чтобы получить тепловой удар.

Реже пишут о том, что и рептилии, и земноводные тоже могут регулировать температуру своего тела. Только вот «диапазон регулировок» у них гораздо уже. Скажем, лягушки способны «подогреть себя» лишь на несколько градусов выше температуры окружающей среды. Даже насекомые способны к регулированию своей температуры. Видели, как бабочки или шмели подолгу машут крыльями «в холостую», сидя где-нибудь на веточке? Так они разогреваются перед полётом в холодную погоду.