Текст книги "Удивительные явления природы"

Как замедлить рост растений

Часто люди стремятся существенно ускорить рост растений. Это может пригодиться, если нужно за короткое время собрать богатый урожай. Однако в некоторых случаях рост растений требуется замедлить. Например, когда дело касается сорняков. Как это сделать? Можно использовать химические средства. Но они небезопасны для окружающей среды, прежде всего для полезных растений и самого человека. Именно поэтому ученые стремятся найти естественные природные вещества, которые помогут влиять на рост растений.

Австралийский биолог Дж. Бернелл наблюдал за растениями на Большом Барьерном рифе. Он обратил внимание, что растения здесь почему-то очень медленно растут. Биолог подумал, что, возможно, какие-то вещества влияют на рост травы. И приступил к исследованиям: взял пробы примерно у 5 тысяч организмов, найденных вблизи рифа. Изучение этих организмов привело к интересным открытиям. Барнелл обнаружил, что определенная группа веществ оказывает действие на ферменты, которые присутствуют в растениях, в результате чего замедляется их рост. Этот процесс пока недостаточно изучен, но он, несомненно, весьма перспективен. Если с помощью таких веществ влиять на рост сорняков, можно будет отказаться от использования пестицидов и гербицидов.

Ученые также нашли фермент, который способен сдержать рост водорослей, грибов и бактерий. При этом он абсолютно безвреден для окружающей среды. Исследователи полагают, что в ближайшее время это вещество можно будет использовать в кораблестроении. Общеизвестно, что днища кораблей приходится покрывать красками, содержащими ядовитые вещества, чтобы на них не селились водоросли и различные водные организмы. Ученые полагают, что в краски можно добавлять не химические ядовитые вещества, а природные. Эффект будет точно таким же, а вреда для окружающей среды – несравнимо меньше.

Волшебные кактусы

Вряд ли кому из нас нужно объяснять, что такое кактусы. Многие весьма охотно выращивают их у себя дома. Между тем не все знают, что ближайшие родственники домашних кактусов очень полезны людям. Например, эхинокактусы из семейства опунций, которые вырастают размером с бочку, можно использовать как корм для лошади или осла. Также они могут дать необходимую влагу страдающему от жажды человеку.

В пустынях Техаса, Аризоны, Мексики люди употребляют в пищу кактусы, которые содержат от 75 до 90 % воды. Кстати, из эхинокактусов делают вино.

Ученые считают, что в ближайшее время кактусы будут использоваться для изготовления косметических средств, витаминов, лекарств. Сведения о лекарственных свойствах различных кактусов широко известны. Так, плоды опунции используются при дизентерии. Корни опунции обладают мочегонным действием, ее сок применяется в Мексике при заболеваниях печени.

Недавние опыты американских ученых показали, что различные виды кактусов обладают ярко выраженными свойствами антибиотиков. Известно, что лофофора (Lophophora Wilhamsii) способна останавливать кровотечения, ее используют при лечении кишечных и кожных заболеваний, при гриппе, при воспалении легких, туберкулезе. В Перу и Боливии медики используют некоторые виды кактусов при лечении онкологических заболеваний. В древности индейцы лечились настоем из лофофоры при укусах змей и скорпионов.

Индейцы называют ее цветок Сан Педро, по имени привратника рая – Святого Петра. У некоторых народов с лофофорой связаны интересные суеверия. Они считают, что при встрече с растением нужно поздороваться. Иначе оно может обидеться и ответить какой-то бедой. Еще считается, что если у человека нечиста совесть, он не сможет найти лофофору.

Современные ацтеки называют лофофору «тело Господне». В этом растении содержится около тридцати алкалоидов, которые вызывают у человека состояние, подобное наркотическому. Из-за этого свойства кактус нередко использовали в ритуалах; пока государство ацтеков не подверглось испанскому нашествию, лофофору разрешалось употреблять лишь жрецам и царям. После пришествия европейцев католическая церковь запретила использовать лофофору. Употребление настойки из этого растения считалось смертным грехом, за это могли даже сжечь на костре. Сохранившийся требник миссионера содержит два показательных вопроса для исповеди: «Не ел ты мясо человека?», «Не ел ты лофофору?»

Как бы люди ни воспринимали свойства кактусов, эти растения, как, впрочем, и большинство других, остаются интереснейшей загадкой природы, ожидающей своих исследователей.

Голубой цветок

В 1820 году немецкий профессор К. Ф. Эйхгорн нашел в Бразилии красивый цветок голубого цвета. Это был речной гиацинт, который в дальнейшем стали называть «голубая чума». Особенность растения была в том, что жить оно могло либо в воде, либо на влажной почве. Стебель речного гиацинта – это своеобразная губка, которая удерживает в себе пузырьки воздуха и дает возможность растению держаться в воде на плаву.

Скорость размножения голубого цветка потрясающе высокая. В год всего лишь один черенок может дать более 100 тысяч отростков, то есть если речной гиацинт попадает в водоем, то в самом скором времени здесь образуется плотный «ковер» из стеблей и корней. По этому «ковру» даже сможет ходить человек. Негативный эффект подобного явления очевиден: водоем станет несудоходным, погибнут рыбы, потому что им не будет хватать воздуха. Однако о таких опасностях люди задумываются далеко не всегда.

Н. Непомнящий рассказывает такой случай. В 1884 году речной гиацинт был показан в качестве экспоната на большой выставке цветов в Новом Орлеане. Здесь его увидела некая женщина, которой очень понравился по-настоящему красивый и к тому же неизвестный ей доселе цветок. Он на самом деле был хорош: лепестки у него были нежно-голубого и бледно-лилового цветов. Женщина взяла три ростка и посадила в пруду своего поместья возле города Сент-Огастин. Через некоторое время пруд превратился в красивый цветочный ковер. Дама решила, что это понравится всем, и бросила несколько растений в реку Сент-Джонс, чтобы порадовать людей красивыми цветами.

Прошло несколько лет, и речной гиацинт сильно разросся. В результате большое пространство рек и каналов во Флориде покрыло прочное сплетение растений.

Это существенно мешало судоходству. Естественно, были приняты различные меры для уничтожения цветка. Но результаты оказались самыми плачевными. Для борьбы с вредным растением призвали солдат, которые вырывали речной гиацинт и резали его на мелкие части. Растение пытались уничтожить динамитом, что, однако, давало обратный эффект. При взрыве обрывки речного гиацинта разлетались на большие расстояния, в результате чего он «захватывал» новые территории. В Миссисипи стали бросать ядовитый мышьяк. Это погубило не только гиацинт, но и прочих речных обитателей: рыбу, птиц и других животных. Зато такие крайние меры дали хоть какие-то результаты в борьбе с «голубой чумой». Однако через нескольких месяцев речной гиацинт снова попал в Миссисипи из каналов, прудов и мелких рек. И вновь началась борьба с цветком.

После Второй мировой войны речной гиацинт принялись травить химическими средствами, невзирая на тот вред, который они приносили окружающей флоре и фауне. Однако едва прекращалось действие гербицидов, как живучее растение снова начинало размножаться.

«Упрямый» бразильский цветок распространился не только в Америке. Он появился и в Австралии, куда его явно привез человек, воодушевленный красотой экзотического растения. Затем речной гиацинт оказался в Индонезии, Индокитае, Западной Бенгалии, Китае, Африке и на Мадагаскаре. В некоторых странах Азии речной гиацинт стали специально разводить на корм свиньям и буйволам.

В Африке был издан запрет на выращивание речного гиацинта, но подпольные торговцы вопреки запрету разводили его. Через несколько лет в Африке речной гиацинт так разросся, что в Судане целые рыбачьи деревни были вынуждены перебраться на новое место. Жители Судана первыми обратились с жалобой на засилье этого растения в специальную организацию ООН, занимающуюся вопросами продовольствия и сельского хозяйства, после чего началась всеобщая кампания по искоренению «голубой чумы». Известный индийский химик Рао отправился в низовья Амазонки для изучения насекомых, пасущихся на речном гиацинте, чтобы найти способ влиять на рост «голубой чумы». Но у ученого ничего не получилось. А вот профессор Парижского музея естественной истории Портес утверждал, что нужно просто ждать, а не бороться с речным гиацинтом: биологическое равновесие рано или поздно восстановится. Так и оказалось на самом деле. Приблизительно через двадцать лет нашествие речного гиацинта прекратилось.

Загадка высоты

Как приятно оказаться в лесу, насладиться тишиной, посидеть в тени огромных деревьев… В городах деревьев остается все меньше и меньше: их вырубают, чтобы освободить место для стремительно разрастающегося мегаполиса. И оставшиеся островки живой природы все реже и реже радуют нас. Глядя на высокие деревья, люди не могут не задуматься, почему деревья перестают расти? Казалось бы, что мешает им расти на протяжении всего своего существования? На первый взгляд этот вопрос может показаться праздным. Но некоторые ученые считают, что он представляет большой интерес. В процессе своей жизнедеятельности человечество выбрасывает в атмосферу миллиарды тонн двуокиси углерода. Не может ли избыток углекислого газа стимулировать рост растений и не могут ли они начать потреблять больше газа?.. Чтобы ответить на эти вопросы, ученым необходимо было определить, как высоко могут расти деревья. Общеизвестно, что процесс фотосинтеза проходит с участием энергии солнца.

Она необходима, чтобы растение могло соединить воду, углекислый газ и минеральные вещества и обратить их в углеводы. Вода переносит питательные вещества, участвует в терморегуляции, поддерживает ткани в норме. Корни дерева впитывают воду, затем проводят ее через систему тонких трубочек к стволу и веткам.

На каждом листе есть множество микроскопических пор, которые пропускают углекислый газ и испаряют воду. Когда часть воды испаряется, к оставшейся части воды подходит влага снизу, так как молекулы воды притягиваются друг к другу. Создается сила, которая «тянет» жидкость вверх. Эта сила и проводит воду от корней до самых верхних листьев. Стоит ей войти в лист, из него уходит воздух. Этот процесс создает определенное давление в тонких трубочках. Так корни могут всасывать воду из земли.

Действие одной поры незначительно. Только все целиком они могут создать силу, которая перемещает воду по дереву. Но чем более сухим становится воздух, тем быстрее вода испаряется из листовых пор.

Когда вода тянется вверх по дереву, она преодолевает определенное сопротивление, которое создается сцеплением молекул. Таким образом жидкость растягивается. В результате под влиянием силы, тянущей воду вверх, столб может лопнуть. Образуется разрыв в форме пузыря. Ученые предполагают, что, пока такой разрыв существует, дерево не может втягивать и поднимать воду вверх. Однако до конца это явление не изучено.

Американские ученые высказали гипотезу, что у деревьев есть «защита», не дающая столбу воды разорваться. Так, если вдруг натяжение превысит «допустимые нормы», листья закроют часть пор и сила испарения станет меньше. Высокие деревья подвергаются большей опасности разрыва, чем низкие. Это связано с тем, что в них столбы воды намного больше, а следовательно, выше «гидравлическое сопротивление», которое растет с увеличением длины. Значит, чем выше дерево, тем больше сил ему нужно, чтобы высасывать воду из земли.

Ученые стали наблюдать за деревьями. И выяснили, что по утрам, когда становится жарче и падает влажность, деревья начинают закрывать поры. Чем выше дерево, тем быстрее оно это делает. Но закрытые поры грозят дереву другой опасностью: это препятствует поглощению воздуха. Значит, дерево не получает углекислый газ, не происходит фотосинтез. Когда наступает этот период, растение перестает расти. Специалисты предполагают, что именно это явление влияет на рост деревьев. Они обратили внимание на то, что секвойи, самые высокие деревья в мире, растут в туманах, приходящих с Тихого океана. Влажный воздух позволяет деревьям не терять быстро воду. Значит, поры могут быть открытыми и фотосинтез продолжается. Однако процесс не может длиться бесконечно. Когда-нибудь дерево перестает расти, чтобы получать достаточно влаги.

Растения-хищники

Не все растения кормятся только питательными веществами из воздуха и почвы. Среди них есть и хищники, которые едят насекомых, мелких рачков, и даже мальков рыб. Растения-хищники живут в необычных условиях: в пустыне, на верховых болотах, влажных скалах, заболоченных лугах – на скудной почве, которая бедна питательными веществами. Поэтому у них и появилась способность усваивать живую белковую пищу, хватая ее буквально из воздуха. Они не утратили способность питаться неорганическими веществами, поступающими из почвы и воздуха. Просто жизнь на почве, бедной азотистыми солями и другими минеральными веществами, вынудила их искать дополнительный источник питания. Много хищных растений живет на болотах и топях, и за счет пойманных жертв они возмещают себе нехватку азота. Растения-хищники могут прожить и без белковой пищи, но от этого становятся очень чахлыми.

Хищные, или плотоядные, насекомоядные растения ловят жертв с помощью особых листьев-ловушек. У всех растений-хищников красивые цветки и ярко окрашенные листья. Насекомые летят за нектаром и оказываются в ловушке. Когда насекомое попадается на приманку, оно или приклеивается к листу с липкими железистыми волосками, или оказывается зажато листьями в форме специальных ловушек. Тело жертвы переваривается с помощью специальных ферментов или разрушается органическими кислотами, выделяемыми растением.

Насекомоядные растения разделяются на три группы по органам-ловушкам. Это растения с движущимися органами-ловушками (росянка, жирянка, мухоловка); с клейкими листьями-липучками (росолист, растущий на Пиренейском полуострове и в Марокко); с пузырьками, кувшинами и «ловчими ямами» в виде трубочек (пузырчатка, непентес, сарацения).

Насекомоядные – многолетние травянистые растения, их виды не очень многочисленны, всего около пятисот. Некоторые почвенные грибы тоже бывают насекомоядными. Они встречаются во всех экосистемах в разных частях света, растут на почве и в воде. Обычно эти растения – обитатели областей с теплым, умеренным и тропическим климатом, они любят солнце. Наиболее известные нам – росянка и жирянка – жители торфяных болот.

Росянка называется так потому, что на ней блестят капельки клейкой слизи, похожие на росу или капельки меда. Сама росянка окрашена в красно-зеленый цвет. Листья этого небольшого растения покрыты 25 ресничками на верхней стороне листовой пластинки и по краям, где расположены самые длинные из них. Верхний конец ресничек утолщен. Именно там находится желёзка, которая и выделяет клейкую слизь. Насекомые летят к хищнице – росянке, привлеченные блеском этой капельки. Но едва коснувшись листа, они прилипают. Вскоре, через 10 или 20 минут, ресничка, к которой прилипла жертва, согнется к центру листка. Все соседние реснички тоже согнутся.

Затем загнется край пластинки листа, и западня захлопнется. Если же на ресничках окажется вещество, не содержащее белок, например капля дождя, они не будут двигаться. Выделяемые ресничками ферменты расщепляют белок (ферменты росянки похожи на пепсин, желудочный сок животных). После того как растение пообедало, реснички выпрямляются, снова покрываются «росой» и приманивают новых мушек. Иногда пищеварительный процесс может занимать несколько дней. Южноафриканская королевская росянка – растение полуметровой высоты – может переваривать даже улиток и лягушек.

Зеленые листья жирянки гораздо крупнее, чем листья росянки. Они покрыты слизью и от этого кажутся жирными. Если рассмотреть срез листа под микроскопом, можно увидеть железы двух типов: одни как грибы со шляпками, другие просто шляпки без ножек. На одном квадратном сантиметре листочка жирянки располагается до 25 тысяч желез. Когда насекомое прилипает к листу и вызывает его раздражение, растение сразу же начинает выделять пищеварительные соки. Жирянка съедает насекомое еще быстрее, чем росянка: всего за сутки.

Самые сложные по устройству ловушки – у пузырчаток. Это растения без корней. Они редко бывают больше 2 мм в диаметре. Пузырчатка, живущая в болотной воде, ловит и ест личинки насекомых, мальков и рачков. Листья растения плавают в воде, а над водой виден стебель с крупными желтыми цветками. Ее сильно рассеченный лист трансформировался в процессе развития, поэтому некоторые его части стали полыми пузырьками. У каждого такого пузырька есть свой рот, обрамленный жесткими щетинками. Внутренняя выстилка капкана покрыта волосками, которые постоянно поглощают жидкость, поэтому в полости создается отрицательное давление. Как только клапан открывается, внутрь пузырька входит вода вместе с жертвой. Выбраться из пузырька невозможно. Его стенки внутри покрыты пищеварительными железами. Когда рачок или малек погибает в ловушке и разлагается, растение «переваривает» его останки.

Уже давно известно, что росянкам и жирянкам свойственно вырабатывать переваривающие белок ферменты. Эту особенность люди используют при очистке глиняных кувшинов от остатков молока. Их выпаривают отваром листьев росянки, который разлагает белок молока даже в порах глиняной посуды.

Есть цветоводы, которые выращивают эти хищные растения в домашних условиях. «Хищников» выкапывают вместе с торфяным мхом, «поселяют» в террариуме, а сверху накрывают стеклом, чтобы растению хватало влаги. Хозяевам насекомоядных приходится ловить им мушек для подкорма, некоторые умудряются кормить их кусочками мяса и творога.

Широко распространена сарацения пурпурная, у которой черешок листа превратился в трубку, а пластинка листа – в крышечку над ней. Даже когда сарацения не цветет, ее изумрудно-малиновые или желто-красные листья привлекают мошек. У малой сарацении и калифорнийской дарлингтонии есть еще одна обманка для насекомых: навесы над ловушками просвечиваются, насекомые принимают просвет за выход, взлетают, ударяются о стенку и падают в жидкость. Насекомые тонут в жидкости, перевариваются, и после остатки всасываются стенками трубки. Самая любимая еда этого растения – тараканы и мухи. Семейство сарацениевых включает в себя десять видов сарацении, дарлингтонию калифорнийскую и шесть видов гелиамфоры. Их место жительства – болота в тропических, субтропических и умеренных областях на юге Северной Америки и северо-востоке Южной Америки.

В окрестностях Уилмингтона в Северной Каролине на торфяных болотах растет венерина мухоловка. Ее листья представляют собой своеобразный капкан. Каждый из них разделен на две части, нижняя часть добывает питательные вещества из воздуха, а верхняя ловит насекомых.

Две подвижные дольки листа-замка снабжены острыми зубцами, и на каждой из них по три длинных упругих щетинки. Стоит мушке или комару задеть щетинки – дольки быстро захлопнутся и зажмут насекомое. Сопротивление только усилит хватку растения-хищника. Жертва вырывается, а дольки листа сжимают ее все крепче. Затем мелкие красные железы начинают выделять кислый прозрачный сок. За 1–3 недели мухоловка съедает насекомое, и ее дольки принимают прежнее положение. После двух-трех трапез лист отмирает. Почему же эта мухоловка «венерина»? Говорят, что она получила свое название оттого, что листья-ловушки по форме напоминают морские раковины, издавна считающиеся символом женского начала.

Эксперименты с растением показали, что, если дотронуться до щетинок палочкой, ловушка захлопнется, но, обнаружив, что пищи в ней нет, растение снова открывается. Оно реагирует, даже если вес жертвы составляет всего 0,0008 миллиграмма. Интересно, что капкан захлопывается только тогда, когда жертва дотрагивается до двух и более волосков. Если побеспокоена только одна щетинка, то ловушка не срабатывает. Так что некоторые везунчики умудряются осторожно пролезть к нектару и насладиться им.

По тому же принципу, что и венерина мухоловка, ловит своих жертв подводное растение альдрованда из семейства росянковых.

Любимое лакомство орангутанов – пищеварительный сок из больших кувшинчиков непентеса (род насекомоядных растений, часть черешка которых превращена в кувшинчик). Он кислый на вкус и очень освежает в жару.

Под пологом леса в тропиках Мадагаскара, Южной Азии и Индонезии, Новой Гвинеи, в Северной Австралии, на Сейшельских островах, в теплых и влажных джунглях растут причудливые непентесы – кустовидные лианы.

Это растение вместо опоры использует другое растение, развиваясь на нем. Таким образом растущие поблизости деревья и кустарники увиты черешками листьев непентеса, а между ветвями висят синие, красные, зеленые кувшинчики, которые являются «органами охоты» растения. Эволюционировав, лист непентеса превратился в ярко окрашенный кувшинчик с крышкой, а его средняя часть – в усик. Длина кувшинчиков-ловушек у разных видов колеблется от 4 до 60 сантиметров.

Непентесы ловят насекомых пассивно. У некоторых из этих растений кувшин вмещает до 1 литра жидкости, поэтому туда могут попасть не только крупные насекомые, но даже мелкие птицы. Кроме яркой окраски к непентесу привлекает насекомых его ароматный нектар. Он выделяется по краю кувшина и похож на гладкий восковой налет. Жертва садится на кувшин, потом постепенно перемещается на его скользкую из-за налета внутреннюю сторону и съезжает по ней на дно, в вязкую жидкость. Выбраться наверх ей мешают жесткие волоски внутри кувшина. Эти острые волоски направлены вниз, что позволяет пойманной добыче легко соскользнуть на дно, но затрудняет выход из кувшина. Через 5–7 часов добыча непентеса переваривается. Кувшинчики-желудки работают постоянно. Эти лианы называют еще «охотничьими чашками»: из них можно пить чистую воду, правда, только сверху, потому что на дне находятся непереваренные насекомые. Гигантские непентесы растут на острове Борнео, в их кувшинчики иногда попадают голуби, другие птицы, а также мелкие зверьки.

Жители Австралии нашли хорошее применение листьям еще одного известного насекомоядного растения – гигантского библиса. Узкие листочки этого невысокого кустарника выделяют вещество с таким сильным клеевым эффектом, что иногда к ним прилипают лягушки и мелкие птицы. Австралийцы используют это вещество в качестве клея.

Мощное воздействие радиации на природу, вызванное взрывом в Чернобыле, привело к появлению в лесах Киевской, Гомельской и Брянской областей чудовищных грибов. Эти грибы-вампиры выделяют клейкое вещество, к которому прилипают насекомые. Далее гриб прорастает в тело жертвы тонкой трубочкой и высасывает ее содержимое. Другие грибы, «ракетчики», выстреливают спорой в насекомое, спора прорастает в теле жертвы, убивает ее и дает жизнь новому грибу.

В тропических джунглях Мадагаскара встречаются гигантские плотоядные растения. Аборигены рассказывают о дереве, которое может съесть человека. Немецкий натуралист К. Лихе стал свидетелем того, как «пальма с толстым стволом в форме ананаса и высотой около 2,5 метров» съела женщину. Ученый наблюдал обряд жертвоприношения этому дереву. После ритуального танца к дереву подвели молодую женщину, она по стволу забралась наверх и стала лизать сок с двух огромных листьев в форме раскрытых ладоней, пока не впала в транс. Тогда двухметровые лианы стали смыкаться вокруг нее. Постепенно листья-ладони сжались. Девушка кричала. Через десять дней Лихе нашел под этим деревом только кости жертвы.

По мнению ученых, несколько миллионов лет назад насекомоядные растения были более крупных размеров. Их рост уменьшился в результате смены климата. Так как в экваториальных тропических зонах климат изменился меньше, там и следует искать предков растений-хищников.

В середине XX века немецкий ученый К. Швиммер отправился в экспедицию, чтобы проверить слухи о чудовище, пожирающем людей в Северной Родезии (Центральная Африка). Поиски чудовища закончились находкой дерева-людоеда. Придя к источнику пряного дурманящего запаха, члены экспедиции увидели дерево-рощу, пышную крону которого поддерживали толстые отростки. Под деревом Швиммер обнаружил много костей. Оплеухами он привел в чувство своих спутников, одурманенных наркотическим запахом. Путешественники заткнули ноздри жевательной резинкой и провели эксперимент. Они подстрелили стервятника и бросили его в дерево. Лианы мгновенно обвили птицу. Едва исследователи немного отошли, как услышали леденящий душу крик: негр-носильщик стал добычей дерева. Спасти его было невозможно. Услышав от Швиммера о случившемся, вождь племени приказал сжечь страшное растение.

В 1970 году бразильские натуралисты видели похожее на пальму дерево, которое питалось обезьянами и ленивцами.

В лесах Центральной Америки было обнаружено так называемое «Дерево Справедливости». Название оно получило от племени гоборо. По заверениям вождя племени, подозреваемых в убийстве или краже отдают на суд дереву: невиновных оно отпускает, а у преступников высасывает кровь. Это было дерево с двумя стволами, растущими в 1 метре друг от друга, и с длинными лианами. По свидетельствам очевидцев, они, действительно, обвили, но сразу же отпустили девушку, решившую проверить слова вождя на практике. Можно предположить, что дерево реагирует на вещества, которые от страха выделяются у преступника, поставленного между стволами дерева.