Автоматичность приспособления растения в борьбе с засухой

Перед нами развернулся длинный ряд приспособлений, выработанных растением в борьбе с засухой. Но если для биолога достаточно знать, что та или другая черта организации полезна, то для физиолога нужно еще раскрыть физические условия, вызвавшие первоначальное возникновение и развитие этой особенности, найти ее механическую причину.

Это раскрытие средств, которыми достигнуты поражающие нас результаты, еще более вызывает наше удивление. Выражаясь кратко - механизмы, выработанные растением для защиты от засухи, действуют автоматически, при помощи тех самых враждебных сил, с которыми растение вступает в борьбу. Условия, ускоряющие испарение, растение обращает в орудия успешной борьбы с грозящим злом. Рассмотрим их последовательно.

 ВОЗДУХ

Первым условием испарения является, конечно, соприкосновение с воздухом (у подводных растений, понятно, об испарении не может быть и речи). Но именно кислород вызывает образование пробкового слоя, защищающей органы от дальнейшего испарения. Это несомненно доказано опытами над образованием пробки на пораненном картофеле (любая ранка на растениях пробковеет и прекращает испарять воду). Вероятно, с этой основной способностью растительной клеточки - изменять под влиянием воздуха химический состав своих стенок - связана самая возможность наземной растительности. Не обладай растительная клеточка этим свойством, первоначальное водное население нашей планеты едва ли выбралось бы далеко на сушу.

Но воздух тем больше способствует испарению, чем он суше; и вот на основании многочисленных экспериментальных исследований мы убеждаемся, что именно сухость воздуха вызывает волосистость растений.

СВЕТ

Нагревание солнечными лучами более всего влияет на испарение.  В то же время целый ряд опытов показывает, что под более продолжительным влиянием света вырабатываются формы, испаряющие меньше, чем формы, выросшие в тени.

Увядание

Еще замечательнее механизмы, пускаемые в ход самим испарением или, вернее, наступающим увяданием. Таково свертывание листовой пластины, наблюдаемое у степных трав.

Еще проще устроен удивительный механизм автоматического закрывания устьиц, когда в растении обнаруживается недостаток в воде. Механизм этот вполне удовлетворительно изучен. Отверстие устьиц образовано продолговатою щелью между двумя серповидными клеточками. Как только при начинающемся завядании давление сока начнет убывать, внутренние толстые стенки клеточек, как пружины, выпрямляются и, сближаясь краями, закрывают щель. Благодаря этому простому регулятору испарение само себе кладет предел.

Поднятие воды по сосудам

Наконец, самым совершенным автоматическим приспособлением, очевидно, должно считать вызываемое испарением поднятие воды в растении. Здесь мы можем только коснуться этого сложного вопроса. В сосудах, по которым движется вода, почерпнутая корнем из почвы, встречаются пузырьки воздуха. Этот воздух находится в разреженном состоянии. Причиной, вызывающей и поддерживающей это разрежение воздуха, оказывается испарение воды листьями. Таким образом самый процесс испарения воды приводит в действие насос, качающий воду из почвы (сн). Действие этого насоса очень совершенно; он подает воду по мере ее расхода.

( ) Климентий Аркадьевич не зря оговорился, что вопрос сложный. 1. Пузырьков воздуха в сосудах в норме нет. 2. Если листья подвяли, они не испаряют и не создают разрежения в сосудах, но корни могут накачать их водой и восстановить упругость тканей (тургор).  3. В дождь испарение почти прекращается, но тургор не падает, а наоборот, в максимуме: корни продолжают качать, чтобы подать в клетки растворы солей.  С другой стороны, срезанное растение, поставленное в воду, всасывает её и без корней - ради поддержания тургора и нарастания новых побегов. Испарение при этом может быть также минимальным. Например, если зелёный черенок помещают в очень влажный парник, он практически не всасывает воду через стебель и не испаряет её – хватает того, что поступает через листья, был бы тургор в норме. Тогда немного воды требуют только растущие побеги и химические процессы в тканях. Очевидно, листья и корни находятся в постоянной связи друг с другом и согласуют свою работу, сообща реагируя на условия. Тем не менее, точно доказано, что главную роль в движении воды играют всё-таки листья. Именно они создают разницу в давлении воды, испаряя её. Только они способны поднять воду на вершины деревьев. Видимо, при любой погоде величину испарения составляет компромисс: не меньше, чем надо для питания и охлаждения листьев, и не больше, чем нужно для тургора.

Только выработав этот аппарат для автоматического возмещения испаряемой воды, выбравшееся на сушу растение могло смело подняться в воздух, потянуться к солнцу, пройти все те стадии совершенствования, которые отделяют ищущий влажности и тени папоротник от смело борющегося с засухой и зноем сложноцветного.

Итак, мы имели полное основание сказать, что выдающаяся черта всех механизмов, выработанных организмом для защиты от засухи, выражается в их автоматичности, в том, что они обращают на пользу растения действие тех самых сил, с которыми оно ведет борьбу.

V

Выводы для сельскохозяйственной практики

Человек должен подражать растению в подчинении себе враждебных сил природы, и еще прежде в замене кровавой междоусобной борьбы бескровною борьбой с природой.

Подводя итог, мы можем остановиться на следующих общих выводах. Процесс испарения – процесс физический, и для растения это - неизбежное физическое зло. Причина этой неизбежности - тождество условий испарения с условиями воздушного (углеродного) питания растения.

Все приспособления, встреченные в растении, направлены к тому, чтоб ограничить непроизводительную трату воды. Самыми совершенными из них, очевидно, надо признать те, которые осуществляют наибольшую экономию в воде с наименьшим ущербом для питания. Наконец, главная особенность всех этих приспособлений заключается в том, что они являются автоматическими регуляторами. Их приводят в действие или те самые условия, которые вызывают испарение.

Узнав, как борется с засухой растение, естественно задаться вопросом: может ли и в чем может подражать ему человек? Мне кажется, что может и в очень многом.

В большей части случаев понижение испарения может быть только благотворно для растения. Затем, само собою очевидно, что человек может регулировать отношение растения к воде двумя путями: пассивно - т. е. возможно экономно расходуя естественный запас воды, или активно - увеличивая этот запас, создавая для растения искусственную обстановку, более благоприятную, чем та, которая дана непосредственно природой.