Из диаспор, приспособленных к перенесению ветром, следует упомянуть и те, что снабжены летучками из волосков.
Число видов, имеющих такие семена или плоды, чрезвычайно велико, однако формы летучек не столь разнообразны, как формы приспособлений для воздушной транспортировки, которые мы уже рассмотрели. Главное в строении летучек - возможно большее увеличение поверхности, позволяющее снизить скорость падения плодов или семян в воздухе. Центр тяжести плода или семени всегда находится внизу, поэтому полет осуществляется так же, как и полет с парашютом.
Летучка, образованная похожим на кисточку пучком волосков, носит название "хохолок". Такими летучками обладают плоды многих злаков, например тростника обыкновенного (Phragmites communis)у а также представителей семейства осоковых, например пушиц (Eriophorum), но прежде всего - большинства растений из семейства сложноцветных, или астровых (Compositae, = Aste-гасеае). Назовем лишь богатые видами роды: ястребинка (Ніегасіит)у скерда (Cr?pis), крестовник-(SenecioЛ бодяк (Cirsium) и чертополох (Carduus). Подобные же хохолки имеют семена многих растений, таких, как ивы (Salix), тополи (Populus) и кип реи (Epilobium). Семена многих представителей семейств ластовневых (Asclepiadaceae), бромелиевых (Bromeliaceae) и некоторых других также снабжены хохолками.
По своему строению зонтиковидные летучки сравнительно мало отличаются от хохолков; сама летучка выглядит как зонт с блюдцевидным куполом и относительно длинным стержнем. Такими летучками обладают плоды многих сложноцветных, в частности уже упоминавшегося одуванчика лекарственного (Taraxacum officinale), видов козельца (Scorzonera) и козлобородника (Tragopogon). Многие представители семейств ворсянковых (Dipsacaceae) и валериановых (Valerianасеае) также имеют плоды с зонтиковидными летучками, а семена с такого же типа приспособлениями для полета встречаются среди видов рода строфант (Strophantus) - важных лекарственных растений. Хохолки и зонтиковидные летучки обеспечивают в высшей степени эффективное разнесение плодов или семян по воздуху; такие плоды и семена даже называют «парашютными десантами наземных растений». Упомянем еще раз о территории близ Берлина, с которой удалили дерн, что позволило проследить за поселением растений заново. Здесь среди видов, обнаруженных в первые годы, не менее 86^0 составляли анемохоры. А среди последних примерно поровну было видов, размножающихся мельчайшими, переносимыми ветром семенами, и видов, имеющих плоды или семена с хохолками или зонтиковидными летучками. При заселении растениями острова Кракатау, растительный покров которого был полностью уничтожен в результате извержения вулкана в 1883 г., наблюдалась аналогичная картина: все растения, выросшие там в первые годы после извержения, были анемохорами, причем большинство из них размножалось мельчайшими семенами. На втором месте оказались растения, образующие плоды и семена с летучками. Следовательно, диаспорам пришлось преодолеть расстояние не менее 40 км.
Ветер, ветер! Ты могуч,
Ты гоняешь стаи туч.
Ты волнуешь сине море,
Всюду веешь на просторе…
А. С. Пушкин
Ты рассеиваешь цветочную пыльцу по деревьям и травам, ты разбрасываешь по свету их семена.
В самом деле, что было бы, если бы не было ветра? Что произошло бы, если бы все семена, созревшие на растении, падали бы тут же, около матери? Нетрудно себе представить. Они задушили бы друг друга при прорастании. Всем им не хватило бы места. Поэтому зрелые семена как можно дальше разлетаются от материнского растения и друг от друга.
Вот тут-то ветер и приходит на помощь. Он всегда и всюду готов к услугам. Направление и скорость ветра постоянно меняются. Он дует то направо, то налево, иногда взмывает вверх или стелется по самой земле. Массы воздуха никогда не остаются неподвижными. Даже если нам кажется, что день совершенно безветренный, нас в это время в самых разных направлениях обвевают воздушные потоки, то посильнее, то послабее.
Семена и плоды многих растений имеют множество приспособлений, для того чтобы «на крыльях ветра» улететь подальше.
Самое простое из приспособлений - легкость семени. У орхидей, вереска, горечавки семечки настолько малы и предельно легки, что свободно держатся в воздухе и переносятся на большие расстояния даже слабым, еле ощутимым ветерком. Интересно устроена коробочка плода некоторых орхидей: внутри ее находятся тончайшие волоски. До поры они скромно прижаты к стенке плода. Но однажды в сухую погоду коробочка раскрывается, подсохшие волоски распрямляются и подбрасывают в воздух невесомые пылевидные семена. На поверхности некоторых таких семян имеются даже микроскопические пузыри, помогающие им подняться повыше.
Однако не у всех растений мелкие и легкие семена. Ведь в семени заключен зародыш - будущее новое растение. Чем семя крупнее, тем больше питательных веществ содержится в нем для растущего зародыша и маленького проростка, тем быстрее вырастет молодая особь. Вот и смастерила природа для семян всякие летательные аппараты. Да такие остроумные, что и человек не мог придумать ничего лучшего, а только скопировал их у природы. Кто первый изготовил парашют? Кто изобрел винт пропеллера? Кто сконструировал планер и вертолет? Природа, природа и еще раз природа!
Кто не верит, пусть проверит. Ходить далеко не надо. Достаточно всмотреться в пушистый шарик одуванчика. Это действительно геометрически правильный шарик, состоящий из множества мелких продолговатых плодиков - семянок, каждый из которых увенчан волосистым хохолком на длинной ножке. Кстати, как выглядят эти шарики во время дождя или поздно вечером? Не заметили? Да их нет совсем! В ненастную погоду семянки с парашютиками надежно упакованы в обертку корзинки и лежат там тихонько до нового солнышка. Корзинки одуванчика раскрываются только в сухую погоду. Волоски в прогретом воздухе расправляются, прежнее жилище для семянок с хохолками становится тесным, и они снова образуют прозрачный шарик, готовый распасться при малейшем дуновении. Вот парашютик с плодиком оторвался от шара, поднялся над лугом и остановился, чуть покачиваясь, как бы в ожидании попутного ветра.
А ветерок налетел, сплющил волоски, превратив парашютик в парус, и унес плодик вдаль. Но сколько же можно лететь? И куда? Родной луг остался позади. Хохолок парашютика очень хорошо впитывает влагу. И каким бы ни был сухим воздух, самая малость водяных капелек в нем есть всегда. По пути эти невидимые капельки оседают на волосках хохолка, волоски слипаются и… парашютик перестает быть парашютиком. Плодик плавно пикирует вниз.
Примерно так же устроены летательные приспособления у многих других трав - у бодяка, осота, кипрея.
В местах, где растут тополя, каждое лето в ветреные дни бушуют метели: легкие белые хлопья летают в воздухе, садятся на плечи прохожих, плавно падают на землю. Неподалеку от крон деревьев сплошным покровом лежит огромное количество мягкого пуха, похожего на рыхлые комочки ваты. Это сбившиеся в кучки семена тополей, опутанные тонкими волосками. Порывы ветра перегоняют семена по поверхности почвы, поднимают их в воздух и уносят от родительского крова.
Если вы наблюдательны, то заметили, что плоды или семена древесных пород чаще всего снабжены не парашютиками, а крыльями самой различной формы и размеров. Почему? Потому что, будь у них волоски, они бы запутывались в густых кронах деревьев. А любое крыло как летательное приспособление будет наиболее эффективным именно тогда, когда семя падает с большой высоты. Для перемещения семян в воздухе имеют значение и величина крыла, и его массивность, конструкция, очертание. От того, каким крылом одарила природа семена какого-нибудь дерева, будет зависеть вся их судьба. У одних семян полет парящий, у других - скользящий, у третьих - винтовой. Продолжительность и дальность полета плода или семени определяются исключительно строением его летательного аппарата - это или самолет, или вертолет. Например, крылатки клена, падая даже с небольшой высоты, всегда очень быстро вращаются. Получается воздушный винт, уносящий плод с попутным ветром. Вращательное движение плода увеличивает продолжительность полета и его дальность.
Иногда зимой на блестящем чистом снегу вокруг деревьев можно заметить множество черных точек. Это плоды и семена, приготовившиеся к дальнему путешествию. Может быть, плодики ольхи, может быть, семена сосны или ели. У каждого семечка свой парус - маленькое крылышко. Подует поземка - и семена, перегоняя друг друга, покатятся по гладкому насту. Одно семечко проскользит десять метров, другое - сто, некоторые могут укатить на десять километров или еще дальше.
По гладкой поверхности песка в пустынях Средней Азии подобно игрушечным аэростатам скользят какие-то мелкие пузыри. Это надутые воздухом мешочки, в каждом из которых заключено семечко осоки вздутой. Далеко может укатиться такой пузырь! Пустыня гладкая, как стол. Правда, гребни сыпучего песка, перекатываемые ветром, так и норовят засыпать пузырек. Но чем сильнее дует ветер, тем быстрее летит по песку аэростатик, опережая тяжелые песчаные волны.
А вот катится по песку какой-то крупный лохматый шарообразный предмет, вроде мотка колючей проволоки. Это может быть и высохшее соцветие катрана, и стебель клоповника или солянки. Такие полупустынные и пустынные растения во время плодоношения высыхают, отрываются от почвы и перекатываются ветром по земной поверхности, постепенно рассеивая семена. Их зовут перекати-поле.
Расселению семян королевы наших прудов - белой кувшинки - помогают вместе ветер и вода. Каждое семечко этого растения окружено мешочком, заполненным воздухом. Подгоняемое ветром, плывет семя в мешочке, как в резиновой надувной лодке. Но лодка-то с браком: в ней где-то есть невидимая дырочка, постепенно выпускающая весь воздух. Отяжелевшее семя падает на дно.
Тяжелые семена растущей в том же пруду желтой кубышки погружены в обильную слизь, содержащую микроскопические пузырьки воздуха. Комочек слизи с семенами довольно долго плавает в воде, постепенно размокая. После этого семена погружаются в илистый грунт.
Семена и в особенности плоды разных растений чрезвычайно различаются по форме, размерам и масштабности путешествий. Если плодик земляники («семечко», воткнутое в сладкую мякоть ягоды) не больше песчинки, то полуметровый орех сейшельской пальмы, растущей на некоторых островах Индийского океана, с трудом поднимет даже сильный человек. Если семена кувшинки и кубышки плавают лишь по глади пруда или мелкого озера, то бассейном для кокосового ореха служит океан.
Кокосовая пальма - одно из самых популярных деревьев тропиков. Стройная и изящная, легкая и гордая, она, чуть наклонив в сторону океана прямой ствол, выбрасывает высоко в небо фонтан огромных перистых листьев. Цветет кокосовая пальма круглый год. И в течение всего года на ней постепенно вызревают массивные, округлые или овальные гладкие плоды. Их зовут «кокосовые орехи» (хотя с ботанической точки зрения они должны были бы именоваться костянками). Кокосовый орех до созревания висит на дереве целый год. Несмотря на большую величину и кажущуюся массивность, плод кокосовой пальмы не утонет - он легкий, как пробка. Посудите сами: в центре плода - жидкость. Ее окружает жирная рыхлая масса. Жир, вы знаете, легче воды. Потом идет деревянистая скорлупа, тоже легкая. За ней - волокнистый футляр, заполненный воздухом. Этот уж и вовсе вроде спасательного пояса. Футляр же защищен плотной зеленой кожурой. А все вместе взятые оболочки настолько крепкие, плотные и прочные, что, сколько бы ни скитался орех по морю, сколько бы ни разъедала его соленая волна, сколько бы ни швыряла его о прибрежные камни, орех не размокнет, не сгниет, не расколется. Даже проплавав много месяцев, плод кокосовой пальмы способен прорасти на песчаной почве побережья. А пресная жидкость, заключенная внутри плода, нужна на первое время молодому ростку.
В Крыму и на Кавказе встречается крупная жестко опушенная трава с большими сердцевидными листьями. За плоды, похожие на небольшие огурчики, это растение зовут «бешеный огурец». Не зря оно носит такое звучное имя. У кого слабые нервы, лучше к этому зеленому созданию не подходить. Можно испугаться. Даже легкое прикосновение к созревшему плоду вызывает потрясающий эффект! В одно мгновение огурец отрывается от плодоножки, а из образовавшегося в основании плода отверстия выбрасывается сильная струя слизи, увлекающей за собой семена. Огурец может «плюнуть» в лицо или на одежду. Семена при таком артиллерийском залпе выбрасываются материнским растением довольно далеко, иногда на расстояние до шести метров.
Не менее выразительна недотрога, повсеместно произрастающая близ людских жилищ или по лесным оврагам, в сырых, тенистых местах. Когда на сочных нежных стеблях недотроги висят желтенькие трубчатые цветки, можно пройти рядом, не обратив на нее внимания. Но уж когда вместо цветков появляются длинные зеленые стручковидные плоды, мимо не пройдешь, не заметив их. Легчайшее прикосновение к этим маленьким пистолетам вызывает настоящий выстрел! Дело в том, что все пять створок плода, как пружины, тонкими нитями притянуты к центральному столбику. При малейшем сотрясении нежные нити разрываются и створки с силой закручиваются внутрь. Если заросли этого растения тронул ветер или потревожил проходящий мимо человек (а может, кошка), стручочки мгновенно взрываются, далеко вокруг разбрасывая семена.
Примерно в том же духе происходит вскрывание удлиненных, как пенал, плодов лугового цветка герани. В центре такого плода стоит пятигранная колонка, вдоль которой натянуты пять створок. Когда семена созревают, створки высыхают, но неравномерно. Однажды в жаркий день нижний край створки, не выдержав напряжения, отрывается и быстро скручивается спиралью. При этом семя, описав крутую дугу, отбрасывается далеко в сторону.
«Артиллеристы» не редки среди наших растений. Во время созревания стручков, бобов, коробочек в их стенках, окружающих семена, возникает большое напряжение. Разорвавшиеся с легким треском створки действуют, как пружины, разбрасывая далеко вокруг семена. Подобным образом устроены бобы желтой акации и дрока, коробочки фиалки и кислицы и плоды многих других растений.
Спелая коробочка мака похожа на перечницу: такая же кругленькая, пузатенькая и с дырочками наверху. Стебель мака раскачивается на ветру и сеет из коробочки во все стороны маковые семена.
Очень похоже устроены коробочки тюльпана, колокольчика и гвоздики. Все они предпочитают действовать самостоятельно, не полагаясь на милость внешних сил.
«Самостоятельность» действия иных плодов вызывает изумление. Например, маленькое и невзрачное зерно овсюга способно самостоятельно передвигаться. На одном его конце торчит длиннющая, коленчато согнутая колючая ость. Нижнее колено этой ости обладает способностью при увлажнении воздуха скручиваться. При скручивании ость отклоняется в сторону и упирается острым концом в землю. При высыхании же ость раскручивается, приподнимает зерно и толкает его вперед. Поскольку влажность воздуха в течение суток изменяется, постольку ость постепенно то скручивается, то раскручивается. Так, переваливаясь с боку на бок, подпрыгивая, медленно, но упрямо шествует удивительное зерно по лугу или по полю, пока не упрется в какую-нибудь преграду.
Бескрайняя ковыльная степь. Под степным ветром волнами колышутся шелковые пряди ковыля, теряя одну за другой спелые зерновки. Снабженные длинной перистой остью, которая служит для них планером, зерновки подхватываются воздушными струями и разносятся по всей округе. Мирная, идиллическая картина…
Однако скотоводы стараются во время плодоношения этого злака и близко не подпускать к нему стада: пробравшись сквозь шерсть, например, овцы, плодики могут пробуравить кожу и проникнуть в ее тело, что вызовет болезнь или даже смерть животного.
Конструкция зерна ковыля поразительно совершенна. Нижний конец плодика превращен в шило. Когда плодик пикирует вниз, его завитая в штопор и согнутая почти под прямым углом перистая ость не дает ему упасть на бок. Зерно с разлету вонзается острым концом в почву. Ость закручена винтом только в сухую погоду. После росы или дождя, намокнув и разбухнув, она начинает раскручиваться. При этом верхний конец ости, согнутый под прямым углом, цепляется за траву и остается неподвижным. Значит, крутиться приходится зерну. Оно и крутится, постепенно ввинчиваясь в почву. Но вот погода изменилась. Солнце высушило влагу. Подсохшая ость скручивается снова. Она могла бы выдернуть зерно обратно, но это ей не удается: вся поверхность плодика покрыта мельчайшими волосками, направленными косо вверх. Эти волоски прочно удерживают зерно в почве.
Кто не может взять уменьем, тот берет числом. Сколько, вы думаете, семян вызревает за лето на одной особи? Сто? Пятьсот? Тысяча? У кого как. Например, на одном экземпляре сорной травы лебеды образуется сто тысяч семян. Но это еще не рекорд. Подсчитано, что щирица, похожая на лебеду мусорная трава, дает пятьсот тысяч семян, а родственник горчицы огородный сорняк гулявник - семьсот тридцать тысяч. Конечно, почти все эти семена, не попав в подходящие условия, погибают (в противном случае любое из этих растений никому другому не оставило бы места на Земле). Но одно-два семечка прорастают близ материнского растения, а три-четыре будут случайно унесены прохожим куда-нибудь в другое место и там обронены.
Человек, сам того не замечая, распространяет во вред себе сорные растения по всему свету. То высевает семена сорняков вместе с семенами культурных растений, то переносит сорные семена из района в район на обуви или одежде.
У некоторых сорняков имеются дополнительные приспособления для распространения. Например, семена невзрачного злака костра ржаного, который является сорняком во ржи, имеют глубокую бороздку, идущую вдоль семени. Эти семена очень трудно полностью отделить от семян ржи - непременно какой-то процент их будет высеян в поле вместе с рожью. А. в бороздке семени, ширина которой и всего-то два миллиметра, притаились крохотные семена других полевых сорняков - щавелька, торицы, ромашки, которые по форме и величине точно соответствуют размерам бороздки, будто специально подогнаны под этот размер.
Таким образом, при посеве ржи, засоренной костром, в поле заносится до полутора миллионов семян различных полевых сорняков на один гектар посева. Получается, что эти сорняки тоже посеяли, хотя и невольно, создав для них такие же хорошие условия, как и для ржи.
Сорнякам доступны все виды транспорта. Они катаются в машинах, переплывают океаны и моря на кораблях, перелетают из страны в страну на самолетах. Иногда зеленые пришельцы настолько широко расселяются по чужой для них территории, что становятся как бы местными растениями. Разве можно подумать, что ромашка пахучая, повсеместно растущая у нас вдоль дорог, в посевах и на мусорных местах, иностранец? А между тем это так. Каких-нибудь сто пятьдесят лет назад в Европе ее не было совершенно. И не было бы до сих пор, если бы кто-то когда-то не привез ее случайно на пароходе из Северной Америки. Может, везли плохо провеянные семена льна, а может - пшеницы. Сейчас установить это невозможно. Так или иначе, в настоящее время ромашка пахучая распространилась не только по всей Европе, но заняла Сибирь и даже проникла на Дальний Восток.
А вот какой анекдотический случай произошел с мелколепестником канадским. У этого растения, похожего на дикорастущую мелкую астру, плодики снабжены пушистыми летучками. До 1655 года оно росло только в Канаде. Какой-то чудак канадец набил плодиками мелколепестника канадского чучело птицы и привез его в Париж кому-то в подарок. В Париже, куда прибыл путешественник, чучело поставили на подоконник. Кошка напала на чучело, вспорола его, и семена мелколепестника разлетелись по ветру. И что же? Сейчас это растение можно встретить в любой европейской стране.
Подобных примеров можно было бы привести множество. Так, наш обычный, хорошо знакомый нам подорожник, наши бодяк, овсюг, якорцы и некоторые другие сорняки были завезены европейцами в Америку и прекрасно там себя чувствуют.
Видите, как сорняки для своего расселения пользуются недостаточной бдительностью человека. Недаром же теперь во всех странах учреждены карантинные инспекции, сотрудники которых тщательно следят за тем, чтобы из страны в страну не перевозились ни больные растения, ни семена сорняков.
Но медведю граница не указ. И белке граница не помеха. И лисица границы не боится. Осенью в нечесаной шерсти лохматых перебежчиков полным-полно не только блох, но также плодов и семян со всевозможными зацепками, прицепками, крючками, шипами, щетинками, благодаря которым плоды крепко уцепились за мех животных. Вспомните прилипчивые плодовые корзинки лопуха. Те самые, которыми вы любите кидаться. Уж если попадет такая корзинка в волосы, отцепить ее бывает весьма трудно. Хоть бери ножницы и выстригай ее вместе с волосами.
У наших растений колючки и крючки на плодах сравнительно небольшие. А, к примеру, в Южной Африке на плодах растения под названием харпагофитон вырастают шипы величиной с вороньи когти. Если животное нечаянно наступит на такой плод (а это случается нередко), то острые шипы мертвой хваткой обхватывают копыто, вонзаясь в мясо. Несчастная овца или коза, теряя рассудок от боли, опрометью мчится, сама не зная куда. Хорошо, если при бешеной гонке удается раздавить коробочку плода через час или два. Иногда же проходит несколько суток, прежде чем коробочка растрескается и заключенные в ней семена высыплются на землю.
В кустарниках, на лугу в густой траве, по опушкам лесов то тут, то там в течение всего лета огоньками светятся красные ягоды земляники. В начале осени среди желто-зеленых ажурных листьев полыхают оранжевые гроздья рябины, под тяжестью которых сгибаются ветки. Горят ярким пламенем ягоды бузины и калины, боярышника и шиповника. Малиновым цветом приманивают к себе колючие малинники. Выставились напоказ крупные синие ягоды голубики. За вкусными, питательными, сочными дарами земли охотятся и пернатые, и четвероногие, и даже безногие обитатели леса и луга. Деревья, кустарники и травы щедро отдают им свой урожай. Семена внутри любого такого сочного плода, какому бы растению он ни принадлежал, всегда покрыты прочной и крепкой броней. Зародыш внутри семени, прошедшего через пищеварительный тракт птицы или зверя, остается неповрежденным.
В нашей стране дикая магнолия произрастает только в одном из районов Курильских островов в смешанных и широколиственных лесах. К осени на этом крупном дереве развиваются десятисантиметровые плоды, напоминающие шишку с красными чешуями. В момент созревания обнажаются яркие малиновые семена, покрытые мясистым футляром. Эта часть семенной кожуры служит кормом для птиц - поползней, дятлов, кедровок, соек - и полностью переваривается в их желудках. Наоборот, черные косточки - семена магнолии - выбрасываются вместе с экскрементами наружу. Такие семена защищены каменистой оболочкой, а потому их зародыш остается неповрежденным. По цвету они сливаются с почвой и не привлекают ничьего внимания. Плодов с незрелыми семенами птицы не трогают и семян из них не выклевывают.
Больше того, есть такие растения (например, принадлежащие к семейству аралиевых и живущие на Дальнем Востоке), у которых семена непременно должны дозреть в желудке какой-нибудь птицы, иначе они не смогут прорасти. Зародыш у таких семян совсем крошечный, недоразвитый. Для полного развития ему нужна грелка. А в желудке у птицы температура сорок градусов. Только попав в такую «печку», зародыш разовьется полностью, и из него впоследствии сможет вырасти растение.
У птицы между приемом пищи и выбросом ее остатков проходит два - четыре часа. За это время птица может улететь достаточно далеко и отложить (вместе с пометом) эти семена где-нибудь в укромном местечке.
Поедая ягоды, семянки и орехи, помогают распространению семян медведь и дикий кабан, белка и заяц, бурундук и полевка. Даже хищники и те любят полакомиться ягодами. На десерт. После сытного мясного блюда. Преследуя добычу, они далеко разносят семена проглоченных ими плодов. Улитки тоже, в меру своих возможностей, вносят свою лепту в это полезное дело. Угостившись земляникой или черникой, до которых большие охотники, они в желудках растаскивают семена этих ягод на несколько десятков метров.
Но не только сочные ягоды привлекают лесных жителей своими гастрономическими качествами. Сухие семена большинства хвойных деревьев в течение долгой суровой зимы кормят многих птиц и мелких зверюшек. Все семена хороши - и еловые, и сосновые, и пихтовые. Однако ни одни из них не могут сравниться по вкусу и питательности с крупными, сладкими, жирными кедровыми «орешками». Сибирский кедр (сосна сибирская) - основная лесообразующая порода темнохвойной сибирской тайги. Ядро кедровых «орешков» наполовину состоит из жирного масла. Одним только обделила природа это дерево - не дала его семенам приспособления для полета. Не может кедровый «орешек» самостоятельно улететь от материнского дерева даже на метр. Падают шишки под дерево, рассыпаются из них «орешки», коричневыми бусинками лежат под тенью кедра, дожидаясь своего часа. Как правило, недолго им приходится ждать - птицы-кедровки, белки, бурундуки, полевки и другие мелкие грызуны растаскивают в свои кладовые жирную сладкую пищу, прячут подальше да поглубже. Многие семена будут съедены. Но некоторые из них все же уцелеют. То белка забудет одну из своих кладовых, то бурундук обронит «орешек» по дороге.
Некоторые из семян так и останутся лежать под кедром, а весной прорастут. Однако под густым пологом старого дерева, не получая достаточно света, молодые деревца часто засыхают. Лишь на открытых местах - на полянках, опушках, прогалинах из семян, потерянных грызунами, появляется крепкий кедровый подрост.
Но не все растения могут похвастаться вкусными семенами или плодами. У некоторых растений плоды такие мелкие и жесткие, что для привлечения птиц-распространителей им приходится как-то приспосабливаться. Например, у американского злака с ласковым названием «косматик» колоски, содержащие невзрачные зерновки, имитируют ягоды: их крупные округлые колосковые чешуи окрашены в черный цвет. Жирная мякоть этих чешуи очень нравится плодоядным птицам.
В жарких странах, кроме птиц, распространяют семена сладких плодов летучие мыши, обезьяны и слоны. Особенно пристрастны обезьяны к плодам дерева, которое называется бразильский орех или «обезьяний горшок». Орехи на этом дереве упакованы в оригинальную твердую коробочку размером с футбольный мяч. У нижнего конца коробочки есть округлая дверца, которую ловко открывают обезьяны, собирая недозревшие орехи. При созревании плода дверца сама собой открывается, и орехи высыпаются на землю.
Плоды нигерийского пуговичного дерева, похожие на огромную пуговицу, растут по всему стволу, плотно прижатые к. коре. Их слизистую затхлую мякоть с удовольствием поедают слоны, разнося по джунглям в своих желудках многочисленные мелкие семена. А дерево рицинодендрон, произрастающее в Южной Родезии, вообще не может существовать без слонов, потому что его семена прорастают только после того, как побывают в желудке у слона.
Даже черепахи и змеи бывают совершенно необходимыми для расселения и прорастания некоторых семян. К примеру, на Галапагосских островах растет крупная трава - многолетний томат. Семена томата прорастают лишь в том случае, если пройдут сквозь пищеварительный тракт гигантской черепахи, которая любит лакомиться помидорами и растаскивает эти семена по всему острову.
В Африке, в восточных районах Уганды, обитает небольшая гадюка. Свернувшись в кольцо, эта змея неподвижно лежит под кустом пизонии, похожей на нашу жимолость. Лежит будто чего-то ждет. День лежит, два лежит. Вот наконец на куст вспорхнула небольшая птичка. Легко перепрыгнув с ветки на ветку, птичка вдруг отчаянно затрепыхалась, отряхиваясь. Это потревоженный куст обдал ее фонтаном мелких липких плодиков, залепивших ей и крылья, и хвост. Обессиленная, связанная «по рукам и ногам», птичка упала на траву и мгновенно стала жертвой гадюки. Змея дождалась своего часа. Для этого она и лежала здесь так долго. Плоды пизонии, попав вместе с несчастной птичкой в желудок гадюки, расползутся по всему лесу. И пизонии хорошо, и гадюке хорошо. Только птичке плохо.
В мире живет огромное количество муравьев. Многие из них питаются семенами растений, растаскивая их на большие расстояния. Мы об этом расскажем в следующей главе.
Распространение плодов и семян (по В. Н. Корсунской)
В конце апреля - начале мая, гуляя по берегу речки, поросшей ивняком, нетрудно попасть в настоящую "метель". Белые хлопья, точно снег, летят с деревьев и кустов. Под деревьями, между кустами их можно сгребать ногой в кучки. Небольшие водоемы покрываются толстым пушистым ковром так, что и поверхности воды не видно. Но снег ли это?
Возьмем пушинку, приставшую к рукаву платья, рассмотрим ее через лупу. Хорошо видно, что это семя, окруженное пучком белых длинных волосков. Пучок играет роль парашюта, при помощи которого семя переносится ветром на большие расстояния. Плод у ивы - коробочка. Когда коробочки ивы созревают, они лопаются и семена из них высеиваются. Парашютики семян расправляются, семена летят. Такое приспособление увеличивает площадь сопротивления воздуху при падении. Поэтому семена могут долго парить в воздухе и далеко улетать от материнского растения. У тополя и осины также есть парашютики - пучки волосков вокруг семян. В тополевой аллее тоже идет "снег", когда приоткрываются с первой жарой плоды и из них высеиваются семена.
Семена и плоды многих сорных растений снабжены хохолками, пучками волосков. Летательные приспособления их очень разнообразны по своему устройству.
У многих растений семянки-летучки помещаются в корзинках, головках, коробочках. В сырую погоду они закрыты. Пучки волосков сжаты. Как только погода становится суше, корзинки или головки с семянками раскрываются.
Волоски, хохолки - парашютики семянок - быстро расправляются, растопыриваются. Семянки благодаря этому оказываются у краев корзинок. Ветер подхватывает их, и путешествие начинается.
Волосками, пушком далеко не исчерпываются летательные приспособления у растений. Стоит пойти в лес в разгар листопада, чтобы наблюдать разнообразные способы приспособления к полету плодов и семян в их действии.
Обычно поздней осенью можно видеть, как, кружась, разлетаются по ветру семена и плоды большинства деревьев, образующих верхний полог широколиственного леса. Подчас кроны деревьев уже совсем обнажились, а плоды липы, ясеня, американского клена еще висят на голых сучьях. Исключение составляют вяз и осина. Уже в самом начале лета под вязами почва оказывается сплошь усеянной плоскими зеленоватыми семянками-крылатками этих растений.
Большинство деревьев верхнего полога широколиственного леса распространяет свои плоды при помощи ветра. Плоды у этих деревьев имеют небольшую массу. Например, 50 000 плодов осины имеют массу всего 4 г. А есть растения, у которых плоды во много раз легче.
Крылатые плоды березы могут отлетать от материнского растения на 1,6 км. Значительно дальше могут отдалиться от ели ее семена, которые высыпаются из шишек зимой. Крылышки у них словно парус. И семена скользят по насту. Как лодочка под парусом, несутся они с попутным ветром далеко-далеко от родного леса. А крылатки клена путешествуют в пределах относительно небольших расстояний - всего 0,09 км. Недалеко от родного дерева отлетают и крылатки ясеня - всего на 0,02 км.
У некоторых растений парашюты состоят из ветвистых волосков, напоминающих птичье перо, - это еще больше увеличивает парусную поверхность парашюта. В этом отношении плоды сорного растения лилового осота могут оказаться, пожалуй, на первом месте. Одно растение осота дает до 35 000 плодов. У каждого плода есть густой белый хохолок из перистых волосков. Такие плоды могут улетать по ветру на огромное расстояние.
Многим из нас приходилось замечать, что под забором, у стен изгородей часто растут осоты, чертополохи. Забор остановил продвижение плодов этих растений. Много сорняков растет по межам, канавам и оврагам, где тоже задерживаются плоды.
Конечно, великое множество плодов и семян погибает в природе, но какая-то часть их может осесть и на карнизе балкона, крыше каменного дома, а еще меньшая часть даст молодые проростки. Может случиться, что вырастет тополь на крыше или вырастут там даже группы деревьев или заросли кипрея.
У ряда растений летательные приспособления помогают не только передвижению семян, но и зарыванию их в землю, подобно буравчику.
В степях ветер подхватывает целые растения, сломав их у корня, и несет, перекатывая с места на место. Перекати-поле - так и назвал народ гонимые ветром, прыгающие сухие растения. Катясь по степным просторам, прыгая вверх, ударяясь о землю, наталкиваясь на канавы, бугры и другие препятствия, перекати-поле рассеивает семена на большие расстояния.
Немалую роль в распространении плодов и семян играют муравьи. Всякий, кто бывал в лесу, хорошо знает этих лесных жителей и их удивительные сооружения; видел, конечно, не раз, как муравьи тащат к своему муравейнику семена разных растений, например чистотела, хохлатки, чистяка, душистой фиалки.
Вероятно, многим приходилось встречать обильные заросли чистотела возле муравейников. У этого растения листья светло-зеленые, нежные, глубоко-перистораздельные. К верхушке стебля листья мельче, чем нижние. Стебель покрыт редкими торчащими волосками и имеет золотистого цвета сок, которым в народной медицине выводят бородавки. За это чистотел еще называют бородавником или желтушником. Но муравьев в этом лекарственном растении привлекает не нежность листвы, не золотистые цветки, не плоды в виде длинных стручковых коробочек, а семена с придатком.
У чистотела семена черные, с большим мясистым белым придатком. Муравьи охотно поедают эти придатки. Из-за них муравьи тащат довольно тяжелые для них семена чистотела к себе в муравейник. Очень часто муравьиные дороги усеяны семенами чистотела с откусанными придатками. Натащат муравьи семян чистотела в муравейник, но сами не едят их. Придатки отделены от семени плотной кожурой. Под ней семена остаются неповрежденными. На следующий год семена прорастают в муравейнике, сквозь стены его, и по дороге к нему.
Летом интересно наблюдать за растаскиванием муравьями семян и плодов. Муравьи при помощи своих чувствительных органов обоняния и осязания, помещающихся на усиках, разыскивают семена. Кроме уже названных растений, это может быть копытень, иван-да-марья, перелеска, гусиный лук. Но почти всегда это семена раноцветущих растений, плоды которых созревают не позже середины лета. Ближе к осени муравьи перестают собирать семена.
В природе практически все животные могут быть прямыми или косвенными распространителями семян на отдаленные расстояния от материнского растения.
ИЗВЕСТНО,
Что появление черешни в Европе связано с известным римским полководцем Лукулом. Это произошло в 64 г. до н. э. После побед Лукула в Азии был торжественный въезд его в Рим. Колесница полководца была украшена ветками с плодами черешни, которая задолго до этого возделывалась как культурное растение в Иране и Малой Азии.
В век технического прогресса семена многих растений могут "кочевать" на шинах автомашин и шасси самолетов, переплывать реки и моря на баржах и теплоходах, а затем прорастать в новом месте.
Волосовидные придатки на плодах и семенах - наиболее широко распространенное анемохорное приспособление.
Оно свойственно представителям самых различных семейств. Всевозможные хохолки или «парашюты» из волосков чаще встречаются на плодах, чем на семенах, но и для семян они не представляют редкости.
Волоски на семенах, как правило, - одноклеточные образования, а на плодах состоят из многих клеток, расположенных в 2-3 ряда.
Общим свойством всех волосовидных придатков является их гигроскопичность. Только в сухом воздухе они расправляются и могут служить летательным аппаратом, при увлажнении волоски спадают и сразу утрачивают свойство парашюта. Такая гигроскопичность волосков имеет большое значение не только при полете зачатков, но и при освобождении их из коробочек и корзинок. Коробочки и корзинки, содержащие семена и плоды с волосками, раскрываются только в сухую погоду. Волоски в сухом воздухе расправляются, прежние вместилища становятся тесными для зачатков, которые образуют теперь рыхлую массу, возвышающуюся над краями коробочек или корзинок. В таком положении зачатки могут быть подхвачены порывами ветра.
Характер распределения волосков на поверхности зачатка, размеры волосков, их происхождение крайне разнообразны.
По происхождению можно выделить несколько категорий волосовидных образований: а) Выросты семенных оболочек (семена хлопчатника и некоторых видов кенафа), б) Выросты экзокарпа (плодики ветрениц), в) Выросты семеножек (семена ив и тополей), г) Выросты цветковых чешуй (перловники). д) Выросты оси колоска (вейники, тростники), е) Видоизмененный околоцветник (рогозы), ж) Видоизмененная чашечка (валерианы и, возможно, сложноцветные). Все многочисленные плоды с волосовидными парашютами из семейства сложноцветных мы не можем с достоверностью отнести ни к одной из перечисленных категорий, так как вопрос о природе хохолка сложноцветных до сих пор остается дискуссионным. Довольно широко распространено мнение, что хохолок сложноцветных представляет собою видоизмененную чашечку (Кассини, Гофмейстер, Лунд и др.). Иные авторы полагают, что чашечка приросла к завязи, так что хохолок - это лишь свободная окраина чашечки (Огюст де-Кандолль, Эндлихер). Наконец, третьи выдвигают предположение, что хохолок - трихомное образование (Варминг, Бухенау, Козо-Полянский). Очень подробно дискуссия этого вопроса изложена в монографии Смолла, в которой хохолку посвящена специальная глава. Мы не станем вдаваться в обсуждение различных гипотез о природе хохолка сложноцветных, так как происхождение волосков не определяет летных свойств зачатка, и поэтому с точки зрения экологической оно не столь существенно.
Аэродинамические свойства зачатка зависят от распределения волосков на его поверхности, положения хохолка относительно центра тяжести плода или семени, строения волосков и их размеров относительно размеров зачатка.
По положению волосков на зачатке мы будем различать три категории.
Волоски покрывают равномерно всю поверхность семени или плода
Зачатки этой категории сравнительно редки. Наиболее типичным примером служат семена хлопчатника (Gossypium) с длинными густыми волосками. Попутно отметим, что длина волосков у хлопчатника значительно возросла под влиянием культуры. Сплошным волосяным покровом снабжены также семена ряда видов кенафа (Hibiscus).
Из плодиков, равномерно покрытых волосками, можно назвать орешки ветреницы лесной и некоторых других видов ветрениц.
У ряда видов перловников цветковые чешуи нередко бывают снабжены длинными волосками. Особенно выделяется перловник неравночешуйный - обитатель сухих каменистых склонов гор Южного Закавказья и Средней Азии. Зерновки этого вида плотно одеты цветковыми чешуями, равномерно покрытыми длинными волосками. Волоски в несколько раз превышают ширину зерновки и почти равны ее длине.
Волоски сидят пучком у основания зачатка
Эта категория зачатков еще менее распространена, чем предыдущая. Волоски здесь могут быть самого различного происхождения, но они всегда намного превышают размеры плода или семени. Сами зачатки этого типа очень малы.
Назовем хорошо известные семена ив (Satix) и тополей (Populus), плоды рогозов (Турка) и вейников (Calamagrostis), плоды платана (Platanus orientalis).
По-видимому, к этой же категории зачатков можно отнести плоды пушицы (Eriophorum). Волоски развиваются здесь в основании плодов, но они сидят не пучком, а располагаются двумя продольными рядами, превышая длину плода в несколько раз.
У ивовых волоски развиваются на семяножке в самом основании семени. У осины (Poputus tremula), например, они втрое превышают семя. Как уже отмечалось выше, у рогозов околоцветник превращен в волоски, которые сильно разрастаются к моменту плодоношения. Зрелый плод рогоза широколистного несет на верхушке длинный носик, раза в три превышающий длину плода. У основания плода развивается очень длинная ножка, от которой отходят многочисленные волоски. Длина волосков достигает 10 мм, тогда как длина плода всего - 2-3 мм. Волоски у вейников представляют собой выросты оси колоска и превышают зерновку в 1,5-2 раза.
Удлиненные орешки платана несут у основания густой хохолок из волосков, которые по длине почти равны плодику (без столбика). В отличие от других зачатков этой категории, орешки платана слишком велики и массивны по сравнению с хохолком; очевидно, их нужно отнести к гемианемохорным зачаткам.
Волоски образуют хохолок на верхушке плода или семени
К этой категории относится значительное большинство зачатков с волосовидными придатками. Хохолки развиваются как на семенах, так и, в особенности, на верхушке плодов. Среди семян с хорошо развитыми хохолками можно назвать семена кипреев (Epilobium), ваточника (Aselepias), ластовня (Antitoxicum) и других.
Хохолки на плодах свойственны многим сложноцветным и представителям некоторых других семейств.
Размеры хохолков сильно варьируют. По характеру волосков различают простые хохолки и перистые. Перистые хохолки представляют более совершенный летательный аппарат, так как оказывают более сильное сопротивление воздушному потоку. Зачатки, снабженные на верхушке крупными перистыми хохолками, хорошо приспособлены к парящему полету, так как центр тяжести зачатка лежит ниже парашюта. Перистые хохолки встречаются у валерианы и таких родов из сложноцветных, как девясил (Inula), пазник (Achyrophorus), бодяк (Cirsium), кульбаба (Leontodon), горчак (Picris), козлобородник (Tragopogon) и многие другие.
Особенно устойчивое равновесие в воздухе сохраняют такие зачатки, у которых парашют сильно приподнят над центром тяжести. Это достигается наличием длинных выростов на верхушке плода, так называемых «носиков». Хохолок, таким образом, прикрепляется не к самой верхушке плода, а к носику, который иногда превышает даже длину семянки. Семянки с носиками довольно обычны среди сложноцветных; здесь можно назвать пазник, козлобородники, одуванчики, латуки и другие.
Размеры волосков, образующих хохолок или равномерно покрывающих зачатки, сильно варьируют как по абсолютным величинам, так и относительно размеров зачатка.
Хохолки из простых волосков (кошачья лапка - Antennaria; чертополох - Carduus; ястребинка - Hieracium, крестовник, ластовень) значительно превышают длину семянки, тогда как перистые хохолки почти равны длине семянки (пазник, кульбаба, козлобородник).
По аэродинамическим свойствам летательного приспособления плоды или семена с хохолками на верхушке больше других анемохорных зачатков сходны с настоящим парашютом.
Планирование, т. е. плавное опускание без вращения, достигается тем, что центр тяжести и центр давления оказываются на одной вертикали. Волоски на плодах козлобородника, одуванчика и многих других видов образуют конусы с вершиной внизу, т. е. обращенный парашют. Как указывает Мордухай-Болтовской, хохолки подобных зачатков можно назвать парашютом Кокинга с той лишь разницей, что они не жесткого типа, поэтому легко меняют свою форму. Изменчивость формы хохолков у анемохорных зачатков имеет важное приспособительное значение. При горизонтальных порывах ветра хохолки сплющиваются и обращаются в парус, благодаря чему зачатки уносятся вдаль. Когда ветер затихает, форма парашюта быстро восстанавливается, благодаря особого рода сцеплению волосков; таким образом, в спокойном воздухе падение зачатков замедляется и они снова планируют до новых порывов ветра.
Что касается выроста («носика»), благодаря которому хохолок поднимается над зачатком, то, по-видимому, он (вырост) не только создает более устойчивое равновесие зачатка в воздухе, но и способствует более энергичному отделению плода от цветоложа. Плод отрывается от цветоложа силой ветра, действующего сбоку на хохолок. При этом место прикрепления плода можно уподобить точке вращения тела. Из механики известно, что вращающий эффект силы зависит не только от величины силы, но и от расстояния между силой и точкой, вокруг которой тело вращается, т. е. от величины плеча силы. Носики, приподнимающие хохолок над точкой прикрепления зачатка, увеличивают, таким образом, плечо, а следовательно, и момент силы, отрывающей зачаток от цветоложа.
Однако самые детальные морфологические и аэродинамические исследования и описания летательных аппаратов плодов и семян еще ничего не говорят о целесообразности всех этих приспособлений. Для решения этого основного биологического вопроса необходимо изучить эффективность тех или иных приспособлений в действии и фактическое значение их в расселении видов.
Эффективность приспособлений и способов разноса зачатков должна оцениваться двояко: со стороны дальности и массовости рассеивания. Мы еще вернемся к вопросу об эффективности диссеминации, здесь же только отметим, что массовость рассеивания зачатков тем или иным способом обычно не учитывается, хотя она имеет первостепенное значение в расселении видов.
Итак, переходим к оценке эффективности парашютов из волосков и прежде всего с точки зрения дальности рассеивания снабженных ими зачатков. В литературе очень часто можно встретить утверждения о том, что на открытых пространствах, легко доступных ветру (степи, пустыни и т. п.), встречается очень много анемохоров, что они занимают верхние ярусы травостоя и зачатки их, снабженные различными летучками, массами уносятся ветром на очень далекие расстояния. Однако вслед за этими утверждениями, как правило, не приводится никаких фактических данных. Наши наблюдения над рассеиванием анемохорных зачатков, проведенные в Стрелецкой степи летом 1948 и 1949 гг., заставляют отнестись критически к обычным представлениям.
Прежде всего неверно, что анемохоры занимают всегда верхние ярусы травостоя. В числе наиболее характерных для плато видов Стрелецкой степи насчитывается 40 анемохоров (включая гемианемохоров). Они распределяются по ярусам следующим образом: первый ярус - 1; второй - 12; третий - 12; четвертый - 15.
Высота стеблей анемохорных видов, как правило, не превышает высоты основной массы травостоя (40-50 см).
По высоте стеблей анемохоры уступают баллистам. Так, для восьми видов баллистов, у которых измерялись стебли, установлены следующие цифры: наименьшая высота стеблей (в см) - 23,12; наибольшая - 114,72 и средняя - 64,96. Соответствующие цифры для 8 видов анемохоров: 29,64; 83,83 и 47,08 см. Если учесть, что сила ветра затухает сверху вниз, тем более в густом травостое, станет ясно, что незначительная высота стеблей анемохорных видов сильно снижает эффективность ветра в разносе их зачатков.
Рассеивание зачатков ветром происходит довольно постепенно. Даже вполне зрелые семянки с хорошо развитыми хохолками не уносятся сразу из раскрытых корзинок первым порывом ветра. Так, например, при очень сильном ветре нельзя было заметить быстрого обсеменения раскрытых корзинок горчака с вполне зрелыми семянками. Можно думать, что большую роль играет форма соплодия, степень его обтекаемости. Такой вывод напрашивается из наблюдения над обсеменением козлобородника восточного. Совершенно раскрытая корзинка его (как и других видов этого рода) со зрелыми семянками представляет геометрически правильный шар. В течение получаса такая шаровидная корзинка обдувалась довольно сильными порывами ветра, но семянки не облетали. Как только одна из семянок приподнялась над уровнем остальных, она сдулась ветром, а вслед за ней в течение одной минуты облетели и все остальные.
Постепенное рассеивание плодов наблюдалось нами у кульбабы шершаволистной. Было отмечено 10 вполне раскрытых корзинок со зрелыми семянками. Обсеменение их продолжалось 5 дней (с 9 по 14.VII), причем с некоторых корзинок семянки облетали постепенно, и каждый день можно было отметить уменьшение числа семянок в корзине. В других случаях корзинки теряли все семянки в течение одного дня - последнего дня наблюдений. В период наблюдений не было затишья; ветер достигал силы от 2 до 9 м/сек. Осадков почти не было. Сила ветра здесь, как и в дальнейшем, дается по сведениям метеостанции заповедника, где проводились наблюдения. В травостое сила ветра, конечно, значительно слабее.
Расстояния, на которые уносятся анемохорные зачатки, в сильнейшей степени определяются высотой плодоносящих стеблей. Если высота растения ниже уровня основной массы травостоя, тогда зачатки, даже с очень хорошо развитыми летучками, уносятся на ничтожные расстояния. В этом можно убедиться, наблюдая обсеменение лесной ветреницы. В Стрелецкой степи этот вид произрастает куртинами, достигающими в диаметре 1-2 м. Мелкие орешки его густо покрыты длинными тонкими извитыми волосками и опадают с цветоложа не единично, а большими «хлопьями». Эти хлопья, напоминающие рыхлые комочки ваты, так и остаются висеть или на стебле и листьях материнского растения, или очень близко на соседних растениях. Даже единичные плодики в большом количестве лежат на листьях ближайших растений. 5.VII зрелые орешки на 3 экземплярах ветреницы были окрашены в различные цвета (спиртовым раствором эозина, метиленовой синьки и генцианвиолета). Начало обсеменения окрашенных экземпляров отмечено через 2 дня. Окрашенные плодики, как одиночные, так и небольшими комочками, найдены были вокруг материнских растений на различных расстояниях от 1 до 15 см; наиболее удаленный орешек - на расстоянии 30 см. Еще через 2 дня, т. е. 9.VII в 15 часов, несмотря на то, что с утра все время дул сильный ветер, обсеменение окрашенных экземпляров оставалось без изменения.
На незначительные расстояния улетают и семена ластовня лекарственного, хотя они и снабжены прекрасно развитыми хохолками, в 5 раз превышающими по длине легкие плоские семена. Стебли у ластовня слабые, несколько полегающие. Плоды расположены на значительном протяжении и нижние из них находятся на высоте 13 и даже 10 см над уровнем почвы, а самые верхние - на высоте 52-61 см. Количество семян в листовке варьирует от 7 до 38, чаще от 14 до 21 и в среднем (из 100 подсчетов) - 18,7.
Семена уносятся ветром только тогда, когда они лежат в раскрытых плодах очень рыхло или даже висят по краю листовки, зацепившись хохолками. Но даже в этом случае ветер уносит семя не сразу, а долго еще (час-два и больше) теребит его. Вылетая из листовки, семена часто цепляются своими хохолками за материнские или соседние растения и, несмотря на сильный ветер, непрерывно колеблющий их, остаются подолгу на прежних местах. Приведем некоторые цифровые данные, характеризующие обсеменение ластовня.
19.VII (1948) - плодоносящее растение с одной раскрытой листовкой (на высоте 25 см), из которой вылетело 6 семян. Из них 3 семени повисли хохолками на материнском растении, а 3 других - на соседних на расстоянии 15-17 см и на высоте 16-17 см, т. е. ниже уровня плода. Спустя 4 дня на этом же растении одна листовка обсеменилась полностью, другая только начала обсеменяться. На расстоянии 50 см от растения в травостое найдено 29 семян. (Других экземпляров этого вида поблизости не было.)
26.VII - 4 экземпляра с обсеменяющимися плодами. На самих растениях и рядом с ними множество семян с распушенными хохолками, а иногда одни хохолки, оторванные от семян; расстояние отлета семян или хохолков - 10-30 см. Через сутки одно из наблюдавшихся растений, несмотря на сильный ветер, сохранило все семена в таком же положении, как и накануне. На расстоянии 50 см обнаружена группа семян и единичные - на расстоянии 1-2 м.
8.VIII - 2 обсеменяющихся экземпляра. На них 1 листовка пустая, в 2 других сохранилось 18 семян. На расстоянии 30-40 см от растений найдено 48 семян; 90-100 см - 3 семени. Сила ветра 7.VIII достигала 20 м/сек, а 8.VIII - 9 м/сек.
Дальнейшие наши наблюдения над ластовнем дали такие же результаты. Они позволяют заключить, что основная масса его семян остается поблизости от материнских растений. Наиболее дальний занос единичных семян достигал 7,5 и 9 м. Конечно, часть семян улетает и на более далекие расстояния, но надо учесть, что дальше всех уносятся щуплые или недоразвитые семена, которые меньше всего могут обеспечить расселение вида.
У анемохорных растений с более высоким стеблем зачатки рассеиваются на большие дистанции. Так, у крестовника Якова (высота 65 см) единичные семянки даже при слабом ветре улетают на расстояние до 3 м; у козлобородника восточного с высотой стебля в 54 см некоторые семянки уносятся на 1-1,8 м.
Как известно, у некоторых сложноцветных хохолки очень легко отваливаются, так что летящая семянка, натолкнувшись на какое-либо препятствие, почти всегда опадает, а хохолок либо остается висеть, зацепившись за что-нибудь, либо уносится ветром. В огромном большинстве случаев хохолки, парящие высоко в воздухе и исчезающие из виду, не несут при себе семянок.
Наблюдая обсеменение у чертополоха, можно заметить, что иногда даже из корзинки вылетают одни лишь хохолки без семянок. Вблизи одного плодоносящего растения мы обнаружили на поверхности почвы 14 семянок с хохолками и 88 одних лишь хохолков, лишенных семянок.
Расстояния, на которые уносятся семянки чертополоха, измеряются немногими метрами. По крайней мере, такой вывод можно сделать на основании немногих наших наблюдений. При довольно сильных порывах ветра семянки вылетали из корзинки (на высоте 70 см) и через некоторое время оседали в травостое на расстояниях 0,8; 0,9; 2,3 и 4,1 м от материнского растения. В другом случае из корзинки на высоте в 90 см семянки улетали на 4,5 или (единичная) на 9,4 м. По-видимому, семянки Carduus настолько тяжелы, что несмотря на огромный, сравнительно, хохолок, даже при сильном ветре они летят низко над землей, значительно ниже высоты растения, постепенно снижаясь. При очень заметном ветре с высоты корзинки пускались одновременно свободный хохолок и семянка с хохолком. Хохолок очень быстра обгоняет семянку, поднимается ввысь и исчезает из виду, а хохолок с семянкой, пролетев 1-2 м, начинает снижаться и оседает на расстоянии 5-6 м от материнского растения.
Некоторые интересные цифровые данные, характеризующие распространение плодов осота, приводит Лещенко (1926). Две доски площадью в 7 кв. м каждая были смазаны клеем и положены на землю на расстоянии в 85 и 850 м от очагов осота. Учет уловленных досками семянок производился 3 раза в сутки в течение 6 дней. В этот период (с 14 по 20.VII) ветер достигал силы от 1 до 6 баллов.
На расстоянии в 85 м всего обнаружено на доске 400 семянок. На расстоянии 850 м от очага за первые 4 дня на доске не обнаружено ни одного зачатка, и лишь в последние два дня прилетело 17 семянок.
Наблюдения Лещенко показали, что ночью, а также днем при ветре не больше одного балла лёта зачатков осота не происходит.
У древесных пород семена, снабженные хохолками, способны уноситься на более далекие расстояния, чем зачатки травянистых видов, что связано с высотой расположения зачатков на материнском растении. По наблюдениям Брюна (1939), единичные сеянцы осины произрастали на расстоянии 60 и даже 450 м от семенников.
Нестеров (1950) указывает, что семена осины обильно налетают на лесосеки даже на расстояние 1-2 км. Напомним, однако, хорошо знакомую всем картину, когда огромное количество семян тополей сплошным покровом лежит на поверхности почвы неподалеку от крон деревьев. В условиях города, где почва, как правило, лишена травяного покрова, можно часто наблюдать, как порывы ветра перегоняют семена по поверхности почвы или поднимают их в воздух и уносят на расстояния в несколько метров или десятков метров. Надо полагать, что перенос семян, опавших на почву с более или менее густым травяным покровом, значительно менее эффективен. Семена ив, произрастающих по берегам водоемов, попадают иногда в воду и в этих случаях могут переноситься ветром по поверхности воды, но такое явление должно рассматриваться как анемогидрохория.
Оценивая эффективность ветра в разносе зачатков с хохолками, необходимо учитывать высокую гигроскопичность хохолков. Находясь некоторое время в воздухе, они конденсируют на себе влагу, слипаются при этом и утрачивают свойство парашютов. Это относится прежде всего к хохолкам сложноцветных.
Семена с летучками из волосков редки у древесных пород. В нашей природе они свойственны только ивовым. По-видимому, для деревьев, образующих более или менее густые насаждения, опушенные зачатки мало целесообразны, так как они будут массами задерживаться самими кронами. На уровне нескольких метров, а тем более десятков метров над землей более эффективны крыловидные летательные приспособления. И, действительно, огромное большинство анемохорных зачатков древесных пород относится к этой категории.
На обочине зеленой - одуванчик - славный воин,
захватил он все вокруг: сад и рощу, поле, луг...
Пока тихо, он - молчит, но лишь ветер налетит,
шлет в воздушный океан парашютный свой десант.
Смельчаки-парашютисты лезут в траву, воду, листья,
а вчера я спас из супа двух отбившихся от группы.
Веселые четверостишия приписывают безобиднейшему одуванчику довольно воинственные намерения. Вот он - типично человеческий подход к явлениям природы! Впрочем, в стихах содержится и доля истины. Во-первых, и в самом деле одуванчик посылает своих «парашютистов», только дождавшись хорошего ветра. Во-вторых, «отбившиеся от группы» десантники у одуванчика скорее правило, чем исключение. То и другое совершается вполне преднамеренно, ибо растение стремится заселить как можно больше новых земель. Его крохотные летающие плодики-парашютики необычайно легки и приспособлены для переноса их ветром.
Однако, созрев, они не отправляются тотчас же в полет с первым веянием ветерка. Они, подобно многим другим воздухоплавателям из мира растений, терпеливо ожидают того момента, когда потянет хороший ветер. И лишь тогда, когда будет достаточно сухо, когда станет в меру тепло и когда, наконец, воздух вокруг придет в движение и это будет не мгновенное легкое дуновение, а ровно и энергично дующий ветер, только тогда плоды-парашютисты рискнут покинуть отчий дом и отправиться в далекое воздушное путешествие - сайт. Для того чтобы не пропустить этот благоприятный момент, само растение регулярно «оценивает» состояние погоды: относительную влажность воздуха, температуру и силу ветра. Точно так же многие деревья, прибегающие к услугам воздушных потоков как к транспортному средству, выбрасывают десант из пыльцы или семян преимущественно в первые, как правило, ветреные послеполуденные часы. В этих случаях дальность полета бывает наибольшей.
То, что плоды одуванчика столь удивительно похожи на миниатюрные парашюты, факт отнюдь не случайный. С одной стороны, ветер в состоянии далеко унести подобные легковесные создания. С другой, конструкция с висящим под парашютом плодом обеспечивает такую посадку, при которой плод опускается вертикально вниз, то есть находясь в наиболее благоприятном для прорастания положения. Удлиненная форма и крючочек-зацепка на его верхнем конце позволяют плоду сохранять это отвесное положение после его приземления в какую-нибудь расщелину в почве или в низкий и густой травяной покров.
Многие растения, в том числе и относящиеся к разным семействам, имеют, подобно одуванчику, своих «парашютистов». Независимо от своего систематического положения различные растения одинаковыми способами решают одну и ту же транспортную проблему.
Но, как известно, полеты на парашютах не исчерпывают всех возможностей аэронавигации. Подняться в воздух позволяют также воздушные шары и крылатые летательные аппараты, использующие подъемную силу крыла либо винта. Человек освоил все эти виды передвижения в воздушном пространстве. Быть может, в этой области он опередил растения? Отнюдь нет, ибо растениям уже давно знакомы перечисленные выше способы. К тому же растения успешно применяют и некоторые другие, весьма необычные способы полета, до сих пор еще не освоенные человеком.
В тропиках высоко в кронах дерева-опоры обитает один из видов лиан Zanonia macrocarpa. Ее красивые свободно свешивающиеся с ветвей ярко-зеленые гирлянды неизменно привлекают внимание путешественников. Крылатые семена лианы дают нам один из интереснейших примеров растительной аэронавтики.
«Между ветвями, высоко вверху, словно гигантские абажуры, висят коричневые плоды. Нужно немного подождать, пока порыв ветра не колыхнет их, и тогда вдруг перед глазами замелькают мириады крупных отливающих атласом «бабочек». Крупный, похожий на тыкву плод диаметром 20-24 сантиметра внезапно лопается, и на внешнем конце образуется большое треугольное отверстие с разворачивающимися по его краям плодолистиками. Раскрывшись, плод становится похожим на колокол, внутри которого множество крылатых семян расположены плотными параллельными рядами. Плоское желто-коричневое семя очень напоминает крупное тыквенное семечко. Ширина каждого из обоих слетка изогнутых в профиле крыльев равняется 5 сантиметрам, а длина 7-8 сантиметрам, что позволяет этому летательному аппарату иметь размах крыльев 14-16 сантиметров. Ткань крылышек просвечивает, словно вуаль, блестит, как шелк-сырец или атлас, и эластична, как листочки слюды. И, хотя хрупкие крылышки легко надрываются по краям, их размеры и незначительный вес самого семени, едва достигающий одной трети грамма, дают возможность крыльчатке даже в поврежденном состоянии сохранять превосходные летные качества. Слегка покачиваясь, описывая в воздухе большие круги, семя медленно, словно против своей воли, опускается на землю. Но уже при следующем дуновении ветра оно нарядной легкокрылой бабочкой вновь продолжает свой неторопливый полет».
Столь поэтично описывает ботаник Хаберландт свою встречу с летающими семенами занонии. Впрочем, планирующий полет семян этого растения произвел сильное впечатление не только на ботаников.
В 1898 году, то есть спустя пять лет после появления в свет книги Хаберландта, пионеры воздухоплавания Игнац и Иго Этрихи приобрели два летательных аппарата: планер и орнитоптер. Их прежний владелец Отто Лилиенталь был первым, кто начиная с 1891 года регулярно совершал планирующие полеты дальностью в несколько сот метров на аппаратах собственной конструкции. В 1896 году 48 лет от роду он погиб во время очередного полета. Его трагическая гибель не могла не бросить тени на достигнутые им успехи.. Уже два года спустя отец и сын Этрихи, фабриканты из Богемии, решили продолжить дело, начатое Отто Лилиенталем. Прежде всего следовало искать пути обеспечения максимальной надежности летательных аппаратов. И все же их первый планер (1899 год) не смог выдержать своего первого непродолжительного полета. Неудача не обескуражила конструкторов.
Стало ясно, что необходимо искать, находить и тщательно изучать уже имеющиеся образцы надежности. В технике подобных примеров не существовало. На протяжении ряда лет Этрих изучал анатомию и законы движения летающих животных. Долгое время приемлемой моделью для подражания он считал летучих мышей, поскольку с технической стороны казалось нетрудным создать нечто похожее на их летательные перепонки. Однако невозможность достичь столь же высокой, как у летучих мышей, подвижности геометрии крыла привела к краху радужных надежд. Это вынудило Этриха для создания модели планера искать в природе образец , который имел бы жесткую, неподвижную конструкцию.
И тут ему на помощь пришел случай. Некто Альборн, преподаватель из Гамбурга, только что обнаружил исключительные летные качества семян Zanonia macrocarpa. В статье «Устойчивость летательных аппаратов» он указал на то громадное значение, которое летные характеристики семян занонии могли бы иметь для развития воздухоплавания. Статья попала в руки Этриха. Не откладывая дела в долгий ящик, он вместе со своим сотрудником Вельсом отправился в Гамбург, где и получил от автора статьи модель семени и подробное описание его свойств.
Летательный аппарат семян тропической лианы представляет собой планер типа «летающее крыло», то есть планер без хвостового оперения. В последующие годы (1904-1909) Этрих строил планеры только этого типа, которые в точности копировали свой оригинал. Самый первый из них имел размах крыльев 6 метров и мог нести 25 килограммов полезной нагрузки. Второй планер имел размах крыльев уже 10 метров, но, как и первый, представлял собой беспилотный летательный аппарат, который поднимал в воздух 70 килограммов полезного груза. Дальность его полета достигала 300 метров. В 1906 году Иго Этрих построил аналогичную модель, на которой совершил полет уже человек. В 1909 году на планере был установлен двигатель мощностью 40 лошадиных сил. Трудности полета аппарата с двигателем и с человеком на борту создавались неточностью его центровки, от чего и зависела устойчивость аппарата в полете.
Что касается семени лианы, то здесь подобных проблем не возникает, поскольку центр тяжести семени не перемещается. Любое же изменение позы человека влечет за собой перемещение и центра тяжести. По этой причине на следующей модели планера Этриха был установлен стабилизатор, форму которого позаимствовали у голубя. В мае 1910 года новый летательный аппарат успешно поднялся в воздух. Его прототипом было летучее семя тропической лианы.
Энциклопедический словарь дает следующее определение термина «воздухоплавание»:
Воздухоплавание - перемещение в воздушном пространстве при помощи летательных аппаратов. В соответствии с международным воздушным правом к числу последних относятся:
1) летательные аппараты, подъемная сила которых создается заключенным в
оболочке газом, это, например, воздушные шары, дирижабли;
2) летательные аппараты, подъемную силу которых создают потоки воздуха,
обтекающие крылья, например самолеты (в том числе планеры, вертолеты и
ракетопланы), а также парашюты и воздушные змеи.
С парашютами в мире растений мы уже познакомились. Известен нам и наиболее интересный по своей конструкции планер (в природе имеется целый ряд существенно различающихся между собой вариантов летательных аппаратов этого типа). С принципом реактивного движения, аналогичным тому, который находит применение в ракетной технике, мы встретились, когда вели рассказ о способах распространения плодов и семян. В ботанике он играет второстепенную роль: для растений его применение в широких масштабах было бы неэкономно. Растения предпочитают использовать силу ветра, и здесь они - мастера своего дела.
Для того чтобы наиболее эффективно подключиться к такому древнейшему источнику энергии, каким является ветер, требуется создать наибольшую несущую поверхность. В этом направлении и работала мысль человека-конструктора (планеры, сферические и змейковые аэростаты, дирижабли). Сходным путем шли в этой области и растения. Так, например, у многолетнего травянистого растения физалиса (Physalis alkekengi - сайт) после отцветания образуются вздутые, очень крупные кораллово-красные чашечки с плодом внутри них. Обтянутые тончайшей кожицей-пленкой, они становятся игрушкой ветра, как только оторвутся от материнского растения. Но не все воздухоплаватели из царства растений разрастаются до столь больших размеров. Семя мака сомнительного имеет множество крошечных пустот, уменьшающих его удельный вес; в целом оно весит всего лишь одну тысячную долю грамма при диаметре 0,7 миллиметра. За счет же ячеистой структуры существенно увеличивается площадь доступной ветру внешней поверхности.
Для более крупных тел, у которых использование принципа воздушного шара означало бы чересчур высокую скорость их снижения, природа изобрела нечто иное. В интересах сокращения веса путешествующих по воле ветров природа вынуждена экономить конструкционные материалы. Уже одним применением тончайших оболочек, которыми одеваются все мелкие и мельчайшие ребра жесткости, достигается весьма заметный эффект, который удается еще более повысить с помощью весьма искусного приема. Летательные аппараты растений, построенные по типу «несущего винта», способны имитировать наличие дополнительной поверхности.
В частности - плод клена остролистого (Acer platanoides). Площадь его поверхности равна 2 квадратным сантиметрам. В сухом состоянии вес его едва достигает одной восьмой доли грамма. Оторвавшись от дерева, плодик, падая, начинает быстро кружиться из-за сопротивления воздушной среды и вследствие собственной эксцентрической конструкции. Крылатка вращается при этом вокруг своего центра тяжести, который располагается на одном из концов крыла, там, где находится семя. Подобно тому, как ветер вращает крылья ветряной мельницы, так и встречный поток воздуха заставляет плодик описывать круговые движения. Эффект же тот, что и у вертолета, снижающегося с отключенным двигателем: вращающиеся под действием набегающего потока воздуха лопасти винта позволяют ему успешно планировать. Обращение крылатки вокруг центра тяжести создает видимость замкнутой круговой поверхности, на которую может воздействовать ветер и площадь которой для плодика составляет около 20 квадратных сантиметров.
Таким образом, почти десятикратного мнимого увеличения площади растение добивается самым простым путем. В результате скорость снижения крылатки уменьшается в восемь и более раз. Легкого порыва ветра, едва колышущего ветви дерева (сила ветра 4 балла), вполне достаточно, чтобы падающую с высоты 10 метров крылатку клена унести на расстояние до 100 метров. Заметим, что в данном расчете не учтено влияние воздушных завихрений или восходящих потоков воздуха, которые во много раз увеличивают дальность полета.
Не будь такого поистине гениального приспособления, плоды падали бы с дерева более или менее отвесно. В результате они прорастали бы в тени кроны материнского дерева, и молодые побеги вынуждены были бы вести между собой конкурентную борьбу за свет и жизненное пространство.
С конструктивной точки зрения роторные летательные аппараты растений, использующие принцип «несущего винта», имеют идеальную форму. Иного, впрочем, нельзя ожидать от объекта длительного эволюционного развития. Скорость снижения такого аппарата едва ли выше, чем у оптимально рассчитанного «несущего крыла», и всего в полтора раза больше, чем у полусферического парашюта с общей поверхностью свыше 40 квадратных сантиметров.
Почему же в таком случае наши инженеры не воспользуются этими достоинствами летательной техники растений? Разумеется, они могут это сделать, но лишь принеся и жертву необходимую устойчивость конструкции, которая столь важна в авиации и которая не требуется растению.
Еще о двух типах летательных аппаратов мы просто упомянем, не вдаваясь в детали. Это, во-первых, - дископланы, своего рода «летающие тарелки» в растительном мире. Они представляют собой исключительно легкие и хрупкие образования, по форме напоминающие диски, в центре которых находятся семена или плоды. Во-вторых, «воланопланы», названные так за их внешнее сходство с мячом для игры в бадминтон (заметим, что последние не столь уж и хорошие летуны). Волан в данном случае играет скорее роль парашюта, задача которого уменьшить скорость снижения семени и не допустить его повреждения при ударе о землю. Короче говоря, нет ни одного сколько-нибудь достойного внимания принципа воздушного полета, который не наблюдался бы в мире растений .
Если вы приметесь рассуждать о возможностях использования силы ветра для целей передвижения, то, помимо своей воли, прежде всего вспомните о воздушных шарах, самолетах, парашютах, иными словами, о разного рода летательных аппаратах. Но ветер содействует не только тем, кто находится в воздухе. Он помогает также добиваться высоких скоростей, например, на буерах, поставленных на колеса. Там, где на побережье моря имеются обширные песчаные пляжи и где дуют благоприятные ветры, гонки на буерах становятся одним из видов спорта. Растения, обитающие в сходных условиях, прибегают к тому же способу передвижения. Но для них, гонимых ветром по песчаным дюнам, это уже не развлечение, а способ и путь к освоению новых пространств.
В Индии с началом сухого и продолжительного периода муссонных ветров дюнная растительность морских побережий начинает чахнуть. Растения вянут, засыхают и, наконец, полностью сбрасывают свои листья. И вот именно тогда голубовато-зеленая жестколистная трава Spinifex squarrosus отправляет своих «потомков» на поиски новых земель.. Они представляют собой легкую, как перышко, конструкцию правильной шарообразной формы, в центре которой находится множество плотно прижатых друг к другу колосков. Проносящийся над побережьем муссон без труда срывает этот шар и гонит его по земле с большой скоростью. Дети охотно играют в этот упругий, хорошо скачущий от удара «мяч». «Парусные гонки» обеспечивают растению идеальные условия для расселения: катясь по земле, оно высевает свои семена на большой площади. Подобный метод передвижения наблюдается и у травянистых растений степных районов, где их называют «перекати-поле».