Журнал Вокруг Света № 3 за 2005 год (№ 2774) - Вокруг Света

Журнал Вокруг Света № 3 за 2005 год (№ 2774)

Феномен: Хранители дождя

Название «суккулент» происходит от латинского слова succulentus, что означает «сочный», и действительно, наличие объемных, сочных стеблей или листьев является самой характерной чертой внешнего облика этих представителей флоры. Суккуленты – это многолетние растения засушливых мест (ксерофиты), способные не только создавать резервные запасы влаги в тканях вегетативных органов, но, главное, экономно расходовать эти запасы в период засухи, не теряя жизнеспособности даже тогда, когда почва высыхает настолько, что корневая система растения не в силах извлечь из нее ни капли воды. Жизнеспособность суккулентов просто удивительна! До наших дней у некоторых народов Ближнего Востока сохранился восходящий к временам Древней Ассирии обычай украшать вход в дом, подвешивая над ним розетку алоэ настоящего (Aloe vera). Это суккулентное растение, ставшее символом терпения и выносливости, без почвы и воды живет годами и даже умудряется цвести! А о другом суккуленте – кактусе опунции – известный ботаник Лютер Бербанк писал: «Я видел, как они (кактусы) растут на полу, за кухонной плитой, в карманах зимнего пальто, положенные на письменном столе и в других неподходящих местах».

Характерный, легко узнаваемый облик суккулентов – кактусов, алоэ («столетников»), агав, молочаев и разнообразных толстянок – способен ввести в заблуждение неспециалистов, которые зачастую всех их считают кактусами, поскольку именно они давно и прочно обосновались на наших подоконниках. Однако определенная общность черт – не более чем печать, наложенная сходным образом жизни на растения, совершенно не родственные друг другу и произрастающие в природе в разных частях света. Конечно, сейчас живые изгороди из кактусов можно встретить и в Африке, и в Австралии, но туда эти растения были завезены человеком. Родиной кактусов, составляющих отдельное семейство, а также семейства агавовых, к которому относятся агавы и юкки, являются пустыни Центральной и Южной Америки. Южная Африка – родина разнообразных, иногда удивительно похожих на кактусы эуфорбий, относящихся к семейству молочайных, и алоэ – растений, похожих на агавы, но принадлежащих к семейству лилейных. А представители обширного семейства толстянковых – настоящие космополиты, произрастающие в природе и в Африке, и в Южной Америке, и в Евразии. Это лишь самые широко известные суккуленты, а вообще в настоящее время ботаники относят к этой экологической группе около 10 тысяч видов растений, принадлежащих к не менее чем 40 различным семействам.

Все суккуленты – обитатели засушливых мест, но далеко не каждая пустыня или полупустыня Земли может похвастаться их богатой коллекцией. Дело в том, что стратегия выживания, избранная этими растениями, несомненно, чрезвычайно эффективна, но лишь в определенных условиях. Суккуленты отсутствуют в так называемых холодных пустынях умеренного пояса, поскольку их сочные ткани не переносят продолжительных зимних холодов, свойственных климату этих пустынь. Пасуют суккуленты и перед исключительно суровыми условиями жизни в тех жарких пустынях, где выпадение дождя равносильно чуду, ждать которого можно годами и даже десятилетиями. Настоящие царства суккулентов – калифорнийская пустыня Сонора и южноафриканская пустыня Карру. В этих субтропических пустынях никогда не бывает морозов, и засушливые сезоны года регулярно сменяются относительно влажными, когда на землю обрушиваются короткие, но бурные ливни. Основная задача растений, обитающих в таких местах, – как можно быстрее и эффективнее собрать воду, пока она не успела испариться под жаркими лучами солнца. Поэтому суккуленты обладают сильно разветвленной корневой системой, образующей густую сеть в нескольких сантиметрах от поверхности почвы, что позволяет корням впитывать влагу буквально в момент выпадения осадков.

Принципиально иной способ получения влаги используют тилландсии, произрастающие в туманной пустыне Атакама, протянувшейся вдоль западного побережья Южной Америки. Несмотря на близость океана, эта пустыня по праву считается одним из самых засушливых мест на Земле: в некоторых ее районах годовая сумма осадков составляет всего 1—3 мм, что фактически означает полное отсутствие дождей. Зато каждую ночь прибрежные районы этой странной пустыни окутывают наползающие с моря густые, как молоко, промозглые туманы, которые являются единственным источником влаги для обитающих там растений и животных. Тилландсии лишены бесполезных в таких условиях корней, но поверхность их листьев густо покрыта серебристыми адсорбирующими чешуйками, впитывающими атмосферную влагу, за что они и получили название суккулентных атмосфериков.

Собранную воду суккуленты запасают впрок в особой ткани – водоносной паренхиме, состоящей из тонкостенных клеток, содержащих очень крупные заполненные клеточным соком вакуоли. У листовых суккулентов эта ткань наиболее развита в листьях, а у стеблевых – в стеблях. После нескольких хороших ливней суккуленты вбирают столько воды, что вес их увеличивается в десятки раз. Крупные, похожие на бочонки кактусы рода феррерос могут запасти 1—3 т воды, которой им хватает для безбедного существования в течение целого года. Поверхность кактусов, как и прочих суккулентов, обычно изборождена глубокими складками: под напором влаги они разглаживаются, что позволяет растению стремительно увеличить объем и избежать при этом повреждения внешних покровов.

Как ни трудно добыть воду в пустыне, все-таки эта задача кажется смехотворно простой по сравнению с необходимостью длительного ее сохранения в условиях жары и сухости воздуха. Но суккуленты блестяще справились и с этой проблемой. Клеточный сок, содержащийся в вакуолях водоносной паренхимы суккулентов, – не просто водный раствор необходимых для жизни растения минеральных солей и органических веществ. По своей физико-химической природе он представляет собой коллоидный раствор, в котором вода связана слизистыми веществами (пектинами), препятствующими ее испарению. Убедиться в этом очень просто, капнув на стекло каплю сока алоэ и, для сравнения, например, каплю капустного сока: к тому моменту, как капустный сок полностью испарится, капелька сока алоэ лишь слегка уменьшится в объеме.

Огромное значение имеет и форма водозапасающих частей растения: у большинства суккулентов она стремится к форме шара, что, как известно, позволяет заключить наибольший объем в поверхность минимальной площади. Плоские листья, обладающие огромной испаряющей поверхностью, в такой ситуации выглядели бы крайним расточительством. Поэтому у листовых суккулентов они округлые, а у стеблевых зачастую отсутствуют полностью или появляются только в условиях хорошего увлажнения. У кактусов листья преобразованы в колючки, морфологически представляющие собой черешки листьев, утративших в процессе эволюции листовую пластину. При отсутствии листьев функция фотосинтеза полностью переходит к зеленому стеблю растения.

Еще одним универсальным способом предохранить ткани от высыхания служит плотная кожица, водонепроницаемость которой усилена восковым налетом, весьма характерным для многих видов суккулентных растений.

Впрочем, как бы ни была надежна защита от испарения, она не может быть абсолютной по той простой причине, что каждое живое растение нуждается в газообмене с окружающей средой. Как известно, в основе жизнедеятельности растений лежит процесс фотосинтеза, в результате которого в хлоропластах из углекислого газа и воды под воздействием энергии солнечного света образуются органические соединения и кислород. К тому же каждое растение дышит, потребляя кислород и выделяя углекислый газ. И оба эти процесса неизбежно сопровождаются потерей паров воды через открытые устьица, наиболее интенсивно происходящей в жаркие дневные часы. На первый взгляд может показаться, что сократить эти потери невозможно, но суккулентам удалось и это! Как выяснилось, этим растениям свойствен особый тип метаболизма, впервые открытый у представителей семейства толстянковых (Crassulaceae). Суть его заключается в том, что суккуленты открывают устьица и поглощают углекислый газ в ночные часы, запасая его в вакуолях клеток в виде органических кислот. А днем устьица закрыты, и фотосинтез идет с участием углекислого газа, образующегося при распаде этих кислот. Углекислый газ, выделяющийся при дыхании растения, тоже не пропадает даром, а запасается в тканях, чтобы потом тоже включиться в процесс фотосинтеза. Только за счет такого усовершенствованного типа метаболизма суккуленты расходуют в среднем в 30 раз меньше воды, чем другие растения.

Подобный обмен веществ имеет и свои минусы. Из-за него суккуленты отличаются очень низкой скоростью роста, а, кроме того, сокращение объема испарения воды через устьица чревато опасностью перегрева, тем более что большинство суккулентов произрастают на открытых местах под прямыми палящими лучами солнца. Поэтому неудивительно, что именно среди суккулентов есть растения, ткани которых способны выдерживать нагрев свыше 50°C, а у одного из видов опунций была зафиксирована температура наружных тканей в 65°C – это высший предел, после которого начинается процесс разрушения белков. Но все-таки таких «экстремалов» даже среди этой группы растений немного, и большинство их стремятся обезопасить себя от перегрева и солнечных ожогов. Именно поэтому восковой налет суккулентов обычно имеет сероватый или голубоватый цвет, хорошо отражающий солнечные лучи, а покровы некоторых из них «загорают» на солнце, приобретая красный или пурпурный оттенок. Густые колючки и волоски кактусов не только надежно защищают своих владельцев от посягательств многочисленных животных, охочих до сочной мякоти стеблей, но и затеняют живые ткани растения. Ребристая форма стеблей также способствует тому, что часть их поверхности всегда находится в тени.