Феликс Патури - Растения - гениальные инженеры природы

• Название: Растения - гениальные инженеры природы
• Автор: Феликс Патури
• Издательство: Прогресс
• Жанр: Научпоп
• Год: 1982

«Растения — химики», «Растения — архитекторы, строители, механики», «Рекорды измерительной техники» — это названия лишь нескольких глав из книги ученого — популяризатора науки Феликса Р. Патури. Занимательно и со знанием дела рассказывает автор о том, как решаются в мире растений многие проблемы из области экологии, энергетики, передачи информации, утилизации отходов, рационального использования ресурсов окружающей среды и др.

Решения-модели, найденные растениями, этими, по выражению автора, «лучшими в мире инженерами», эффективны, экологически безупречны и одновременно просты. Умелое заимствование их человеком означало бы большую экономию средств и времени.

Рекомендуется широким читательским кругам.

---

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).