Зимой и летом одним цветом
Словосочетание «вечнозелёные растения» обычно соотносят либо с тропическими лесами, либо с тайгой. Тропический лес — жаркий, влажный, перевитый лианами, залепленный эпифитами, изобилующий видовым богатством. Тайга — холодный, тёмный хвойный лес, заваленный буреломом, замшелый, где на многие километры древостой будет состоять всего из одной породы деревьев. И то и другое выглядит экзотично. Но и в наших умеренных широтах достаточно растений, сохраняющих зимой листья и зелёный цвет. Давайте поговорим о них!
Для начала обсудим, почему зима такое трудное время для деревьев и трав. Основная опасность, как ни странно, — это сухость. Вроде бы воды кругом предостаточно, но она вся замёрзшая — что на поверхности, что в почве. Если продолжать испарять влагу в том же объёме, что и летом, восполнить её не получится, неминуемо засохнешь и погибнешь. А зимой вода испаряется хорошо — вспомните, как быстро сохнет бельё на морозе. Поэтому адаптация растений к зиме во многом направлена на снижение потерь влаги. Листопадные деревья сбрасывают листву и впадают в спячку. Хвойные листву сохраняют, но снижают фотосинтез до минимума, как и испарение. Их хвоинки маленькие, узкие, покрыты толстой кожицей, у многих защищены слоем воска, что особенно заметно на ели голубой, или колючей (Picea pungens).
Другая неприятность — низкие отрицательные температуры. Вода внутри побегов может замёрзнуть и превратиться в кристаллы, настолько острые, что они способны повредить органеллы клеток и даже клеточные мембраны, буквально разорвав их на части. Чтобы этого не произошло, растения вырабатывают и накапливают специальные антифризы, например сахара, эфирные масла, алкалоиды. От широких листьев деревья и кустарники избавляются. Живую ткань стволов и веток надёжно защищает кора. Зачатки листьев и цветков укрыты почечными чешуями. Исключение составляют крушина ломкая (Frangula alnus) и калина гордовина (Viburnum lantana). На вопрос, почему у этих видов отсутствуют столь необходимые чешуи, пока однозначного ответа нет, хотя насчёт крушины ломкой имеется вполне убедительная версия. Почти все виды рода Крушина произрастают в умеренно тёплых и субтропических регионах, где зима мягкая или вообще никакая. Возможно, крушина ломкая, возникнув в тёплых областях, столь быстро, в эволюционном плане, расселилась на север, что у неё не успели появиться почечные чешуи и ей пришлось подстраиваться к зимовке по-иному.
Травянистые растения сталкиваются с теми же проблемами. Однолетники пережидают зиму в семенах. У большинства многолетников отмирает вся надпочвенная часть. Зимовать остаются корневища, клубни, луковицы и другие специализированные органы. А если уж листья сохраняются, то растения всецело полагаются на защиту снегового покрова, основная функция которого — теплоизоляция. «Белое одеяло» имеет рыхлое строение из-за формы снежинок, в пустотах между которыми находится воздух. У воздуха низкая теплопроводность, и потому он смягчает колебания температур. Так могут зимовать низкорослые травы, располагающие листья у самой земли.
Растения, зимующие в зелёном состоянии, подразделяют на две группы: вечнозелёные и зимнезелёные. Несмотря на название, у вечнозелёных листья всё-таки не вечные, они живут от двух до пяти лет и затем опадают, но не все сразу, а поочерёдно, поэтому растение никогда не бывает «голым», пример тому — хвойные деревья. У зимнезелёных листья существуют один год. Они переживают зиму и отмирают по весне. Растению это очень выгодно. Осенью продлевается фотосинтетический период. В лиственных лесах сокращение долготы дня компенсируется притоком света через постепенно разрежающиеся кроны. В ельниках, где сумрачно во все времена года, любые дополнительные крохи света идут на пользу. Весной можно начать фотосинтезировать раньше остальных, сразу, как только сойдёт снег. Другим травам сначала надо развернуть листья, используя для этого летние запасы питательных веществ, а это занимает определённое время. Перезимовавшие листья зимнезелёных растений отмирают только после того, как появятся новые, — они выполнили свою задачу, обеспечив организму превосходный старт,