Растения. Параллельный мир. Цимбал В.А.
Как деревья поднимают воду от корней к вершине?
Совсем недавно была предложена гипотеза, объясняющая этот процесс. Суть её в том, что растения поднимают наверх воду с помощью так называемой транспирации - процесса, имеющего много общего и с испарением, и с осмосом. Заключается он в том, что сухой воздух, обладающий высокой поглощающей способностью, «вытягивает» молекулы воды через устьица из листьев. А не разрывается водяная нить, проходящая по сосудам древесины, за счёт сил молекулярного сцепления.
На первый взгляд, всё понятно. Эдакая открытая «кровеносная» система растений. Но всё же остаются некоторые вопросы.
Во-первых, часть воды, достигнув листа, не испаряется, а, насытившись сахарами и аминокислотами, отправляется в обратное путешествие - к корням. Она перетекает по флоэме, специальной ткани дерева, расположенной кольцом под корой. Флоэма построена из живых клеток, и, хотя скорость перемещения растительного сока по ней примерно в 10 раз меньше скорости воды в древесине, всё же объёмы перемещаемой жидкости значительны. И течёт эта жидкость вниз не под действием силы тяжести, иначе растения, у которых корень расположен выше стебля, например, многие эпифиты, не получали бы столь необходимые им вещества. Поэтому «кровеносная» система у растений не такая уж и открытая.
Во-вторых, вода в растениях циркулирует и без листьев. Скажем, нашей зимой или во время засухи в жарких странах, как известно, многие деревья сбрасывают листья.
В-третьих, растения успешно поднимают воду к своей верхушке и в условиях 100 % влажности окружающего воздуха, например, в экваториальных дождевых лесах. Более того, именно для растений, живущих в условиях высокой постоянной влажности характерно наличие очень больших (видимых невооружённым глазом) водяных устьиц - гидатод. Гидатоды специально приспособлены для того, чтобы выделять лишнюю воду, и выделяют они её в больших количествах. Распространённое комнатное растение алоказию по этой причине называют даже иногда «плачущим деревом». Есть гидатоды и у водных растений. Какая уж тут транспирация!
алоказия
Подобных вопросов можно было бы задать множество, но и из уже сказанного ясно, что у растений, помимо транспирации, должны существовать и иные механизмы для перемещения воды с растворёнными в ней веществами.
Одним из высших достижений млекопитающих по отношению к рептилиям или земноводным является их теплокровность. Реже пишут о том, что и рептилии, и земноводные тоже могут регулировать температуру своего тела. Только вот «диапазон регулировок» у них гораздо уже. Скажем, лягушки способны «подогреть себя» лишь на несколько градусов выше температуры окружающей среды. Даже насекомые способны к регулированию своей температуры. Видели, как бабочки или шмели подолгу машут крыльями «в холостую», сидя где-нибудь на веточке? Так они разогреваются перед полётом в холодную погоду.
А что же растения? Могут ли они регулировать свою температуру? А если да, то в каких пределах? К сожалению, автору не удалось найти каких-либо сведений о том, что серьёзные эксперименты в этом направлении вообще кем-то когда-то проводились. А ведь очевидно, что растения, по крайней мере, некоторые из них, способны изменять температуру некоторых своих органов. Это происходит благодаря усилению дыхательных процессов. Так, хорошо известен так называемый «тепловой феномен» у саговниковых. Измерено, что мужские стробилы одного из видов в период созревания нагреваются на 15 градусов по сравнению с окружающим воздухом! Такое значительное увеличение температуры однозначно говорит об очень эффективном внутреннем механизме регулирования температуры у этих растений. В своей книге «Занимательная физиология растений» В. И. Артамонов приводит такой пример увеличения температуры отдельных частей растения: «Любопытно, что при колебаниях температуры воздуха от-15 до +15 градусов симплокарпус способен в течение нескольких недель поддерживать свою температуру, которая на 15-35 градусов выше, вследствие чего растение не страдает даже от морозов». Он же пишет о том, что подснежный рост многих растении сопровождается повышением температуры ростков, благодаря чему они буквально проплавляют ледяную корку.
симплокарпус
Распорядок дня
Все мы знаем, что являемся счастливыми обладателями «внутренних часов». Именно поэтому, после перелёта в местность, находящуюся в другом часовом поясе, мы долго не можем заснуть ночью и ходим днём, как сонные мухи. Возьмите с собой в путешествие горшок с каким-нибудь цветущим растением, и вы увидите, что оно, так же как и вы, будет «просыпаться» и «засыпать», то есть открывать и закрывать цветки в соответствии со старым, домашним временем восхода и захода солнца. И, так же как и вы, оно привыкнет к новому «расписанию» примерно через сутки - двое.
Вьющиеся растения, обвивающие опору подобно пружине, также управляют своим ростом, исходя из ритма своих внутренних часов. По крайней мере, другого объяснения столь правильному цикличному перемещению зоны усиленного роста стебля пока не предложено. Ведь, как выяснилось, прикосновения опоры в данном случае не чувствуются растением. Нет здесь зависимости и от других внешних факторов, таких, как освещение. Очень интересной особенностью такого «винтового» роста стебля является и тот факт, что направление закручивания постоянно и не изменяется у растений одного вида. У большинства растений, верхушка описывает круги вокруг опоры против часовой стрелки. Хотя, к примеру, хмель предпочитает обвивать опору по ходу часовой стрелки.
хмель
Привычный для нас клевер луговой опускает и поднимает свои листья ночью с периодичностью приблизительно 3 часа.
Все почки дерева весной открываются одновременно, хотя находятся под действием неодинаковых внешних факторов. Некоторые из них освещены лучше других, некоторые находятся у основания веток, другие - на концах. Одни - с северной стороны, другие - с южной. Но все, как по команде «дирижёра» встречают весну разом, в один день. Как же так получается? Ну, хорошо, пусть дерево передаёт своим листьям некий химический сигнал, что-то вроде «пора раскрываться». Но как тогда объяснить тот факт, что тысячи тополей в Москве, растущих в совершенно разных местах и в разных условиях зацветают одновременно, засыпая всю округу своими пушистыми семенами?
Ещё один пример работы некоего метронома, дирижирующего жизнедеятельностью растений, довольно часто приводится в научно-популярной литературе. Сорта бамбука с крупными, одревесневающими стеблями широко культивируются в Юго-Восточной Азии. Там эти растения используют в качестве строительного материала. Прочные, лёгкие, совершенно прямые стебли этих злаков очень подходят для строительных конструкций. А если ещё учесть скорость роста бамбука и то, что в высоту он достигает 35 метров (а это высота 11-ти этажного дома), то становится понятным то разочарование, которое постигло японских «бамбуководов» в 60-х годах прошлого века. Дело в том, что бамбук очень редко, примерно раз в 60 лет (а бывает, что и раз в 120 лет), зацветает. И после цветения гибнет. Так вот, огромные по площади плантации бамбука в разных местах в «один прекрасный день» зацвели одновременно. И, естественно, после этого разом и погибли. Как выяснилось, все погибшие растения были клоном одного, привезённого десятки лет назад из Китая. Их долго и успешно вегетативно размножали и расселяли на Японских островах, пока не наступил час цветения. И все растения, давно уже жившие в разных условиях, на разных почвах, при разной освещённости и будучи все разного возраста, погибли одновременно.
повилика (Cuscuta)
Посудите сами - растение-паразит повилика (Cuscuta) после захода солнца поворачивает свои листья и побеги к востоку, как будто зная, что следующим утром оно взойдёт именно там.