Как растения борются с засухой и засолением почвы


Фалькария.
Фалькария.

Климат на необъятной территории нашей Родины весьма разнообразен. На Крайнем Севере, например, очень холодно, а в пустынях Средней Азии летом очень жарко. В районе г. Батуми на Черноморском побережье выпадает около 2000 мм осадков в год (дождь, снег), а в пустынях Туркмении их выпадает немногим больше 100 мм в год, т. е. в 20 раз меньше.

В большинстве районов Средней Азии земледелие невозможно без орошения, так как сельскохозяйственным растениям не хватает воды и они испытывают засуху, т. е. повреждаются от недостатка воды в почве и от слишком сухого (содержащего мало влаги) и нагретого солнцем горячего воздуха. Температура воздуха в пустынях нередко достигает 45°, а почва нагревается еще сильнее, свыше 75°.

В то же время в пустынях есть много дикорастущих растений, которые приспособились к этим суровым условиям, хорошо вырастают и развиваются. Им помогает переносить жестокую засуху и успешно бороться с ней целый ряд свойств, или, как говорят биологи — приспособлений. Свойства эти возникли у них не сразу, а за очень длительное время. Сменились многие тысячи поколений, многие из возникших видов погибли. Выжили лишь те виды, у которых под влиянием окружающих условий возникли свойства, помогавшие растениям в их борьбе с засухой.

Растения, хорошо переносящие засуху, есть не только в пустынях, но и в степях. В степях осадков больше (300—350 мм в год), но летом почти всегда, хотя бы и на короткий срок, бывает засуха.

Вот эти-то растения, хорошо переносящие засуху, и получили название ксерофитов (от греческих слов «ксерос» — сухой и «фитон» — растение). Какими же путями борются ксерофиты с засухой?

Наиболее интересные ксерофиты — кактусы, жители пустынь Северной и Центральной Америки. Кактусы хорошо нам известны, их разводят любители комнатных цветов. Акад. Н. А. Максимов удачно назвал кактусы растениями «скопидомами». Действительно, в период дождей кактусы запасают воду в стеблях, поглощая ее сильно разветвленной, но лежащей в почве неглубоко от поверхности корневой системой. Листья у них изменились и стали колючками. Кактусы покрыты кутикулой — плотным слоем жировых веществ — и очень экономно расходуют воду. В то же время они устойчивы к действию высокой температуры. Многие кактусы без вреда для себя выносят нагревание своих тканей до 62° и даже несколько выше. Это самые жароустойчивые цветковые растения на Земле.

Многие растения пустыни добывают воду глубоко уходящей в почву корневой системой: слева — корень фалъкарии; справа —  корень шалфея.
Многие растения пустыни добывают воду глубоко уходящей в почву корневой системой: слева — корень фалькарии; справа —  корень шалфея.

Кроме кактусов, запасающих воду в стеблях, существуют растения, запасающие воду в листьях. К ним относится всем известное комнатное растение алоэ. В диком виде оно растет в южных африканских пустынях. В средней полосе нашей страны на песчаной почве растет небольшое, цветущее желтыми цветками растение очиток едки й, или заячья капуста. Листья очитка мясистые, с запасами воды, которые растение расходует при отсутствии дождей.

Многие кустарники и небольшие деревья в пустынях Средней Азии добывают воду глубоко уходящей в почву корневой системой.

Среди побуревшей растительности выжженной солнцем глинистой среднеазиатской пустыни выделяются яркие зеленые кусты с очень мелкими листьями и массой колючек. Это —верблюжья колючка, или янтак, как его называет местное население. В тканях верблюжьей колючки много сахара, но питаться ею может только неприхотливый верблюд. Даже осел отказывается есть ее. Почему же верблюжья колючка чувствует себя хорошо, когда большинство других растений пустыни уже погибает от засухи? Длинный корень колючки доходит до грунтовой воды — на глубину 10—20 м. Когда рыли Суэцкий канал, то в одном месте обнаружили корень верблюжьей колючки на глубине 33 м. Потому-то колючка и не испытывает недостатка в воде. Испаряя ее, верблюжья колючка охлаждает свои ткани и может перенести высокую температуру воздуха.

В наших степях встречается небольшое растение из семейства зонтичных — фалькария. Так же как верблюжья колючка, фалькария снабжается водой через корневую систему, проникающую в почву на 5—6 м.

У растений существуют и другие способы борьбы с засухой. В песчаных пустынях встречаются прутообразные кусты джузгуна (каллигонума). Его листья срослись со стеблями. Чтобы уменьшить испарение воды, каллигонум значительно сократил свою листовую поверхность и этим снизил расход воды.

ТЕКСТ ИСПРАВЬ!!!

В степях во время и после дождя можно заметить на поверхности почвы небольшие темно-зеленые комочки сине-зеленой водоросли ностока. Когда же нет дождя, носток высыхает, становится маленькой сухой буровато-серой корочкой, которую трудно заметить. В таком виде носток переносит засуху, а растет и развивается после выпавшего дождя и осенью.В западно-сибирской степи обращает на себя внимание маленькое сизое растение — вероника инкана. И стебель и листья у нее опушены волосками. Волоски эти быстро отмирают и заполняются воздухом. Воздух плохо пропускает тепло, и потому вероника инкана не так сильно нагревается солнечными лучами. Кроме того, вероника сравнительно легко переносит высыхание. Она может потерять до 60% содержащейся в ней воды и все же пережить засуху.

Солерос лучше развивается на засоленной почве. В сосуде слева почва незаселенная; в сосуде справа — засоленная. Посажены растения одновременно.
Солерос лучше развивается на засоленной почве. В сосуде слева почва незаселенная; в сосуде справа — засоленная. Посажены растения одновременно.

В глинистых пустынях Средней Азии ранней весной почва почти сплошь покрыта эфемерами— растениями из различных семейств: злаковых, крестоцветных, маковых и др. Эти растения борются с засухой, как бы обгоняя ее: у них очень быстрое развитие. Весной в пустыне есть влага в почве, а температура воздуха умеренная. Эфемеры используют это и быстро заканчивают свой рост и развитие. За 5—6 недель они успевают зацвести и принести семена, которые пролежат в сухой почве до следующей весны.

Кроме однолетних эфемеров, в пустыне есть и многолетние эфемероиды. Они переживают засуху, образуя корневища, клубни и луковицы. Все эти части растений находятся в почве и защищены от потери воды специальными покровами. Эфемероиды, как и эфемеры, успевают принести потомство — семена — весной. Когда приходит засуха, она им уже не страшна.

Не надо думать, что ксерофиты встречаются только в степях и пустынях. Есть они и в средней полосе и даже в северной части нашего Союза. В сосновом бору-беломошнике в жаркий летний день под ногами хрустят высохшие кустики лишайника — так называемого оленьего мха, или ягеля. Как почти все лишайники, ягель хорошо переносит высыхание, а после дождя вновь начинает расти.

Не менее интересна, чем ксерофиты, группа растений галофитов (по-гречески «гальс» — соль). Они растут на засоленной почве: по берегам морей, или в засушливом климате (в зоне степей, полупустынь и пустынь). В засушливом климате с поверхности почвы сильно испаряется вода, а растворенные в ней соли (поваренная соль, сернокислый натрий, сода и др.) поднимаются с водой наверх и остаются в почве. Так образуются солончаки. На них растут только галофиты. Обычно в самом центре солончака, где засоление очень сильно, растений совсем нет, а только белеют «выцветы» солей.

Растения, не приспособленные к засолению, развиваются на соленой почве плохо. В обоих сосудах хлопчатник посеян одновременно: в сосуде слева почва незаселенная, в сосуде справа — засоленная.
Растения, не приспособленные к засолению, развиваются на соленой почве плохо. В обоих сосудах хлопчатник посеян одновременно: в сосуде слева почва незаселенная, в сосуде справа — засоленная.

Вокруг лишенного растительности пятна, там, где солей уже меньше, поселяется самое солелюбивое на свете растение — солерос. Вид у солероса необычный. Это небольшое однолетнее травянистое растение высотой от 10 до 30 см. Оно состоит из отдельных члеников, толстых и мясистых.

Каждый такой членик представляет собой стебель, сросшийся с листом. Внутри своих тканей солерос накапливает соли. Когда в его тканях становится слишком много солей, отдельные его членики отпадают. Так солерос защищается от чрезмерного накопления солей внутри своего организма. Бок о бок с солеросом растет сведа. У нее есть и стебель и толстые, мясистые листья, но засоление почвы она выдерживает меньшее, чем солерос. Несколько иным образом борется с засолением кермек. У него есть прикорневая розетка листьев. На листьях этих в жаркий солнечный день виден белый налет. Как будто бы кто-то посыпал их мукой. Попробуйте лизнуть этот налет языком, и вы почувствуете соленогорький вкус. Через особые желёзки кермек выделяет избыток солей на поверхность листа, а отсюда их смывает дождь. Так же выделяет соли и среднеазиатский кустарник тамариск.

По самому краю солончака растет особый вид полыни — полынь солончаковая. Она может расти на засоленной почве, но отличается от солероса и кермека тем, что поглощает из почвы очень мало солей.

Мангровое растение канделия:	1 — ветка; 2 и 3 — проростки, отрывающиеся от материнского растения и при падении укореняющиеся в мягкой почве.
Мангровое растение канделия: 1 — ветка; 2 и 3 — проростки, отрывающиеся от материнского растения и при падении укореняющиеся в мягкой почве.

Своеобразно приспособилась к засолению мангровая растительность.Галофиты, несомненно, произошли в далеком прошлом от глюкофитов, т. е. растений, растущих на незасоленной почве («глюкос» по-гречески — сладкий). Постепенно у глюкофитов, поселявшихся на засоленной почве, выработалась способность переносить засоление. Теперь многие галофиты уже не могут жить на незасоленной почве и лучше развиваются при сравнительно высоком содержании солей в почве. Их происхождение от глюкофитов подтверждается и тем, что семена многих галофитов лучше прорастают на мало засоленной почве. Обычно осенью, зимой и ранней весной солончак отмывается от солей, вернее, соли уходят вместе с дождевой водой в более глубокие слои почвы. Семена солероса прорастают, когда в почве почти вовсе нет солей. Затем понемногу соли поднимаются с испаряющейся водой наверх. Их поглощают корни уже проросшего солероса.

Мангровые растут по иловым побережьям тропических морей — в заливах, проливах или в устьях рек — там, куда не доходит морской прибой. Очень часто покрыты мангровой растительностью внутренние берега коралловых атоллов.

В тропической части Китая, на о-ве Хайнань, мангровые представляют собой кустарники значительно выше человеческого роста. В Малайе некоторые растения мангров достигают двадцати и более метров.

Среди мангровых большинство деревьев — с гладкими кожистыми листьями, они напоминают комнатные фикусы, но стоят как бы на огромных подпорках. Это — ходульные корни, они помогают мангровым вынести крону выше уровня прилива. С поверхности почвы торчат вверх искривленные дыхательные корни. С их помощью мангровые поглощают из атмосферы кислород. В почве мангровым его не хватает, так как она затопляется приливом.

Самое удивительное у большинства мангровых то, что это растения живородящие: их семена прорастают на материнском растении.

Мангровые заросли в морском заливе
Мангровые заросли в морском заливе

Плоды с проросшими семенами свешиваются с деревьев в виде длинных образований, достигающих у некоторых пород мангровых до 30—50 см. На поверхности почвы, где растут мангровые, обычно лежит большое количество их проростков, отпавших от материнского растения. У многих из этих проростков на нижнем конце можно заметить корни, идущие в грунт. Все исследователи, изучавшие жизнь мангровых растений, утверждают, что корни на этих проростках образуются и укореняются очень быстро — за несколько часов.

Дыхательные корни мангрового дерева.
Дыхательные корни мангрового дерева.

Если бы мангровое семя упало в морскую воду непроросшим, оно быстро отравилось бы солями: ведь их в морской воде до 3,5%. Но этого не происходит, так как семя прорастает на материнском растении; получая от него питательные вещества и соли, семя приспосабливается к засолению почвы.

Оторвавшемуся от материнского растения проростку уже не страшно высокое засоление, так как он к этому приспособился.

Ни засуха, ни засоление почвы не останавливают распространения растений. В процессе эволюции растения выработали приспособления, которые позволили им заселять и знойную пустыню, и холодную тундру, и богатые солями солончаки.

Изучение засухоустойчивых и солестойких растений помогает человеку расширять посевы культурных растений за счет пустынь и солончаков. Зная, как дикое растение защищается от избытка соли, можно выработать способность противостоять засолению почвы и у некоторых культурных растений. Установлено, например, что солестойкость растения повышается, если перед посевом набухшие семена поместить на час в трехпроцентный раствор хлористого натрия. Слабо и средне засоленные почвы уже используются в СССР под посевы хлопчатника, сахарной свеклы, подсолнечника.

Вверху — кактусы; внизу — мангровые заросли; видны проростки, свисающие с ветвей материнскою растения.
Вверху — кактусы; внизу — мангровые заросли; видны проростки, свисающие с ветвей материнскою растения.