В мире растений — только помощь
В обычном понимании помогать — это содействовать в чем-либо. В мире растений помощь надо расценивать как содействие одного растения другому в самых важных жизненных функциях: росте, размножении, прорастании семян и выживании всходов. Чтобы найти яркие свидетельства взаимопомощи, следует взять соответствующие критерии. Один из них — не только выживание, но и состояние особей, уровень их жизнедеятельности. А учитывать выживание надо в самые уязвимые периоды — прорастание семян и благополучие всходов.
Для помощи друг другу природа дала им не так уж много возможностей. В сущности, всего две. Первая — сигналы оповещения. Одна былинка могла бы получить от другой информацию о приближающейся опасности или, наоборот,— о воде, минеральных веществах и прочем. Несмотря на сенсационные сообщения о таких сигналах, время от времени появляющихся в популярной печати, в мире растений, вероятно, таковых нет. И совсем не потому, что они не могут воспринять всяческие биополя или потенциалы, а потому, что такие сигналы и для ели, и для редиски — бесполезны.
Растения неподвижны, и, даже получив сигнал о приближении животного, которое начнет объедать листья, кустик не сможет им воспользоваться. Убежать — не убежишь, в почву листья не спрячешь. Эволюция экономна и не создает бесполезных структур. По этой фундаментальной причине сигнальная система, столь хорошо развитая у животных и человека, здесь отсутствует. Или она очень слаба.
Вторая возможность — изменение среды обитания в лучшую для соседей сторону. По существу, только она и лежит в основе взаимопомощи в жизни растений.
Растения — няньки
Пожалуй, один из самых ярких примеров взаимопомощи — это содействие взрослых особей одного вида процветанию всходов другого вида. По-видимому, первым это явление, получившее название «растение-нянька», описал Дж. Мак-Олифф. В пустыне Сонора в США он подметил, что вокруг крупных древовидных кактусов опунции хорошо растет молодь других кактусов — Mamillaria, Echinocereus и т. д. Мак-Олифф выяснил: колючие няньки — громадные опунции — не дают травоядным животным лакомиться нежными всходами других кактусов.
В 1991 году, стало ясно, что круг растений-нянек обширен. Два шведских исследователя Б. Карлссон и Т. Каллиган выяснили, что в субарктической тундре шведской Лапландии всходы небольшой осоки (Carex bigelowii) выживают, как правило, вблизи обычных здесь вечнозеленых кустарничков — Кассиопеи и вороники. Если осоке и удавалось выжить без них, то ее кустики были хилыми, с короткими листьями. Карлссон и Каллиган высеивали семена осоки на открытых местах, под пологом кустарников, под защитой деревянных щитов и даже на удобряемых участках. Результаты опытов засвидетельствовали, что вечнозеленые кустарнички хороши для осоки в первую очередь тем, что защищают ее всходы от холодных ветров: под их пологом немного теплее, да и почва лучше.
Одновременно со шведами их мексиканские коллеги А. Валиенте-Бенуа и Е. Эзкурра занялись проверкой гипотез о том, почему всходы кактусообразного молочая Pedilanthus macrocarpus почти всегда появляются под крупными кактусами или кустарниками. Предполагали многое — няньки помогают накапливать семена молочая у своих стволов, укрывать молодую поросль от травоядных животных и от заморозков, защищают от прямой солнечной радиации и снижают температуру почвы. Опыты поведали, что растения-няньки в пустынях Мексики помогают своим подопечным главным образом в последней из названных бед: снижают прямую солнечную радиацию. Ослабеет нещадная жара — молоди легче поддерживать надлежащий водный баланс. Примечательно, что молочаи почти всегда поселяются с северной стороны от опекунов.
Растения-няньки есть не только в пустынях и тундрах. Например, в южной части США подрост дуба приживается в основном под пологом низких кустарничков. Под защитой таких покровителей выживает 63 % всходов и мелкого подроста дуба, а без них — только 17 %.
Пора вспомнить и о няньках наших умеренных широт: березе и осине. Хвойные породы деревьев, в первую очередь ель, плохо возобновляются на открытых местах. Поэтому вырубки сперва зарастают березой и осиной, и уже под их пологом начинается самосев ели. Правда, здесь есть две немаловажные особенности.
Первая состоит в том, что отсутствует попарная связь «нянька — подопечное растение». Опека носит групповой характер: сразу вся популяция березы выступает в качестве няньки для всех всходов ели. К тому же отношения нянек и подопечных не всегда гладкие: зимние ветры терзают гибкие ветви берез, и те охлестывают, сбивают хвою с молодых елок и сосенок. Ну, розга в педагогике не новость, и все же лучше выживают в лесах тайги те хвойные, что поселились чуть поодаль от своих нянек.
Замечено, что вокруг них образуются как бы кольца из подопечных, подобно тому, как орбиты планет распределены вокруг светила. Космическое сравнение напрашивается потому, что в ботанику вошло понятие об эффекте гало. Напомню, что в астрономии гало — это кольцеобразный ореол вокруг светящихся небесных тел. Но эффект гало, который назвали так в 1981 году Р. Ланге и Т. Рейнольде, ботаники из Австралии, служит биологической противоположностью астрономической модели. Эффект гало — не что иное, как появление вокруг объемистых растений круговых зон хилых, подавленных соседей. Есть у них и такое, но не будем забывать, что среди них немало и заботливых нянек.
Растениям жить дружной семьей легче
С помощью ветра или других природных агентов семена разлетаются куда попало. Но если у взрослых растений есть серьезные отклонения от случайного распределения, то эти отклонения, несомненно, вызваны или антагонизмом, или, напротив, так называемой положительной ассоциированностью. Ее причины самые разные. Иногда могут жить по соседству просто потому, что у них сходные экологические требования. Совместную жизнь представителям одного вида могут гарантировать, например, тяжелые семена. Про группы особей, оказавшихся рядом по воле случая, можно сказать: живут рядом, но не дружат.
Но многие и многие факты свидетельствуют, что положительная ассоциированность частенько отражает именно взаимопомощь соседей. Кто не видел, как вьющиеся растения по стеблям соседей тянутся к свету. Неужели это своего рода антагонизм? Известно: вьюнок полевой, взбираясь на стебли пшеницы, вызывает полегание хлебов. Такой хлеб убирать неудобно, и мы считаем связь пшеницы и вьюнка вредной. Но как природное явление она вовсе не антагонистична. Полегание-то наступает в фазе зрелости семян, и пригнутый к земле колос упрощает злаку семенное размножение.
Еще более очевидна помощь вьющимся растениям в роще сосны пицундской на знаменитом мысе в Абхазии. Здесь плющ, обвивающий лишь нижнюю часть стволов сосны, ни вреда, ни особой пользы не приносит. Зато мощные сосны помогают ему получше расположить листья по отношению к свету. Вообще, многие лесные травы без деревьев не могут не только нормально размножаться, но и просто жить. Черника, например, после вырубки деревьев погибает, как говорят, выгорает, лишаясь тени.
По типу жизненной стратегии растения подразделяют на несколько групп: «львов», «верблюдов» и «шакалов. Только растения со стратегией «шакалов» предпочитают жить в одиночестве, сами по себе. Так, ярутка полевая лучше всего себя чувствует именно на открытых местах. У представителей других типов жизненной стратегии наилучшая жизнь как раз в сложных сообществах.
Помощь друг другу многогранна, хотя не всегда очевидна. Всем известна полезная черта бобовых — связывая азот, они облегчают минеральное питание соседей. Сходные свойства и у микоризных растений с симбиозом корней и грибов. Даже просто тень деревьев, сохраняя влажность почвы, ускоряет микоризацию первичных корешков.
В пустынях и тундрах некоторые представители зеленого мира укрепляют почву и обогащают ее органикой, столь необходимой соседям. Растения с глубокой корневой системой помогают мелкокорневым собратьям, перекачивая полезные влагу и минеральные вещества из нижних слоев почвы в поверхностные. Кстати, некоторые сорные растения таким образом помогают посевам пшеницы и ржи.
Любопытна взаимосвязь между лебедой и типичными галофитами (солелюбивыми растениями) в Средней Азии. В полупустыне лебеда своими глубокими корнями извлекает из нижних горизонтов почвы немало солей, главным образом хлоридов. Отмирает лебеда — соли остаются в верхней части почвы. Из года в год идет такое засоление, и в конце концов здесь селятся солеросы и солянки, которые прямо-таки обожают соленый грунт. Так лебеда помогает расселению галофитов и служит пусковым механизмом для сукцессии — смены солонцов с глубоким соленосным горизонтом на солончаки с поверхностным засолением.
Вообще-то, в любой сукцессии растения-первопоселенцы помогают освоить новую территорию, так сказать, младшим братьям. Вспомните о зарастании обнаженных скал, и скореженных человеком ландшафтов или о мертвых отвалах горных пород. Тут без взаимопомощи обойтись особенно трудно. Ее проявления могут показаться малозначимыми, но они важны для выживания и размножения растений.
Немало преимуществ при совместной жизни и у представителей одного вида. Так, у растений, нуждающихся в перекрестном опылении, больше семян и плодов, ибо вероятность опыления ветром и насекомыми здесь больше. Опылители вообще предпочитают летать в массивы цветущих медоносных растений, а не выискивать одиночные создания.
Канадские ученые в опытах с калиной доказали, что урожай ее плодов в группах по 10 особей увеличивается на 22,7 % по сравнению с одинокими кустами. В группах и цветки заметнее, и концентрация пахучих веществ выше, а они привлекают насекомых. Да и бесполезные потери пыльцы снижаются. Вероятно, на этом зиждется немаловажный вывод экологов о том, что для охраны редких растений выгоднее организовать один крупный заповедник, чем много мелких.
Родители и дети
Конечно, родительская стратегия помощи потомству у растений гораздо слабее, чем у животных. Там она хорошо нам знакома хотя бы по яростной защите кошкой котят или самоотверженному поведению матери-воробьихи. Правда, у растений, дающих так называемые клоны, например у черники или пырея, защитная роль соседства, как говорится, налицо. Ведь они только так могут отвоевывать площадь у конкурентов.
Молодые периферические побеги подкармливаются от хорошо развитых центральных органическими веществами, минеральными солями и водой. Во всяком случае, погибших вегетативных потомков вблизи материнских растений гораздо меньше, чем в отдалении.
А вот родительской заботы о всходах, вырастающих из семян, почти нет. Хотя и здесь немало интересных случаев помощи детям. У крестовника, например, есть прикорневая розетка из листьев. Когда созревают и рассыпаются его семена, листья на розетке отмирают. Обнажается почва прямо у материнских стеблей. Именно здесь приживается основная часть семян, а в других местах, в сомкнутом луговом травостое, им приходится трудно.
Одновидовые куртины, дающие житейские преимущества,— обычное явление у цветковых растений. Подсчитано, что у трав такие поселения от 20 до 4000 особей занимают от 2 до 300 м2. У деревьев все выглядит солиднее — от 60 до 30 000 экземпляров размещаются на 10—10 000 км2. Почти лес.
Порой процветанию помогает так называемая аллелопатия — прижизненные выделения травами, кустами и деревьями биологически активных веществ, которые тормозят прорастание семян других видов, мешают конкурентам внедриться на занятую территорию.
Взаимопривыкание или слюбится — стерпится
Конечно, взаимопомощь неосознанна. Целенаправленность ей придает эволюция. Совместная жизнь из поколения в поколение генотипов формирует сообщества растений с теми или иными типами помощи.
Генетически закрепленное сообитание, выгодное хотя бы одному из партнеров, может возникнуть и сейчас. Об этом красноречиво говорят опыты Р. Теркингтона. Он детально исследовал взаимоотношения растений на лугах и полях сначала в Великобритании, а затем в Канаде. Выяснилось, что здесь неоднородна популяция клевера ползучего. Часть его особей лучше всего расчет вблизи полевицы, другая процветает возле Lolium perenne. У первых преобладают мелкие, но быстро растущие побеги, у вторых — крупные, медленно растущие. Такие формы клевера сперва выращивали в сосудах, а потом, уже взрослыми, пересаживали на пастбище. Оказалось, они помнили своих привычных соседей — росли лучше, если их высаживали рядом с ними.
Ну, а теперь вернемся к началу статьи. Конечно, университетские учебники правы. В жизни растений есть не только взаимопомощь, но и жесткая взаимная или односторонняя конкуренция. Видеть же в только борьбу — все равно, что многокрасочную жизнь свести к одноцветной картинке, которая не только скучна, но и неправдоподобна.
Ю. А. Злобин
Загрузка...
