Ивовая веточка 23 октября, до опадения листьев, показывает «вербные» цветочные почки (а также по две маленькие листовые почки у основания каждой веточки и на фрагменте той же веточки, зарисованном в следующем апреле)
Упаковывая листья и цветки в почки заранее, предыдущим летом, дерево получает преимущества, которые обычно перевешивают затраты. Главное из них, вероятно, в том, что это помогает растению быстро выпустить листву и таким образом растянуть короткий, примерно в три месяца длиной, сезон развития. За эти три месяца деревья должны не только развернуть новый аппарат фотосинтеза, то есть листья, но еще и использовать их достаточно долго, чтобы возместить затраты на их производство и получить энергетическую «прибыль». Тем, что почки закладываются рано, пользуются многие животные, но деревья обманываются и начинают рост раньше времени редко – это может случиться из-за зимней оттепели, и тогда они теряют все свои инвестиции. Пока почки продолжают дремать, им не страшно промерзание. Анабиоз и устойчивость к холоду в эволюционном механизме идут рука об руку: устойчивость к холоду достигается по большей части тем, что из тканей откачивается вода. Поскольку вода нужна для процессов активного роста, развитие приходится отложить до лета, когда обводниться опять будет безопасно. Но откуда дереву знать, что почки уже можно раскрыть?
Листовые и цветочные почки часто открываются в совершенно разное время даже у одного вида, и у разных видов это время тоже будет разным. Большинство северных деревьев выпускают листья одновременно, в Центральном Вермонте и в Мэне в течение приблизительно двух недель в середине мая, а вот цветочные почки лесных деревьев открываются в течение шести месяцев. Первыми в начале апреля цветут тополя, липы цветут в июле, а гамамелис виргинский – в октябре. Но по времени, когда распускаются листья, виды различаются относительно мало (тополь осинообразный и береза идут первыми, дубы и ясени – последними, а бук, клены и многие другие деревья – в середине).
Почки разных древесных пород в каждом регионе открываются по особому графику, который определяет сложное сочетание поступающих к растению сигналов: это в том числе часы дневного света, сезонная продолжительность холодов и количество тепла. Самого по себе тепла недостаточно. Например, если сахарные клены с севера пересадить в Джорджию, они там не распустятся, потому что не испытают достаточно холода. Растения устанавливают, была зима или нет, с помощью примерно такой же стратегии, как у бабочки-сатурнии, которая тоже не выходит из зимней диапаузы, если куколка (или хотя бы ее головные ганглии) не охлаждалась достаточно долгое время.
Хотя у многих деревьев зачатки листьев и цветков упакованы в одну почку (например, у яблони и других розоцветных, а также у калины) и листья появляются одновременно с цветками, у большинства северных видов листья и цветки образуются в разных почках. По-видимому, это адаптивный признак, поскольку он позволяет растению стратегически разделить во времени репродукцию и облиствление. Благодаря этому некоторые ветроопыляемые растения (а это большинство северных деревьев) могут цвести за месяц до разворачивания листьев или даже раньше, когда им легче опылиться, потому что так ветер, несущий пыльцу на женские цветки, встречает меньше препятствий. А другим северным деревьям, например пчелоопыляемой липе, в результате удается опыляться через месяц после развертывания листовых почек и позже, в разгар лета, когда популяция пчел наиболее многочисленна и они ищут цветки среди листьев. Подобным же образом гамамелис, цветущий в октябре, пользуется преимуществами зимнего опыления, доступными именно в это время.
Листовые и цветочные почки осинообразного тополя, как они выглядят с конца лета до начала января, с соцветиями, раскрывающимися на первой неделе февраля после того, как ветви держали в тепле в помещении. В центре изображена ветка серой ольхи с листовыми почками и отдельными мужскими и женскими соцветиями (сережками)
Откуда почки знают, когда открываться? Большое влияние оказывает фотопериод, и, чтобы отделить его действие от температуры, я упаковал в мешок (в тройной слой черного пластика) по половине куста рогатой лещины и серой ольхи – двух самых раннецветущих лесных растений. Оказалось, что темнота не вызвала задержки во времени цветения. Выглядело так, как будто раскрытие почек строго зависит от температуры. Однако выборка была очень маленькой и обладала особыми свойствами – в ней было всего два вида самых раннецветущих деревьев, – а листовые почки не раскрылись.
Листовые почки ждут всю зиму, даже во время оттепелей. А я нетерпелив. К зимнему солнцестоянию (21 декабря), в период самых долгих ночей, я уже хочу увидеть хоть краешек зеленого листика или яркий цветок. И вот я завел привычку в это время и в течение следующих трех месяцев собирать веточки с листовыми и цветочными почками. Я приношу их домой, ставлю в воду и жду (с надеждой), что какие-то из них раскроются и покажут мне, готовы ли они к лету.
В 2006 году на солнцестояние я принес ветки дюжины разных видов деревьев и кустарников в дом и поставил их в воду на подоконнике. Затем каждые две недели я снова приносил домой ветки тех же видов и отмечал, открылись или нет какие-нибудь почки, чтобы попытаться определить, может ли вообще внезапное потепление пробудить их ото сна и когда.
Я ожидал, что почки будут раскрываться примерно в соответствии с обычным графиком цветения-облиствления деревьев и кустарников, пусть все они и сформировались еще предыдущей осенью. До некоторой степени так и вышло. Из первой порции веток, которые я принес на солнцестояние, по несколько цветочных почек развернули только два неместных вида (форзиция и декоративная вишня). Большая часть цветочных почек отмерла и высохла, хотя ветки оставались живыми, и часть листовых почек наконец открылась в феврале. Но у ольхи, ивы, рогатой лещины, тополя осинообразного, красного клена и вяза, принесенных в январе, по крайней мере часть цветочных почек раскрылась всего через шесть дней. Примерно через то же время, три-шесть дней, начали набухать или раскрываться цветочные почки на ветках некоторых из этих видов, принесенных в тепло в середине марта (в этот момент до срока, когда они обычно цветут на улице, оставалось от одной до трех недель). Однако, как и на улице, их листовые почки не торопились ответить на тепло и раскрылись только через месяц. А листовые почки некоторых древесных видов, прежде всего ясеня, красного дуба и сахарного клена, не отреагировали даже после двух месяцев в тепле.
Задержка выхода листьев в первую очередь защищает растения от мороза, но исходно, скорее всего, она возникла в связи с угрозой того, что дерево сломается под грузом снега (мы обсудим это позже). Для цветков и листьев риск повреждения морозом разный. Дерево живет много десятилетий и даже столетий. Оно может рискнуть потерей цветков в один год, потому что энергия, сбереженная за счет плодоношения в этом году, может быть вложена в рост или урожай следующего года. Но, если дерево потеряло листья, к нему поступает значительно меньше энергии, его рост останавливается, и вследствие этого оно отстает в гонке за доступом к свету.
