Журнал «Вокруг Света» №04 за 2007 год

Акробаты мира флоры

Если для животных главное условие существования — пища, то для растений — свет. Борьба за него определяет практически все: и внешний вид, и внутреннее строение, и условия обитания. Один из примеров удивительной изобретательности живых организмов в решении проблемы дефицита света — растения-эпифиты.

Согласно определению, эпифиты — растения, которые проводят всю свою жизнь или какую-то ее часть на других растениях без связи с почвой, но при этом получают необходимые им минеральные вещества не из растения, на котором поселяются, а из окружающей среды. По оценкам ученых, эпифитный образ жизни ведет 10% видов растений. Когда говорят о них, чаще всего вспоминают экзотические растения из тропиков: орхидеи, бромелиевые, папоротники, многие из которых стали обычными на наших подоконниках. Но это лишь малая их часть. Эпифиты есть практически во всех классах растений и распространены по всему земному шару.

Больше всего их действительно в тропических лесах, где под пологом пышной многоярусной растительности царит тьма. Неудивительно, что травянистые растения, а среди эпифитов большинство — травы, то есть растения, стебель которых не одревесневает и потому не может служить прочной опорой, способной высоко вверх вознести зеленые листья, — вынуждены искать иные пути к свету. Поэтому их особая стратегия — переселяться в верхние ярусы тропического леса — вполне объяснима. С такой же проблемой сталкиваются растения и в других климатических зонах: в тенистых расщелинах гор и темнохвойных северных лесах. Но где бы ни росли эпифиты, цель у них одна: приспособиться к жизни на стволах и ветвях других растений.

1. Как и большинство представителей семейства бромелиевых, Aechmea fasciata накапливает необходимую ей влагу и растительные остатки внутри воронки из мясистых листьев

2. Гибрид неоргелии «алая Шарлотта» из семейства бромелиевых использует для опоры камни или другие растения. Его листья плотно прилегают друг к другу, образуя розетку для сбора влаги

3. Растение Vaccinium poasanum ведет эпифитный образ жизни на верхних ярусах джунглей. Колибри пьют нектар из ее цветков и одновременно переносят пыльцу

Беспочвенники

Растениям-верхолазам пришлось расстаться с почвой. Но где же они при таких условиях добывают минеральные вещества? Ведь их дефицит — серьезное ограничение в распространении любых растений. Лишившись источника питания снизу, эпифиты научились извлекать минеральные вещества из сыплющегося сверху листового и веточного опада, а также из птичьего помета, улавливая их с помощью корней и листьев, свернутых в «розетки» и «гнезда». Нередко в дело идет и кора дерева-хозяина.

Еще одно необычное решение проблемы минерального питания найдено некоторыми представителями семейства мареновых, в том числе — мирмекодией и гиднофитумом. Эти растения, обитающие в самых высоких ярусах тропического леса, заживо превратились в муравейники. В нижней части их стеблей расположены большие клубни, пронизанные внутри густой сетью лабиринтов и полостей, как будто специально для муравьев. Благоустраивая это жилище, насекомые приносят внутрь клубня растительные остатки, а растения извлекают из них для себя минеральные вещества. Ловко придумано: питание стекается к неподвижному растению с такой обширной территории, о которой другим и мечтать не приходится.

Бывают иные, более оригинальные способы. Орхидеи, одно из чудес растительного царства, при всей своей красоте обладают серьезным «природным» изъяном: тех органических веществ, которые они способны синтезировать, им не хватает.

Многие орхидеи и вовсе утратили способность к фотосинтезу и стали сапрофитами — растениями, которые полностью зависимы от внешних источников готовой органики. Всем своим существованием эти чудо-цветы обязаны соседству с грибами, которые питаются за счет гниющих растительных остатков и кормят орхидеи. Гифы грибов проникают в живые клетки корневища цветка. После этого орхидея переваривает часть гифов и усваивает находящиеся в них углеводы. Эти цветы нуждаются в грибах даже тогда, когда на ранних стадиях своего развития они неспособны к фотосинтезу (то есть сразу после прорастания семечка).

1. Крошечная орхидея из рода Lepanthes с Коста-Рики образует симбиоз с грибами. Она переваривает гифы грибов, проникающие в ее корневище, и усваивает из них углеводы

2. Воздушные корни орхидеи Epidendrum elongatum не только снабжают растение водой, но и способны к фотосинтезу. Клетки корней содержат хлорофилл, вот почему они зеленые

3. Орхидея Stanhopea wardii из Южной Америки. Из-за необходимости крепиться к ветвям деревьев ее цветоносы направлены не вверх, как у наземных растений, а вниз — так они доступны для опыления

Помпы разных сортов

А как же эпифиты достают воду? Для тех из них, кто проводит жизнь между небом и землей, единственный источник влаги — дожди и туманы. Правда, зачастую и этот источник ненадежен, вот почему эпифиты создают запасы. Для этого у растений есть разные приспособления: «кувшины» из листьев, гигроскопические губчатые ткани, полости в стеблях. Бывает, что все растение целиком сложено из гигроскопической ткани, она разбухает после дождя, а в период засухи сморщивается настолько, что растения кажутся погибшими. На самом же деле они будто впадают в «спячку» и ждут следующего оживляющего дождя. Такая особенность присуща, например, некоторым эпифитным папоротникам, в том числе американскому папоротнику, широко распространенному в субтропической и тропической зонах Нового Света. В семействе бромелиевых, к которому относится ананас, есть растение, не похожее ни на одно из родственников. Оно называется тилландсия уснеевидная, что отражает внешнее сходство этого представителя с лишайником-бородачом — уснеей. В местах обитания все деревья увешаны длинными клочьями тилландсии. В угоду эпифитному образу жизни она лишилась листьев и корней и впитывает влагу с помощью волосков, которые покрывают всю поверхность ее побегов.

Подземные корни, которые нужны обычным растениям для закрепления в почве и всасывания воды и минеральных растворов, эпифитам, в общем-то, ни к чему. Зато у них образуются многочисленные воздушные корни — другие и по предназначению, и по строению. Они нередко зеленые, так как в них есть хлорофилл — зеленый пигмент, ответственный за фотосинтез. Это первое отличие от обычных корней, способных к всасыванию и транспортировке полезных веществ, но только не к синтезу. Второе отличие — направление роста. Если подземные корни растут всегда вниз, то воздушные корни этому правилу не подчиняются. Они могут направляться вбок, вверх — в зависимости от цели. А цель бывает разная. В одних случаях нужно тянуться вверх, чтобы поднять растение и, соответственно, цветы — органы размножения — еще выше к свету. В других — для лучшего закрепления, вбок, иногда корням приходится многократно изменять направление роста, чтобы обмотать ствол хозяина. Важная функция воздушных корней — добыча влаги, они нащупывают влажные места и снабжают растение водой. Отличаются они и строением: наружная часть коры воздушных корней состоит из мертвых пустых клеток, которые могут впитывать воду, подобно промокательной бумаге, и таким образом запасать, чтобы растение использовало ее по мере надобности.

Мясистые, покрытые ворсинками листья тилландсии «голова медузы» впитывают влагу из капель дождя, росы или тумана. Корни у них почти не развиты

Непрошеные поселенцы

Выросшие в спартанских условиях эпифиты бывают тем не менее привередливы. По крайней мере, в выборе растения-опоры. Многие орхидеи поселяются только на растениях одного вида. Ну а как чувствуют себя те растения, на долю которых выпало служить опорой? К эпифитам принято относить только тех «постояльцев», которые не наносят ущерба хозяевам. Которые наносят — это паразиты. В большинстве случаев это действительно так. Но в природе все сложнее, чем в учебниках. Одно эпифитное растение вместе с корневым «гнездом», наполненным влажной трухой, может весить несколько десятков килограммов, а ведь на стволе их может быть несколько. У эпифитного папоротника «олений рог» из рода платицериум верхние листья по форме напоминают ветвистые рога, а крупные нижние овальные листья создают нишу, где скапливаются перегной и остатки старых листьев. С возрастом ниша увеличивается, и у самых крупных экземпляров она иногда достигает массы 100 килограммов. Неудивительно, что растения с эпифитами обламываются чаще тех, которые не обременены лишним весом. В самую тихую погоду тропический лес полон треска постоянно обламывающихся веток и грохота от их падения наземь. Пусть не злонамеренно, но эпифиты все же сокращают своим хозяевам срок жизни.

Из тысячи известных видов фикусов около ста начинают свою жизнь как душители. Хотя «злого умысла» нет и у них. Иногда фикусовое семечко прорастает не на почве, а где-нибудь в выстланной перегноем развилке живого дерева. По мере роста фикус спускает вниз воздушные корни, чтобы дотянуться до почвы, укорениться и проститься с эпифитным детством, ведь взрослые фикусы ведут традиционный почвенный образ жизни. Но воздушные корни, с самого начала оплетавшие растение-опору, растут, становятся все толще, сдавливают его и тем самым убивают. И в результате от него остается лишь полый каркас из плотно переплетенных корней фикуса. Поскольку жизнь в образе эпифита — лишь временная стадия в жизни фикусов, их называют полуэпифитами.

Эпифиты, которые питаются за счет коры растения хозяина, — это еще одно отклонение от «нормы». Конечно, кора — это только поверхностный слой ствола, предназначенный для защиты более важных его частей — луба и древесины, и кора все время отрастает новая, то есть здоровью хозяина такой эпифит не вредит. Но и бескорыстными такие отношения тоже не назовешь.

Давно подмечено, что на древесине деревьев, обросших лишайниками, есть пятна другого цвета, нежели остальная древесина. Перемена окраски — признак изменения химического состава. Теперь точно известно, что лишайники выделяют в ткани дерева-субстрата ферменты, расщепляющие полисахариды — крахмал, целлюлозу и сахарозу — до простых сахаров — глюкозы и фруктозы. По сути, это наружное переваривание. Так что не такие уж они и безвредные.

В водных сообществах тоже встречаются эпифиты. Вода, даже незагрязненная, уже в небольшом слое поглощает большую часть светового спектра, и даже в самых чистых озерах на глубине 20—30 м царит сумрак. В замутненных же реках солнечным лучам недоступны даже двух–трехметровые глубины. Неудивительно, что у водных растений фотосинтезирующие части всегда расположены возле поверхности. Микроскопические водоросли, которым тоже не прожить без света, используют их в своих интересах и во множестве вырастают на верхних частях крупных растений. Это так называемые «обрастания». В роли опор в пресных водах выступают рдесты и другие водные цветковые, в морях — морская трава зостера и бурые водоросли ламинарии, фукусы или цистозира. Непрошеные поселенцы причиняют неудобства и им. Слой живых и разрушенных водорослевых клеток, как бы они ни были малы, плохо пропускает свет к зеленым частям растения-хозяина, затрудняет фотосинтез, приводит к преждевременному их старению, привлекает мелких беспозвоночных животных-соскабливателей, которые довершают разрушение нежных тканей.

Несмотря на хорошую изученность, эпифиты остаются до конца неразгаданными. Из-за своей способности обходиться без почвенного питания они стали притягательными объектами для научной фантастики. «Он лежал навзничь у подножия странной орхидеи. Похожие на щупальца воздушные корешки теперь не висели свободно в воздухе, сблизившись, они образовывали как бы клубок серой веревки, концы которой охватили его подбородок, шею и руки» (Герберт Уэллс, «Странная орхидея»). Но будем разумны: эпифиты, нападающие на человека, всего лишь вымысел писателя.

Елена Краснова