Прасуккулент или Как все начиналось.

23.03.2016

Задумывается ли человек, решивший купить суккуленты в Москве или Петербурге, какой эволюционный путь пришлось пройти этим растениям и сколько сил им понадобилось, чтобы приобрести те уникальные свойства, которыми обладают сейчас эти удивительные растения?

Да, конечно, суккуленты поражают воображение своими способностями приспосабливаться   к трудностям бытия в за­сушливых условиях!  Они  выбрали самый сложный путь: быстро поглощать, накапливать воду и экономно ее расхо­довать. Столь необычный жизненный выбор этих уникальных представителей раститель­ного мира привел  к таким значитель­ным изменениям в их внешнем облике и процессах жизнедеятельности, что они порой с трудом вписываются в привыч­ный образ обычного растения.

Чтобы сделать повествование более понятным и менее заумным, рассмотрим все на примере некоего придуманного вида растений, способного меняться под воздействием внешних факторов макси­мально быстро — в пределах нескольких поколений. Предлагаю Вашему вниманию небольшой, почти фантастический рассказ.

Прасуккулент

Все началось еще в те времена, ког­да пустыня не была пустыней. Представили себе, да?

Мать-Природа была благосклонной тогда к этому участку суши: солнце его согре­вало, дожди увлажняли землю регуляр­но и в той мере, которая была необхо­дима для существования тысяч и тысяч видов растений. Те, в свою очередь, слу­жили пищей травоядным животным, в благоприятном случае возвращавшим земле то, что брали у нее «взаймы» рас­тения. При менее удачном для травояд­ного стечении обстоятельств оно стано­вилось пищей для хищника, в конце жиз­ненного пути также возвращавшегося в лоно земли. Находилось здесь место и для мириад менее заметных организмов, которые вносили свой посильный вклад в круговорот веществ в природе, одна­ко живительным источником для любо­го звена данной цепи служили растения. Только они могли усваивать солнечную энергию и синтезировать из неживой ма­терии то, что поддерживало их жизнь и давало возможность существовать всем остальным.

Были в этом мире и исключения: не­которые микроскопические организмы умудрялись сами прокормить себя, ис­пользуя солнечный свет или энергию хи­мических соединений, но таких было ма­ло, вследствие чего деятельность их оста­валась практически незаметной.

Миллионы лет растения поддержи­вали жизнь. Все было стабильно и неиз­менно.

Но однажды наступила великая сушь. Дождь не шел. Земля высохла. Стали гибнуть растения, а вместе с ними и те, кто от них зависел.

Земля, которая кормила всех, пре­вратилась в раскаленную пыль, не спо­собную взрастить зеленый побег.

Жизнь покидала благодатные ранее места, и они превращались в пустыню.

Только редкий ворон, не желая спус­каться на поверхность земли, пролетал над сухими скелетами деревьев, когда-то величаво раскачивающих зеленые кро­ны, и оглашал криком: «Кар-р-р!» без­жизненные просторы.

Он пытался быстрее оставить поза­ди это мрачное место, но его крик остал­ся здесь навсегда, дав название пустыне. Именно здесь на долю растения, кото­рое ранее не отличалось от других абсо­лютно ничем, кроме заложенной в нем способности меняться и приспосабли­ваться, выпало великое испытание.

В то время, когда воды было доста­точно, необходимости менять что-либо не существовало. Растение имело обыч­ный, типичный для всех стебель, кото­рый немного ветвился и тянулся вверх, подставляя солнечным лучам яркую зе­лень листьев. Корни, уходящие в почву, не были какими-то особенными. Они прекрасно справлялись со своей функ­цией: снабжали водой и минеральными солями весь организм и прочно удержи­вали его на месте. Растение цвело регу­лярно — тогда же, когда это происходи­ло со всеми его собратьями.

Но гены, не случайно заложенные при­родой, внезапно стали жизненно необхо­димыми. В то неблагоприятное время, когда другие гибли, это растение — на­зовем его прасуккулент — стало ме­няться, приспосабливаясь к новым усло­виям внешней среды.

Нельзя сказать, что менялось толь­ко оно — некоторые растения тоже смог­ли выжить, пойдя теми путями адапта­ции. Прасуккулент же изменился больше дру­гих.

Корни

Итак, главная проблема, с которой он стол­кнулся, — это несоответствие объема поступающей от корней воды тому коли­честву, какое необходимо растению для нормальной жизнедеятельности. Один из выходов — увеличить число корней, чтобы они могли всасывать больший объем влаги. А куда им расти?

Растение вначале попыталось тя­нуться к уходящим все дальше вглубь подземным водам, но результата не бы­ло: влага глубоко, пробиться корнями сквозь каменистую почву сложно и на это необходимо затратить массу сил. Бо­лее удачным стало решение развить об­ширную сеть корней под самой поверх­ностью и улавливать приносимые редки­ми необильными дождями и туманами капли жидкости, которые конденсирова­лись на поверхности в виде росы холод­ными безоблачными и безветренными ночами. Это дало временный результат: количество влаги все уменьшалось, и в те моменты, когда почва становилась абсолютно безводной, многочисленные корни превращались в обузу: они отби­рали воду у других частей растения.

Прасуккулент нашел оригинальное ре­шение: пока почва влажная — корни нужны, как только вода ушла — они ста­новятся ненужными. Растение стало бес­пощадно отторгать лишние корни в осо­бо засушливый период. Но появилась другая проблема: когда земля увлажня­лась, корней было очень мало, посколь­ку оставались только те, которые под­держивали стебель в вертикальном поло­жении. Нужно было быстро наращивать новую сеть корешков, способную впи­тать большое количество воды.

Пришло следующее гениальное ре­шение: корни отторгаются, но растение формирует зачатки будущих корешков, которые при увлажнении почвы чрезвы­чайно быстро разрастаются в мощную корневую систему, способную «включить насос» в течение нескольких часов пос­ле того, как капли воды упадут в иссу­шенную землю. Растение научилось «ак­тивно ждать» воду.

Внешне наше растение почти не из­менилось — те же стебли, те же листья, только корни стали абсолютно иными: их теперь можно было сравнить с неки­ми силами быстрого развертывания. Нет воды — они отсутствуют, а появилась во­да — корни имеются в достаточном ко­личестве и активно функционируют.

Но всех этих ухищрений все равно было недостаточно, так как листья испа­ряли поступающую от корней воду со скоростью кипящего чайника. Нужно было что-то предпринимать.

Избавиться от листьев

Решение изба­виться от листьев — пришло как само собой разумеющееся. Сказано — сделано. Листья при отсутствии влаги увяда­ли и опадали.

Их функцию теперь стал выполнять стебель. Для этого его пришлось слегка «подкрасить» хлорофиллом в зеленый цвет, и он превратился в ту лабораторию, которая улавливала солнечную энергию и трансформировала ее в энергию хими­ческих соединений. Площадь растения уменьшилась очень значительно, в свя­зи с чем пришлось замедлить скорость роста стебля. Подобное изменение было небольшой утратой, ведь конкурировать с кем-либо за место под солнцем уже не приходилось: тепла и света в пустыне бо­лее чем достаточно. Наоборот, было бы даже лучше, если бы наше растение чем-либо затенялось. Но, увы...

Прасуккулент оказался перед новой проблемой: тоненькие стебельки, лишен­ные листьев, испаряли очень мало вла­ги, но и содержали мизерное ее количе­ство. Когда корням необходимо было расти, запаса воды не хватало на то, что­бы обеспечить должную скорость обмен­ных процессов в них. Для того чтобы добыть влагу, следовало сначала ее из­расходовать. Таким образом, появилась необходимость запасать воду.

Мудрым решением проблемы стало увеличение объема (для запаса воды) и, соответственно, площади поверхности стебля (для обеспечения процессов фо­тосинтеза). Тоненькие ветви станови­лись значительно толще. В конце кон­цов наиболее оптимальным вариантом оказалось приобретение шаровидной формы и отказ от ветвей как таковых. Большую часть объема стебля теперь за­нимали водозапасающие клетки. Их густой сок стал той «кладовой», которая обеспечивала растению резервы для вы­живания в засушливых условиях.

Так начало формироваться то самое пресловутое свойство — суккулентность. Именно только начало, потому что до истинной суккулентности было еще очень далеко и растению в борьбе с неблагоприятной внешней средой предстояло столкнуть­ся с многочисленными проблемами.

Одна из них — избыток солнечного света. Если раньше приходилось изо всех сил тянуть­ся к таким необходимым солнечным лу­чам, то сейчас, если бы растение могло чего-либо хотеть, едва ли не самым глав­ным его желанием было бы спрятаться в тень. На то были веские причины. Сол­нечное излучение, не смягченное даже намеком на тень, буквально палило уль­трафиолетовыми лучами поверхность растения, оставляя многочисленные ожо­ги. Инфракрасная часть спектра нагре­вала его почти до температуры кипения, и единственным способом охладиться было испарение воды. Если бы она со­держалась в достаточном количестве, было бы легче, но ее катастрофически не хватало.

Возникла необходимость предпри­нять что-то. Во избежание проникнове­ния ультрафиолетовых лучей в глубину стебля, ставшего рыхлым и прозрачным от большого количества водозапасающей паренхимы, растение покрылось плот­ным восковидным налетом голубовато­белой окраски. Это стало еще своеобраз­ной гидроизоляцией, препятствующей пассивной потере влаги посредством ис­парения с поверхности. Цвет также был выбран неслучайно: такая окраска пре­красно отражала избыток излучения.

Растение «одевалось». Прасукку­лент, сократив площадь собственной по­верхности до минимума (сначала листья, затем ветви), оказался перед  следующей проблемой: дефицит объема.

Это произошло, когда начался такой необычный и редкий в последнее время дождь. Корни, словно насосы, нагнета­ли в стебель воду, насыщая водозапаса­ющие ткани соком. Сжатое плотным вос­ковидным покровом тело растения уже не вмещало такой объем жидкости. Пло­щадь фотосинтезирующей поверхности была настолько мала, что не могла обес­печить необходимую скорость роста, а растягиваться растение не умело. Оно треснуло.

Это было жестоким испытанием: рыхлые ткани оказались незащищенны­ми от палящих солнечных лучей. Излиш­нее усердие в накоплении влаги едва не привело в итоге к катастрофе. Корни про­должали насыщать растение водой, ко­торая тут же быстро испарялась через раневую поверхность.

Кое-как рана зажила, но для того, чтобы подобное не повторилось впредь, необходимо было совершенствоваться. Задача не из легких. Сделать поверх­ность стебля растяжимой не представля­лось возможным: во-первых, нужно бы­ло сохранять форму, во-вторых, плотный защитный налет не позволял сделать это. Отказаться от него значило потерять то, что было достигнуто с таким трудом, и снова оказаться перед теми проблемами, которые уже удалось решить.

Ребра

Следующие решение проблемы  заключа­лось в следующем: гладкая шаровидная поверхность трансформировалась в реб­ристую. Ребра позволяли прасуккуленту во время засухи уменьшаться в объе­ме, не утрачивая шаровидных очертаний, а в благоприятный период обеспечивали возможность быстрого увеличения объ­ема.

Еще одно положительное свойство нововведения: гладкая шаровидная по­верхность освещалась прямым солнеч­ным светом ровно наполовину, а ребри­стая позволяла подставлять беспощад­ному полуденному солнцу значительно меньший процент поверхности, а боль­шая ее часть освещалась только рассе­янными лучами.

Наше растение умудрилось спрятать­ся от солнца в собственной тени.

Продолжение процесса спровоциро­вали животные: в поисках пищи и влаги они покушались на целостность стебля прасуккулента. Не надеясь на пощаду, растение покрылось острыми выроста­ми — шипами. Крупные любители пожи­виться чужой плотью были нейтрализо­ваны, но мелкие продолжали нещадно буравить даже ставшую чрезвычайно плотной поверхность растения. Выход нашелся незамедлительно: нужно стать несъедобным. Для этого много не тре­буется — только надо выработать яд, ко­торый предохранит растение от посяга­тельств травоядной живности любых га­баритов.

Защита защитой, а шипы оказались полезными вдвойне: они тоже отбрасы­вали тень на стебель прасуккулента.

Жизнь становилась более или ме­нее терпимой, однако существовала одна наиболее трудноразрешимая проблема: растению необходимо дышать. Плотная восковидная оболочка и уменьшившая­ся поверхность стебля этому отнюдь не благоприятствовали. Кроме того, необ­ходимость постоянно осуществлять га­зообмен с внешней средой приводила к потерям воды, которая испарялась через открытые устьица.

Первый шаг — уменьшение количе­ства устьиц. Теперь их на стебле стало в сотни раз меньше, чем было на той же фотосинтезирующей поверхности листа. Испарение, соответственно, уменьши­лось, но все еще оставалось непозволи­тельно большим по отношению к тому количеству воды, которое содержал пра­суккулент, а вот дышать стало значитель­но труднее: осуществлять газообмен че­рез совсем редкие «отдушины» устьиц было крайне трудно.

Для того чтобы решить эту пробле­му, растению пришлось разрушить не один стереотип.

Исходя из того что из двух зол вы­бирают меньшее, был найден следующий выход: растение просто закрывало днем устьица, задерживая дыхание. Это по­зволяло максимально уменьшить испа­рение. Ночью, когда температура пони­жалась, устьица открывались и тогда осуществлялся газообмен. Результатом стало следующее: если ранее растение днем поглощало углекислый газ и выде­ляло кислород, а ночью все происходило с точностью до наоборот, то теперь эти процессы должны были проходить за ко­роткий период ночи.

Углекислый газ.

Следующим решением  стало накопление и последующая утилизация углекислого газа, который выделяется ночью. Вполне разумное решение: днем растения тратят силы, поглощая то, что сами же выделяют ночью, — так не луч­ше ли немного придержать это в себе, чтобы в дневное время не было необхо­димости открывать устьица вообще. На­учившись экономно расходовать воду, прасуккулент не остановился на достиг­нутом и стал поступать так же с углекис­лым газом. Именно эти два вещества в процессе фотосинтеза образуют более сложные органические соединения. Упо­мянутое нововведение повлекло за собой необходимость изменения обменных про­цессов в растении, но мы не будем вни­кать в эти подробности, ибо прасукку­лент уже стал настоящим суккулентом.

Эпилог

Не то чтобы потенциал приспособи­тельных механизмов для выживания в засушливых условиях был исчерпан, но основной эволюционный путь от обычного растения-мезофита до ксерофита-суккулента мы уже проследи­ли. Цель достигнута.

Если не иметь представления, как все происходило и для чего это делалось, трудно понять, почему растения именно такие. В этом случае остается лишь удив­ляться разумной целесообразности при­роды или возмущенно негодовать по по­воду их необоснованной вычурности.

Метаморфозы, которые происходи­ли с видами из поколения в поколение, были настолько незначительными, что потребовалось немного фантазии, чтобы наделить некое растение способностью пройти эти этапы за несколько мгнове­ний в масштабах истории жизни на Зем­ле. Следует так же помнить, что здесь были отражены наиболее общие закономерности адаптации. Во­все необязательно все происходило в та­ком же порядке, однако результат был именно таким.

Тысячи видов растений различных, далеко не родственных семейств, обита­ющих на разных континентах, но в сход­ных условиях, прошли подобный путь. В этом заключается внушающая трепет незыблемость законов Природы: даже если ей приходится изобретать велоси­пед дважды, он получается все тем же велосипедом — с двумя колесами, дву­мя педалями, цепью и рулем. Дизайн мо­жет отличаться, но суть одна: крути пе­дали и двигайся вперед.

Так же произошло и с суккулентами. Они прошли сложный путь в борьбе за существование, каждый вид сам искал пути выживания, но результат оказался сходным.

Не то чтобы отличий не было — они есть и очень значительные, — но прин­ципы жизнедеятельности и основные адаптационные уловки одинаковы.

Ну, вот и закончен один из кратких экскурсов в тайны матушки Природы. И если после всего того, что вы узнали из этой публикации, Вам захочется купить суккуленты,  мы с удовольствием заявляем Вам, что на нашем сайте «Кактусёнок»  они представлены в очень широком ассортименте. Вам нужно только сделать выбор.