Но вернёмся к нашему вопросу. Итак, адаптации животных нам, в основном, понятны. С царством растений положение дел обстоит не столь просто. Ещё С. В. Мейен отмечал, что мы пока крайне мало знаем, для чего тому или иному растению та или иная форма его органов. Каковы преимущества (или недостатки) сложного листа ясеня или грецкого ореха по сравнению с простым листом дуба? Почему лист берёзы несёт мелкие зубчики по краю, какую пользу приносит клёну его форма листа? Все эти вопросы остаются пока без ответа. Получается, что мы не знаем связи между внешними условиями, в которых существует растение, и формой его листьев. Но если бы только это! Стебель растений (его проводящая система) устроен у разных групп растений по-разному. Скажем, у саговников (и у цикадовых вообще) основной объём ствола занимает рыхлая сердцевина, а древесина, то есть плотная ткань, проводящая воду от корней наверх, представляет собой лишь тонкое кольцо вокруг сердцевины. Такой тип ствола называется маноксилическим, то есть «малодревесным». Такие же стволы имели древовидные плауны, у которых тоненькое колечко древесины было окружено мощной корой, и многие семенные папоротники. Напротив, у хвойных или у древесных покрытосеменных, основной объём ствола занимает как раз древесина. Такие стволы учёные называют пикноксилическими. Что даёт растению то или иное строение проводящего органа? Замечено, что в условиях морозного климата растения с маноксилическими стволами не живут. Почему так происходит — неизвестно. Объяснение, что «малодревесный» ствол лопнет от мороза, приходится признать неудовлетворительным.
А ветвление растений! Какие преимущества даёт мутовчатое ветвление хвощам? Ветвление голо- и покрытосеменных растений тоже различно. Хвойным свойственно спиральное расположение ветвей на центральном стволе (впечатление, что ветви молодой сосны расположены мутовками обманчиво — это псевдомутовки, сближенные спирали). Другими словами, у хвойных боковые ветви так и растут себе вбок от центрального побега всю жизнь. У покрытосеменных, например, у яблони ветвление совсем другое. У них боковой побег в процессе роста выпрямляется и становится вертикальным, то есть стволом. А бывший вертикальный становится боковым, то есть ветвью. Какие преимущества дала подобная система ветвления цветковым растениям?
А какое значение имеет различная форма кроны? Например, пирамидальная, как у кипариса? Получается такая крона благодаря тому, что рост боковых побегов замедляется по сравнению с ростом верхушки. Но зачем?
Зачем некоторым видам ели более плотный «восковой» налёт на хвое, придающий ей голубой цвет? Казалось бы просто — приспособление к уменьшению испарения воды, к сохранению влаги. Но, на самом деле, наблюдения лесоводов показали, что голубые виды елей не имеют никаких преимуществ перед своими зелёными родственницами в условиях недостатка влаги. Даже наоборот, требуют более щедрого полива, быстрее сохнут.
Конечно, некоторые из адаптаций растительного царства мы в состоянии объяснить. Ясно, что колючки оберегают растения от поедания, а мясистый стебель нужен кактусу для хранения водяного запаса. Но к попыткам объяснить особенности растений с наших, человеческих позиций надо относиться весьма осторожно. У наших «зелёных друзей» могут быть свои соображения, весьма отличные от наших. Так, нам кажется, что созревшая шишка хвойных должна висеть на ветке вниз верхушкой. Ведь семенам так легче высыпаться на землю после того, как шишка раскроется. Да и от непогоды защита. Но, похоже, пихта «думает» совсем по-другому…
Надо признать, что, в основном, приспособительные признаки растений изучены очень слабо. А это далеко не праздный вопрос. Ведь за тем или иным признаком стоят миллионы лет эволюции. Все адаптации возникли не случайно, а были закреплены для чего-то естественным отбором.
Без знания признаков адаптации растений к различным условиям жизни мы не сможем внести ясность в ещё одну любопытную проблему. Заключается она в том, что среди растений очень часто мы видим схожие органы у различных по своему происхождению, неродственных видов. Побеги плауновидных по внешнему виду часто похожи на побеги хвойных и мхов. Настолько, что палеоботаники иногда принимали ископаемые стебли мха за плаун или веточку хвойного. Или наоборот. То же самое можно сказать и о сходстве листьев папоротников и некоторых голосеменных. А ведь эти растения живут в совершенно разных условиях. Мхи — обитатели болот, в то время как хвойные, в основном, предпочитают сухие места. Природа листьев хвойных и плауновидных совершенно различна. Если лист плауна представляет собой лишь вырост тканей стебля, то хвоинка, лист хвойного растения, по своему происхождению является веткой. И всё же мы видим, что в процессе эволюции, разными путями, у разных растений возникают очень похожие признаки.
К сожалению, в большинстве случаев, о причине этого мы можем только гадать.
Задачка для средней школы?
Ещё одна интересная и, казалось бы, «лежащая на поверхности» загадка заключается в очень простом вопросе: как деревья поднимают воду от корней к вершине? Как мы уже с вами знаем, вода с растворёнными в ней минеральными веществами поднимается вверх по стволу по трубочкам, представляющим собой стенки мёртвых клеток. Трубочки эти очень узкие — от 0,01 до 0,2 миллиметров в диаметре. Ясно, что дерево успешно доставляет по ним воду даже к самым верхним своим ветвям и листьям. Измерена и скорость этого поднятия — до 10 метров в час. Даже одно из самых высоких деревьев на Земле — псевдотсуга Мензиса (Pseudotsuga menziesii) (фото 42), которая достигает высоты 110 метров, прекрасно справляется с этой задачей. Поднять воду на такую высоту, просто создавая разрежение поверх водяного столба, то есть как бы засасывая её снизу вверх поршнем, невозможно. Курс физики средней школы утверждает, что таким образом можно поднять воду не выше, чем на 10 метров. Да и нет у растений никаких подобных приспособлений и органов. Может быть, вода поднимается по трахеидам древесины благодаря капиллярному эффекту? Тоже не получается. Зная диаметр капилляра, плотность и коэффициент поверхностного натяжения жидкости, мы можем вычислить, что максимальная высота поднятия не может быть в таком случае больше 3,5 метров. Маловато… Напрашивается единственный возможный вариант — чтобы поднять воду на высоту самых высоких деревьев, корни должны работать как насос, создающий давление приблизительно в 50 атмосфер. Измерили давление воды на выходе из корня. Получилось, что оно в сотни раз меньше требуемого. Да, к тому же, это давление не постоянно в течение суток. Максимально оно ранним утром, а к обеду вообще исчезает. Опять, уже в который раз, мы сталкиваемся с ситуацией, когда результат очевиден, а метод достижения этого результата непонятен.
Фото 42. Pseudotsuga menziesii (псвдотсуга Мензиса) в возрасте 39 лет. Подмосковье.
Совсем недавно была предложена гипотеза, объясняющая этот процесс. Суть её в том, что растения поднимают наверх воду с помощью так называемой транспирации — процесса, имеющего много общего и с испарением, и с осмосом. Заключается он в том, что сухой воздух, обладающий высокой поглощающей способностью, «вытягивает» молекулы воды через устьица из листьев. А не разрывается водяная нить, проходящая по сосудам древесины, за счёт сил молекулярного сцепления.
