Книга: Растения - гениальные инженеры природы

Пионеры безжизненных пространств

Пионеры безжизненных пространств

Песок, песок, до самого горизонта один лишь песок. Так обычно представляем мы себе пустыню. Пустыни встречаются на нашей планете на всех континентах. Однако большинство из них вовсе не соответствует распространенному представлению. Даже самая классическая из всех песчаных пустынь — пустыня Сахара — отнюдь не сплошные песчаные дюны. Обширные скалистые массивы перемежаются здесь плоскими, словно гигантские сковороды, глинистыми пространствами, монотонными галечниковыми равнинами либо блюдцеподобными солончаками. Глубокие ущелья сменяются высокогорными плато. Местами причудливой формы каменные останцы возвышаются над равниной, над которой уже в течение многих столетий ежедневно неистовствуют затмевающие солнечный свет пыльные бури, а затем вновь взгляду открываются громадные, насколько хватает глаз, галечниковые поля, сплошь усеянные, словно сдобный обсыпной пирог, красноватыми, черными и ярко-белыми сверкающими камешками. Разумеется, есть и знакомые нам еще по детским книжкам пустыни с поющими подвижными дюнами. Однако все это — пустыни тропических зон Земли. Но с полным правом пустынями могут именоваться и обширные необжитые пространства полярных регионов, и малоприветливые суровые районы высокогорий, и безжизненные вулканические ландшафты, и тянущиеся далеко под землей пещеры.

Растения, избравшие ареной своей жизни пустынные ландшафты планеты, получили от естествоиспытателей почетное название пионеров-первопоселенцев за их способность осваивать самые суровые, какие только существуют на Земле, местообитания. Жара, в считанные часы сжигающая дотла обычные растения; безжалостные пыльные бури, перед которыми не могут устоять даже скалы; кинжальные струи песка, уничтожающие все встречающиеся на их пути; многолетняя засуха; перепад температур при смене дня и ночи, достигающий 50—60 градусов; крепчайшие морозы до минус 50 градусов; глубокие снежные покровы, не тающие порой несколько лет подряд; горячие вулканические источники, в которых почти кипит разбавленная серная кислота; отвесные бесплодные скалы без каких-либо признаков гумуса (фото 87); многометровые каменные осыпи, мгновенно впитывающие дождевую влагу и медленно, погребая под собой все живое, сползающие вниз по склону; соляные болота, в воде которых можно буквально засаливать сельдь, или, наконец, абсолютная темнота пещер — вот краткий перечень тех терний, которые удалось преодолеть растениям-первопоселенцам благодаря их исключительному умению приспосабливаться к экстремальным условиям окружающей среды.

Фото 87. Дорога, соединяющая города Сан-Висенти и Портодо-Мониц (остров Мадейра), почти на всем протяжении окружена отвесными скалами. На лишенных почвы, но хорошо увлажненных благодаря сочащимся родникам каменных стенах обитает плотное сообщество мхов, эндемичных аэоний и различных трав.

В самых засушливых районах Сахары, на бесплодных щебнистых равнинах, где порой годами не выпадает ни капли дождя, растет серо-зеленое растение подушковидной формы Anabasis aretiodes (фото 88). Оно плотно прижимается к земле и всем своим видом напоминает подстриженного ежа.

Фото. 88. Обширные наводящие уныние глинистые и каменистые пространства — характерный пейзаж северных и центральных районов Сахары. Обитающая здесь подушковидная Anabasis aretioides демонстрирует возможности выживания растений в крайне суровых условиях жизни. Эта фотография сделана в окрестностях оазиса Тафилалет.

Структура растения, сходная с губкой, не дает погибнуть ему в крайне суровых условиях обитания. В жаркий полдень каменистая почва нагревается до 70 градусов, до такой температуры, которая убивает корневую шейку большинства растений. С нашим «ежом» этого не происходит. Под подушкой все время относительно прохладно: живой является лишь внешняя ее сторона. Внутри отмершие части растения образуют комок плодородной почвы, который длительное время хранит в себе скудные запасы влаги и одновременно сберегает для растения органическое вещество, которое вначале было синтезировано растением, а позднее отмерло. Таким образом, анабазис со временем создает сам для себя самый настоящий цветочный горшок с плодородной землей. Растение разрастается вокруг «горшка» и своими побегами предохраняет его от разрушительного действия песчаных бурь.

В тропических районах Америки встречается еще одно растение, которое также обладает собственным цветочным горшком, правда несколько другого рода. Растение обитает в еще более суровых условиях, чем серо-зеленый «еж» из Сахары. Там, где растет Tillandsia dasylirifolia, нет ни глины, ни каменистой почвы. Ее местообитание — совершенно гладкая и жесткая поверхность гигантских колоннообразных кактусов. Экземпляр, изображенный на фото 89, пустил корни именно в таком необычном месте. За несколько лет он превратился в крупное растение, которое регулярно цветет. Тилландсия выросла как бы из ничего, ибо кактус не снабжает ее никакими питательными веществами. Откуда же она берет их? Из воздуха. Вогнутые внутрь «цветочного горшка» листья улавливают находящуюся в воздухе пыль, в которой содержатся и минеральные вещества. Периодические дожди и туманы дают растению необходимую влагу. В умении выжить в столь суровых условиях это растение, казалось бы, вряд ли можно превзойти. И все же подобную форму приспособления можно встретить не только у бромелиевых. Аналогичным образом ведут себя многие орхидеи и крупные тропические древовидные папоротники (фото 90).

Фото 89. Проросшая на совершенно гладкой поверхности гигантского колоннообразного кактуса Tillandsia dasylirifolia превратилась за несколько лет в крупное цветущее растение. Все это возникло как бы из ничего, ибо растение-хозяин не снабжает тилландсию питательными веществами — они поступают прямо из воздуха.

Фото 90. Крупные листья этого древовидного папоротника образуют как бы гигантский «цветочный горшок», в котором накапливается пыль и гумус.

В каменистых пустынях высокогорий осадки хотя и имеются, но, выпав на землю, быстро стекают с отвесных скал или столь же быстро впитываются рыхлыми моренными наносами. Поэтому растения, чтобы выжить в таких условиях, должны приспособиться прежде всего к нерегулярному снабжению их жизненно необходимой влагой. Кроме того, как и жителям тропических пустынь, им нужно еще суметь противостоять убийственным бурям. Подобно растениям жарких и сухих поясов Земли, они довольствуются в году всего несколькими неделями, в течение которых они растут, развиваются, цветут, дают плоды и высевают семена. Одни из них затем надолго замирают и не подают никаких признаков жизни в период засухи, другие впадают в столь же продолжительную «спячку» при сильных морозах. В районах вечных снегов нет ни весны, ни осени, а лето длится всего несколько недель или его вовсе не бывает. И вот за столь короткий отрезок времени лютик ледниковый успевает пройти весь свой годовой цикл развития. Среди цветковых растений этот вид, пожалуй, наиболее высоко поднимается в горы: свыше 3500 метров над уровнем моря.

Ботаники Инсбрукского университета в последние годы занимались изучением условий обитания высокогорной альпийской флоры. Для своих исследований они избрали гору Небелькогель в окрестностях города Зёльден. Работы велись на высоте 3190 метров. В 1964 году здесь отмечалось исключительно благоприятное для растений лето: 68 продуктивных дней! В холодном и влажном 1965 году таких дней было всего 31. Следующий год был столь же неблагополучным. Многие растения в этот год оказались погребенными под снегом в течение всех 365 дней. Лишь в 1967 году погода вновь смилостивилась. И вот после 33 месяцев непрерывного обитания в полной темноте под снежным покровом растения вновь увидели дневной свет. Одни растения, чтобы выжить, полностью расстались с цветочными почками. Другие, не укрытые снегом, в сильные морозы потеряли листья, а утрата единственного листа означала для них потерю годичной продуктивности. Но и в 1967 году теплые дни прерывались волнами холода и обильными снегопадами. Тем не менее цветки, появившиеся с первыми проталинами, сумели выдержать и заморозки и новый снег. Непогода лишь приостановила их развитие. Ровно через 30 дней после начала цветения созрели первые семена.

Почвенные условия в высокогорной зоне Альп столь же суровы, как и климатические. Но растения справились и с этой трудностью. Они растут и в расщелинах скал, и на крутых склонах, по которым из года в год сползает в долины снежный покров. Скорость его перемещения невелика, всего 30 сантиметров в месяц, но энергия, таящаяся в этом движении огромна. Она согнула в дугу, словно это была гибкая лоза, стальные трубы диаметром 5 сантиметров, из которых была сооружена ограда в альпийском парке у подножия горы Пачеркофель. Растения растут даже на зыбких многометровых каменных осыпях, которые, подобно снегу, неспешно скользят вниз по склону, круша и перемалывая все на своем пути. Но растения научились спускаться вместе с этим медленно текущим в долину потоком щебня, пересекать его, использовать встречающийся в осыпи мелкозём и местами даже останавливать перемещение грунта. Они приспособились к жизни на весьма скудной и находящейся в постоянном движении почве (фото 91).

Фото 91. Скалы-башни в горах Бож на высоте 2670 м над уровнем моря (Швейцария). Подножия скал сплошь одеты чехлом из доломитового щебня. Но и на этой скудной почве высокогорных пустынь обитают растительные сообщества. Одно из характерных для каменистых осыпей растение — дриада.

На той высоте, где не могут существовать цветковые растения, неплохо чувствуют себя мхи и лишайники. В Гималаях их можно встретить даже на высотах свыше 7000 метров. Они легко переносят жгучее горное солнце и трескучий мороз. Создается впечатление, что нет предела их жизненному пространству. Некоторые из них синтезируют органические вещества даже при температуре минус 24 градуса. Правда, такой рост идет чрезвычайно медленно, не более 1 миллиметра в год, но зато непрерывно. Если становится слишком холодно, жизнь в лишайниках временно замирает. Как показали опыты, они в состоянии без каких-либо нежелательных последствий для себя выдержать кратковременное понижение температуры до минус 200 градусов. Им дано от природы умение использовать короткие периоды тепла, так как всего за несколько минут они способны перейти от абсолютного покоя, вызванного морозом, к активной жизни. Поскольку лишайники крайне неприхотливы и могут расти даже на стерильной кварцевой породе, их не пугают условия обитания даже в Арктике. В холодное время года лишайники являются единственной пищей для северных оленей Лапландии.

Есть ли еще на Земле районы, где условия жизни были бы более суровыми, чем в Центральной Сахаре, на горных отрогах Гималайских гор или в Арктике? Трудно в это поверить, но такие уголки на нашей планете есть. Настоящим адом становятся условия для жизни вблизи кратеров вулканов. Из недр земли здесь на поверхность вырываются горячие пары, нередко насыщенные удушливым сернистым газом. Рядом в земляных «котлах» бурлят, клокочат кипящие кислоты. Пузырятся грязевые микровулканы, выбрасывающие в воздух токсичные газы. Всего в нескольких сантиметрах от поверхности почва настолько горяча, что на ней можно приготовить яичницу. Влажность воздуха бывает максимальной. Порой выпадает дождь из раскаленного пепла, а кратер вулкана заволакивают густые клубы дыма. Время от времени на поверхность выбрасываются шлаки, остроугольные вулканические бомбы и изливаются потоки огнедышащей лавы. Здесь проходит граница возможностей приспособления растений к самым суровым условиям обитания. При температуре более 100 градусов, казалось, начнут кипеть соки растения, а атмосфера сернистого газа отравит их. И тем не менее у входа в эту преисподнюю жизнь бьет ключом. Растения успешно отражают атаки «адских сил». И вновь лишайники и водоросли лучше всех справляются с практически невозможным. Жизнедеятельность сине-зеленых водорослей не прекращается до 80 градусов. Диатомовые водоросли превосходно развиваются при температуре 50—60 градусов и способны длительное время выдерживать температуру почти кипящей воды (94 градуса). На Яве большие колонии сине-зеленых водорослей обитают в термальных источниках, воды которых имеют температуру 60 градусов и к тому же содержат большое количество серы. Впрочем, и некоторые высшие растения приспособились к условиям природной сауны. Некоторые вересковые (Ericaceae), родственники обыкновенной черники, растут в непосредственной близости от кипящих грязевых масс. Их корни в состоянии выдерживать температуры до плюс 75 градусов: покрывающая корни толстая пористая корка содержит в порах много воздуха и потому является отличным теплоизолятором. Один из древесных видов вересковых решает проблему высокой температуры по-иному. Корни этого растения, высотой более человеческого роста, проникают в почву на глубину всего несколько сантиметров, где температура уже не превышает плюс 23 градусов. Достигнув этого теплового порога, который растение воспринимает с точностью до одного градуса, корни изгибаются и начинают ветвиться в горизонтальном направлении совсем близко от поверхности почвы. Подобно хорошо работающему термостату, растение умеет точно измерять температуру. Это позволяет ему избегать чересчур нагретых участков почвы.

Первопоселенцы на вулканах оказываются не очень разборчивыми и в отношении свойств вулканической почвы, и прежде всего ее высокой кислотности. Наивысшая кислотность была обнаружена учеными в зоне распространения корней некоторых осоковых, росших на илистой почве вулкана Текапа (Сальвадор). Высокое содержание серной кислоты (рН = 1,6) делает почвенный раствор намного кислее сока лимона или уксуса. Вулканическая почва обычно богата также минеральными солями. В некоторых местах растениям приходится иметь дело с большой концентрацией в ней дубящих квасцов. Тем не менее они прижились и здесь, научившись накапливать в своем организме значительные количества содержащегося в квасцах алюминия. Это — характерная особенность данных растений, поскольку другие их виды могут перерабатывать алюминий лишь в небольших объемах.

Не менее сурова жизнь у растений, обитающих на краях кратера, непосредственно не подверженных воздействию вулканических газов или подземного тепла. Лежащий здесь сухой стерильный вулканический пепел, а тем более неровная поверхность затвердевшей лавовой корки, — далеко не идеальная почва. Однако и здесь образуются скромные растительные сообщества из толстянковых, верблюжьей колючки и лишайников (фото 92 и 93).

Фото 92. На сухом вулканическом пепле растут только самые непритязательные растения, в большинстве случаев низкорослые молочаи. На снимке — склоны вулканов Сан-Антонио и Теневия на юге острова Ла-Пальма.

Фото 93. В центральной части высокогорного плато на острове Ланцароте (Канарские острова) громадные площади земли покрыты застывшей лавой. Здесь годами не бывает дождей. Но даже раз выпав, осадки легко скатываются с гладкой каменистой поверхности. Эти негостеприимные и суровые места обживают лишь чахлая верблюжья колючка, только здесь обитающее розеточное растение Aeonium lanzerottense и несколько видов лишайников.

Высокая концентрация солей характерна не только для молодых вулканических почв. В прибрежных неглубоких морских лагунах в сухое время года вода испаряется полностью, и тогда на растрескавшейся от сильной жары почве остается белая корка почти чистой поваренной соли. В области Камарг, на юге Франции, поселяющиеся в этих местах виды Salicornia вынуждены приспосабливаться не только к многомесячному затоплению холодной водой, а затем полному отсутствию влаги при испепеляющих лучах жгучего солнца, но и к колоссальному количеству соли, которая создает более сильный физиологический эффект, чем, скажем, полив комнатных растений вместо дождевой воды крепким рассолом (фото 94).

Фото 94. В мелководных лагунах области Камарг на юге Франции для растений существуют лишь экстремальные условия жизни: затопление либо засуха, влажный ил либо твердая, как камень, растрескавшаяся почва. Местами поверхность покрыта слоем почти чистой поваренной соли. Виды Salicornia приспособились к столь суровым условиям окружающего мира, в котором, с одной стороны, «крутой рассол», а с другой — беспощадное солнце.

Но какими бы исключительно суровыми ни были условия жизни в тропических пустынях, высоко в горах, в полярных областях, на вулканах или солончаках, у всех распространенных здесь видов не ощущается недостатка в одном: в солнечном свете. Без света нет жизни. Для зеленых растений это аксиома. И именно этим объясняется их отсутствие в пещерах. Уже при входе в мир мрака бывает так темно, что здесь можно встретить лишь те немногие виды, которые не предъявляют особых требований к количеству света. На самых подступах к пещере растет крапива, которая довольствуется всего одним процентом от полного дневного света. Несколько дальше проникли папоротники (Asplenium trichomanes), некоторые виды мхов и различные водоросли. Для того чтобы выжить, им достаточно всего одной двухтысячной части полного дневного освещения. Известно, что некоторые водоросли обитают в морском полумраке на глубинах до 100 метров, однако перед полной темнотой отступают и они. В нее дано проникнуть лишь грибам и бактериям. Под землю они заносятся либо потоком воздуха, либо течением воды. Питаются они органическими веществами, которые попадают туда тем же путем, а иногда их приносят с собой спелеологи. Во влажной безветренной атмосфере пещер на растительных или животных остатках лишь на короткое время обретают жизнь бесцветные, тончайшие и чрезвычайно хрупкие создания — плесневые грибы. Белоснежные, напоминающие вату шары плесневого гриба достигают порой размеров футбольного мяча. Однако они нежны до такой степени, что достаточно легчайшего прикосновения или даже просто движения воздуха, чтобы они опали.

Бактерии существуют во всех пещерах, где есть хотя бы незначительное перемещение воздуха. Особенно много их в теплых подземных гротах Средиземноморья. Почти невесомые, они в условиях неподвижного воздуха могут целыми днями или даже неделями опускаться на дно пещеры, покрывая черноватым слоем сталагмиты и сталактиты. Свободной остается лишь кровля пещер. На фото 95 показан один из сталактитов пещеры Куэва-ди-Арта на острове Мальорка. На его причудливо вылепленной поверхности хорошо различимы темные бактериальные налеты.

Фото 95. На поверхности многометровых сталактитов в одной из пещер на острове Мальорка можно различить черный налет. Это — колонии бактерия, которых в это царство тьмы занесли потоки воздуха.

Я побывал в 50 пещерах и при этом дважды сталкивался с ботаническим курьезом. О нем мне хотелось бы упомянуть в книге о возможностях приспособления растений, даже если речь пойдет не о типичном явлении и даже не о растениях — аборигенах пещер. В пещеру, расположенную в окрестностях города Бар в Швейцарии, известную богатством и разнообразием форм сталагмитов и сталактитов, а также в пещеру Пеш-Мерле в окрестностях французского городка Кабрера (департамент Ло), в которой обнаружены следы обитания доисторического человека, непонятно каким образом проникли корни явора. Абсолютная темнота и высокая влажность воздуха создали как будто идеальные условия для их роста. Однако новое окружение оказалось и несколько необычным: отсутствовала почва. И корни «нашли оригинальное решение»: они не ветвились, как это происходит в нормальных условиях, а равномерно росли в направлении дна пещеры (высота пещер достигала 6 метров), стремясь достичь привычного слоя почвы (фото 96).

Фото 96. С потолка пещеры, находящейся в окрестностях города Бар в Швейцарии, с высоты 6 метров, словно окрашенные в черный цвет электрические кабели, спускаются корни клена-явора.