Как растения борются с засухой и засолением почвы

Как растения борются с засухой и засолением почвы

Климат на необъятной территории нашей Родины весьма разнообразен. На Севере зимой морозы достигают 60° и более, а в пустынях Средней Азии летом в тени бывает свыше 50° тепла. В районе г. Батуми на Черноморском побережье выпадает около 2000 мм осадков в год, а в пустынях Туркмении их выпадает немногим больше 100 мм, т. е. в 20 раз меньше.

В большинстве районов Средней Азии зем­леделие невозможно без орошения. Сельско­хозяйственные растения здесь страдают от за­сухи, т. е. повреждаются от недостатка воды в почве и от слишком сухого и горячего воздуха.

В то же время в пустынях есть много дико­растущих растений, которые приспособились к этим суровым условиям, хорошо растут и развиваются. Им помогает переносить жесто­кую засуху и успешно бороться с ней целый ряд свойств, или, как говорят биологи, при­способлений. Эти свойства у растений пустыни возникли не сразу, а за очень длитель­ное время.

Сменились многие тысячи поколений, мно­гие из возникших видов погибли. Выжили лишь те виды растений, у которых под влиянием окружающих условий в процессе естественного отбора появились свойства, помогавшие им бо­роться 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. Растения, хорошо переносящие засуху, 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 корневой системой. Листья у них изменились и стали колюч­ками. Кактусы покрыты толстой кутикулой и очень экономно расходуют воду. В то же время они устойчивы к действию высоких температур. Многие кактусы без особого вреда выносят нагревание своих тканей до 62° и даже несколько выше. Это наиболее жароустой­чивые цветковые растения на Земле.

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 южноафриканских пустынях. В средней полосе нашей страны на песчаной почве растет небольшое цветущее золотисто-желтыми цвет­ками растение очиток едкий.

Листья очитка мясистые, с запасами во­ды, которые растение расходует при отсут­ствии дождей.

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

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 сахару, но питается ею только неприхотливый верблюд. Даже осел отказывается есть ее. Почему же верблюжья колючка чувствует себя хорошо, когда большин­ство других растений пустыни погибает от засухи? Дело в том, что 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. Поэтому-то колючка и не испытывает недостат­ка в воде. Испаряя во­ду, она охлаждает свои ткани и может перене­сти высокую температу­ру воздуха.

В наших степях встречается небольшое растение из семейства зонтичных — фалькария (резак). Так же как верблюжья колюч­ка, фалькария снабжает­ся водой при помощи корневой системы, про­никающей в почву на 5—6 м.

У растений сущест­вуют и другие способы борьбы с засухой. В пес­чаных пустынях Средней Азии встречаются прутообразные кусты джузгуна (каллигонума). Его листья срослись со стеблями. Листовая поверхность у джузгуна меньше, чем у других растений, а по­этому и испарение воды небольшое.

В западносибирской степи обращает на себя внимание маленькое сизое растение — веро­ника инкана. 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.

Такими же свойствами отличается и полынь сизая.

В степях во время и после дождя можно заме­тить на поверхности почвы небольшие темно-зеленые комочки сине-зеленой водоросли носток. Когда нет дождей, 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 глинистых пустынях Средней Азии ран­ней весной почва почти сплошь покрыта эфемерами (от греческого слова «эфемерос» — однодневный) — растениями из различных семейств: злаковых, крестоцветных, макоцветных и др. Эти растения борются с засухой, как бы обгоняя ее: у них очень быстрое развитие. Весной в почве пустыни есть влага, и тем­пература воздуха умеренная. Эфемеры исполь­зуют это и быстро заканчивают свой рост и раз-питие. 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. К эфемерои­дам относятся растущие в степях и пустынях тюльпаны, песчаная осока и ряд других расте­ний. 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 (от греческого слова «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 которых могут расти только одни галофиты. Обычно в самом центре солончака, где засоле­ние наиболее сильно, растений совсем нет, а только белеют «выцве­ты» солей. Вокруг лишеного 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 сросшийся с листом стебель. Внутри своих тканей солерос накапливает соли. Когда в тка­ни оказывается слишком много солей, отдель­ные членики отпадают. Так солерос защищает­ся от избытка солей внутри своего организма. Бок о бок с солеросом растет сведа, имеющая стебель и толстые мясистые листья. Она хуже, чем солерос, выдерживает засоление почвы. Несколько иным образом борется с засолением кермек, обладающий прикорневой розеткой листьев. В жаркий солнечный день листья кермека покрывает похожий на муку белый налет. Попробуйте лизнуть этот налет языком, и вы почувствуете солено-горький вкус. Через осо­бые железки кермек выделяет избыток солей на поверхность листа, а отсюда их смывает дождь. Так же выделяет соли и среднеазиат­ский кустарник тамарикс.

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.

Галофиты, несомненно, произошли в далеком прошлом от глюкофитов, т. е. растений, растущих на незасоленной почве (от греческого слова «глюкос» — сладкий). Постепенно у глюкофитов, поселявшихся на засоленной почве, вырабо­талась способность переносить засоление. Теперь многие галофиты уже не могут жить в ином месте 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 совсем нет солей. Затем понемногу соли поднимаются с испаряющейся водой наверх, где их поглощают корни проросшего растения.

Своеобразно приспособилась к засолению мангровая растительность. Ман­гровые растут по 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 Индонезии некоторые растения мангров до­стигают двадцати и более метров.

Большинство мангровых — деревья 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 поднима­ются вверх искривленные дыхательные корни. С их помощью многие мангровые поглощают из атмосферы кислород. В почве мангровым его не хватает, так как она затопляется приливом.

Самое удивительное у многих мангровых то, что это растения живородящие: их семена про­растают на материнском растении. Плоды с про­росшими семенами свешиваются с деревьев в виде длинных образований, достигающих у некоторых пород до 30—50 см. На поверх­ности почвы, где растут мангровые, обычно лежит большое количество таких проростков, отпавших от материнского растения. У многих из проростков на нижнем конце можно заме­тить корни, идущие в грунт. Все исследователи, изучавшие жизнь мангровых растений, утвер­ждают, что корни на этих проростках образуют­ся очень быстро — за несколько часов — и проросток легко укореняется в илистом либо песчаном грунте.

Если бы мангровое семя упало в морскую воду непроросшим, оно быстро отравилось бы солями. Однако этого не происходит, потому что семя прорастает на материнском растении. Получая от него питательные вещества и соли, оно приспосабливается к засолению. Оторвав­шемуся от материнского растения проростку уже не страшно сильное засоление, так как он к этому приспособился.

Ни засуха, ни засоление почвы не останав­ливают распространение растений. В процессе эволюции растения выработали приспособления, которые позволили им заселить 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 дикорастущее растение защищается от засухи и избытка солей, можно повысить устойчивость растений к засухе и вы­сокому содержанию солей в почве, т. е. уве­личить их засухоустойчивость и солеустойчивость.

Для этого путем отбора выводят сорта раз­личных культурных растений, которые смогут противостоять вредному влиянию засухи или засолению почвы. Кроме того, в известной мере к засухе и засолению почвы можно за­ставить растение приспособиться. В этом случае хорошо помогает способ предпосевного закали­вания растений против засухи и солевое зака­ливание, повышающее устойчивость растения к избытку солей в почве. Принцип обоих спо­собов один, а именно использование высокой пластичности (приспособляемости) растения в молодом возрасте.

Для повышения засухоустойчивости нама­чивают семена молодых растений в определен­ном неодинаковом для разных растений коли­честве воды, а затем подсушивают их в течение нескольких дней на воздухе. Во время подсушивания семена испытывают своеобразную за­суху и сравнительно легко приспособляются к ней. Выросшие из таких семян растения отличаются значительной засухоустойчивостью и приносят в засушливых условиях повышен­ный урожай. Так, например, в одном из опы­тов незакаленное просо на площади в 100 га дало урожай зерна 15 ц с гектара, в то время как закаленные против засухи растения дали 20 ц с гектара на той же площади.

При солевом закаливании семена растений выдерживаются перед посевом несколько часов в солевых растворах. После этого они приобре­тают повышенную солеустойчивость и прино­сят больший урожай на засоленной почве, так как поглощают меньше вредных солей из почвы и проявляют пониженную чувстви­тельность к ядовитому действию солей.

В одном из опытов незакаленный хлопчат­ник на засоленной почве в Азербайджане при­нес урожай 14 ц волокна хлопка-сырца с гек­тара, а семена этого же хлопчатника, про­шедшие солевое закаливание, повысили урожай на 4 ц с гектара.

Так, используя природную способность растительного организма приспосабливаться к неблагоприятным условиям существования, можно существенно изменить свойства куль­турных растений и значительно повысить их урожай.