Rolevye_igry_po_ekologii

Экологические беседы

69

ется. Чтобы работало «зеленое предприятие», одним углекис* лым газом не обойтись. Растению необходимо всасывать кор* нями и поднимать по стеблю воду и растворенные в ней пита* тельные элементы (фосфор, калий, азот, кальций и др.). На это также нужна энергия. Кроме того, растение состоит не только из углеводов, которые образуются в листьях, но и более слож* ных веществ — белков, жиров и т. д. Чтобы их производить, нужно вновь затрачивать энергию.

Наконец, растение растет, значит, нужна энергия, чтобы поднимать вверх побеги. И даже для поддерживания их в верти* кальном положении и противодействия закону всемирного тя* готения, который дает команду «ложись», тоже нужна энергия.

Энергию, необходимую для всего этого, растение получает при дыхании, сжигая часть углеводов и превращая их снова в уг* лекислый газ. Растение затрачивает на дыхание примерно поло* вину той энергии, которую оно получило с солнечными лучами.

Чем теплее климат, больше света, влаги, питательных эле* ментов, тем легче растению жить. Оно быстрее растет, доля рас* ходов на дыхание у него меньше, а, стало быть, прибыль выше. А вот когда растению живется плохо, не хватает света и воды, почва засолена, бедна элементами питания и кислая, оно может затрачивать на дыхание почти все органическое вещество, ко* торое производится при фотосинтезе. Прибыль бывает в этом случае совсем маленькой, и растению трудно накопить капитал.

Интересно, что у разных листьев одного и того же растения может быть разная прибыль, т. е. разное соотношение прихода органического вещества и его расхода на дыхание. Листья, ос* вещенные полностью, фотосинтезируют больше, чем тратят на дыхание, а нижние затененные листья, наоборот, могут сжи* гать органических веществ даже больше, чем производят. В та* ком случае слишком густой полог листьев оказывается для рас* тения убыточным. Поэтому, когда садоводы природы, животные*листоеды, обрезают лишние листья, то для растения это оказывается очень полезным.

Экономика у растения весьма сложная. Затратами на обес* печение минерального питания, рост и развитие (особенно на цветение и плодоношение) расходы растения не исчерпывают* ся. С ловлей солнечного света растение справляется само, но получать элементы питания из почвы ему помогают грибы и бак* терии. Бесплатно эти помощники, которые сами не умеют улав* ливать солнечный свет, работать не станут. Растения не жадни* чают и щедро делятся с ними органическим веществом. (Иногда растения отдают своим помощникам 50% того, что произвели в листьях!)

Естественные экосистемы

70

Витоге прибыль растения — органическое вещество стеб* лей, листьев, корней, плодов (ее называют чистой первичной биологической продукцией) — составляет не более 20–50% от того, что растение заработало при ловле солнечного света. (Про* дукция фотосинтеза без учета расходов растения называется валовой первичной биологической продукцией.)

Прибыль растений измеряют не в рублях или в долларах, а количеством органического вещества, которое накоплено за единицу времени (день или год) на единицу площади почвы, за* нятой растениями. Можно измерить прибыль и количеством энергии (в калориях или джоулях), которая содержится в этом веществе.

Втропическом лесу, где круглый год тепло и в почве мно* го элементов питания, прибыль очень высокая. На каждом квадратном метре за год растения здесь могут наловить столько света, что их прибыль за это время превысит 3 кг.

Впустынях или на скалах, где условия для жизни растений очень суровые, прибыль составляет всего 50–100 г на 1 кв. м. Примерно такая же прибыль у большинства водорослей, ко* торые населяют океан. В дубняке или еловой тайге за год на каждом квадратном метре растения производят около 1 кг органического вещества.

Та прибыль, которая затрачивается на семена, листья, от* мирающие ежегодно тонкие веточки и корешки, теряется рас* тением, но не теряется экосистемой. Небольшая часть семян прорастает и дает новые растения, а остальные — перерабаты* ваются во втором и третьем цехах солнечного комбината. Как и отмершие части растений, они поедаются животными и други* ми организмами, которые не умеют ловить солнечный свет.

Часть прибыли накапливается в многолетних органах рас* тения — стволах и ветках деревьев, корневищах, толстых кор* нях, многолетних листьях (такие листья, например, у брусни* ки). Это и есть его капитал, который называется запасом фитомассы.

У лесных растений капитал может превышать годовую при* быль в 50–70 раз, у луговых — в 3–4 раза (несмотря на то, что надземные побеги каждый год отмирают, в почве остаются мно* голетние корни, корневища, луковицы). У однолетних растений, например у пшеницы на поле, где каждый год проводится посев, убирается урожай и перепахивается почва с корнями, капитал вообще не накапливается.

Кроме запаса живого вещества, в экосистеме всегда есть запас мертвого вещества растений (упавшие стволы, опавшие листья и ветки, мертвые корни, «консервы» органического ве*

Экологические беседы

71

щества — гумус почвы и торф болот). Это мертвое органичес* кое вещество растений (и животных тоже), как мы уже говори* ли, называется детритом.

В озере, реке и океане, где основными работниками пер* вого цеха являются крохотные зеленые водоросли, запас жи* вой фитомассы оказывается меньше, чем чистая первичная биологическая продукция. Водоросли живут недолго и за одно лето их сменяется несколько поколений. Однако в любой мо* мент, если зачерпнуть пробу воды, отфильтровать водоросли и взвесить их, масса растений будет в 3–4 раза меньше, чем то количество органического вещества, которое водоросли про* изводят за лето.

Растения «львы», «шакалы» и «верблюды»

Солнечная «зеленая карусель» начинает работать тогда, когда солнечный свет будет усвоен зелеными растениями*про* дуцентами. Продуценты создают органическое вещество, ко* торое потом используется другими организмами экосистемы, не имеющими хлорофилла и не способными улавливать солнеч* ный свет. При фотосинтезе у всех зеленых растений образует* ся один и тот же продукт — сахар, но у разных растений имеют* ся разные приспособления к условиям среды. Можно сказать, что у них разные привычки и разные характеры.

Без привычек к разным условиям среды растения просто не могли бы выжить. Условия жизни растений сильно различаются:

втропическом лесу постоянно льют дожди и большую часть года жарко;

всухой пустыне жарко, но совсем нет дождей;

врасщелинах скал и под пологом густого леса мало света; на солончаках может быть много воды, но растению трудно

ееполучить из крепкого рассола;

на болоте много воды, но не хватает элементов питания; на луговом выгоне есть все условия для жизни растений —

богатая и увлажненная почва, долгое лето, но им нет житья от полчища пасущихся животных;

в тундре почти все время холодно и лето короткое — меньше двух месяцев.

Итак далее.

Ив этих разных условиях нужно суметь выжить и дать по* томство. Если организмам какого*то вида это не удается, то он исчезает. Так, за историю нашей планеты исчезли многие тысячи

Естественные экосистемы

72

видов животных и растений и среди них такие удивительные пред* ставители живой природы, как динозавры, деревья*хвощи, дере* вья*плауны и деревья*папоротники. Эти виды исчезли потому, что не успели привыкнуть к изменениям климата.

Замечательный русский эколог Леонтий Григорьевич Рамен* ский сравнил растения, имеющие разные привычки, со львами, верблюдами и шакалами.

Лев — царь зверей, у него в природе нет врагов. Он живет там, где климат мягкий и много травы, которой питаются его жертвы — копытные животные (антилопы, зебры и пр.). Расте ния львы — это также цари природы, но среди растений. Они крупные, растут там, где теплый климат, много солнца, воды и питательных элементов. Это, например, бук и дуб, которые ра* стут на почвах, богатых элементами питания, или тростник в низовьях южных рек. Те, кто был в устье Волги, Дона, Урала или Днепра, видели четырехметровые заросли тростника, которые называются плавнями.

Однако, чтобы растения*львы нормально росли, нужны не только плодородные почвы и теплый влажный климат. Очень важно, чтобы ничто и никто, в первую очередь человек, не ме* шал им расти: не рубил, не топтал, не устраивал пожаров и не загрязнял почву и атмосферу промышленными выбросами. Пос* ле такого нарушения условий жизни растения*львы обычно погибают. Поэтому, чтобы растения*львы помогали человеку, деревья поглощали углекислый газ, выделяли кислород, давали древесину и под ними жили самые разные животные (лоси, оле* ни, косули, тетерева и другие), а в тростниковых плавнях могла нереститься рыба, нужно их поменьше беспокоить и охранять от различных нарушений. Иначе растения*львы погибнут.

Растения верблюды совсем другие. Известно, что верблюд живет в пустыне, может неделями не пить, питаться сухими ко* лючками и при этом чувствовать себя совершенно нормально, потому что верблюды привыкли к этим суровым условиям. Рас* тения*верблюды также имеют привычки к выживанию в самых трудных условиях — при засухе, в холоде, на бедных, засолен* ных или кислых почвах, в полутемных расщелинах скал, при силь* ном выпасе скота, при вытаптывании человеком и т. д.

Чтобы выжить в этих условиях, у растений*верблюдов есть много полезных приспособлений, причем к разным неблагоп* риятным условиям среды приспособления разные.

У растений затененных мест, например у кислицы или папо* ротников, очень тонкие и темно*зеленые листья. В них много хлорофилла, позволяющего этим растениям ловить даже сла* бый свет.

Экологические беседы

73

Растения бедных почв приспособились экономно расходо* вать питательные элементы. Когда брусника сбрасывает листья (для экономии они у нее многолетние), то заблаговременно пе* рекачивает из них питательные вещества в многолетние стебли (чтобы добро зря не пропадало!).

Мох сфагнум, который обитает в условиях, особо бедных питательными элементами, приспособился «есть собственные ноги». Из отмирающей части стебля питательные вещества пе* реходят в живую часть растения. За счет этой маленькой хитро* сти мох может нарастать верхушкой столетия, а отмершие и лишенные питательных элементов мертвые части сфагнума спрессовываются в торф.

Чтобы выжить в условиях крайней засухи, растения*верб* люды (самое известное из них саксаул) имеют множество раз* ных приспособлений и для добывания воды, и для ее экономии. Они могут извлекать воду с глубины 10 и более метров, имеют либо толстые мясистые листья, в которых запасается вода, либо толстые стенки клеток кожицы с восковым налетом и опушени* ем, чтобы вода не могла испаряться. Некоторые растения*вер* блюды приспособились открывать устьица только ночью, что* бы запастись углекислым газом, когда прохладно. А днем, когда светит солнце, из этого сырья производят крахмал.

Растения*верблюды, как и растения*львы, не любят, чтобы их беспокоили. И потому нужно особенно бережно относиться к растениям пустыни и тундры при строительстве газопрово* дов или нефтяных вышек. Растут растения*верблюды медлен* но, поскольку прибыль в таких сложных для жизни условиях получать трудно. Кстати по этой причине все растения*верб* люды на вкус горькие и поэтому плохо поедаются животными. Отрастают они медленно и если бы были вкусными, то их тут же бы съели!

Зато растения шакалы — полная противоположность и растениям*львам, и растениям*верблюдам. Они тоже любят плодородные почвы и теплый климат, но растут как раз там, где растения*львы уничтожены человеком или природными факторами, например, пожаром от молнии или при осыпа* нии горной породы во время землетрясения. Эти растения совсем на накапливают капитала. Они — однолетники или двулетники с большим количеством семян, которые разносят* ся ветром или сохраняются в почве в так называемых «банках семян». В них семена могут сохраняться десятки лет, но про* растут они тогда, когда появятся подходящие условия. В бед* ных условиях, где ютятся растения*верблюды, эти растения жить не могут.

Естественные экосистемы

74

Посмотрите вокруг себя повнимательнее. Там, где идет стро* ительство и навалены горы земли, зеленеют растения марь, щетинник или даже ярко цветут растения*колючки — бодяки, татарник, синяк, чернокорень и другие. Среди них немало ле* карственных трав, например, крапива, пустырник, полынь обык* новенная, череда.

«Шакалами» является большинство культурных растений, на* пример, пшеница, кукуруза, морковь и др. Сорняки на полях — это тоже «растения*шакалы». Об этих спутниках человека мы будем говорить, когда доберемся до сельскохозяйственных экосистем.

Некоторые растения в разных условиях могут изменять свои привычки. Тростник, к примеру, может быть не только «львом», но и «верблюдом»: на солончаках он — низкое растение со сте* лющимся стеблем и узкими листьями. Дуб может иметь кустар* никовую «верблюжью» форму, а сосна на сфагновых болотах вообще вырастает в карлика*«верблюдика», который в возрас* те 100 лет имеет высоту не более полуметра!

Слышали ли вы про японское искусство бонсай? Так вот, это искусство воспитания «верблюдиков» из «львов».

Растения друзей не выбирают

Теперь мы знаем, как живет каждое растение, как оно усваива* ет солнечный свет, производит органическое вещество, какие у растений характеры. Давай поговорим о том, какие отношения бывают между растениями одного вида (такие собрания растений одного вида в однородных условиях среды называются популяци* ями) и между растениями разных видов. (Все популяции растений в тех же условиях — это растительное сообщество или фитоце* ноз, от «фитон» — растение, «кайнос» — общий).

Растения живут по поговорке «друзей не выбирают» и, в от* личие от животных, не могут искать свое место в «столовой» — бродить по лугу, перелетать с места на место, бегать в поисках пищи по лесу. Растения всю свою жизнь прикованы к одному месту корневой системой, а если и ползут при помощи подзем* ных побегов*корневищ, то делают это даже медленнее, чем дож* девые черви, роющие в земле ходы.

И дружить растениям сложнее, чем животным. Когда рас* тения растут тесной компанией, то им неизбежно не хватает того, что нужно для жизни — света, воды и содержащихся в ней (в почвенном растворе) минеральных солей. Только кислорода для дыхания и углекислого газа для того, чтобы в хлорофилло* вых зернах производить органическое вещество, обычно хва* тает всем.

Экологические беседы

75

Растения*шакалы в такой тесной компании делят ресурсы по*братски. Если еды маловато, вырастают маленькими. Попро* буй собрать семена мари или другого однолетнего растения и посеять их погуще и пореже. В посеве, где растения скучены, высота лилипутов не превысит 10 см, а там, где семена были посеяны редко, вырастут растения*великаны высотой до полу* тора метров.

Многолетние растения, особенно деревья*львы, так делиться друг с другом не любят. Они соревнуются в том, кто быстрее вырастет и больше сумеет захватить корнями воды и солей, а листьями солнечного света. Это соревнование*турнир называ* ется конкуренцией. Проигравшие в турнире погибают.

Посмотрите, как растут деревья на вырубке: разные дубки, липки, сосенки или елочки имеют разную высоту и разный диа* метр стволиков. И все*таки все эти деревья растут, но разница в скорости роста у побеждающих и проигрывающих в конкурен* ции увеличивается и слабые усыхают. Дело кончается тем, что постепенно чаща превращается в настоящий лес из удаленных друг от друга крупных деревьев. Их остается ровно столько, что* бы всем победителям соревнования хватало и того, что они по* лучают из почвы, и энергии, которую шлет им со своими горя* чими лучами Солнце.

Впрочем, все турниры в естественных условиях — рыцар* ские и честные. У животных, чтобы было меньше кровопро* лития, существуют специальные сигналы, указывающие, что место уже занято. По утрам об этом рассказывают в своих песнях птицы. Звери встречают приближающегося чужака рычанием, вздыбленной шерстью, но не спешат вцепиться в него зубами. Если драка начинается, то, получив трепку, бо* лее слабый уходит.

У растений тоже есть предупреждающие сигналы. Выделе* ние из корней в почву определенных веществ — это сигнал «за* нято», и потому в это занятое пространство другие корни не растут. Такие сигналы помогают корням растений равномерно распределяться во всем объеме почвы, из которой они получа* ют питательные вещества.

Есть немало случаев, когда растения помогают друг другу или хотя бы одно другому. Оказывается среди них есть «няни». Некоторые растения без таких нянь не могут вырасти. Напри* мер, наши зеленые елочки. Если семечко упадет в почву на от* крытом месте, то взошедшая елочка погибнет от яркого солнца. Нужна няня — ольха или береза. Под пологом этих не боящихся открытого света растений молодые елочки хорошо растут. Ког* да они станут взрослыми, то няни им будут не нужны. Выполнив

Естественные экосистемы

76

свою роль, деревья*няни уходят из такого леса, а из разнесен* ных ветром семян на открытом месте вырастают новые березки и ольхи, под пологом которых появляются новые елочки.

Знаете ли вы, что без «нянь» в жарких пустынях Северной Америки не могут расти кактусы? Казалось бы, эти колючие шары, лепешки и столбы хорошо приспособлены к жаркому кли* мату: и воды запасли в тканях много, и листьев нет, чтобы мень* ше терять воды на испарение. Кроме того, чтобы не засохнуть, кактусы изобрели очень интересный способ фотосинтеза, о ко* тором мы говорили, когда знакомились с характерами расте* ний. Вспомним об этом.

Обычно растения, когда светит солнце, открывают свои форточки*устьица на листьях и через них получают углекислый газ, который сразу же используют для синтеза сахара в хлоро* филловых зернах. Однако, через открытые форточки испаря* ется вода. А в пустыне, где растут кактусы, воды мало. Вот и приноровились они ночью, когда прохладнее, открывать фор* точки и запасать углекислый газ. А днем, когда светит солныш* ко, за счет его лучей они готовят из этого углекислого газа са* хар, не открывая устьиц.

Все хорошо придумали кактусы, но одного не рассчитали: если не испарять воду и не «потеть», то на солнцепеке можно так разогреться, что вода в клетках «закипит» и растение по* гибнет. Этого не случается со взрослыми кактусами весом в де* сятки килограммов, но может произойти с кактусятами весом в несколько граммов. Вот тут и спасают кактусовую детвору рас* тения*няни, которые затеняют ее от горячих лучей белого солн* ца пустыни.

Растения*няни — это не единственный случай дружбы ра* стений. Дружат растения, опыляемые насекомыми, когда ра* стут тесной группой: они помогают друг другу привлечь опы* лителей. Дружат всходы растений, которые прорастают тесной компанией. Вместе им проще вызывать агентов из «бюро добрых услуг» — грибы и бактерии, которые поселят* ся на корнях растений и помогут им всасывать воду с элемен* тами питания.

Однако, когда растения подрастают, то они начинают ссо* риться — соревноваться за потребление еды. Одним словом, дружба в таких коллективах растений бывает только в ясель* ном возрасте...

В естественных экосистемах растения разных видов не все* гда дружат, но стараются жить так, чтобы поменьше ссориться. У них на разной глубине размещены корневые системы и на раз* ной высоте листья. Разные виды цветут в разное время по пра*

Экологические беседы

77

вилу «не все сразу, а по очереди». Ведь в период цветения и плодоношения им нужно особенно много еды.

Меньше ссориться растениям помогает и то, что часто вме* сте живут растения с разными привычками. Теневыносливые травы*верблюды под пологом деревьев*львов вполне обходят* ся тем светом, который проникает через густую листву. Расте* ния*шакалы в состоянии семян ждут своей очереди получить свет и почвенное питание: подует сильный ветер, вывернет из почвы дерево*великан с комом земли, и зазеленеют на голой земле «шакальи грядки».

Человек давно понял эти хитрости природы и при создании посевов и посадок пытается примирить растения: высевает вме* сте низкие и высокие растения (например, смесь двух сортов кукурузы — высокорослой и низкорослой), растения с разной глубиной корневых систем (например, люцерну, корни которой уходят глубоко в почву, и кострец, сетка корней которого рас* полагается у ее поверхности).

Примирить растения можно и на садовом участке: выса* дите рядом землянику и чеснок, которые не будут ссориться за воду и свет; кроме того, чеснок защитит землянику от гриб* ных болезней. Посадите вместе многолетние цветы, цвету* щие в разное время (тюльпаны, пионы, флоксы и астры). На одной грядке посадите вместе семена и рассаду огурцов, на другой — сухие и замоченные семена моркови. На картофель* ном участке посадите клубни, которые только что достали из холодного погреба, и те, что уже погрелись на солнышке, по* зеленели и готовы быстро дать побеги. Тогда эти растения тоже будут расти по правилу «не все сразу, а по очереди», и конкуренция между ними будет слабее. Способов примирить растения много!

Для чего экосистеме нужны хищники?

Теперь мы поговорим о хищниках — плотоядных животных, которые питаются своими меньшими собратьями. Это очень разнообразная группа организмов, в составе которой самые разные животные: мелкие насекомые, такие как божья коровка, которая ест тлю; царица озер пятнистая щука; хитрая лиса и быстроногий волк; степные орлы, высматривающие свою до* бычу (сусликов, тушканчиков, мышей*полевок) сверху и стре* мительно пикирующие к земле. Плотоядными хищниками явля* ются маленькие рачки*циклопы, живущие в водоемах. У них есть специальные сита*щетки для отцеживания из воды более мел* ких животных. Такие хищники называются фильтраторами.

Естественные экосистемы

78

Впрочем, в разнообразной группе фильтраторов не все жи* вотные такие мелкие, что их можно увидеть только под лупой. Есть среди фильтраторов и великаны, например кит, который питается разной мелочью, тоннами отцеживая ее из морского «бульона».

Есть хищники, которых называют «пастбищниками». Они не убивают свою жертву сразу, а долго «пасутся» на ней. Приме* ры пастбищников — оводы и слепни, которые кусают коров, лошадей (а заодно и нас с вами) и пьют их кровь. Травоядные и веткоядные животные тоже часто рассматриваются как хищни* ки*пастбищники.

Однако, в этой беседе мы поговорим о тех животных, кото* рые относятся к настоящим хищникам. Они догоняют жертву, убивают ее и съедают либо полностью, либо оставляют что*то менее вкусное другим животным, которые приходят полако* миться объедками от удачливой охоты.

По большому счету, плотоядные хищники — это сотрудники «бюро добрых услуг» для растений. Это налоговая полиция при* роды, строгие контролеры, которые зорко следят, чтобы тра* воядные не размножались сверх меры и не съедали больше, чем нужно. Если это происходит, то плотоядные разом увеличива* ют «налог на прибыль», съедая «лишних» фитофагов.

Вистории отношений человека и природы было немало слу* чаев, когда из самых добрых чувств человек пытался защитить травоядных от «налога». И ничего хорошего из этого никогда не получалось.

В30*х годах ХХ столетия в одном из районов США решили защитить оленей от злых волков. Наняли охотников, которые перестреляли серых злодеев. Вначале оленям стало очень хоро* шо, они быстро размножились. А вот растениям стало недоста* точно тех маленьких хитростей, которые защищают их от тра* воядных и поддерживают экологическое равновесие. Олени съели весь корм и начали голодать.

Раньше жертвами волков становились в первую очередь ста* рые и больные олени. Здоровые успевали убежать или, собрав* шись группой, давали хищникам отпор своими крепкими рога* ми. Теперь в стадах появилось много больных животных. Все кончилось тем, что олени начали вымирать. Есть русская пого* ворка: «На то и щука в реке, чтобы карась не дремал». Если пе* реиначить ее на экологический лад, то поговорка будет звучать так: «Щука нужна, чтобы карась не болел».

Мы уже знаем о специальных приспособлениях, которые помогают растениям быть съеденными в меру. Эти приспособ* ления тоже «рыночный механизм» природы. Ведь при экологи*