Глава I. Как зимуют лесные растения

Нашу долгую снежную зиму лесные растения проводят в состоянии покоя. В это время у них не видно никаких проявлений жизни, нет заметных признаков роста. Они словно замерли, оцепенели. И так продолжается почти полгода.

Зима - трудное, неблагоприятное для растений время года. Опасны прежде всего суровые морозы, но есть много и других трудностей. Хвойным деревьям грозит, например, налипание больших масс снега. Оно имеет катастрофические последствия. Под тяжестью снега одни деревья наклоняются и затем падают на землю, другие ломаются.

Зимние невзгоды испытывают на себе все обитатели леса. Но разные лесные растения зимуют в различных условиях. Труднее всего приходится деревьям. Почти вся их надземная часть возвышается над снегом и никак не защищена от мороза. В первые же сильные холода стволы и сучья промерзают насквозь, а хвоинки и тонкие веточки замерзают еще раньше. Однако деревьям мороз сам по себе не опасен, если только он не слишком суров. Основная опасность, которая подстерегает деревья зимой - высыхание. Именно это главная угроза. Если в зимнее время начнет подсыхать какая-нибудь хвоинка или веточка, она неминуемо погибнет. Ведь во время холодов передвижения воды по дереву нет и восполнить потери влаги невозможно. А испаряется вода зимой довольно хорошо (вспомните, как быстро сохнет белье на морозе).

Все сказанное в полной мере относится, конечно, и к достаточно крупным кустарникам, ветви которых возвышаются над снегом. Этим растениям в холодное время года тоже грозит высыхание. Для кустарников, так же как и для деревьев, оно более опасно, чем мороз.

Однако зимой деревья и кустарники не погибают от высыхания. Они надежно защищены от потери воды; их стволы, ветви, хвоинки покрыты с поверхности особым водонепроницаемым слоем. Хвоинки, например, одеты тончайшей прозрачной пленкой-кутикулой, которая хорошо защищает от испарения. Эта пленка состоит из особого вещества - кутина, не пропускающего воду, По поверхности хвоинки разбросаны микроскопические клапаны-устьица, но они зимой всегда плотно закрыты, и через них вода не может испариться, "Работают" устьица только в теплое время года. При их открывании внутрь хвоинки проникает углекислый газ - один из исходных продуктов для создания органических веществ. Чем больше поступает этого газа, тем лучше для растения. Однако открытые устьица представляют и известную опасность. Через эти каналы из хвоинки выходят в атмосферу пары воды, хвоинка теряет часть своей влаги. Поэтому устьица не бывают долгое время открытыми. Они периодически то открываются, то закрываются.

Тонкие веточки деревьев и кустарников также покрыты снаружи защитным слоем, который предохраняет их от потери воды. Однако этот слой имеет совершенно иное строение, чем на хвоинках. Он состоит из многих мельчайших клеток, напоминающих пустые ящики с довольно толстыми стенками. Внутреннего содержимого в клетках нет, они мертвые, а стенки их непроницаемы для воды. Оболочки клеток опробковели, пропитались особым жироподобным веществом - суберином. Отдельные клетки прочно "склеены" между собой, и промежутков между ними нет. Только при этом условии защитная покровная ткань может полностью выполнить свое назначение. Таким образом, веточки деревьев и кустарников покрыты снаружи тонким слоем пробковой ткани, непроницаемой для воды. Толщина этого слоя на молодых веточках невелика - чуть толще листа обычной бумаги. Когда веточки становятся толще, нарастает и пробковый слой. Он покрывает иногда не только крупные сучья, но и стволы молодых деревьев. Здесь защитный слой может быть уже в палец толщиной и даже больше. Однако впоследствии по мере дальнейшего утолщения строение его меняется. Стволы старых деревьев покрыты снаружи очень толстой корой, которая представляет собой совершенно особое сложное образование. Правильное название этого слоя - корка, а не кора.

Проследить, как меняется с возрастом дерева защитный покров ствола, лучше всего у березы, У маленьких березок, высота которых не более полуметра, ствол, похожий на прутик, покрыт очень тонким коричневатым сдоем пробки. Через десяток-другой лет ствол одет уже сплошным белым покровом бересты. Это тоже пробковый слой, но только более толстый и иначе окрашенный. В опробковевших клетках бересты содержится белое красящее вещество - бетулин. Спустя еще некоторое время на белом стволе появляются глубокие темные трещины, это начинает формироваться толстая корка. Чем старше дерево, тем больше на корке трещин. У старой березы ствол внизу почти весь темный, только кое-где остаются отдельные белые островки бересты.

Итак, надземная часть наших деревьев в достаточной степени защищена от зимнего испарения. Ствол дерева, его толстые и тонкие ветви, хвоинки - все это покрыто соответствующим защитным слоем. На самых молодых частях дерева (хвоинках, годовалых веточках) слой очень тонкий, на старых - более толстый. Точно так же обстоит дело и у кустарников.

Имеют защиту от зимнего испарения, конечно, и почки, внутри которых зимуют крохотные нежные зачатки будущих листьев. Наружные чешуи почек непроницаемы для воды, а сами чешуи очень плотно налегают друг на друга, не оставляя свободных промежутков.

Таким образом, наши деревья и кустарники хорошо приспособлены к зимовке, надежно защищены от высыхания. Только в особо суровые зимы некоторые из них, наиболее теплолюбивые, страдают от мороза (например, ясень, дуб, орешник). В этом случае губительными оказываются слишком низкие температуры, а не высыхание надземных органов. После особенно жестоких холодов теплолюбивые растения могут целиком погибнуть, либо получить серьезные повреждения (отмирание верхушки ствола или всей надземной части, морозобойные трещины и т. д.).

Как зимуют низкорослые лесные растения, которые целиком скрыты под снегом? В их число входят кустарнички (они отличаются от настоящих кустарников только меньшими размерами), травы, напочвенные мхи и лишайники. Все эти растения проводят зиму в несравненно более благоприятных условиях, чем деревья и кустарники. Они почти все время находятся под защитой снегового покрова, не возвышаются над ним. Этим растениям гораздо меньше грозят зимнее высыхание и суровые морозы.

Под покровом снега зимовать не так опасно, как на открытом воздухе, без всякой защиты.

Лесные кустарнички в наших лесах представлены сравнительно немногими видами. К числу их относятся брусника, черника, толокнянка, линнея и некоторые другие. Все эти растения зимуют под снегом, и им не грозит высыхание. Тем не менее они имеют на поверхности своих стеблей и листьев защитную покровную ткань, предохраняющую от потери воды. Защитный слой сохраняется на растениях круглый год. Он особенно необходим летом и в некоторые периоды холодного времени года (например, в начале зимы, когда неглубокий снег покрывает кустарнички только частично, а морозы уже наступили). Травы, растущие в лесу, довольно многочисленны и разнообразны. Среди них есть такие, которые зимуют под снегом зелеными - их стебли и листья не меняют своего летнего облика. Примером могут служить грушанки, копытень, зеленчук. Если придете зимой в лес и раскопаете снеговой покров, увидите на земле живые зеленые листья этих лесных обитателей. Стебли растений, о которых идет речь, обычно невысокие, едва возвышающиеся над поверхностью почвы, листья тоже располагаются у земли. Зимой все надземные части прижаты снегом, распластаны по поверхности почвы. На стеблях помимо листьев зимуют еще и почки, из которых следующей весной вырастут новые молодые побеги. Почки тоже располагаются у самой земли. Словом, все надземные живые органы растений данного типа не поднимаются высоко над почвой. Морозы и высыхание этим растениям зимой не очень опасны: снеговой покров надежно защищает их от зимних невзгод.

Другой тип лесных трав - те, у которых зимуют только одни подземные органы, вся же надземная часть к зиме полностью отмирает. К таким растениям относятся ландыш, майник, седмичник. У многих из них зимуют сравнительно тонкие горизонтальные корневища, располагающиеся в верхнем слое почвы. Эти корневища несут на себе почки, которые весной дают начало молодым побегам. Растения данного типа появляются в лесу каждую весну, а к осени вновь исчезают. Условия их перезимовки особенно благоприятны: лесная почва, где сохраняются живые корневища, обычно сильно не промерзает или вовсе остается всю зиму незамерзшей, опасности потери воды тоже нет.

Многие из растений данного типа теряют свою надземную часть довольно поздно - только осенью. Но есть и такие, у которых это происходит в самом начале лета (пролеска сибирская, хохлатки, виды гусиного лука, чистяк и др.). Едва появившись на свет, эти растения уже цветут, затем дают плоды и вскоре засыхают. Активная жизнь их продолжается всего несколько недель - с ранней весны до начала лета. Остальную часть года, в том числе теплые летние месяцы, они проводят под землей в состоянии покоя. Здесь сохраняются их клубни, луковицы, сочные корневища, содержащие запасы питательных веществ (в основном крахмала). Такие растения характерны для дубрав и получили название "дубравные эфемероиды". Условия перезимовки их очень благоприятны: почва в дубраве почти всегда остается незамерзшей и влажной. Многие из растений данного типа пробуждаются уже в конце зимы, находясь еще под снегом. У них трогаются в рост почки и начинают расти зачатки побегов. Больших размеров эти ростки под снегом, как правило, не достигают.

Как зимуют мхи, развивающиеся на почве в лесу? Условия их перезимовки довольно благоприятны. Всю зиму эти низкорослые растения покрыты снегом. Впрочем, они могут зимовать и без снега, совершенно открыто. Дело в том, что мхи очень неприхотливы. Они не боятся сильных морозов, им совершенно неопасно высыхание. У этих обитателей леса не имеется каких-либо приспособлений, предохраняющих от потери воды как зимой, так и летом, нет никакого защитного слоя на поверхности листьев и стеблей.

Жизнь мхов вообще очень своеобразна. Они, например, поглощают воду совсем не так, как многие другие, сравнительно крупные растения. Вода поступает внутрь мха не снизу, из почвы, через корни, а главным образом сверху, из атмосферы, через листья и стебли. Настоящих, хорошо развитых корней у мхов нет, и растения впитывают воду всей своей надземной частью, словно губка. Пройдет дождь - мох моментально намокает. Так как на поверхности стеблей и листьев нет никакого защитного слоя, вода сразу же поглощается наружными клетками растения, а затем проникает внутрь. Мох вбирает воду совершенно пассивно. Никаких специальных приспособлений для добывания воды у него нет.

Столь же пассивно и при этом сравнительно быстро мох отдает воду. Никаких приспособлений для удержаний воды растение тоже не имеет. Если долго нет дождя, мох полностью теряет влагу, высыхает до воздушно-сухого состояния. Однако он при этом не погибает, а просто переходит в состояние покоя. Многие другие, более крупные растения в этом случае наверняка бы погибли, а мох остается живым. Перед нами пример удивительной приспособленности к полному высыханию. Объясняется это замечательное явление особыми свойствами протопласта - живого содержимого клеток мхов. Протопласт мхов не погибает даже после сильного высыхания. Следовательно, мхам неопасна потеря воды ни летом, ни зимой. Вот почему условия перезимовки не имеют для них большого значения. Мхи хорошо переносят зиму в любых условиях - как под защитой снегового покрова, так и без него.

Подобным же образом обстоит дело и у лишайников, развивающихся в лесу на почве. Они также не страдают от высыхания и нетребовательны к условиям зимовки. Никаких приспособлений для поглощения воды и для ее удержания у этих мелких растений нет. На протяжении своей жизни они много раз высыхают до хрустящего, ломкого состояния и затем опять намокают, но это нисколько не мешает им нормально развиваться. Лишайники всегда хорошо переносят зиму в лесу и никогда не страдают от зимних невзгод.

Мы познакомились с тем, как зимуют разные лесные растения: деревья, крупные кустарники, мелкие кустарнички, травы, напочвенные мхи и лишайники. Они проводят зиму в разных условиях: одни - над снегом, другие - под снегом. Тем из них, которые возвышаются над снеговым покровом, зимой грозит высыхание. Но эти растения хорошо защищены от потери воды в зимнее время особым водонепроницаемым слоем. Замерзание надземной части, возвышающейся над снегом, не представляет опасности. Поэтому никакой специальной защиты от низких температур растения не имеют. Они хорошо переносят обычные, не слишком суровые морозы.

Так как зима в наших широтах всегда сопровождается морозами, зимние холода стали жизненной потребностью многих лесных растений, необходимым условием их нормального развития. Это можно показать на примере деревьев и кустарников. Почки их нормально распускаются только после естественного зимнего охлаждения. В начале зимы они еще не "созрели". Сорвите в первые недели зимы ветки разных деревьев и кустарников, поставьте их в воду в комнате. Вы увидите, что почки начнут распускаться вяло, не сразу, а только спустя довольно долгое время. Одни из них будут пробуждаться раньше, другие позже, многие вообще останутся без изменений. Совершенно иное мы увидим, если повторим опыт в конце зимы. Почки тронутся в рост быстро и дружно - они сразу же начнут распускаться. Вскоре появятся и молодые, нежные листочки, а у некоторых деревьев и кустарников - даже цветки. В конце зимы почки уже вполне готовы к нормальному распусканию. В природе они в это время остаются в покое только по той причине, что им не хватает тепла. Как только наступит теплая погода, сразу же начинается рост. Такое состояние называют вынужденным покоем.

Отчетливо проявляется потребность в зимнем охлаждении и у лесных травянистых растений. Без воздействия холода они тоже не могут нормально развиваться. Вот опыт, подтверждающий сказанное. Выкопайте поздней осенью, пока еще не выпал снег, где-нибудь в дубраве несколько луковиц голубого подснежника (пролески сибирской) и часть из них посадите в одну банку с землей, а часть - в другую. Землю, конечно, надо хорошо полить. Первую банку оставьте в комнате и в дальнейшем регулярно поливайте, а вторую - закопайте в землю где-нибудь в лесу или в огороде. В той банке, которая будет находиться в комнате, ростков подснежника не появится, даже если наблюдать много месяцев - до самого лета. Находясь, казалось бы, в вполне благоприятных комнатных условиях, луковицы будут оставаться в покое. Для нормального развития им не хватает одного - воздействия низких температур на протяжении некоторого времени.

В той банке, которую мы поместили в естественные условия, луковицы получают необходимое охлаждение. Если в конце зимы, например за неделю до праздника 8 Марта, вы выкопаете банку и поставите ее в теплой комнате, увидите удивительные превращения. Из-под земли скоро появятся ростки подснежника и затем начнется пышное цветение. Вас порадуют изящные голубые цветки, столь необычные для этого времени года. Это будет приятным подарком ко Дню 8 марта. Подобный же опыт можно проделать и с другими лесными травами.

Зимнее охлаждение необходимо и для нормального прорастания семян многих лесных растений. Если собрать поздней осенью зрелые семена липы, ясеня, клена, лиственницы и посеять в банку с землей в комнате, они не будут прорастать в течение длительного времени и в конце концов погибнут. Для того чтобы появились всходы, семена должны предварительно подвергнуться продолжительному охлаждению во влажном состоянии (именно так бывает зимой в природе). Только получив определенную "порцию" холода, семена приобретают способность к прорастанию. Без этого они после посева в тепле будут долгое время оставаться в состоянии покоя, никаких изменений с ними не произойдет.

Работникам лесного хозяйства иногда бывает необходимо получить всходы деревьев при весеннем посеве семян в грунт. Для этой цели семена собирают осенью и затем подвергают специальному охлаждению во влажном состоянии. Такая обработка семян получила название стратификации.

Надо заметить, однако, что далеко не у всех наших деревьев семена для нормального прорастания требуют стратификации. Хорошо прорастают без предварительного охлаждения, например, семена сосны, ели, дуба.

Среди лесных травянистых растений, как и среди деревьев, также немало таких, семена которых прорастают только после охлаждения. Хороший пример подобного рода - кислица. Если посеете свежесобранные семена этого растения в банку с землей и поставите ее в комнате, никогда не получите всходов. Но в природе, в лесу, всходы кислицы появляются весной в большом количестве. Семена, перезимовавшие в естественных условиях, получают необходимое для прорастания воздействие холода и дают дружные всходы.

Посмотрим теперь, в каком виде зимуют разные лесные растения. В этом отношении нет однообразия. Некоторые обитатели леса остаются зимой такими же, какими были летом, например сосна, ель, можжевельник, брусника, плауны. Их мы видим зелеными круглый год. Больших изменений при переходе от тепла к холоду у этих растений не происходит. Они мало реагируют на смену времен года.

Лиственные деревья и кустарники ведут себя иначе. С приближением зимы они сбрасывают листву, ветви их обнажаются. Зимнее состояние этих растений сильно отличается от летнего. Сбрасывание листвы имеет определенный биологический смысл. При этом сильно уменьшается общая поверхность надземной части растения, а следовательно, и опасность зимнего испарения. Сбрасывая листву, растение облегчает себе перезимовку, сокращает возможные потери воды. Это - одно из приспособлений, позволяющих лучше переносить суровые условия холодного времени года.

Как уже говорилось, многие лесные травы полностью теряют к зиме всю надземную часть. Живыми в зимнее время у них остаются только подземные органы - корневища, клубни, луковицы. Растения словно уходят под землю на зиму, прячутся в слое почвы или опавшей листвы. Все лесные обитатели этого типа - многолетние растения. Каждую весну они продолжают свое развитие, а не начинают жизнь сначала, с семени.

В лесу есть и однолетние травянистые растения, но их крайне мало. Жизнь таких растений очень коротка - всего несколько месяцев, от прорастания перезимовавших старых семян весной до образования новых семян в конце лета. Примером однолетников в лесу может быть марьянник луговой. Он появляется весной из семян, быстро развивается, затем цветет, плодоносит и к осени полностью отмирает. Зимуют только семена растения, опавшие в конце лета на землю. Следовательно, некоторые лесные обитатели, правда очень немногие, переносят зиму в виде семян.

Таковы основные способы перезимовки лесных растений. Как видим, пути приспособления растений к перенесению зимних невзгод довольно разнообразны.