Текст книги "Я познаю мир. Ботаника"

Автор книги: Юлия Касаткина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 15 страниц)

Хвощи

Разные виды хвощей, изображенные на рисунке, на первый взгляд довольно сильно отличаются друг от друга. Но, если присмотреться внимательнее, у всех у них нетрудно выявить общие черты. Во–первых, членистое строение побега – членики стебля словно вставлены друг в друга, как в стереоскопической трубе или складной указке. По мере роста членики побегов удлиняются, и стебель будто раскладывается, действительно напоминая подзорную трубу. Каждый членик отделен от другого мутовкой невзрачных чешуевидных листьев – по их форме, числу и цвету можно определить разные виды хвощей. Плотно прилегающие к стеблю чешуйки защищают растущие части побега и спорангии от высыхания.

Хвощи: 1 – зимующий; 2 – лесной; 3 – приречный

Побеги разных видов хвощей отличаются степенью ветвления. Например, у зимующего хвоща стебель простой без единой боковой веточки. Побеги этого хвоща живут несколько лет, за это он и получил свое название – зимующий. А лесной хвощ можно назвать самым ветвистым: веточки отходят не только от главного побега, но и от боковых ветвей. Боковые веточки всех хвощей имеют такое же членистое строение, как и главный побег.

Спороносный колосок хвоща 1 – общий вид; 2 – спорофиллы; 3 – отдельный спорофилл увел.; 4 – спорангии

На верхушке побегов хвощей образуются органы спороношения – спорангии. У хвощей они сидят не поодиночке, а собираются в целый колосок. Каждый колосок состоит из 10–20 щитовидных «листочков», под которыми прячутся по 4–6 спорангиев. Для того чтобы отличать обычные листья от спороносных, ученые придумали специальный термин – спорофилл (от слов «спора» и «филлон» – лист). Запомнить это слово несложно, но очень нужно – оно еще не раз повстречается вам на страницах этой книги.

У большинства видов колоски со спорангиями можно видеть только весной или в начале лета, а у зимующего хвоща старые колоски сохраняются на побеге еще в течение одного–двух лет. А вот полевой хвощ «отличился» тем, что имеет два типа побегов. Первые желто–бурые побеги со спороносными колосками на верхушке появляются обычно в начале мая и «заняты» исключительно размножением – они не содержат хлорофилла. Побеги второго типа – вегетативные: они зеленые, ветвистые и появляются после отмирания спороносных.

Основная часть растения хвоща находится под землей. Масса подземных органов хвощей – корневищ и корней – во много раз превышает массу надземных побегов.

Кстати, не путайте корни и корневища! Корневище – это не страшный корень–людоед, и вообще не корень, а подземный видоизмененный побег, служащий для хранения запасов, переживания трудных времен и вегетативного размножения.

Корневища хвоща растут в почве сразу в двух направлениях – горизонтально и вертикально. С помощью горизонтальных корневищ, часто расположенных на глубине 0,5–2 м, хвощ захватывает новые территории, а с помощью вертикальных – осваивает их. Как и на надземных стеблях, на корневище можно рассмотреть чешуйчатые листья и почки, из которых каждую весну развиваются новые надземные побеги. В корневище откладываются запасы питательных веществ, в основном крахмала. Иногда удается найти клубеньки, они напоминают миниатюрные картофелины (1—1,5 см в диаметре) и также являются запасающими органами хвощей. Раньше бедное население Евразии и Северной Америки широко использовали сладковатые клубеньки полевого хвоща в пищу. Сладковаты на вкус и спороносные побеги полевого хвоща. Однако не слишком–то увлекайтесь поеданием хвощей – среди них есть и ядовитые.

Корни хвощей часто вырастают до 2 м в длину и легко достигают водоносных горизонтов, что позволяет этим растениям жить даже на сухих почвах. Корневища хвощей тянутся под землей на многие метры. Их старые участки отмирают, и молодые отделяются друг от друга, постепенно одно растение дает начало нескольким самостоятельным – так происходит вегетативное размножение хвощей. Способность размножаться даже небольшими кусочками корневищ делает хвощи трудноискоренимыми и надоедливыми сорняками. Попробуйте выселить хвощ с грядки, и вы поймете, что я имею в виду.

Полевой хвощ. 1 – вегетативный побег (летний); 2 – генеративный побег (весенний); 3 – корневище; 4 – клубеньки; 5 – спороносный колосок; 6 – чешуевидные листья; 7 – боковые веточки; 8 – придаточные корни

Такая живучесть и неприхотливость очень выручает хвощи. Нередко они образуют чистые заросли в тех местах, где другие растения не могут жить, например, из–за чрезмерного обилия воды или, наоборот, из–за ее недостатка в поверхностных слоях почвы. Захватив какую–нибудь территорию, хвощи успешно удерживают ее, несмотря даже на засухи, лесные пожары, палы и вытаптывание скотом. И всё это благодаря ползучим корневищам, надежно защищенным толстым слоем почвы.

Споры хвощей, как и других папоротникообразных, могут прорастать только на влажной почве. Их заросткам для развития тоже необходима вода, но тем не менее хвощи вовсе не «привязаны» к влажным местообитаниям – после того как на заростке вырастет молодой хвощ, он благодаря длинным корневищам расползается далеко в стороны, захватывая всё новые участки, даже те, где из споры он бы ни за что не пророс. Вероятно, именно способность к разрастанию и вегетативному размножению позволила хвощам сохраниться до наших дней.

Плауны

Если вы хотите увидеть плауны, лучше всего отправиться в хвойный лес. В ельнике вам, скорее всего, встретится плаун–баранец, а в сосняке – плауны булавовидный и сплющенный. По внешнему Виду плауны напоминают миниатюрные елочки. В отличие от хвощей листья у них находятся без труда, они густо Покрывают побег от корней до самых кончиков. Одни из них выполняют исключительно функцию питания, на других, которые, как вы помните, называются спорофиллами, расположены органы бесполого размножения – спорангии со спорами. У плауна–баранца оба типа листьев внешне неотличимы. Спорофиллы имеют зеленую окраску и принимают участие в питании растения. Единственный способ их обнаружить – это рассматривать каждый листок сверху в поисках спорангия с помощью лупы.

Плауны:1 – булавовидный; 2 – баранец; 3 – сплющенный

У других видов наших плаунов найти спорофиллы намного проще. Все они собраны на верхушке побега в особые колоски, сидящие на тонкой ножке. Эти колоски легко заметны, поскольку образующие их спорофиллы и размерами, и формой, а иногда даже окраской отличаются от обычных листьев. Например, у булавовидного плауна колоски желто–зеленого цвета.

У многих плаунов стебли полегающие. Это значит, что более старые участки побегов лежат на земле, а молодые приподнимаются вертикально. Вначале растение плауна разрастается во все стороны и образует небольшую куртину. Полегающие более старые участки побегов постепенно отмирают, а новые молодые разрастаются в разные стороны от центра куртины. В результате такого однобокого роста от центра к периферии плауны разрастаются в «ведьмины кольца», напоминающие кольца грибов. Конечно, «ведьмино кольцо» – не всегда идеально ровный круг, оно может быть неправильной формы и прерываться. Скорость роста растения более или менее постоянна, поэтому, измерив диаметр кольца, можно вычислить его приблизительный возраст. Расчеты показывают, что у плауна сплюснутого некоторые кольца, достигающие диаметра более 40 м, имеют возраст 150—300 лет.

Спороносный колосок плауна: 1 – спорофиллы; 2 – спорангии; 3 – споры

На юге Австралии, на Тасмании и в Новой Зеландии встречается очень интересный представитель плауновых – филлоглоссум Драммонда. Взрослое растение вырастает не длиннее 4–5 см от поверхности почвы и представляет собой компактный кустик из нескольких листочков. Обычно филлоглоссум размножается вегетативно с помощью листочков. Хрупкие листья часто отламываются от растения, на влажной почве у их основания образуются клубеньки, из которых вырастают новые филлоглоссумы. Филлоглоссум относится к группе растений–пирофитов, которые не только не боятся огня, но наоборот, нуждаются в пожарах. Многие растения–пирофиты не могут нормально развиваться и размножаться, если время от времени не возникают пожары. При отсутствии пожаров пышно разрастающиеся травы глушат и затеняют филлоглоссум. В таких условиях пирофитный плаун находится в угнетенном состоянии, облегчение ему приносит только выгорание травяного покрова и растительного опада. Если пожары не происходят в течение нескольких лет, филлоглоссум в этом месте исчезает. Так губительный для всего живого огонь является важнейшим условием выживания для филлоглоссума.

Филлоглоссум Драммонда

Справедливости ради надо сказать, что большинство плаунов в отличие от филлоглоссума – очень уязвимые создания и нуждаются в охране. Самые слабые места плаунов – длительно развивающийся заросток (иногда более 15 лет) и примитивные корни, умеющие расти только в мягкой почве. Если встретитесь с плауном в лесу (или с селягинеллой в цветочном магазине, она тоже относится к плауновидным), отнеситесь к ним с бережным почтением – в конце концов, они старше вас на 400 миллионов лет.

Папоротники

Папоротники невозможно перепутать с другими растениями. Прежде всего, в глаза бросаются их крупные листья – вспомните раскидистые зеленые «перья» лесных папоротников. Ну, а листья древовидных папоротников из рода циатея могут достигать в длину 5 метров. Таких листьев не встретишь ни у мхов, ни у плаунов, ни у хвощей. Листья у папоротников не совсем обычные: в начале своего развития они туго свернуты в так называемые «улитки», обладают способностью к длительному росту (иногда в течение нескольких лет) и совмещают сразу две функции – питания и спороношения (из этого правила есть несколько исключений). Чтобы подчеркнуть все эти особенности, ученые называют листья папоротников вайями. Название «вайя» происходит от греческого слова Закш (байон), что означает «пальмовая ветвь». Вайи папоротников действительно чем–то напоминают по форме листья пальм.

Из 12.000 видов современных папоротников около двух третей растет в тропиках, а остальные населяют умеренный пояс земного шара. Среди них можно встретить и настоящие водные растения, и наземные виды, растущие в пустынях, а некоторые папоротники освоили воздушную среду обитания.

Многие водные папоротники – обычные обитатели аквариумов. Среди них есть любители поплавать у поверхности воды (сальвиния) и растущие на дне марсилия, листья которой напоминают клевер, и болбитис. А водный папоротник цератоптерис может расти и на поверхности воды, и в грунте.

Марсилия

Плавающий у поверхности воды папоротник сальвиния обладает целым набором приспособлений для удержания на плаву. В его листьях находятся специальные воздушные камеры – поплавки, а снаружи листья покрывают волоски и сосочки, которые препятствуют смачиванию листьев. Если плавающие листья сальвинии погрузить в воду, волоски удерживают у поверхности листа пузырьки воздуха и листья блестят как серебряные. В диком виде в нашей стране можно встретить один из видов этого рода – сальвинию плавающую.

Салъвиния плавающая

Водный папоротник болбитис с полным правом можно назвать живородящим растением. На его вайях из выводковых почек развиваются полностью сформированные молодые папоротнички с листьями и корнями. Живорождение очень удобно: «детки» вскоре перестают питаться за счет материнского растения, опадают и тут же начинают самостоятельную жизнь. Этот способ вегетативного размножения намного быстрее размножения спорами: пока спора разовьется в первонить, затем в заросток, пока произойдет процесс оплодотворения – из выводковых почек появится не одно поколение папоротников.

Болбитис причудливый – видамфибия: его можно выращивать и, полностью погрузив в воду, и во влажной оранжерее или комнатной тепличке.

Замечательной особенностью водного папоротника азоллы является симбиоз с азотфиксирующей цианобактерией анабеной. На нижней стороне плавающих на поверхности воды листьев азоллы располагаются особые полости. Независимо от того, в какой точке земного шара растет этот папоротник: в Америке, Азии, Африке или Австралии, в этих полостях всегда находят анабену и только одного конкретного вида, которую так и назвали анабена азоллы.

Азолла

Как анабена азоллы попадает в эти полости – остается загадкой, но, очевидно, такое сожительство папоротника и бактерии взаимовыгодно: бактерия защищена от неблагоприятных воздействий среды, а азолла получает от цианобактерии дополнительное азотное питание. Бактерии–азотфиксаторы, поселяющиеся внутри папоротника, существенно облегчают жизнь крестьянам, возделывающим рис. Если на рисовых полях достаточно азоллы, вносить азотные удобрения не требуется.

В тенистых уголках леса можно встретить папоротник щитовник мужской. Вайи щитовника достигают длины 1 и даже 1,5 м, но развиваются очень медленно. Два года они не трогаются в рост, свернутые в виде улитки. Сверху улитки покрывает густой покров из бурых чешуй, который защищает растущую верхушку листа от повреждений и высыхания. Только весной третьего года молодые листья разворачиваются и достигают полного развития На их нижней стороне расположены спорангии со спорами, заметные на зрелой вайе в вит де коричневых точек. Осенью листья увядают, но к этому моменту щитовник уже успевает рассеять споры.

Щитовник мужской. 1 – общий вид растения; 2 – пёрышко вайи; 3 – сорус (собрание спорангиев); 4 – спорангий

Щитовник мужской можно встретить не только в наших лесах. Этот вид освоил обширные территории от Гренландии до Мексики, от Скандинавии и Кольского полуострова до Средиземноморья, лесов Кавказа, Средней Азии и юга Сибири.

Папоротник орляк распространен еще более широко, на всех материках и многих островах, этот вид–космополит не проникает только в приполярные области и пустыни. В отличие от щитовника мужского, предпочитающего тень и сырость, орляк часто встречается в сухих солнечных борах, на песчаных почвах, словно совсем не боится сухости. Вайи орляка довольно жесткие и плотные с толстой кожицей (толстой, конечно, по папоротниковым понятиям, по сравнению с какими–нибудь агавами даже у орляка кожица очень нежная), сверху покрыты плотным (опять же, с точки зрения папоротника) слоем кутикулы – все эти особенности строения листа позволяют орляку переносить сухость воздуха и недостаточную влажность почвы, губительную для других папоротников. В благоприятных условиях влажных тропиков вайи орляка способны расти несколько лет, как побеги, давая приросты каждый год.

Орляк. 1 – длинное безлистное корневище; 2 – короткие боковые корневища, на которых развиваются вайи (3); 4 – общий ‘ план строения

В почве в разные стороны разрастается длинное ветвящееся корневище. С его помощью орляк быстро захватывает новые территории, особенно нарушенные местообитания: пожарища, вырубки, заброшенные поля, плантации и пастбища. Орляк – один из немногих видов диких растений, для которых деятельность человека может быть полезной, ведь именно благодаря человеку этот папоротник получает в свое распоряжение новые территории.

Папоротники в воздухе

Папоротники–эпифиты вообще не связаны с почвой – вся их жизнь проходит в кронах тропических деревьев. Эпифит означает «растущий на поверхности другого растения». Асплениум (костенец) гнездовой, или папоротник птичье гнездо, широко распространен в тропиках Старого Света. Птичьим гнездом этот папоротник назвали за своеобразный внешний вид: его плотные кожистые листья длиной до 2 и шириной до 20–60 см растут в виде кулька или плотной корзинки. В эту корзинку сверху падают и накапливаются опадающие листья деревьев, кусочки коры, пыль. Вся эта масса растительных останков во влажной и теплой атмосфере дождевого леса быстро перегнивает, образуя гумус. Интересно, что корни птичьего гнезда растут не вниз, как у всех нормальных растений, а вверх, проникая в корзинку с перегноем. Пронизанные корнями органические остатки прочно удерживаются между основаниями листьев. Таким способом растение накапливает достаточно гумуса, чтобы в нем поселялись дождевые черви, многоножки и другие жители почвы. Снизу видны в основном уже старые, отмершие листья, плотная масса которых действительно напоминает гнездо какой–то гигантской птицы.

Асплениум гнездовой

Поселившись на дереве, папоротник живет там до тех пор, пока под его тяжестью не обломится ветка или пока не погибнет само дерево. Неудивительно, ведь «гнездо» папоротника из рода костенец может достигать полутора–двух метров в диаметре, а масса папоротника оленьего рога (вместе с «корзинкой») может достичь 100 кг. Не каждое дерево–хозяин выдержит такую нагрузку. Однако растения–эпифиты, хотя они и могут стать причиной гибели дерева, ни в коем случае нельзя назвать паразитами, ведь питаются они самостоятельно, а дерево используют только как опору. Большинство эпифитов – светолюбивые растения, они стремятся снять жилплощадь поближе к верхушке дерева. Если по какой–то причине эпифит оказался на земле, скорее всего, его ждет гибель.

Еще большую известность получил папоротник, носящий звучное название платицериум лосерогий, или олений рог. Его крупные зеленые листья по форме действительно похожи на рога лося. Нижнюю сторону этих роговидных листьев покрывает сероватый налет спорангиев. Как и у большинства папоротников, его вайи совмещают две функции: светового питания и спороношения.

Но помимо обычных зеленых листьев у оленьего рода есть и листья другого рода. Это коричневые плотные листья округлой формы, на которых никогда не образуется спор. Для чего же они нужны? Оказывается, они окружают корни папоротника, образуя «горшок», в котором создаются для них благоприятные условия повышенной влажности, В этот «горшок» падают и смываются растительные остатки, перегнивают и превращаются в почву. Так папоротники–эпифиты делают себе и горшки, и землю в горшках.

Конечно, отнюдь не все растения–эпифиты достигают таких значительных размеров. Среди эпифитных папоротников большинство видов едва достигают высоты в 20–25 см. В дождевых лесах эти папоротники вместе с плауновидными растениями из рода селягинелла и разнообразными мхами иногда сплошь покрывают стволы и ветви деревьев, свешиваясь с них длинными гирляндами. При этом каждое растение в отдельности весит очень немного, но все вместе они оказывают на дерево колоссальную нагрузку до нескольких сотен килограммов. Многие деревья тропических лесов ежегодно сбрасывают верхний слой коры, избавляясь от нелегкого груза многочисленных квартирантов.

Олений рог

Папоротники–эпифиты встречаются не только в экваториальных и тропических районах земного шара. Знакомьтесь – многоножка обыкновенная. Распространена по всей территории Европейской России от Крымских и Кавказских гор до Кольского полуострова. Обычные места, где можно встретить многоножку, – каменистые склоны и упавшие стволы деревьев, покрытые мхом. В более южных районах она любит поселяться на стволах каштана и граба, там, где побольше мха. Во влажном мху многоножка прячет свои корневища, которые так сильно ветвятся, что напоминают многочисленные ножки одноименного животного. Многоножка встречается только в местах, где моховой покров развит достаточно хорошо, но, несмотря на влаголюбивость, вполне может переносить засушливые периоды. Если дожди не выпадают слишком долго, и мох подсыхает, многоножка сбрасывает листву и впадает в анабиоз. Жизнеспособным остается спрятанное во мху корневище, которое с наступлением благоприятных условий снова выпускает листья.

Многоножка обыкновенная

И снова о воде...

Для того чтобы произошел процесс оплодотворения, всем папоротникам необходима вода. Но это не значит, что они могут расти только во влажных условиях. Уже знакомый нам орляк легко переносит сухость воздуха и почвы, размножаясь в основном вегетативно, благодаря своему мощному корневищу. Вайи других «сухолюбивых» папоротников покрывают чешуи и волоски, которые уменьшают испарение воды с их поверхности.

Папоротники рода скребница распространены в горных районах Европы, Азии, Африки, Мадагаскара. Листья, скребницы лекарственной снизу почти сплошь покрыты чешуями. В периоды длительной засухи листья сворачиваются краями вверх, подставляя солнцу сухие чешуи. Это приспособление позволяет растению эффективно экономить воду в сухой сезон. .

Вайи орляка и скребницы имеют специальные приспособления к перенесению засухи и могут сохранять жизнеспособность даже при неблагоприятных условиях. А вот папоротник хейлантес обходится без всяких хитроумных приспособлений против потери воды. Его вайи при длительной засухе преспокойно высыхают и сморщиваются, но при первом же дожде впитывают воду в количестве, в несколько раз превышающем их сухую массу, и оживают снова. Такой же стратегии избегания неблагоприятных условий, если помните, придерживаются и лишайники. Вся жизнь таких организмов состоит из коротких периодов активности при благоприятных условиях и долгого ожидания, во время которого жизнь растения словно замирает.

Скребница лекарственная

И всё же, по сравнению с мхами папоротники гораздо менее зависимы от воды. Добывать влагу им помогают длинные корни, а для ее запасания служат толстые подземные корневища. Слой кутикулы на листьях папоротников гораздо толще, чем у мхов, и устьица реагируют на изменение влажности быстрее. Но, несмотря на все эти преимущества, большинство папоротников с трудом переносят сухость воздуха и почвы. Попав в неблагоприятные условия, одни используют «стратегию страуса», прячущего голову в песок, другими словами, стратегию избегания, когда растение просто прекращает активное существование и впадает в анабиоз. Такой путь избрал папоротник хейлантес. Другие встречают опасность иссушения «лицом к лицу», то есть пытаются приспособиться к изменившимся условиям, не останавливая процессов питания, роста И развития.

Один из папоротников, растущих у меня дома (уже известный вам асплениум) оказался приверженцем как раз такой активной жизненной позиции.

До того как я приобрела его, папоротник рос в оранжерее, в условиях высокой влажности, поэтому переезд в сухую комнату был для него явным стрессом. Хотя я поставила новый папоротник подальше от прямых солнечных лучей, старалась как можно чаще опрыскивать его и, конечно, не допускала пересыхания земли в горшке, те вайи, которые находились в процессе развертывания (на стадии «улиток») во время покупки, развернулись лишь частично – их кончики все–таки засохли, почернели и вместо красивых длинных и широких остроконечных листьев получились уродливые коротышки.

Затем асплениум перестал расти, замер, словно выжидая или недоумевая, за что его так мучают. К сожалению, в маленький террариум, где я держала папоротники, он не помещался, поэтому выхода у него не было: или приспосабливаться к тем условиям, в которые попал, или...

Асплениум «решил» приспособиться. Как известно, структура и форма листа закладываются еще в почке, и в процессе развертывания менять их уже поздно. В то же время, у папоротников вайи развиваются очень долго, поэтому те листья, которым предстояло расти в сухой комнате, закладывались еще в оранжерее и «готовились» к влажному воздуху. Видимо, из–за этого первые «улитки», расположенные после тех, что успели начать разворачиваться в оранжерее, у меня просто погибли или от них остались короткие, до 5 см длиной, обрубочки – всё, что было выше, засохло еще в почке.

Я уже начала жалеть, что напрасно загублю растение, не имея возможности обеспечить ему приемлемые условия существования, и тут асплениум стал выдавать одну за другой довольно крупные вайи. У первых кончики все–таки еще подсыхали, но затем папоротник сумел приспособиться настолько, что вайи вырастали абсолютно здоровые и неповрежденные. Но какие это были вайи! В два, а то и в три раза уже, чем «оранжерейные», и главное, что бросалось в глаза, – с гораздо более волнистым, прямо–таки гофрированным краем. Вспомните, у растений из засушливых местообитаний листья, как правило, более узкие или вовсе рассеченные на узкие дольки, а у , растений влажных мест листья крупные и широкие (посмотрите на рисунок). Чем уже лист,

Листья асплениума в сухих и влажных условиях

Растения сухого и влажного климата. 1 – финиковая пальма – сильно рассеченные листья приспособлены к экономии воды; 2 – монстера – широкие листья сразу «выдают» жителя влажных лесов

тем меньше площадь испарения и тем больше влаги удается сэкономить растению, но с другой стороны, чем меньше площадь листа, тем хуже растение питается. Возможно, мой асплениум обзавелся гофрированными краями как раз для того, чтобы немного компенсировать сильное уменьшение фотосинтезирующей поверхности листьев.

Когда я переехала в новую квартиру, где воздух был еще суше, история повторилась: долгий период покоя, когда никаких новых листьев не развертывалось, при этом у старых стали подсыхать кончики, затем несколько «улиток» попытались развернуться, но засохли, словно «поняв», что их заранее заложенная структура не соответствует реальности, а затем папоротник стал выдавать еще более узкие, до 1 см шириной листья, которые, судя по всему, соответствовали новому микроклимату.

Наконец я приобрела большой террариум, в который асплениум с трудом, но помещался, и после полутора лет выживания в сухом воздухе он оказался в родной оранжерее, где благодаря опрыскиванию и налитой в поддон воде влажность всё время держится на уровне почти 100%. Как же он обрадовался! Не прошло и месяца, как новые вайи стали снова широкими, менее волнистыми, а уж скорость, с какой они появляются, просто поразительны. Но удивительно, конечно, не то, что в хороших условиях папоротник и растет хорошо, а то, что не «умея» развивать толстую кутикулу для экономии воды, папоротник сумел приспособиться другим путем – изменив ширину листьев.