В лесу живет много животных. Для большинства из них лес служит домом.
Питаясь и перемещаясь с места на место, они оказывают большое влияние на жизнь лесных растений, существенно изменяя ход лесообразовательного процесса. С их помощью на вырубки или другие лишенные древесной растительности площади могут быть занесены семена деревьев. Иногда, наоборот, они приводят к гибели семян какой-нибудь древесной породы, препятствуя ее возобновлению.
Под действием насекомых-вредителей на обширных площадях погибают леса. Все это изменяет направление лесообразовательного процесса, а иногда лишь прерывает или замедляет нормальный его ход.
Животные и растения в лесу находятся в настолько тесном взаимодействии, что, воздействуя на один компонент, можно влиять и на другой. Существуют так называемые биологические цепи. Каждому типу растительности соответствует определенный комплекс животных. Изменяя растительность, человек влияет и на животных. Так, вырубка хвойных насаждений и возникновение лиственных молодняков на их месте в ряде районов привели к размножению оленей, косуль и лосей. Уничтожение или вымирание тех или иных животных также влияет на растительность. Рассмотрим более подробно влияние на лес определенных групп животного мира.
Почвенная фауна . Исключительно важную (хотя и не всегда заметную) роль в жизни леса играет почвенная фауна. Особенно велика роль дождевых червей. Они измельчают органические остатки, перемешивают их с минеральной частью почвы и перерабатывают биохимически, пропуская через пищевой тракт. Общее количество поедаемого и перерабатываемого дождевыми червями органического вещества может достигать 1 т на 1 га. Это составляет примерно до 1/4 (иногда даже до 1/3) всего листового опада, который ежегодно поступает на поверхность почвы.
Передвигаясь в почве, дождевые черви, по наблюдениям Ч. Дарвина (кстати, это самая первая его научная работа), пропускают через себя около 25 т почвы на 1 га. Эго ведет к улучшению ее физических свойств, аэрации, водного и теплового режимов и структуры. Их влиянию обязан своим происхождением хорошо выраженный гумусовый горизонт, в котором органическое вещество - гумус - тесно связано с минеральной частью почвы. По ходам дождевых червей проникают на большую глубину и корни древесных растений. На взрыхлениях, созданных дождевыми червями и другими беспозвоночными животными, появляются всходы древесных пород. Особенно часто к таким участкам приурочены всходы ели.
В тундре мало беспозвоночных. Там они сосредоточены только в самом поверхностном слое почвы или в моховой дернине. Несколько больше их в таежных лесах. Но и здесь дождевые черви встречаются только в поверхностном слое. Много беспозвоночных в хвойно-широколиственных и широколиственных лесах.
С увеличением количества дождевых червей улучшается и плодородие почв. Но не следует забывать, что и само количество дождевых червей зависит от свойств лесных почв. На площадях с богатыми органическими веществами, плодородными, с хорошим водным и воздушным режимами почвами насчитывается до 5-7 млн. кольчатых червей на 1 га. На бедных почвах количество их редко превышает 50-100 тыс. шт. на 1 га. Почти нет дождевых червей в болотах и на очень сухих почвах. Что касается других беспозвоночных, то они играют значительно меньшую роль вследствие их малочисленности.
Насекомые . Многие насекомые выполняют полезную роль в жизни леса. Они опыляют цветки, распространяют мелкие семена. Без насекомых у энтомофильных (насекомоопыляемых) растений не образовались бы семена и они выпали бы из состава древостоев. А смерть всех насекомых уже не такая фантастическая штука в наше время. Применение химикатов может привести и к этому.
Значительно чаще насекомые приносят вред. Объедая листья и хвою, они приводят к гибели целые лесные массивы. Как и грибы, они повреждают плоды и семена, побеги и т. п. Эти повреждения, если и не приводят деревья прямо к гибели, то уменьшают их роль в процессе образования новых древостоев и ведут к ослаблению старых. На ослабленные деревья нападают другие насекомые (короеды, лубоеды) и ускоряют их гибель. Вред насекомых так велик, что он изучается в особом специальном курсе лесной энтомологии.
Есть насекомые, которые питаются другими насекомыми (жужелицы, наездники и др.). Уничтожая вредных насекомых, они приносят большую пользу древесной растительности. Много вредных насекомых поедают муравьи. Есть данные, что муравьи одного муравейника за сезон уничтожают от 3 до 5 млн. насекомых, в том числе до 150- 360 тыс. вредных с участка в 0,2-0,5 га. Они нападают и на гусениц, молодых насекомых в период их линьки или сразу же после выхода их из коконов. Вместе с тем установлено, что муравьи благоприятствуют тлям и вместе с вредными насекомыми уничтожают и полезных. Ощутимую полезную роль играют только некоторые расы рыжих муравьев. Много вредных насекомых уничтожают паукообразные, улавливая в свои сети мух, бабочек, стрекоз и других летающих насекомых.
Птицы . Больше всего птиц живет в лиственных и смешанных лесах, меньше - в темнохвойных. По этому поводу известный орнитолог С. А. Батурлин писал, что тайга безжизненна и только при приближении к какой-нибудь речной долине, озерной котловине или просто расчистке жизнь бьет ключом. Птицы поедают множество насекомых. Особенно полезны в этом отношении мелкие птицы, питающиеся исключительно насекомыми. Меньшую роль играют птицы, использующие насекомых для выкормки своих птенцов.
На верхушках деревьев пролетающих насекомых подстерегает восточный широкорот. Чаще он питается жуками, реже ловит стрекоз, кобылок, шмелей и пчел. Большое количество летающих насекомых поедают мухоловки. Один маленький королек за лето съедает до 4 млн. мелких насекомых и их личинок. Особенно много насекомых уничтожают иволга и кукушка. До сотни волосатых гусениц, которых не едят другие птицы, съедает в день кукушка. В верхнем пологе древостоев держится личинкоед. Он истребляет жуков, мух, бабочек, личинок и гусениц. Некоторых из них он ловит прямо на лету, других склевывает с веток. Много ночных бабочек, большинство из которых вредители лесов, и жуков истребляет козодой.
Некоторые птицы уничтожают большое количество мышевидных грызунов. Крупная лесная сова - неясыть длиннохвостая - питается в основном мышами, но иногда не прочь полакомиться зайцем, белкой и пернатой дичью. Однако польза от нее превышает вред. На Дальнем Востоке живет интересная иглоногая сова, которая ловит крупных ночных насекомых (бабочек и жуков) лапами. На внутренних сторонах пальцев у нее есть иглы, с помощью которых она и удерживает насекомых. Иногда она истребляет и мелких птиц. Воробьиный сыч ловит мышей. В дуплах деревьев он складывает мышей и мелких птиц, создавая запасы на зиму. Сорокопут-жулан охотится на бабочек, жуков, крупных кузнечиков и мелких птиц, а иногда и на мышей. Когда сорокопут сыт, он накалывает умерщвленных насекомых и птиц на сухие острые сучки, на шипы боярышника и другие колючки про запас.
Из других птиц следует отметить роль дятлов. Их несколько видов, и почти все они считаются лесными докторами или санитарами. Крепким клювом дятлы достают насекомых, чаще всего крупных личинок, скрывающихся в древесине и недоступных другим птицам. Они выдалбливают дупла, который потом служат жилищами для других птиц. Но дятлы питаются не только насекомыми. Они поедают много семян древесных пород. Нередко в лесах можно найти дятлову кузницу - место с большой кучей пустых еловых шишек. Здесь, укрепив шишку, он достает из нее семена. Запасает с осени, нанизав крылатки на ветки, он и семена липы.
В лесах Дальнего Востока живет интересная птица - голубая сорока. Летом она питается крупными насекомыми (жуками, бабочками, гусеницами), а осенью и зимой - семенами. Она склевывает плоды смородины, винограда, лимонника, калины, бархата, аралии, диморфанта и других древесных пород. Плоды бархата поедаются дроздами, свиристелями, дубоносами и другими птицами. Много семян съедают клесты.
Птицы распространяют семена многих растений на значительные расстояния, поедая плоды с сочной мякотью и семенами, защищенными плотной оболочкой от переваривания. Значительная часть таких семян проходит через пищеварительный тракт неповрежденной. Есть даже семена, которые без прохождения через кишечник птиц и действия на них желудочного сока не прорастают.
Тетерева питаются летом плодами, личинками и муравьями, а зимой -березовыми и ивовыми почками. Много плодов съедают рябчики. Летом они питаются семенами и зеленью, иногда разрывают муравейники, зимой объедают почки, молодые побеги, сережки ольхи и березы. Тетерев и рябчик наносят определенный вред возобновлению деревьев, но сами служат ценным объектом охоты. О деятельности кедровки мы уже рассказывали. Добавим только, что, по специальным подсчетам, в Сибири кедровки на вырубки заносят в течение осени до 38-43 тыс. семян кедра сибирского. Сойка на большие расстояния разносит желуди дуба. Много пользы приносят лесу и другие птицы. И если при этом они съедают часть семян, то и им нужно питаться.
Млекопитающие . В лесах живет много видов млекопитающих. Это медведь, тигр, соболь, гепард, рысь, белка, кабан, косуля, олень, горал, волк, кабарга, заяц, крот и многие другие. Большинство млекопитающих имеет охотопромысловое значение. Некоторые звери только живут в лесах и почти не влияют на древесную растительность. Большинство же животных питаются растениями и другими лесными животными и играют то положительную, то отрицательную роль в жизни леса.
Пожалуй, самый большой вред лесам наносят мышевидные грызуны. Они уничтожают семена древесных пород и тем препятствуют их возобновлению. Много семян, особенно крупных, съедают мыши и в посевах в питомниках и на лесокультурных площадях. Они так хорошо находят высеянные в почву орехи кедра, что его разведение семенами стало невозможно. В неурожайные годы мышевидные грызуны объедают кору у молодых деревьев, и эти деревья постепенно усыхают. Иногда таким образом они уничтожают полезащитные полосы на полях.
Вместе с тем мышевидные грызуны приносят и некоторую пользу. Так, в годы массового размножения рыжие полевки перерывают до 10-15% площади. По их ходам почва промачивается на большую глубину, а в местах выхода на поверхность появляются всходы древесных растений. В сосняках над ходами грызунов растет до 35% всходов сосны. Из других грызунов некоторую вредную роль играют зайцы, которые обкусывают верхушки у подроста лиственных пород и объедают кору у осин.
Копытные звери (олени, косуля, кабарга, горал, бараны, лось) питаются побегами лиственных, реже хвойных деревьев и наносят вред лесному хозяйству. Этот вред обычно невелик и перекрывается той пользой, которую они дают в виде мясной продукции. Но встречаются случаи, когда копытные зимой уничтожают много мелких деревьев. В последнее время лоси во многих хозяйствах стали настоящим бичом хвойных культур. Так, по наблюдениям на Кольском полуострове, один лось объедает осенью за сутки от 120 до 200 сосенок, а зимой - от 60 до 100. Это очень большой ущерб. Практически иногда лоси съедают все высаженные деревья. Но чаще в этом виноваты сами люди. Численность животных (особенно, если их специально разводят, подкармливают, уничтожают поедающих их хищников) нужно регулировать. Олени, косули, и зайцы во Франции сильно повреждают белую и дугласову пихты, европейскую ель, ясень, бук и сосну обыкновенную. В результате этих повреждений замедляется рост дерева, образуются гнили.
Копытные животные, поедая одни породы и оставляя другие, способствуют смене одного типа растительности другим. Так, в Белгородской области косули сильно повреждают черемуху, бересклет европейский, шиповник, клены остролистный и полевой, терн, бересклет бородавчатый и грушу. Дуб и ясень они едят очень редко, а липу повреждают слабо. Казалось бы, они помогают дубу в борьбе за существование. Но это не так. Они уничтожают мелкие породы, которые образуют «шубу» для дуба и ухудшают условия его роста.
Очень велика польза, которую приносят лесам кабаны. В поисках корма они перекапывают почву, содействуя тем самым естественному возобновлению древесных пород. Но численность и таких полезных животных Следует регулировать. Когда она резко возрастает, наносится большой ущерб сельскому хозяйству. В поисках корма кабаны забредают на поля и огороды местных жителей и иногда выкапывают весь урожай картофеля и других культур. И тогда раздаются гневные призывы уничтожить кабанов. В этом случае необходимо просто регулярно проводить отстрел лишних животных и использовать мясо, которое также является продукцией леса.
Много семян древесных пород уничтожают белки, бурундуки и дикобразы. Все они собирают семена, прячут их в свои хранилища и почти не теряют. Бурундуки же наносят очень большой вред лесным питомникам, выкапывая на грядках крупные семена. Интересно себя ведут белки в периоды миграций. Переходя из одних участков в другие, они прячут семена под лесную подстилку. Очевидно, срабатывает какой-то инстинкт. Эти семена так и остаются до весны, а потом прорастают.
Большую пользу лесу приносят насекомоядные животные. Много вредных насекомых поедают землеройки. Кроты также питаются насекомыми, но нередко поедают и полезных дождевых червей. Своими ходами в лесу они улучшают водный и воздушный режим почвы, способствуют уменьшению поверхностного стока и проникновению корней деревьев в более глубокие горизонты почвы. Вместе с тем кроты портят луга, гряды в питомниках. Особенно велика полезная роль ежей. Они питаются вредными насекомыми, их личинками, мышами. Много вредных насекомых вылавливают летучие мыши. Вредными насекомыми и мышами питаются и барсуки. Много мышей уничтожает лиса й потому ее скорее можно отнести к полезным животным. Охотятся на мышей и другие хищные звери: куница, соболь, горностай, ласка, хорек и колонок. Соболь, кроме того, питается и кедровыми орехами. Медведи и другие крупные хищные животные играют менее заметную роль в жизни леса. Вот какие сложные взаимоотношения складываются между лесом и животными. В лесу нет ни абсолютно полезных, ни абсолютно вредных животных - они его составная часть.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Взаимосвязь между деревьями и животными чаще всего выражается в том, что птицы, обезьяны, олени, овцы, крупный рогатый скот, свиньи и т.д. способствуют распространению семян, однако интересен не этот очевидный факт, а вопрос о воздействии пищеварительных соков животных на проглоченные семена.
Домовладельцы во Флориде сильно недолюбливают бразильское перечное дерево— красивое вечнозеленое растение, которое в декабре покрывается красными ягодами, выглядывающими из темно-зеленых душистых листьев в таком количестве, что оно напоминает падуб (остролист).
В этом великолепном уборе деревья стоят несколько недель. Семена созревают, падают на землю, но под деревом никогда не появляются молодые побеги.
Прилетающие большими стайками странствующие дрозды опускаются на перечные деревья и набивают полные зобы крохотными ягодами. Затем они перепархивают на газоны и прогуливаются там среди поливальных установок.
Весной они улетают на север, оставив на флоридских газонах многочисленные визитные карточки, а несколько недель спустя там повсюду начинают пробиваться ростки перечных деревьев —и особенно на клумбах, где дрозды искали червяков. Несчастный садовник вынужден вырывать тысячи ростков, чтобы перечные деревья не завладели всем садом. Желудочный сок дроздов каким-то образом воздействовал на семена.
Прежде в Соединенных Штатах все карандаши делались из древесины можжевельника, обильно росшего на равнинах атлантическою побережья от Вирджинии до Джорджии. Вскоре ненасытные требования промышленности привели к истреблению всех больших деревьев, и пришлось подыскивать другой источник древесины.
Правда, несколько сохранившихся молодых можжевельников достигли зрелости и начали приносить семена, однако под этими деревьями, которые в Америке и по сей день называются «карандашными кедрами», не появилось ни одного ростка.
Но, проезжая по сельским дорогам Южной и Северной Каролины, можно увидеть миллионы «карандашных кедров»: они растут прямыми рядами вдоль проволочных изгородей, где их семена падали с экскрементами десятков тысяч воробьев и луговых трупиалов. Без помощи пернатых посредников можжевеловые леса навсегда остались бы лишь душистым воспоминанием.
Эта услуга, которую птицы оказали можжевельнику, заставляет нас задаться вопросом: в какой степени пищеварительные процессы животных воздействуют на семена растений? А. Кернер установил, что большинство семян, пройдя по пищеварительному тракту животных, утрачивает всхожесть. У Росслера из 40.025 семян разных растений, скормленных калифорнийским овсянкам, проросло только 7.
На Галапагосских островах у западного побережья Южной Америки растет большой долгоживущий многолетний томат, представляющий особый интерес, так как тщательные научные эксперименты показали, что естественным образом прорастает менее одного процента его семян.
Но в том случае, если спелые плоды поедались гигантскими черепахами, которые водятся на острове, и оставались в их пищеварительных органах две-три недели или дольше, прорастало 80 % семян.
Опыты позволили предположить, что гигантская черепаха является очень важным природным посредником не только потому, что стимулирует прорастание семян, но и потому, что она обеспечивает их эффективное рассеивание.
Ученые, кроме того, пришли к выводу, что прорастание семян объяснялось не механическим, а ферментативным воздействием на семена во время прохождения ими пищеварительного тракта черепахи.
Бейкер, директор Ботанического сада Калифорнийского университета (Беркли), ставил в Гане эксперименты с проращиванием семян баобаба и колбасного дерева. Он обнаружил, что эти семена без специальной обработки практически не прорастали, в то время как на каменистых склонах в значительном отдалении от взрослых деревьев были найдены их многочисленные молодые побеги.
Места эти служили излюбленным обиталищем павианов, а огрызки плодов указывали, что они входят в рацион обезьян.
Сильные челюсти павианов позволяют им легко разгрызать очень твердые плоды этих деревьев; поскольку плоды сами не раскрываются, без подобной помощи у семян не было бы возможности рассеяться.
Процент всхожести у семян, извлеченных из павианьих экскрементов, был заметно выше.
В Зимбабве произрастает большое красивое дерево рицинодендрон, которое называют также «замбезийским миндалем», монгонго или «орехом Манкетти».
Древесина этого дерева лишь немногим тяжелее бальсовой. Оно приносит плоды величиной со сливу, с небольшим слоем мякоти, окружающим очень твердые орешки — «съедобные, если вам удастся их расколоть», как написал один лесничий.
Естественным образом эти семена прорастают редко, но молодых побегов очень много, так как пристрастие к этим плодам имеют слоны. Прохождение через пищеварительный тракт слона, по-видимому, не оказывает на орешки никакого воздействия, хотя поверхность их в этом случае бывает покрыта бороздками, словно сделанными острым предметом. Быть может, это следы действия желудочного сока слона?
Орехи монгонго после прохода через слоновий кишечник
Ч. Тейлор писал, что рицинодендрон, растущий в Гане, приносит семена, которые прорастают очень легко. Однако он добавляет, что семенам мусанги, возможно, «требуется пройти через пищеварительный тракт какого-то животного, так как в питомниках добиться их прорастания чрезвычайно трудно, а в естественных условиях дерево размножается очень хорошо».
Хотя слоны в Зимбабве и наносят большой ущерб лесам саванн, они в то же время обеспечивают распространение некоторых растений. Слонам очень нравятся бобы верблюжьей колючки, и они поедают их в больших количествах. Семена выходят наружу непереваренными. В дождливый сезон жуки-навозники закапывают слоновий помет.
Таким образом, большинство семян оказывается в отличной грядке. Вот так толстокожие гиганты хотя бы отчасти возмещают ущерб, который они причиняют деревьям, сдирая с них кору и нанося им всякие другие по вреждения.
Ч. Уайт сообщает, что семена австралийского квандонга прорастают только побывав в желудке эму, которые любят лакомиться мясистыми, напоминающими сливы, околоплодниками.
Казуар, родственник эму, тоже с удовольствием поедает плоды квандонга
ОСИНЫЕ ДЕРЕВЬЯ
Одна из самых непонятных групп тропических деревьев — это смоковницы (инжир, фига). Большая часть их происходит из Малайзии и Полинезии.
Корнер пишет: «У всех членов этого семейства маленькие цветки. У некоторых — таких, как хлебные деревья, тутовые и смоковницы, — цветки соединены в плотные соцветия, развивающиеся в мясистые соплодия. У хлебных деревьев и у тутовых цветки помещаются снаружи мясистого стебля, который их поддерживает; у смоковниц они находятся внутри его.
Смоква образуется в результате разрастания стебля соцветия, край которого затем загибается и стягивается, пока не образуется чашечка или кувшинчик с узким зевом — нечто вроде полой груши, а цветки оказываются внутри... Зев смоквы закрывается множеством наложенных друг на друга чешуек...
Цветки этих смоковниц бывают трех видов: мужские с тычинками, женские, которые дают семена, и цветки-галлы, называемые так потому, что в них развиваются личинки маленьких ос, опыляющих смоковницу.
Цветки-галлы — это стерильные женские цветки; разломав спелую смокву, их нетрудно узнать, так как они похожи на крохотные воздушные шарики на цветоножках, а сбоку можно увидеть отверстие, через которое оса выбралась наружу. Женские цветки узнают по содержащемуся в каждом из них маленькому плоскому твердому желтоватому семени, а мужские — по тычинкам...
Опыление цветков смоковницы представляет собой, пожалуй, самую интересную из известных пока форм взаимосвязи между растениями и животными. Опылить цветки смоковницы способны только крохотные насекомые, называемые фиговыми осами, поэтому размножение смоковниц целиком зависит от них...
Если такая смоковница вырастет в месте, где эти осы не водятся, дерево не даст семян... Но и фиговые осы, в свою очередь, полностью зависят от смоковницы, так как их личинки развиваются внутри цветков-галлов и вся жизнь взрослых особей проходит внутри плода — исключая перелет самок из созревающей смоквы на одном растении в молодую смокву на другом. Самцы, почти или совсем слепые и бескрылые, живут во взрослой стадии всего несколько часов.
Если самке не удается найти подходящую смоковницу, она не может отложить яйца и погибает. Существует много разновидностей этих ос, каждая из которых, по-видимому, обслуживает один или несколько родственных видов смоковницы. Этих насекомых называют осами, потому что они находятся в отдаленном родстве с настоящими осами, но они не жалят и их крохотные черные тела имеют в длину не больше миллиметра...
Когда смоквы на галловом растении созревают, из завязей цветков-галлов вылупляются взрослые осы, прогрызая стенку завязи. Самцы оплодотворяют самок внутри плода и вскоре после этого умирают. Самки выбираются наружу между чешуйками, закрывающими зев смоквы.
Мужские цветки обычно располагаются вблизи зева и раскрываются к тому времени, когда смоква созревает, так что их пыльца попадает на ос-самок. Осыпанные пыльцой осы летят к такому же дереву, на котором начинают развиваться молодые смоквы и которые они, вероятно, находят с помощью обоняния.
Они проникают в молодые смоквы, протискиваясь между чешуйками, закрывающими зев. Это трудный процесс. Если оса забирается в смокву-галл, ее яйцеклад легко проникает через короткий столбик в семяпочку, в которой и откладывается одно яйцо. Оса переходит с цветка на цветок, пока запас ее яиц не кончится; затем она умирает от истощения, так как, вылупившись, ничего не ест...»
ОПЫЛЯЕМЫЕ ЛЕТУЧИМИ МЫШАМИ
В умеренных зонах опыление цветков в большинстве случаев производится насекомыми, и считается, что львиная доля этого труда ложится на пчелу. Однако в тропиках опыление многих видов деревьев, особенно цветущих ночью, зависит от летучих мышей. Ученые обнаружили, что питающиеся по ночам цветками летучие мыши, по-видимому, играют ту же экологическую роль, которая днем принадлежит колибри.
Это явление подробно изучалось на Тринидаде, на Яве, в Индии, в Коста-Рике и во многих других местах. Наблюдения выявили следующие факты.
1) Запах большинства цветков, опыляемых летучими мышами, очень неприятен для человека. Это относится прежде всего к цветкам Oroxylum indicum, баобаба, а также некоторых видов кигелии, паркии, дуриана и т.л
2) Летучие мыши бывают разной величины — от зверьков меньше человеческой ладони до гигантов с размахом крыльев в метр с лишним Малютки, запуская длинные красные язычки в нектар, либо парят над цветком, либо обхватывают его крыльями. Большие летучие мышц засовывают мордочки в цветок и начинают быстро слизывать сок, но ве г ка опускается под их тяжестью, и они взлетают в воздух.
3) Цветки, привлекающие летучих мышей, принадлежат почти ис ключительно к трем семействам: бигнония, шелковичный хлопчатник и мимоза. Исключение составляет фагрея из семейства логаниевых и гигантский цереус.
КРЫСИНОЕ «ДЕРЕВО»
Лазящий панданус, встречающийся на островах Тихого океана, — это не дерево, а лиана, хотя, если его многочисленным корням-прицепкам удается найти соответствующую опору, он стоит настолько прямо, что походит на дерево.
Отто Дегенер писал о нем: ««Фрейцинетия довольно широко распространена в лесах Гавайских островов, особенно в предгорьях. Она больше нигде не встречается, хотя на островах, расположенных к юго-западу и на востоке, найдено свыше тридцати родственных ей видов.
Дорога от Хило к кратеру Килауэа изобилует йейе (гавайское название лазящего пандануса), которые особенно бросаются в глаза летом, когда цветут. Некоторые из этих растений карабкаются по деревьям, достигая самых вершин, — главный стебель обхватывает ствол тонкими воздушными корнями, а ветки, изгибаясь, выбираются на солнце. Другие особи ползут по земле, образуя непроходимые сплетения.
Деревянистые желтые стебли йейе имеют в диаметре 2—3 см и опоясаны рубцами, оставшимися от опавших листьев. Они выпускают множество длинных придаточных воздушных корней практически одинаковой толщины по всей длине, которые не только снабжают растение питательными веществами, но и дают ему возможность цепляться за опору.
Стебли через каждые метр-полтора ветвятся, заканчиваясь пучками тонких глянцевых зеленых листьев. Листья заострены и усажены колючками по краям и по нижней стороне главной жилки...
Способ, выработанный йейе для обеспечения перекрестного опыления, настолько необычен, что о нем стоит рассказать подробнее.
В период цветения на концах некоторых веток йейе развиваются прицветники, состоящие из десятка оранжево-красных листьев. Они мясисты и у основания сладковаты. Внутри прицветника торчат три ярких султана.
Прицветники нравятся полевым крысам. Ползая по веткам растения, крысы опыляют цветки. Каждый султан состоит из сотен мелких соцветий, представляющих собой шесть объединенных цветков, от которых сохранились только плотно сросшиеся пестики.
На других особях развиваются такие же яркие прилистники, тоже с султанами. Но эти султаны несут не пестики, а тычинки, в которых развивается пыльца. Таким образом, йейе, разделившись на мужские и женские особи, полностью обезопасили себя от возможности самоопыления.
Осмотр цветущих веток этих особей показывает, что они чаще всего повреждены — большинство душистых, ярко окрашенных мясистых листьев прицветника исчезает без следа. Их поедают крысы, которые в поисках пищи перебираются с одной цветущей ветки на другую.
Поедая мясистые прицветники, грызуны пачкают усы и шерсть пыльцой, которая попадает затем таким же образом на рыльца женских особей. Йейе — единственное растение на Гавайских островах (и одно из немногих в мире), которое опыляется млекопитающими. Некоторые из его родичей опыляются летучими лисицами — плодоядными летучими мышами, которые находят эти мясистые прицветники достаточно вкусными».
МУРАВЬИНЫЕ ДЕРЕВЬЯ
Некоторые тропические деревья бывают поражены муравьями. Это явление совершенно неизвестно в умеренной зоне, где муравьи — просто безобидные козявки, которые иногда залезают в сахарницу.
В тропических лесах повсюду встречаются бесчисленные муравьи самой разной величины и с самыми разными привычками — свирепые и прожорливые, готовые кусать, жалить или еще каким-нибудь способом уничтожать своих врагов. Они предпочитают селиться на деревьях и для этой цели выбирают в многообразном растительном мире определенные виды.
Почти все их избранники объединяются общим названием «муравьиные деревья». Исследование взаимоотношений тропических муравьев и деревьев показало, что их союз полезен для обеих сторон.
Деревья укрывают, а часто и кормят муравьев. В одних случаях деревья выделяют комочки питательных веществ, и муравьи их поедают; в других — муравьи питаются крохотными насекомыми, например тлями, которые живут за счет дерева. В лесах, подвергающихся периодическим наводнениям, деревья спасают их жилища от затопления.
Деревья, несомненно, извлекают какие-то питательные вещества из мусора, скапливающегося в муравьиных гнездах, — очень часто в такое гнездо врастает воздушный корень. Кроме того, муравьи защищают дерево от всевозможных врагов — гусениц, личинок, жучков-точилыциков, других муравьев (листорезов) и даже от людей.
Относительно последнего Ч. Дарвин писал: «Защита листвы обеспечивается присутствием целых армий больно жалящих муравьев, чьи крохотные размеры делают их только более грозными».
Белт в своей книге «Натуралист в Никарагуа» приводит описание и рисунки листьев одного из растений семейства Melastoma со вздутыми черешками и указывает, что, кроме мелких муравьев, живущих на этих растениях в огромных количествах, он несколько раз замечал темноокрашенных Aphides (тля).
По его мнению, эти маленькие больно жалящие муравьи приносят растениям большую пользу, так как охраняют их от врагов, поедающих листья, — от гусениц, слизней и даже травоядных млекопитающих, а главное, от вездесущих сауба, то есть муравьев-листорезов, которые, по его словам, «очень боятся своих мелких родственников».
Такой союз деревьев и муравьев осуществляется тремя путями:
1. У некоторых муравьиных деревьев веточки бывают полыми, или же сердцевина их так мягка, что муравьи, устраивая гнездо, без труда ее убирают. Муравьи отыскивают отверстие или мягкое место у основания такой веточки, в случае необходимости прогрызают себе ход и устраиваются внутри веточки, часто расширяя и входное отверстие, и саму веточку. Некоторые деревья даже как будто заранее подготовляют входы для муравьев. На колючих деревьях муравьи иногда поселяются внутри колючек.
2. Другие муравьиные деревья размещают своих жильцов внутри листьев. Это осуществляется двумя способами. Обычно муравьи находят или прогрызают вход у основания листовой пластинки, там, где она соединяется с черешком; они забираются внутрь, раздвигая верхний и нижний покровы листа, словно две склеившиеся страницы, — вот вам и гнездо.
Второй способ использования листьев, наблюдающийся гораздо реже, состоит в том, что муравьи загибают края листа, склеивают их и поселяются внутри.
3. И, наконец, бывают муравьиные деревья, которые сами не предоставляют муравьям жилища, но муравьи зато селятся в тех эпифитах и лианах, которые они поддерживают. Когда в джунглях натыкаешься на муравьиное дерево, обычно не тратишь времени на то, чтобы проверить, из каких листьев вырываются потоки муравьев — из листьев самого дерева или его эпифита.
Спрус подробно описал свое знакомство с муравьиными деревьями на Амазонке: «Муравьиные гнезда в утолщениях веток бывают в большинстве случаев на невысоких деревьях с мягкой древесиной, особенно у основания ветвей.
В этих случаях вы почти непременно найдете муравьиные гнезда либо у каждого узла, либо на верхушках побегов. Эти муравейники представляют собой расширенную полость внутри ветки, а сообщение между ними осуществляется иногда по ходам, проложенным внутри ветки, но в подавляющем большинстве случаев — по крытым проходам, сооруженным снаружи.
У Cordia gerascantha в месте ветвления почти всегда имеются сумки, в которых живут очень злобные муравьи — тахи. На С. nodosa обычно обитают мелкие огненные муравьи, но иногда и тахи. Возможно, огненные муравьи во всех случаях были первообитателями, а тахи их вытесняют».
Все древовидные растения семейства гречишных, по словам Спруса, поражены муравьями: «Вся сердцевина каждого растения от корней до верхушечного побега практически полностью выскоблена этими насекомыми. Муравьи селятся в молодом стебле дерева или кустарника, и по мере того как он растет, выпуская ветку за веткой, они прокладывают свои ходы через все его разветвления.
Эти муравьи все, по-видимому, принадлежат к одному роду, и укус их чрезвычайно болезнен. В Бразилии это, как мы уже знаем, — “тахи”, или “тасиба”, а в Перу — “танга-рана”, и в обеих этих странах одним и тем же названием обычно пользуются для обозначения как муравьев, так и дерева, в котором они обитают.
У Triplaris surinamensis, быстрорастущего дерева, распространенного по всему бассейну Амазонки, и у Т. schomburgkiana, небольшого дерева в верховьях Ориноко и Касикьяре, тонкие длинные трубковидные ветки почти всегда перфорированы множеством крохотных отверстий, которые можно обнаружить в прилистнике практически каждого листа.
Это ворота, из которых по сигналу дозорных, постоянно разгуливающих по стволу, в любую секунду готов появиться грозный гарнизон — как легко может убедиться на собственном опыте беззаботный путник, если, прельстившись гладкой корой дерева тахи, вздумает к нему прислониться.
Почти все древесные муравьи, даже те, которые в сухой сезон иногда спускаются на землю и строят там летние муравейники, всегда сохраняют вышеупомянутые ходы и сумки как свои постоянные жилища, а некоторые виды муравьев вообще круглый год не покидают деревьев. Возможно, то же относится к муравьям, которые строят муравейники на ветке из посторонних материалов. По-видимому, некоторые муравьи всегда живут в своих воздушных обиталищах.
Муравьиные деревья существуют повсюду в тропиках. К наиболее известным принадлежит цекропия тропической Америки, которую называют “трубным деревом”, потому что индейцы уаупа изготовляют из ее полых стеблей свои духовые трубки. Внутри ее стеблей часто обитают свирепые муравьи, которые, стоит только качнуть дерево, выбегают наружу и набрасываются на смельчака, потревожившего их покой. Эти муравьи защищают цекропию от листорезов. Междоузлия стебля полые, но прямо с наружным воздухом они не сообщаются.
Однако вблизи верхушки междоузлия стенка истончается. Оплодотворенная самка прогрызает ее и выводит свое потомство внутри стебля. Основание черешка вздуто, на его внутренней стороне образуются выросты, которыми и питаются муравьи. По мере поедания выростов появляются новые. Подобное явление наблюдается еще у нескольких родственных видов.
Несомненно, это форма взаимного приспособления, о чем свидетельствует следующий интересный факт: стебель одного вида, который никогда не бывает “муравьиным”, покрыт восковым налетом, препятствующим листорезам подниматься на него. У этих растений стенки междоузлий не истончаются и съедобные выросты не появляются.
У некоторых акаций прилистники замещаются большими колючками, вздутыми у основания. У Acacia sphaerocephala в Центральной Америке муравьи проникают в эти колючки, очищают их от внутренних тканей и поселяются там. По свидетельству Дж. Уиллиса, дерево обеспечивает их питанием: “На черешках встречаются дополнительные нектарники, а на кончиках листочков — съедобные выросты”.
Уиллис добавляет, что при любой попытке как-то повредить дереву муравьи массами высыпают наружу.
Старая загадка о том, что было раньше — курица или яйцо, повторяется на примере кенийской черногалловой акации, которую называют также “посвистывающей колючкой”. Ветки этого небольшого, напоминающего кустарник, дерева покрыты прямыми белыми шипами длиной до 8 см. На этих шипах образуются большие галлы. На первых порах они бывают мягкими и зеленовато-лиловыми, а потом затвердевают, чернеют, и в них поселяются муравьи.
Дейл и Гринуэй сообщают: “Галлы у основания шипов... как говорят, возникают благодаря муравьям, которые выгрызают их изнутри. Когда ветер попадает в отверстия галлов, слышится свист, отчего и возникло название “посвистывающая колючка”. Дж. Солт, который обследовал галлы на многих акациях, не нашел никаких свидетельств того, что их образование стимулируется муравьями; растение образует вздутые основания, а муравьи их используют».
Муравьиным деревом на Шри-Ланке и на юге Индии служит Humboldtia laurifolia из семейства бобовых. У него полости возникают только в цветущих побегах, в них и поселяются муравьи; строение же нецветущих побегов нормально.
Корнер описывает различные виды макаранги (местные жители называют их «маханг») — основного муравьиного дерева Малайи:
«Листья у них полые, и внутри живут муравьи. Выход наружу они прогрызают в побеге между листьями, а в своих темных галереях они держат массу тлей, словно стада слепых коров. Тли сосут сахаристый сок побега, тела выделяют сладковатую жидкость, которую поедают муравьи.
Кроме того, растение вырабатывает так называемые “съедобные выросты”, представляющие собой крохотные белые шарики диаметром 1 мм, которые состоят из маслянистой ткани — она также служит пищей для муравьев...
В любом случае муравьи защищены от дождя... Если срезать побег, они выбегают наружу и кусаются... Муравьи проникают в молодые растения — крылатые самки прогрызают себе ход внутрь побега. Они поселяются в растениях, не достигших и полуметра в высоту, пока междоузлия вздуты и похожи на колбаски.
Пустоты в побегах возникают в результате высыхания широкой сердцевины между узлами, как у бамбуков, а муравьи превращают отдельные пустоты в галереи, прогрызая перегородки в узлах».
Дж. Бейкер, изучавший муравьев на деревьях макаранга, обнаружил, что можно вызвать войну, приведя в соприкосновение два дерева, населенные муравьями. По-видимому, муравьи каждого дерева узнают друг друга по специфическому запаху гнезда.
В итоговую оценку суммируются все баллы за семь заданий. Максимальное количество баллов – 25.
Задание 1. «Взаимодействие организмов» (5 баллов)
Животные, поедая растения, могут приносить им не только вред, но и пользу. Опишите такие примеры.
Правильный ответ :
Насекомые-опылители (бабочки, осы, шмели и т. д.) способствуют перекрёстному опылению цветковых (покрытосеменных) растений; питаясь плодами, птицы (дрозды, голуби, снегири, свиристели и т.д.) и млекопитающие (орангутанг, гиббоны, лори, лемуры, крыланы, некоторые летучие мыши и грызуны) способствуют распространению семян; продукты жизнедеятельности животных служат удобрением для почвы, в которой живут растения (органическое питание).
Оценивание : по 1 баллу за каждый из трёх правильных пунктов в ответе. 2 балла за правильные приведённые примеры (хотя бы по одному для каждого примера).
Всего – 5 баллов.
Задание 2. Влияние факторов на организм. (3 балла)
На графике изображено влияние солёности воды на биологическую активность (выживаемость) трёх различных видов рыб. Проанализируйте график и опишите, как реагирует каждый из трёх видов на различные показатели солёности воды.
Правильный ответ :
Карась и камбала могут обитать в узком диапазоне солёности (являются стенобионтами). При этом карась предпочитает пресные или очень слабо солёные воды, а камбала, наоборот, их избегает и встречается исключительно в солёной воде. В отличие от них колюшка обитает в очень широком диапазоне (эврибионт) солёности, который перекрывает диапазоны карася и камбалы.
Оценивание : по 1 баллу за описание каждого из трёх видов.
Всего – 3 балла.
Задание 3. «Сообщества организмов» (2 балла)
Степь – это обширное безлесное, ровное пространство с травянистой растительностью в полосе сухого климата. Что начнёт происходить с этой экосистемой, если истребить всех обитающих там копытных?
Правильный ответ :
Степь постепенно будет зарастать и превращаться в лесостепные, а потом, возможно, в лесные сообщества (это краткий ответ ). Это связано с тем, что в результате накопления подстилки и образования мощного слоя дёрна, сразу начнут активно расти более влаголюбивые виды злаков, молодые кустарники и деревья, которые до этого постоянно выедались копытными. Первая плюс вторая часть – это полный ответ .
Оценивание : 2 балла за полный правильный ответ. 1 балл за краткий ответ.
Всего – 2 балла.
Задание 4. «Взаимодействие видов» (5 баллов)
Известно, что многие цветки растений опыляются насекомыми. Какие ещё животные могут это делать? Что помогает им доставать нектар и пыльцу из цветка?
Правильный ответ :
В опылении также могут участвовать:
- птицы (колибри, нектарницы и медососы);
- летучие мыши;
- грызуны;
- некоторые сумчатые в Австралии (кускусы или поссумы);
- лемуры на Мадагаскаре.
Доставать нектар и пыльцу из цветка им помогает способность подлетать к цветку (птицы, летучие мыши), длинная мордочка или клюв (грызуны, сумчатые и птицы), длинный язык (летучие мыши) и цепкие пальцы на лапах (грызуны, лемуры, сумчатые).
Оценивание : 5 баллов за правильный ответ, где указаны минимум 4 группы животных и описаны их приспособления. 4 балла за неполный ответ – минимум 3 примера или не все приспособления. 2 балла за 2 примера. 1 балл – только один пример и описание (например, только о колибри).
Всего – 5 баллов.
Задание 5. «Приспособления организмов к среде обитания» (2 балла)
Очень низкие и очень высокие температуры часто являются губительными для микроорганизмов. Объясните, почему в больницах и поликлиниках инструменты стерилизуют кипячением или нагреванием в автоклавах при высоком давлении, а не путём промораживания?
Правильный ответ :
В природе, естественные низкие температуры воздействуют на организмы регулярно. Покоящиеся стадии (споры, цисты) сформировались как приспособление к перенесению глубокое промораживание . При нагревании до температуры кипения погибают как активные микроорганизмы и простейшие, так и их покоящиеся стадии .
Оценивание : 2 балла за полный правильный ответ. 1 балл за недостаточно точный ответ или за 1 правильный пункт (промораживание или нагревание).
Всего – 2 балла.
Задание 6. «Приспособления организмов к среде обитания» (3 балла)
Мелкие планктонные растения и животные имеют очень разнообразную и часто причудливую форму тела. Рассмотрите рисунок и решите, какая есть у них всех общая черта, связанная с внешним строением и помогающая им обитать в воде.
Рисунок «Мелкие планктонные растения и животные»
Правильный ответ :
У всех планктонных животных увеличена площадь поверхности за счёт разнообразных выростов на поверхности тела или большой длины , что позволяет им парить в толще воды. Кроме этого, у них часто есть газовые пузырьки и капли масла в цитоплазме, которые позволяют уменьшить плотность тела .
Оценивание : 2 балла за полный правильный ответ. 1 балл за недостаточно точный или правильный ответ. Один дополнительный балл дается за указание на то, как именно они увеличивают площадь тела (ракообразные – ветвящимися антеннами, водоросли – сильно разветвлённым талломом).
Всего – 3 балла.
Задание 7. «Природа и человек» (5 баллов)
Объясните, почему в черте города заболеваемость деревьев выше, а продолжительность их жизни меньше, чем в близлежащей сельской местности?
Правильный ответ :
Это связано с повышенным содержанием вредных соединений в атмосфере и почве города; сильной запыленностью , которая ухудшает фотосинтез; нарушением воздухо- и водообмена в почве при строительстве дорог и укладке асфальта; засолённостью почвы ; с отсутствием в почве нужного количества элементов питания из-за нарушения круговорота элементов.
Оценивание : по 1 баллу за формулировку каждого из 5 правильных пунктов (выделены чертой) в ответе.
Всего – 5 баллов.
Невероятные факты
Среди всех странных растений в мире, существуют даже такие, которые поглощают плоть .
Ну, может не совсем плоть, а насекомых, но, тем не менее, они считаются плотоядными . Все плотоядные растения находятся в местах, где почва бедна питательными веществами.
Эти удивительные растения относятся к плотоядным , так как они ловят насекомых и членистоногих, выделяют пищеварительный сок, растворяют жертву и в ходе этого процесса получают некоторые или большую часть питательных веществ .
Вот самые известные хищные растения, которые используют разные виды ловушек для того, чтобы заманить свою жертву .
1. Саррацения (Sarracenia)
© konmesa / Getty Images
Саррацения или Северо-американское насекомоядное растение является родом плотоядных растений, которые встречаются в районах восточного побережья Северной Америки, в Техасе, в Великих озерах, в юго-восточной Канаде, но большая часть находится только в юго-восточных штатах.
Это растение использует ловчие листья в форме кувшинки в качестве ловушки . Листья растения превратились в воронку с образованием, похожим на капюшон, который растет над отверстием, предотвращая попадание дождевой воды, которая может разбавить пищеварительные соки. Насекомых привлекает цвет, запах и секреции, похожие на нектар на краю кувшинки. Скользкая поверхность и наркотическое вещество, окаймляющее нектар, способствуют тому, что насекомые падают внутрь, где они погибают и перевариваются протеазой и другими ферментами.
2. Непентес (Nepenthes)
© genphoto_art / Getty Images
Непентес, тропическое насекомоядное растение, это другой вид плотоядных растений с ловушкой, при которой используются ловчие листья в форме кувшинки. Существует около 130 видов этих растений, которые широко распространены в Китае, Малайзии, Индонезии, на Филиппинах, Мадагаскаре, Сейшельских островах, в Австралии, Индии, Борнео и Суматре. Это растение также получило прозвище "обезьянья чашка ", так как исследователи часто наблюдали, как обезьяны пили из них дождевую воду.
Большинство видов Непентес это высокие лианы, около 10-15 метров, с мелкой корневой системой. Из стебля часто видны листья с усиком, который выступает из кончика листа и часто используется для лазания. На конце усика, кувшинка формирует небольшой сосуд, который затем расширяется и образует чашу.
Ловушка содержит жидкость, выделяемую растением, которая может иметь водянистую или липкую структуру, и в которой тонут насекомые, которых поедает растение. Нижняя часть чаши содержит железы, которые поглощают и распределяют питательные вещества. Большая часть растений является небольшими и они ловят только насекомых, но крупные виды, такие как Nepenthes Rafflesiana и Nepenthes Rajah , могут ловить мелких млекопитающих, таких как крыс .
3. Хищное растение генлисея (Genlisea)
Генлисея состоит из 21 вида, обычно растет во влажной наземной и полуводной среде и распространена в Африке и Центральной и Южной Америке.
Генлисея представляет собой небольшие травы с желтыми цветами, которые используют ловушку типа крабовой клешни . В такие ловушки легко попасть, но из них невозможно выйти из-за небольших волосков, которые растут к входу или, как в этом случае, вперед по спирали.
У этих растений два различных типа листьев: фотосинтезирующие листья над землей и специальные подземные листья которые заманивают, ловят и переваривают мелкие организмы , такие как простейшие. Подземные листья также выполняют роль корней, такую как впитывание воды и прикрепление, так как у самого растения их нет. Эти подземные листья под землей формируют полые трубки, которые имеют вид спирали. Мелкие микробы попадают в эти трубки с помощью потока воды, но не могут из них выйти. Когда они доберутся до выхода, они уже будут переварены.
4. Дарлингтония калифорнийская (Darlingtonia Californica)
Дарлингтония калифорнийская - это единственный представитель рода дарлингтония, который растет в северной Калифорнии и Орегоне. Оно растет в болотах и родниках с холодной проточной водой и считается редким растением .
Листья Дарлингтонии имеют луковичную форму и образуют полость с отверстием, находящимся под вздутой, как воздушный шар, структурой и двумя острыми листами, которые свисают как клыки.
В отличие от многих плотоядных растений, оно не использует ловчие листья для ловушки, а используют ловушку типа крабовой клешни. Как только насекомое оказывается внутри, их сбивает с толку крапинки света, которые проходят через растение. Они приземляются в тысячи густых тонких волосков, которые растут внутрь. Насекомые могут следовать за волосками вглубь к пищеварительным органам, но не могут вернуться назад.
5. Пузырчатка (Utricularia)
Пузырчатка - это род плотоядных растений, состоящих из 220 видов. Они встречаются в пресной воде или влажной почве в качестве наземных или водных видов на всех континентах, за исключением Антарктиды.
Это единственные хищные растения, которые используют пузырчатую ловушку . У большинства видов очень маленькие ловушки, в которые они могут поймать очень мелкую добычу, такую как простейшие. Ловушки составляют от 0,2 мм до 1.2 см, а в большие ловушки попадают более крупная добыча, как например, водяные блохи или головастики.
Пузырьки находятся под отрицательным давлением по отношению к окружающей обстановке. Отверстие ловушки открывается, всасывает насекомое и окружающую воду, закрывает клапан, и все это происходит за тысячные доли секунд.
6. Жирянка (Pinguicula)
Жирянка относится к группе плотоядных растений, которые используют липкие, железистые листья для того, чтобы заманить и переварить насекомых. Питательные вещества, получаемые от насекомых, дополняют почву, бедную минеральными веществами. Существует приблизительно 80 видов этих растений в Северной и Южной Америке, Европе и Азии.
Листья жирянки сочные и обычно имеют ярко-зеленый или розовый цвет. Есть два специальных вида клеток, находящихся на верхней стороне листьев. Один известен, как цветоножная железа и состоит из секреторных клеток, находящихся на вершине одной клетки стебля. Эти клетки вырабатывают слизистый секрет, который образует видимые капли на поверхности листьев и действует, как липучка . Другие клетки называются сидячими железами, и они находятся на поверхности листа, вырабатывая ферменты, такие как амилаза, протеаза и эстераза, которые способствуют пищеварительному процессу. Тогда как многие виды жирянок плотоядны весь год, многие типы образуют плотную зимнюю розетку, которая не плотоядна. Когда наступает лето, оно расцветает, и у него появляются новые плотоядные листья.
7. Росянка (Drosera)
Росянка составляет один из крупнейших родов плотоядных растений, имея, по крайней мере, 194 вида. Они находятся на всех континентах, за исключением Антарктиды. Росянка может формировать прикорневые или вертикальные розетки от 1см до 1 м в высоту и могут жить до 50 лет.
Для росянок характерны движущиеся железистые щупальца , увенчанными сладкими липкими выделениями. Когда насекомое приземляется на липкие щупальца, то растение начинает двигать остальные щупальца в направлении жертвы, чтобы в дальнейшем загнать ее в ловушку. Как только насекомое оказалось в ловушке, мелкие сидячие железы поглощают его и питательные вещества идут для роста растения.
8. Библис (Byblis)
Библис или радужное растение - это небольшой вид плотоядных растений родом из Австралии. Радужное растение получило свое название за привлекательный вид слизи, которая покрывает листья на солнце. Несмотря на то, что эти растения похожи на росянки, они никак не связаны с последними и отличаются зигоморфными цветами с пятью изогнутыми тычинками.
Листья его имеют круглое сечение, и чаще всего они удлиненные и конические на конце. Поверхность листьев полностью покрыта железистыми волосками, которые выделяют липкое слизистое вещество, служащее ловушкой для мелких насекомых, садящихся на листья или щупальца растения.
9. Альдрованда пузырчатая (Aldrovanda vesiculosa)
Альдрованда пузырчатая - это великолепное бескорневое, плотоядное водное растение. Оно, как правило, питается мелкими водными позвоночными, используя ловушку-капкан .
Растение состоит в основном из свободно плавающих стеблей, которые достигают 6-11 см в длину. Листья-ловушки, величиной 2-3 мм, вырастают в 5-9 завитков по центру стебля. Ловушки прикрепляются к черешкам, которые содержат воздух, позволяющий растению плавать. Это быстро растущее растение и оно может достигать 4-9 мм в день и в некоторых случаях производить новый завиток каждый день. В то время как растение растет на одном конце, другой конец постепенно погибает.
Ловушка растения состоит из двух долей, которые захлопывается, как капкан. Отверстия ловушки направлены наружу и покрыты тонкими волосками, которые позволяют ловушке закрыться вокруг любой жертвы, которая оказывается достаточно близко. Ловушка захлопывается за десятки миллисекунд, что является одним из примеров самого быстрого движения в животном мире .
10. Венерина мухоловка (Dionaea Muscipula)
Венерина мухоловка, возможно, самое известное плотоядное растение, которое питается в основном насекомыми и паукообразными . Это мелкое растение, имеющее 4-7 листьев, которые растут из короткого подземного стебля.
Листовая пластина его разделена на две области: плоские, длинные, в форме сердца, способные на фотосинтез черешки и пару конечных долей, свисающих с главной жилки листа, которые формируют ловушку. Внутренняя поверхность этих долей содержит красный пигмент, а края выделяют слизь.
Листовые доли проделывают резкое движение, захлопываясь, когда стимулируются его сенсорные волоски. Растение настолько развитое, что может отличить живой стимул от неживого . Листья его захлопываются за 0,1 секунду. Они окаймлены жесткими, как шипы ресничками, которые удерживают добычу. Как только жертва попалась, внутренняя поверхность листьев постепенно стимулируется, а края долей растут и сливаются, закрывая ловушку и создавая закрытый желудок, где и происходит переваривание добычи.
Почему жертвы этих растений добровольно забираются в смертоносные ловушки? Хитроумные растения делятся своими секретами.
Венерина мухоловка захлопывает ловушку, если дважды прикоснуться к её крошечным волоскам.
Голодная муха ищет, чем бы поживиться. Почуяв запах, похожий на аромат нектара, она садится на мясистый красный лист – ей кажется, что это обычный цветок. Пока муха пьет сладкую жидкость, она задевает лапкой крохотный волосок на поверхности листа, затем еще один... И тут вокруг мухи вырастают стены. Зубчатые края листа смыкаются, словно челюсти. Муха пытается вырваться, но капкан крепко-накрепко закрыт. Теперь вместо нектара лист выделяет ферменты, растворяющие внутренности насекомого, постепенно превращая их в липкую кашицу. Муху постигло величайшее унижение, какое только может выпасть на долю животного: ее убило растение.
Тропический непентес привлекает насекомых сладким ароматом, но стоит невезучим присесть на его скользкий ободок, как они тут же соскальзывают в его разверстую утробу.
Растения против животных.
Болотистая саванна, простирающаяся на 140 километров вокруг Вилмингтона (Северная Каролина, США), – единственное место на Земле, где венерина мухоловка (Dionaea muscipula) является коренным обитателем. Здесь встречаются и другие виды хищных растений – не столь знаменитые и не такие редкие, но не менее удивительные. Например, непентес (Nepenthes) с кувшинами, похожими на бокалы для шампанского, где находят свою гибель насекомые (а иногда и животные покрупнее). Или росянка (Drosera), обхватывающая жертву липкими волосками, и пузырчатка (Utricularia), подводное растение, всасывающее добычу, как пылесос.
Многие растения-хищники (а таких более 675 видов) используют пассивные ловушки. Жирянка щетинится клейкими волосками, которые удерживают насекомое, пока работает пищеварительная жидкость.
Растения, питающиеся животными, вызывают у нас необъяснимую тревогу. Наверное, дело в том, что такой порядок вещей противоречит нашим представлениям о мироздании. Знаменитый натуралист Карл Линней, создавший в XVIII веке систему классификации живой природы, которой мы пользуемся до сих пор, отказывался верить, что такое возможно. Ведь если венерина мухоловка в самом деле пожирает насекомых, она нарушает порядок природы, заведенный Богом. Линней считал, что растения ловят насекомых случайно, и, если несчастная букашка перестанет дергаться, она будет отпущена на свободу.
Австралийская росянка привлекает букашек капельками, похожими на росу, а потом обхватывает их волосками.
Чарлза Дарвина, напротив, завораживало своевольное поведение зеленых хищников. В 1860 году, вскоре после того как ученый впервые увидел одно из таких растений (это была росянка) на вересковой пустоши, он написал: «Росянка интересует меня больше, чем происхождение всех видов на свете».
Силуэты пойманных насекомых, словно фигуры театра теней, проглядывают сквозь лист филиппинского непентеса. Восковая поверхность внутренней стенки кувшина не дает насекомым выбраться на свободу, а ферменты на его дне извлекают из жертвы питательные вещества.
Дарвин потратил не один месяц на эксперименты. Он сажал мух на листья хищных растений и наблюдал, как те медленно сжимают волоски вокруг своей жертвы; он даже подбрасывал прожорливым растениям кусочки сырого мяса и яичного желтка. И выяснил: для того, чтобы вызвать реакцию растения, достаточно веса человеческого волоса.
Почуяв запах пищи, таракан заглядывает в кувшин. Насекомоядные, как и другие растения, занимаются фотосинтезом, однако большинство из них обитает на болотах и в других местах, где почва бедна питательными веществами. Азот, который они получают, питаясь своими жертвами, помогает им отлично себя чувствовать в этих сложных условиях.
«Мне представляется, что едва ли кому-то случалось наблюдать более удивительное явление в растительном царстве», – писал ученый. При этом росянки не обращали совершенно никакого внимания на капли воды, даже если те падали с большой высоты. Реагировать на ложную тревогу во время дождя, рассуждал Дарвин, было бы для растения большой ошибкой – так что это не случайность, а закономерная адаптация.
Большинство растений-хищников одних насекомых поедают, а других принуждают помогать им в размножении. Чтобы не поймать на обед потенциального опылителя, саррацении держат цветы подальше от кувшинов-ловушек - на длинных стеблях.
Впоследствии Дарвин исследовал и другие виды растений-хищников, а в 1875 году обобщил результаты своих наблюдений и экспериментов в книге «Насекомоядные растения». Особенно его восхищала необычайная быстрота и сила венериной мухоловки, которую он называл одним из самых удивительных растений на свете. Дарвин установил, что, когда лист смыкает края, он на время превращается в «желудок», выделяющий ферменты, которые растворяют добычу.
Их бутоны свисают, подобно китайским фонарикам, заманивая пчёл в сложно сконструированные пыльцевые камеры.
В ходе долгих наблюдений Чарлз Дарвин пришел к выводу: листу хищника, чтобы снова открыться, требуется более недели. Вероятно, предположил он, зубчики по краям листа сходятся не до конца, чтобы совсем мелкие насекомые могли спастись бегством, и растению, таким образом, не приходилось бы тратить энергию на малопитательную пищу.
Некоторые растения-хищники, например росянка, могут опылять себя самостоятельно, если насекомые-добровольцы так и не сыщутся.
Молниеносную реакцию венериной мухоловки – ее ловушка захлопывается за десятую долю секунды – Дарвин сравнивал с сокращением мышц животного. Однако у растений нет ни мышц, ни нервных окончаний. Как им удается реагировать точь-в-точь как животным?
Если клейкий волосок не ухватит большую муху достаточно крепко, насекомое, пусть и покалеченное, вырвется на свободу. В мире растений-хищников, говорит Уильям Маклафлин, смотритель Ботанического сада США, бывает и так, что насекомые погибают, а "охотники" остаются голодными.
Растительное электричество.
В наши дни биологи, изучающие клетки и ДНК, начинают понимать, как эти растения охотятся, едят и переваривают пищу – и главное, как они «научились» это делать. Александр Волков, специалист по физиологии растений из Оуквудского университета (Алабама, США), убежден: после долгих лет исследований ему наконец удалось раскрыть секрет венериной мухоловки. Когда насекомое задевает лапкой волосок на поверхности листа мухоловки, возникает крошечный электрический разряд. Заряд накапливается в ткани листа, однако его недостаточно, чтобы захлопывающийся механизм сработал – это страховка от ложной тревоги. Но чаще всего насекомое задевает еще волосок, добавляя к первому разряду второй, – и лист закрывается.
На южноафриканской королевской росянке, самой крупной представительнице рода, распускается цветок. Листья этого пышного растения могут достигать полуметра в длину.
Эксперименты Волкова показывают, что разряд движется вниз по заполненным жидкостью туннелям, пронизывающим лист, и это заставляет открываться поры в стенках клеток. Вода устремляется из клеток, находящихся на внутренней поверхности листа, к тем, что расположены на внешней его стороне, и лист при этом быстро меняет форму: из выпуклого становится вогнутым. Два листа схлопываются, и насекомое оказывается в западне.
Крошечное, размером с напёрсток, насекомоядное растение рода цефалотус из Западной Австралии предпочитает лакомиться ползающими насекомыми. Направляющими волосками и манящим запахом оно завлекает муравьёв в свои пищеварительные недра.
Подводная ловушка пузырчатки устроена не менее хитроумно. Она выкачивает воду из пузырьков, понижая в них давление. Когда водяная блоха или еще какое-нибудь небольшое существо, проплывая мимо, задевает волоски на внешней поверхности пузырька, его крышечка открывается, и низкое давление увлекает воду внутрь, а вместе с ней – и добычу. В одну пятисотую долю секунды крышечка снова захлопывается. Затем клетки пузырька выкачивают воду, восстанавливая в ней вакуум.
Наполненный водой северо-американский гибрид соблазняет пчёл обещанием нектара и ободком, который выглядит идеальной посадочной площадкой. Питаться мясом - не самый эффективный для растения способ обеспечить себя необходимыми веществам, но, несомненно, один из самых экстравагантных.
Многие другие виды растений-хищников напоминают клейкую ленту от мух: они хватают добычу с помощью липких волосков. Кувшиночники прибегают к иной стратегии: насекомых они ловят в длинные листья – кувшины. У самых крупных глубина кувшинов достигает трети метра, и они могут переварить даже какую-нибудь невезучую лягушку или крысу.
Смертельной ловушкой кувшин становится благодаря химическим веществам. Nepenthes rafflesiana, например, растущий в джунглях Калимантана, выделяет нектар, с одной стороны, привлекающий насекомых, а с другой – образующий скользкую пленку, на которой те не могут удержаться. Насекомые, опускающиеся на ободок кувшина, соскальзывают внутрь и попадают в вязкую пищеварительную жидкость. Они отчаянно шевелят лапками, пытаясь освободиться, но жидкость тянет их на дно.
У многих растений-хищников есть специальные желёзки, выделяющие ферменты – достаточно сильные, чтобы проникнуть сквозь твердый хитиновый панцирь насекомых и добраться до скрывающихся под ним питательных веществ. А вот пурпурная саррацения, встречающаяся на болотах и скудных песчаных почвах в Северной Америке, для переваривания пищи привлекает другие организмы.
Саррацения помогает функционировать сложной пищевой сети, в которую входят личинки москитов, мелкие мошки, простейшие и бактерии; многие из них могут жить только в этой среде. Животные измельчают добычу, падающую в кувшин, а плодами их трудов пользуются организмы помельче. В конце концов саррацения поглощает питательные вещества, выделяющиеся в процессе этого пиршества. «Благодаря животным в этой перерабатывающей цепочке все реакции ускоряются, – говорит Николас Готелли из Университета Вермонта. – Когда пищеварительный цикл окончен, растение накачивает в кувшин кислород, чтобы его обитателям было чем дышать».
Тысячи саррацений растут на болотах Гарвардского леса, принадлежащего одноименному университету, в центральном Массачусетсе. Аарон Эллисон, главный эколог леса, вместе с Готелли пытается выяснить, какие эволюционные причины побудили представителей флоры развить в себе склонность к мясной диете.
Растения-хищники явно извлекают пользу из поедания животных: чем больше мух скармливают им исследователи, тем лучше они растут. Но чем именно полезны жертвы? От них хищники получают азот, фосфор и другие питательные вещества, чтобы вырабатывать улавливающие свет ферменты. Иными словами, поедание животных позволяет растениям-хищникам заниматься тем, чем занимаются все представители флоры: расти, получая энергию от солнца.
Труд зеленых хищников нелегок. Им приходится затрачивать огромное количество энергии на создание приспособлений для ловли животных: ферментов, насосов, липких волосков и прочего. Саррацения или мухоловка не могут много фотосинтезировать, поскольку, в отличие от растений с обычными листьями, у их листьев нет солнечных панелей, способных поглощать свет в больших количествах. Эллисон и Готелли полагают, что преимущества плотоядной жизни перевешивают затраты на ее ведение только при особых условиях. Бедная почва болот, к примеру, содержит мало азота и фосфора, поэтому там у растений-хищников есть преимущество перед собратьями, которые добывают эти вещества более привычными способами. Кроме того, на болотах нет недостатка в солнце, поэтому даже неэффективные с точки зрения фотосинтеза растения-хищники улавливают достаточно света для выживания.
Природа не раз шла на такой компромисс. Сравнив ДНК хищных и «обычных» растений, ученые обнаружили, что различные группы хищников эволюционно не связаны между собой, а появлялись независимо друг от друга как минимум в шести случаях. Некоторые растения-хищники, внешне похожие, имеют лишь отдаленное родство. И тропический род Nepenthes, и североамериканский Sarracenia обладают листьями-кувшинами и для ловли добычи используют одну и ту же стратегию, однако происходят от разных предков.
Кровожадные, но беззащитные.
К сожалению, те самые свойства, которые позволяют растениям-хищникам процветать в не самых простых естественных условиях, делают их чрезвычайно чувствительными к переменам в окружающей среде. Во многие болота Северной Америки попадает избыточный азот – виной тому удобрение окрестных сельскохозяйственных площадей и выбросы электростанций. Растения-хищники настолько идеально приспособлены к низкому содержанию азота в почве, что не могут справиться с этим неожиданным «подарком». «В конце концов они просто погибают от перенапряжения», – говорит Эллисон.
От людей исходит и другая опасность. Незаконная торговля растениями-хищниками распространена настолько широко, что ботаники стараются хранить в секрете места, где встречаются некоторые редкие виды. Браконьеры тысячами вывозят венерины мухоловки из Северной Каролины и продают их с придорожных лотков. Сельскохозяйственный департамент штата с некоторых пор помечает дикорастущие экземпляры безопасной краской, невидимой при обычном освещении, но мерцающей в ультрафиолетовых лучах, чтобы инспекторы, обнаружив в продаже эти растения, могли быстро определить, откуда они – из парника или с болота.
Даже если браконьерство удастся остановить (что тоже вызывает сомнения), растения-хищники по-прежнему будут страдать от многих напастей. Среда их обитания исчезает, уступая место торговым центрам и жилым кварталам. Лесным пожарам не дают разгуляться, отчего другие растения получают возможность быстро расти и выигрывать соперничество с венериными мухоловками.
Мухи, возможно, этому и рады. Но для тех, кого восхищает поразительная изобретательность эволюции, это большая потеря.
