Текст книги "Мир зеленого безмолвия"

Автор книги: Наталья Березина

Соавторы: Станислав Самсонов,Ольга Лисс
сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 13 страниц)

Правильность сказанного подтверждается результатами изучения самых разнообразных болот. Нередко отмечалось, что болотные фитоценозы (растительные сообщества) в видовом отношении далеко не соответствуют ботаническому составу залегающего под ними торфа. Например, травяной покров участка почти сплошь состоит из вейника, а в верхнем 20-сантиметровом слое залежи остатки его практически отсутствуют. Зато почти половина доступных определению растительных тканей принадлежит осоке, которая сейчас здесь не растет. Если ориентироваться на видовой состав растительных остатков торфяной залежи, то его нетрудно назвать вахтово-осоково-лесным. Такое сообщество характерно для переходного болота с березово-сосновым ярусом. Современный же растительный покров иной. В древостое господствует сосна, в травяном покрове – вейник, отдельные участки занимает сфагнум.

Такая же картина наблюдалась и на других заболоченных участках. В частности, для болота, покрытого елово-травянистой растительностью, сравнение современного видового состава и комплекса видов, извлеченных из торфа, дало сходство лишь в отношении древесных пород.

Почему же возникает такая разница? Может быть, изменений в видовом составе болотных растений и не происходило? Может быть, просто одни растения в торфе сохраняются, а другие исчезают без следа?

Проблема интенсивности разрушения тканей различных видов растений при накоплении торфяной залежи, несомненно, интересна и важна. В сущности речь идет о путях познания сокровенных тайн в жизни болот. Не случайно этот вопрос подробно обсуждался в отечественной и зарубежной литературе. Интересны в этом отношении работы Л. С. Козловской (Институт леса Карельского филиала АН СССР). Она создала детальную схему процесса распада и минерализации болотных растений, а также остатков древесных пород, растущих на торфяниках. Растительные остатки, из которых образуется торф, она делит на три категории.

Принцип, который она кладет в основу деления, довольно прост. Разложение их тканей, превращения, которые претерпевают органические вещества, идут по-разному. К первой категории относятся те, которые практически не превращаются в торф. Быстрее всех разрушаются растения, богатые азотом, кальцием, углеводами, легко подвергающимися гидролизу, а также органическими веществами, хорошо растворимыми в воде. В них мало веществ, которые препятствуют нападению на них микроорганизмов или поеданию почвенными беспозвоночными. Гетеротрофные организмы предпочитают такие растения и уничтожают их без остатка или доводят до полного разложения. Беззащитными оказываются вахта, сабельник, гравилат, папоротники, таволга, белокрыльник. Они разрушаются на поверхности болота и в торфяной слой попадают в ничтожном количестве.

Более устойчивы злаки, осоки, остатки древесных форм. Это – вторая категория. В них меньше азота и других питательных веществ. Кроме того, они содержат вещества, позволяющие сопротивляться деятельности организмов-разрушителей. В торфе они могут составлять 20—30% от общей массы.

Наконец, третья категория: растения, наиболее упорно противодействующие распаду. К ним можно отнести мхи, богатые фенольными препятствующими разрушению соединениями и другие трудноразлагающиеся растения верховых болот. Их распад и минерализация необычайно растянуты во времени и часто останавливаются на каком-нибудь этапе.

Существенные различия в степени и скорости разрушения отмерших частей растений и приводят в итоге к сохранению одних и полному исчезновению других. Чем больше разрушаются растительные ткани при накоплении торфа, тем меньше остается сходства между его ботаническим составом и современным фитоценозом. Соответствие растительного покрова болот строению торфяной залежи может оказаться вообще очень сомнительным, если в толщу торфа внедряются корни растений из тех сообществ, которые пришли на смену прежним. Обычно такие торфа узнаются по совместному нахождению остатков растений, экологически несовместимых, принадлежащих совершенно разным растительным сообществам. Естественно, они имеют и различную степень разложения. Болотоведы добавляют к названию таких болот слово «вторичные», вторично-тростниковые, вторично-ольховые и т. п.

Корни болотных растений в сущности всегда густо пронизывают слои вновь формирующегося торфа. Они составляют значительную часть его органической массы. В почве низинных и переходных болот подземная часть растений вообще превышает надземную; на верховых болотах они примерно равны. Кроме того, болотные растения обладают значительно большей корневой системой, чем их лесные или луговые собратья. Это объясняется худшими условиями питания. При высоком стоянии грунтовых вод основная масса корней располагается только в поверхностном горизонте, проникая на глубину 25—30 см. Их отмирающие ответвления также участвуют в формировании нового слоя торфа. На следующий год болотная растительность опять проникает в слои осоковой или древесной торфяной залежи своими корнями; процесс нарастания торфа продолжается.

Присутствие остатков корней особенно заметно в торфе низинных болот. В их растительном покрове часто встречаются тростник и другие крупные травянистые формы, обладающие корневой системой с клетками, наполненными воздухом. Благодаря этой особенности корни могут глубоко проникать в торфяную залежь. На стенках свежих торфяных карьеров обнаженные живые корневища тростника доходят до полутораметровой глубины.

Корневые системы деревьев, живущих на болоте, практически все время находятся в сырой и даже периодически затопляемой почве. Проникая еще при жизни в глубину торфяной толщи, они после отмирания сравнительно быстро оказываются в анаэробных условиях и поэтому в гораздо меньшей степени подвергаются разрушению. Остатки коры и древесины в торфяной залежи служат доказательством участия древесной растительности в формировании слоя.

Корни болотных растений бурно развиваются весной и ранним летом. К осени рост постепенно прекращается и значительная часть их отмирает. Количество корней, нарастающее в течение года, находится также в прямой зависимости от степени увлажнения почвы. Известно также, что все корни тоньше одного миллиметра возобновляются на болотах каждые три года, более толстые – каждые 10 лет. Отмирает же ежегодно свыше 10% корней от их общего объема. «Корнепад» оказывается достаточно обильным, увеличивая скорость нарастания торфяной залежи.

Карельские ученые Козловская Л. С. и Егорова Р. А. в течение многих лет изучали процессы разложения корней болотных растений и масштабы их участия в круговороте органических веществ. Они исследовали корни растений верховых и низинных болот – пушицы, осоки, болотного разнотравья.

Ими было установлено, что мертвые корни очень медленно осваивались беспозвоночными. Только через год в массе корней поселились единичные представители панцирных клещей и лишь на корнях разнотравья – немногочисленные личинки жуков и ногохвостки.

Значительное заселение животными остатков корней началось лишь через год и три месяца. Корни пушицы оказались самыми стойкими, легче всего разлагались корни разнотравья. В их минерализации наибольшая роль принадлежала микробам, активно усваивающим органические и минеральные соединения азота. Растительную клетчатку главным образом разлагали плесневые грибы, грибы-актиномицеты, почвенные беспозвоночные и бактерии.

Далее (весной) остатки корней осваивались почвенными беспозвоночными, сильно активизировалась деятельность микроорганизмов. Немного позднее отмечался заметный спад развития микроорганизмов, живущих на корнях разнотравья и пушицы, а у корней осоки продолжалась минерализация бактериями азотсодержащих соединений. В разрушении клетчатки теперь принимали участие и образователи гумуса – кольчатые черви и личинки двукрылых насекомых, но их роль оказалась гораздо скромнее, чем при разложении надземных частей растений.

Гумус торфяной залежи очень своеобразен. Он представляет собой темную массу, состоящую в основном из продуктов неполного разложения растительного материала, почвенных беспозвоночных и микроорганизмов. В целом разложение корней болотных растений (если не считать сосущих корешков) происходит намного медленнее, чем распад надземных частей тех же растений. Это, очевидно, можно объяснить тем, что корни лучше защищены физиологически активными веществами, на наличие которых указывали многие исследователи. Кора корней пропитана смолами и дубильными веществами. В самих корнях обнаружены фенолы, кроме того их замедленное разложение может быть обусловлено большой концентрацией ионов алюминия как на поверхности, так и внутри.

Все это – естественная защита от уничтожения почвенными микроорганизмами и беспозвоночными, иначе корни не смогли бы выполнять свои функции.

Сложные и длительные процессы торфообразования приводят в итоге к накоплению мощной залежи. Для нас она представляет интерес не только как горючее ископаемое или сырье для химико-фармакологической промышленности. Не менее важна ее роль в качестве летописи природы, читая которую слой за слоем, будто перелистывая страницы, мы уверенно воссоздаем картины природы прошлого, глубже понимаем настоящее. А познание закономерностей формирования современных ландшафтов позволяет прогнозировать направление их развития в будущем.

Люди меняют облик родной планеты уже в течение тысячелетий, начиная с эпохи неолита, и воздействие человеческого общества на природу растет неудержимо. В последние десятилетия оно стало поистине глобальным и по своим масштабам превзошло стихийные геологические процессы. Окружающая нас естественная среда стала нуждаться в защите.

В нашей стране проблема охраны природы стала делом государственной важности. Она всесторонне обсуждалась на XXV съезде КПСС. Но для удовлетворения нужд народного хозяйства оказывается необходимым все большее потребление ее ресурсов.

Активно осваивается зона БАМа, интенсивно разрабатываются многочисленные месторождения полезных ископаемых, грандиозна программа повышения продуктивности сельского хозяйства Нечерноземья... При этом независимо от нашего желания происходит нарушение динамического равновесия биосферы, установившегося в течение длительного эволюционного развития. Для успешного воспроизводства ее далеко не безграничных богатств оказывается нужным восстановление среды их накопления в истекшие тысяче– и миллионолетия. Мы должны обязательно знать, как формировался органический мир, чтобы сохранить его целостность на неограниченное время.

НЕКОТОРЫЕ РАСТЕНИЯ ВЕРХОВЫХ БОЛОТ

Трудно представить себе воочию весьма своеобразный мир болотной растительности без последовательного знакомства с ее отдельными представителями. Давайте совершим небольшую и совершенно безопасную прогулку по верховому болоту. Можно посетить и несколько таких болот. На первый взгляд они могут показаться очень похожими, но поверьте, их однообразие лишь кажущееся. Болотные сообщества очень скромны на вид, редко блещут яркими красками. К ним надо внимательно присмотреться.

Сфагновые мхи образуют основной фон растительности верховых болот и играют важную роль в накоплении залежей торфа. Только в пределах нашей страны их насчитывается около 40 видов. Они живут во многих географических областях и различных экологических условиях. Обитатели относительно сухих участков верховых болот отличаются более яркой окраской: Sphagnum fuscum – ржаво-коричневый, Sph. magebleanicum – красный или розовый, Sph. rubellum – пурпурно-красный. Виды, живущие на более влажных местах, – Sph. balticum, Sph. majus или Sph. cuspidatum обычно светло-зеленые или немного буроватые. Разноцветные мхи образуют мозаичный пушистый ковер, радующий глаз изысканной гаммой, состоящей из самых неожиданных оттенков.

Моховой покров очень плотный. Бесчисленные растения буквально цепляются друг за друга. Они не имеют корней, живой и растущей остается только верхняя часть, ниже стебельки постоянно отмирают, пополняя кладовую торфа, накопленную их предшественниками. Густоте мха способствуют обилие листьев и наличие многочисленных боковых веточек, собранных на верхушке и образующих нечто вроде растрепанной головки.

У разных видов листья различны и по форме: от ланцетной до яйцевидно-округлой. Все они мелкие и состоят из одного слоя клеток. Одни из них живые, несущие хлорофилл, способные к фотосинтезу; другие – мертвые, лишенные хлоропластов и цитоплазмы, так называемые гиалиновые. Последние клетки многочисленны, они имеют отверстия (поры), через которые засасывается вода. Сфагнумы в состоянии поглотить воды примерно в 20 раз больше собственной массы (имеются в виду растения в воздушно-сухом состоянии). Таким образом, при полном насыщении водой вес растения увеличивается на 2000%. Эта особенность мха и дала ему название «сфагнос» (по-гречески – губка).

Возможность накопления огромного количества влаги при наличии толстого, плотного мохового покрова позволяет сфагнумам поддерживать высокую влажность на болоте даже в засушливые периоды. Вдобавок в жаркое время года верхушечный рост стебельков мха тормозится, одновременно усиливается боковое ветвление: моховой покров становится еще более плотным, и испарение влаги с поверхности болот уменьшается. Верхняя часть мха может совсем потерять воду и стать сухой, но мох при этом остается живым.

В дождливое лето, когда насыщение водой достигает своего максимума, резко усиливается рост стебельков сфагнумов вверх, и ковер становится рыхлым. Испарение с него оказывается таким же, как и с открытой водной поверхности. Мхи постоянно регулируют влажность на болотах, поддерживая ее на достаточно высоком уровне. Они, таким образом, создают особый водный режим.

Широко известны теплоизоляционные свойства сухого сфагнума. Птицы вьют из него гнезда, звери выстилают им норы, а люди конопатят избы, набивают подушки, используют в качестве подстилки для скота.

Специфичны сфагнумы и по своему химическому составу. Помимо полисахаридов, белков и других веществ, обычных для растений, они содержат антисептики; особенно типичен для них сфагнол. Мхи способны подкислять воду и в итоге создают на болотах такую химическую среду, в которой отмершие остатки растений могут сохраняться тысячелетиями, не подвергаясь гниению. В сфагновом торфе можно обнаружить не только отдельные части, но и целые растения.

Антисептические свойства сфагновых мхов издавна известны в народной медицине. Как перевязочный материал, они очень пригодились во время гражданской и Великой Отечественной войн, особенно в партизанских отрядах.

Кислая среда, создаваемая мхом, усиливает олиготрофность верховых болот. Даже попавшие тем или иным путем на их поверхность минеральные вещества быстро переходят в ионное подвижное состояние и удаляются со сфагнового ковра замедленным стоком воды. Жесткий режим минерального питания в сфагновом субстрате привел к тому, что некоторые цветковые растения весьма оригинально решили проблему недостатка азота, фосфора и других элементов: они стали насекомоядными. На наших болотах обитает несколько видов таких растений: росянки, пузырчатки и жирянка.

Красноватые розетки росянки нередки на поверхности сфагнового ковра. Это многолетнее растение. Ранней весной зимующая в толще мха почка появляется на поверхности и дает начало листьям, а также длинному стебельку с соцветием из мелких белых цветков. Чтобы вынести почку наружу, росянка каждую весну вырастает ровно настолько, насколько увеличился в толщину моховой покров. По сохранившимся розеткам росянки можно точно замерить прирост сфагнума в течение ряда лет.

На наших болотах обычны два вида росянки: английская (Drosera anglica) и круглолистная (Drosera rotundifolia). Они хорошо различаются по форме листьев, которые служат им ловчими аппаратами. У первой росянки они длинночерешковые, ланцетные, а у второй, как явствует из ее названия, листовая пластинка округлая. Отличны они по условиям обитания. Росянка круглолистная предпочитает более сухие места и соседство сосны вкупе с болотными кустарниками. Английская росянка более влаголюбива и предпочитает обводненные мочажины с уровнем воды не ниже 2-х см от поверхности.

Что объединяет оба вида: их листья покрыты многочисленными (до 200 на лист) красными железистыми волосками с капельками светлой жидкости, похожими на росу. Отсюда происходит и название растения (от греческого «дрозос» – роса).

В условиях достаточного минерального питания росянки могут существовать как все растения, с помощью фотосинтеза. Но на олиготрофных болотах, характеризующихся недостатком многих элементов, и в первую очередь азота, они нуждаются в дополнительном пайке. Стоит маленькому насекомому соблазниться блестящими капельками, как оно прилипает к ним, увязая в липкой жидкости. Свободные волоски с краев листа начинают сгибаться по направлению к добыче, как пальцы на ладони. Соприкоснувшись с очередной жертвой, желёзки на волосках начинают выделять пищеварительную жидкость, близкую по составу к пепсину в наших желудках. Росянкой усваиваются только белки; жиры и углеводы ей не нужны. И процесс пищеварения идет очень медленно, заканчиваясь лишь через несколько дней. После сытного обеда реснички снова выпрямляются, жидкость на них подсыхает, а несъедобные частички сдуваются ветром. Листочек готов к следующей трапезе. Этот процесс нетрудно увидеть. Достаточно положить на лист росянки пойманного комара, маленький кусочек мяса или крутого яйца.

Опыты с росянкой показали, что чувствительность у протоплазмы желёзок росянки гораздо сильнее, чем у нервных окончаний на кончике языка человека. Движение и сгибание волосков можно вызвать таким слабым прикосновением, которое язык просто не ощутит. Вообще, реакция росянки на раздражение очень напоминает нервный импульс животных. Ч. Дарвин так и писал о ней: «Это удивительное растение или, вернее, крайне остроумное животное».

Росянка относится к числу лекарственных растений. В средние века она считалась средством «исцеляющим от всех болезней». Ей даже приписывалась магическая сила. В русской народной медицине она применяется в виде настоев и экстрактов при некоторых простудных заболеваниях.

На низинных болотах, где в почве ощущается не меньшая нехватка азота, также встречаются насекомоядные растения.

Пузырчатка – одно из интереснейших болотных растений. Листья ее, погруженные в воду, рассечены на узкие доли, снабженные пузырьками – своеобразными мешковидными вздутиями до 2 мм в длину. Они и обусловили русское и латинское названия растения (urticula – пузырь, мешочек). Над поверхностью воды возвышаются лишь яркие желтые цветки с длинным и тонким выростом.

На болотах встречается два вида пузырчатки. У пузырчатки средней (Urticularia intermedia) пузырьки помещены на отдельных специальных веточках, а у пузырчатки обыкновенной (Urticularia vulgaris) – на всех ответвлениях. Цветут они тоже по-разному. У первой 2—6 цветков с пурпурными полосками; у второй кисть более пышная (5—10 цветков), а выросты окрашены в буро-красные оттенки.

Несколько различны и местообитания этих видов. Пузырчатка обыкновенная приспособилась к жизни не только на болотах. Ее нередко можно встретить в небольших стоячих водоемах, канавах и прудах.

Зацветают оба вида во второй половине лета. Опыляют их насекомые, прилетающие за нектаром. Созревшие семена падают на дно, там и прорастают. Появляются зеленые листья, начинается процесс фотосинтеза; возникающие пузырьки наполняются кислородом и все растения всплывают. Пузырчатка может размножаться и вегетативно. Каждая оторвавшаяся часть быстро дает начало новой особи. Осенью на концах ветвей образуются зимующие почки, покрытые липкой слизью. Прилипая к водоплавающей птице, они переносятся на другие болота и водоемы, а весной трогаются в рост.

Корней пузырчатка не имеет. Ловчие аппараты – те же самые пузырьки с клапанами, открывающимися внутрь. Вокруг расположены чувствительные волоски. Какое-нибудь маленькое животное – дафния, циклоп, водяная блоха – их касается, клапан открывается, вода с силой засасывается в пузырьки. Жертва оказывается в ловушке, тем более что наружу клапан открыть нельзя. Находящиеся на стенках пузырька желёзки высасывают из разлагающихся трупов азотистые соединения. Пузырчатка может жить и без дополнительного питания, но при этом плохо растет и развивается, остается мелкой, дает мало цветков.

На болотах, а также по топким лугам северных и западных областей нашей страны изредка можно встретить близкую родственницу пузырчатки – жирянку обыкновенную (Pinguicula vulgaris). Это реликт ледниковой эпохи. Свое название она получила за толстые мясистые тупые листья. Они до четырех сантиметров длиной, собраны в прикорневую розетку; из центра выходит один или два-три цветоноса со сравнительно крупными одиночными красивыми фиолетовыми цветками неправильной формы и тоже с длинными выростами.

Листья жирянки несут большое количество желёзок. Они двух родов. Одни возвышаются на ножках, выделяют клейкое вещество и служат для ловли насекомых. Чем сильнее бьется попавшая мушка или комар, тем обильнее выделяется клейкая слизь. Начинает заворачиваться и край листа. Другие без ножек, сидячие, служат для переваривания добычи. Они вступают в действие после того, как жертва поймана и умерщвлена, выделяя при этом кислую жидкость, растворяющую белок. Переваривание продолжается около суток, после чего лист расправляется.

В обиходе многих народов листья жирянки с их кислым пищеварительным ферментом использовались как закваска для получения молочнокислых продуктов. Употреблялись они и в качестве антисептика при лечении ран.